地铁盾构法施工技术要点及质量控制措施

发表时间:2020/8/10   来源:《建筑实践》2020年3月8期   作者:杨富强
[导读] 盾构法施工技术因其具有保障施工质量,提高施工效率
        摘要:
        盾构法施工技术因其具有保障施工质量,提高施工效率,缩短施工周期等优势已经成为当前城市地铁隧道施工建设过程中最为重要的施工技术。探究了城市地铁隧道盾构法施工技术的特点,并分析了地铁盾构法施工技术的要点,提出了具有可操作性的地铁盾构法施工质量控制措施,可为城市地铁隧道盾构法施工建设提供一些参考和帮助。

关键词:地铁建设;盾构法;施工技术要点;质量控制措施
前言
        地铁施工建设是一项复杂的工程,其施工过程几乎都是在地下完成,因此施工难度非常大。近年来,随着地铁施工建设发展和施工技术的进步,盾构法施工技术已经成为地铁隧道施工技术中的一种极为重要的施工方法。盾构法是以千斤顶对盾构机进行顶推前进,在盾构机盾壳的保护作用下,利用盾构机前面的刀盘对土体进行切削,同时在开挖面上利用预制管片进行拼装形成衬砌,从而完成隧道的挖掘施工。盾构法施工技术是一种高自动化、高安全性、低劳动强度的现代化、机械化的地铁隧道施工方法。
        盾构法施工技术工作效率高,施工质量好,远远优于传统的矿山施工法。因此,盾构法施工技术已经成为地铁隧道施工中重要的核心技术。盾构法施工技术虽然被地铁隧道施工广泛应用,但是其自身也存在着一定的不足,如采用盾构法施工将无法进行返工,而且盾构法施工时对施工技术有严格的要求,对施工所用材料质量要求也较高,同时在施功过程中也会发生错台和管片破裂等情况。所以,地铁隧道采用盾构法进行施工,就一定要做好施工质量的全程管控。

1.城市地铁隧道盾构法施工的特点
1.1安全性较高
        盾构法施工技术与其他城市建设工程施工在安全性上存在着较明显的优势。其他城市建设工程施工常会受到地面建筑、交通、自然天气等诸多因素的影响。而盾构法施工是在地下进行的,施工过程受地面和自然条件影响很小,可以随时进行施工,这样就能有效提高工作效率,缩短施工周期。

1.2工作效率较高
        因为盾构法施工技术是一项高自动化、高安全性、低劳动强度的现代机械化施工作业方式,其先进的机械设备可以将开进挖掘、支撑保护、清除土方、拼装衬砌等项工序全部完成,因此极大地提高了施工效率,保证了施工进度。

1.3产生危害较小
        地铁隧道采用盾构法进行施工,整个施工过程都是在地下进行的。因此,对地面的建筑和交通影响极小。即使在施工时需要穿越一些河道,施工完全可以在河道的地下进行,对河流不会造成影响。所以,盾构法施工技术产生的危害非常小。

1.4经济性更佳
        我国各个城市因所在地域不同,所以城市地质状况也各不相同。但盾构法施工技术适用性很强,能适应多种地质条件的地下隧道施工。盾构法施工技术相对于其他施工技术性
价比较高,经济性更佳,因此能在城市地铁隧道施工中被广泛应用。
2.地铁盾构法施工技术要点分析
2.1盾构出洞准备施工技术
        盾构出洞是地铁隧道盾构施工中的首道工序。因此须做到以下几点。
        (1)做好盾构出洞前和出洞后的相关准备工作,保证机械设备、所用材料、人员技术准备充足。对盾构出洞所需的各种条件进行逐一排查,确保达到盾构出洞的标准,做到万无一失。
        (2)为了降低对盾构周围建筑和地下管线的影响,要在盾构出洞前对其周围土体进行加固处理。
        (3)设置好盾构出洞的基座。因为盾构机基座的位置直接影响着盾构机的始发状态,影响着后续的施工。所以进行盾构施工前,一定要设置好盾构出洞的基座,要将盾构基座
准确安放在设计轴向的精准位置上,而且所有准备工作做好后,才可以操作盾构机沿着设计轴向向地层进行挖掘。
        (4)认真检查盾构机以及配套设施。盾构机施工主要是在地下完成的,而工作井空间都很小,因此需要将盾构机和后配套设施分别进行吊装,再运至井下。而盾构机和配套设施的安装和调试工作都需要在井下完成。应认真检查盾构机及后配套设施,确保施工顺利进行。


2.2地铁盾构掘进阶段施工技术
        地铁隧道盾构掘进施工可以分为盾构试掘和正式掘进2个环节。
        (1)盾构试掘环节。相关工作人员应根据施工方案和技术要求操作盾构机进行尝试性掘进。当设备安全出洞后,对其前100环数据进行分析,然后确定出符合隧道地质实际施工的最佳参数。
        (2)正式掘进环节。相关施工人员应根据最佳参数调整盾构机参数,然后才可以开动盾构机正式进行掘进。在盾构机进行掘进过程中,必须确保姿态正确。同时,相关人员应依据施工参数通过计算机对盾构机的刀盘旋转速度、机械前进方向、设备掘进速度等进行科学调控。此外,盾构机施工过程中,现场施工人员应实时监控机械设备的运转情况,并做好周围地质情况的监测。

2.3挖掘粉砂层阶段施工技术
        地铁隧道周围地质情况影响着地铁隧道的施工质量和施工进度。

采用盾构法施工技术,在粉质粘土层以及相应的软土层地质条件下进行施工,问题较小。而粉砂层类型的地质条件在施工过程中难度较大。遇到粉砂层地质条件进行施工时,就要采取有效措施来保障该地质环境下的施工顺利进行。粉砂层对盾构法施工的影响主要体现为出土口喷砂和土体液
化这两种情况。
        所以,在挖掘粉砂层阶段施工过程中,一般情况下可以采用向土舱内加泥和增加土舱压力的办法来增强土体的止水性和流动性,从而使粉砂层阶段的挖掘施工顺利完成。

2.4地铁盾构机进出洞施工技术
        地铁盾构机进出洞施工时应重点做好3个环节的工作。
        (1)勘测设计盾构机施工路线,并确保其科学性和合理性。地铁隧道盾构机进出洞施工工序非常复杂。因此,施工单位在盾构机开始工作前要对地铁工程具体施工场地的地质情况进行仔细的勘测,获得准确数据后,精心设计出盾构机施工路线。然后,还要组织相关技术人员对勘测数据和设计路线进行审核,确保科学性、合理性。
        (2)在施工前,施工单位还要根据地铁工程施工场地的地质情况进行审核,确保盾构机能顺利完成进出洞作业。如果某个区域的地质条件没有达到盾构机进出洞的标准要求,施工单位要根据具体情况采取盾构机外的其他施工方法进行施工,而不要强行采用盾构机进行进出洞作业,避免造成安全事故的发生。
        (3)盾构机进洞作业时,相关人员要正确操作,保证盾构机从始发基座导轨上顺利向前掘进,而且盾壳体要全部切入洞中,缩减土体裸露时间。

3.地铁盾构法施工的质量控制措施
3.1盾构施工开挖前要做好地质勘探工作
        地铁工程采用盾构法施工过程中,施工区域地质情况对施工进度和施工质量会产生较大影响。所以,施工前必须对盾构机掘进现场进行实地勘测,只有这样才能保证后续施工工序的顺利进行。采用盾构施工技术进行施工操作过程中,还要注意对盾构机进行及时的养护。施工前要用液压钻机对施工现场进行多方面的支撑勘测,获得施工区域具体的地质数据信息,便于对盾构机的施工做出科学合理的参数调整,保证盾构机正常工作。此外,如果盾构每日的施工进度在30m以上,就要利用雷达对地质进行勘测,及时准确掌握施工现场的地质情况,保证后续作业能顺利进行。

3.2设置正确的盾构参数,以确保始发掘进的稳定性
        设置正确的盾构参数,才能保证盾构机掘进的稳定性。而盾构参数是依据具体的作用力测量和计算来获得的。只有保证盾构参数的科学性和合理性,才能确保盾构工程的稳定性,才能保证工程施工质量。施工前要对埋深和土质信息进行勘测,获得有效数据,然后采取水土合算的方法获得理论土舱压力,在此基础上设置正确的盾构参数。

3.3盾构法施工中避免管片上浮的措施
        盾构法施工过程中出现管片上浮的情况比较常见。为了避免出现这种情况,施工人员要认真勘察施工区域,依据施工参数制订出符合施工实际要求的正确参数。在施工过程中如果有问题出现,施工技术人员应立刻进行分析,并采取有效措施进行处理。因此,施工技术人员要具有较高的专业知识和专业技术能力。
        盾构掘进过程中,相关施工人员还要做好推进速度和力度的控制和调整,要依据施工的具体情况确定千斤顶最佳的行程差,提高千斤顶的利用率。同时,要保证推进油缸的动力输出达到管片作业的施工要求。盾构法施工中为了避免出现管片上浮的情况,要依据监测的数据进行科学的分析,制订出盾构施工方案和正确的施工参数,以保证隧道工程的施工质量。

3.4盾构法施工中控制地面沉降的措施
        土压平衡式盾构法是当前地铁隧道施工中比较常见的施工方法。土压平衡式盾构法就是用前面的全断面切削刀盘让正面切削下来的土进入到密封土舱里。因此,做好平衡才能减少盾构施工对周围土层的影响,从而避免出现地层沉降。此外,地面沉降的发生还与注浆的速度、浆液比例以及注浆量有一定关系故需要合理控制注浆。总之,地铁隧道施工过程中地面沉降情况的出现会受到多种因素的影响,所以,施工前必须对施工区域的土层类型、覆土厚度、地下水文等进行实地勘测,获得准确信息,并进行科学分析和设计,才能避免地面沉降情况的发生。

3.5地铁施工渗漏的控制措施
        地铁施工渗漏的有效控制措施如下。(1)认真检查施工中纵向和横向的施工缝,同时要保证止水带的质量和规格达到施工标准,这样才能避免因气泡导致的渗漏发生。(2)对嵌入施工缝中的止水钢板进行监测,保证其表面的清洁度。而防水层表面的清洁度又与混凝土的含水量有直接关系,因此必须保证混凝土含水量达到施工标准,才能保证其防水性,从而避免渗漏情况的出现。

结束语:
        盾构法是一项综合性、复杂性的施工技术,已经被广泛应用于当前的地铁隧道工程施工之中。但是盾构法施工技术对施工人员的专业知识和技能要求较高,对施工所用材料和机械设备质量要求较高,而且具有一定的不完善性。因此,盾构法施工技术相关工作人员要进行认真的研究和分析,并在实践中逐渐改进和提高盾构法施工技术,严格控制地铁盾构法隧道施工的工程质量,使盾构法施工技术在地铁隧道工程施工中发挥更大的作用,从而提高地铁工程施工质量。

参考文献:
[1]吴野.地铁盾构施工技术研究[J].建筑技术开发,2019,44(12):67–68.
[2]汪定国.地铁盾构施工中盾构机过站技术[J].建材与装饰,2019(33):275–277.
[3]张明东.青岛地铁复杂地层盾构机脱困施工技术[J].建筑机械,2017(4):137–139
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