上海中惯建设工程有限公司
摘要：近年来，地铁隧道等交通方式得以广泛应用，并促进了我国城市轨道交通的全面发展。城市化前行中，城市人口数量明显增多，交通压力也随之增大。城市轨道交通建设和施工中应充分考虑工程质量，保障城市交通的稳定运行。本文就将探究城市轨道交通工程的施工工艺及技术要点，以供参考。
关键词：城市轨道交通工程；施工工艺；技术要点；
轨道结构同传统铁道线路存在相似之处。最为常见的轨道结构为钢轮钢轨式结构，该结构需要与轨道紧密连接，以延长轨道长度。轨道连接施工中主要利用接头板焊接方式，尽管轨枕形式具有多样性，但在施工中经常使用的只有三种方式，道床主要分为无碴和有碴两种方式，这要求施工人员要结合构造环境合理选择构造形式。
1工程概况
1.1项目背景
三孝口站~阜南路站区间隧道由南向北沿蒙城路敷设，线路出安庆路后沿蒙城路中穿行，路过安徽省博物馆后线路以R-800曲线侧穿蒙城路商住楼，过霍邱路后以R-600曲线向北下穿寿春路下立交桥，最终以直线接至阜南路站。沿线下穿安庆路、霍邱路、淮河路、阜南路等道路。
表1 三孝口站~阜南路站区间设计概况
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1.2 地质水文情况
区间盾构穿越地层为⑨1全风化泥质砂岩、⑨2强风化泥质砂岩、⑨3中风化泥质砂岩、(11)3中风化泥质砂岩。⑨3中风化泥质砂岩属极软岩，最大天然单轴抗压强度为3.56MPa，(11)3中风化泥质砂岩属较软岩~较硬岩，最大天然单轴抗压强度为52.30MPa。区间特殊地层为上软下硬地层，隧道断面上部为⑨1全风化泥质砂岩，中部为⑨2强风化泥质砂岩，下部为⑨3中风化泥质砂岩。
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图1 三孝口站~阜南路站区间地质纵断面图
表2 三孝口站~阜南路站区间穿越地层情况表
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备注：区间左右线地质相同
2.施工重难点分析及应对措施
2.1 重难点分析
始发段覆土厚度较浅，地下水丰富，盾构在盾构始发、到达过程中三孝口站始发端左线6环出围挡、右线12环出围挡，围挡内无风险源，围挡外为安庆路，为沥青路面，行车行人多，始发过程中因土体加固质量、洞门防水密封安装质量达不到要求以及管片拼装质量等问题，可能导致渗漏、涌砂，严重者可导致坍方。影响行人行车安全。
2.2 主要控制应对措施
（1）对端头地层进行加固。针对端头地层情况与设计要求，盾构端头井加固采用旋喷桩加固。加固后的土体应具有良好的均质性、自立性、密封性，且无侧限抗压强度（28d）≥1MPa，掌子面无明显渗水。
（2）在端头地层加固施工完毕之后，对加固区域进行垂直取芯以及在洞门处均匀布置数个水平探孔，用以检测加固效果。如有问题及时进行补充加固，确保盾构进、出洞的安全。
（3）做好洞口防水密封。盾构进出洞时，预先安装洞门圈预埋钢环，帘布橡胶板以及折叶式压板等洞门密封装置并确保其能有效使用。
（4）盾构进洞时，在前体推出隧道后立即将洞门密封的折叶式压板用钢丝绳牢固地捆绑在盾壳上，在前体推出洞门前一环开始采用快硬性水泥－水玻璃双液浆对盾尾空隙进行回填；
（5）在始发到达端头打降水井，洞门破除前进行降水，增加土体的自稳性；
（6）加强盾构在出洞、进洞段的掘进控制。控制好盾构姿态，在保证出碴量正常、同步注浆回填密实的前提下，尽量快速完成盾构的出洞与进洞。
3.城市交通轨道施工工艺
3.1盾构始发掘进
负环管片共设8环，并采用错缝拼装。洞门密封系统、洞门凿除、盾构机系统调试、测量系统等以上工作完成后，反力架端面调平完毕后，始发前先拼装2环负环，待洞门凿除完成后，开始推进继续拼装负环。第一环负环管片拼装完成后，用推进油缸把管片推出盾尾，并施加一定的推力把管片压紧在反力架的基准钢环上，管片脱出盾尾采用木屑子两边楔紧，防止管片脱出盾尾后下吊，然后可开始下一环管片的安装。注意管片脱离盾尾进入轨道存在一个高差的调整，为保证拼装位置正确，成环后不至发生位移或椭变，管片在整环拼装、推出盾尾后采用Φ20钢丝绳在外侧将管片勒住，负8环采用在盾尾刷前方进行整环空拼后移的方式推至反力架前端面。负8环在进行拼装前先焊接导轨和限位板。负7环安装前，同时应在盾构机上焊接撑靴，撑靴固定在始发托架之上，防止拼装及顶推过程中盾构机前移。负7环拼装完毕后将加肋工字钢割除，然后使用推进千斤顶整体将负8环推至反力架处。管片通过盾尾刷时，应注意及时向盾尾刷内注入油脂，保证过程中盾尾刷不被损坏。
3.2盾构正常掘进
3.2.1 掘进参数控制
1）出土量控制
实际掘进过程中，根据不同地层的松散系数对出土量进行计算，以中风化泥质砂岩地层松散系数1.2为例，则每环管片的实际出土量应为：
V2 ＝π×（D/2）2×L×S＝π×（6.28/2）2×1.5×1.2＝55.75m3／环
其中：
D—刀盘直径
L—管片宽度
S—松散系数。
2）推进速度控制
盾构推进过程中应保持速度的均匀性和稳定性，防止推进速度出现大的波动，使盾构推进速度与出土速度相匹配，以保持适当土压力值。
3）土压力控制
施工过程中通过设在刀盘和密封仓的压力传感器测定，结合地质、埋深和地面监控量测信息的反馈分析，适时优化调整土压力，以确保地面沉降控制在规定的范围内。
4）不同地层掘进参数的确定
1~52环为全风化泥质砂岩⑨1、强风化泥质砂岩⑨2、中风化泥质砂岩⑨3地层，为软土层，最大天然单轴抗压强度3.96MPa,推进过程中刮刀起主要作用，适当增大盾构推力，为保持开挖面的稳定性，适当增加土压，转速保持正常，适当增加泡沫的注入量，保证出土顺畅，防止结泥饼。52~569环为中风化泥质砂岩（11）3，属较软岩~较硬岩，最大天然单轴抗压强度为52.30MPa，平均强度24MPa，推进过程中滚刀起到破损硬岩的作用，增加转速，扭矩适当降低，硬岩地层中自稳性高，可适当降低土压，保证出土。在硬岩地层中掘进姿态难以控制，发现姿态异常应及时调整盾构机参数及同步注浆。
3.2.2 掘进模式选择及操作控制
1）掘进模式选择
根据隧道洞身地质情况、地上地下建筑物、周边环境条件及其它相关因素，本标段隧道拟采用土压平衡掘进模式，在施工过程中时刻注意地层变化情况根据实际掘进情况及时调整盾构掘进模式。
2）土压平衡掘进模式的主要技术措施
（1）软岩段采用以切刀、刮刀和先形刀为主切削土层，以低转速、大扭矩推进；在中风化泥质砂岩段，采用高刀盘转速，低推进速度进行掘进。
（2）土仓内土压力值σ设定应略大于静水压力和地层土压力之和σ。
（3）土仓压力通过采取设定掘进速度、调整排土量或设定排土量、调整掘进速度两种方法建立，并应维持切削土量与排土量的平衡，以使土仓内的压力稳定平衡。
（4）在本段掘进时，需要添加泡沫剂、聚合物、膨润土等改善渣土的止水性，以使土仓内的压力稳定平衡。
（5）盾构机的掘进速度主要通过调整盾构推进力、转速（扭矩）来控制，排土量则主要通过调整螺旋输送机的转速来调节。在实际掘进施工中，应根据地质条件、排出的渣土状态，以及盾构机的各项工作状态参数等动态地调整优化，此模式掘进时应采取渣土改良措施增加渣土的流动性和止水性。
3.3 盾构接收
盾构在加固区段掘进时，遵循“低推力、低刀盘转速，减小扰动”的原则进行控制，确保盾构推进不对端墙造成影响。
①调整盾构掘进参数
洞口临时结构一般不具备可使盾构机一直用通常开挖方法到近前的强度，因此在盾构机掘进离洞门5～6环时，应根据洞门临时结构来调整密封土仓压力、盾构机推力、掘进速度。
盾构机进入进站段后，首先减小推力、降低推进速度和刀盘转速，控制出土量并时刻监视密封土仓压力，避免较大的土体扰动。根据地质情况，到站前可采用土压平衡模式的掘进方式，尤其在贯通前的5～6环，降低盾构机的推力，保持在800~1000t以下，掘进速度控制在5～10mm/min之间。当出现推力突然降低、推进速度突然加大的情况，建议立即停机。
②保护洞门密封
在盾构机进站时，很有可能因为刀盘的旋转损坏橡胶帘布或者使扇形压板发生位移。所以，在盾构机进站时，要注意对橡胶帘布的保护，并及时调整洞门扇形压板。
③监控量测
增加盾构机测量次数，不断校准盾构机的掘进方向。为防止盾构机刀盘穿越洞门后下沉，致使盾尾间隙过小而导致盾尾挤坏管片或造成托架变形，在刀盘至车站内墙10环距离时，测量人员可以通过测量逐步调整盾构机的垂直姿态，并在到达基座的轨面标高除适应于线路情况外，将到达托架标高降低20～30mm，以方便盾构机刀盘能够顺利的上托架。
4.城市轨道交通工程技术要点
4.1城市轨道交通电气系统的技术要点
电气系统是城市轨道交通工程系统的重要组成部分。电气系统的使用性能往往直接决定了整个轨道交通工程系统的运行水平。在轨道铺设工作与道路基建工作结束后，对电气系统、排水系统和通风系统等一系列辅助系统展开设计与安装。其中，电气系统尤为重要。在城市轨道交通工程施工过程中，必须加大对电气系统安装施工与运行调试的重视力度，如漏电保护系统、防雷接地系统和照明系统等。完善各类系统的安装技术，以优化整个轨道交通工程的施工效率，从而缩短工期，推动轨道交通工程系统的持续稳定运行，提升交通运输服务水平。
4.2给排水系统技术要点
城市轨道交通给排水系统关乎交通网络的运行状态。现如今，我国城市轨道交通建设中通常采用两端对接市政管道的给排水方式，该网络模式也对我国城市轨道交通工程建设施工提出了更为具体的要求。工程建设中，施工人员应高度关注给排水的类型，科学区分生活、生产用水和消防用水等系统，重视消防水系统建设和施工，以此为消防工作的有序开展奠定坚实的基础。
城市轨道交通网络空间会受到诸多因素的限制，故而对工程排水系统建设的水平也提出了尤为严格的要求。当前，我国轨道交通工程施工期间，需要划分污水排水系统和废水排水系统。单独处理两种不同的污水，并结合不同的排水资源采取不同的应用措施，以提高水资源利用率，为城市内部供水系统平稳运行奠定基础。
4.3通风系统施工技术要点
安装通风系统的过程中，隧道风机、控制柜、风阀、消声器和执行机构的安装必须满足规定要求，确保活塞风道、空调新风机及回排风机配套安装满足工程施工的总体要求，与控制柜形成联动，从而提升轨道交通通风系统施工水平，显著改进轨道交通通风系统的运行质量，充分展现其功能与优势。
5.城市轨道交通工程的施工管理要点
5.1电气系统管理要点
组织开展城市轨道交通系统管理工作时，务必高度重视系统运行的安全性和经济性，且全方位展现系统的便捷性。准确把握城市轨道交通电气系统运行概况，加大电气、通信和照明灯多个环节的管理与监督力度。以更加有效的管理手段为电气系统的稳定运行奠定坚实基础。这样也有利于控制经济成本，维护多方效益。
5.2给排水系统管理要点
给排水系统管理中，工作人员需树立规范意识和标准化意识，高度重视排水系统。城市轨道交通给排水系统的复杂性较强，若无法制定科学有效的管理措施，则容易引发系统异常或管道连接错误等问题，进而阻碍给排水系统的高效运行。此外，该种情况还会影响系统的安全运行，增加系统管理过程中的成本投入。因此务必高度重视细节管理，完善给排水系统的功能，为系统安全、平稳运行提供坚实的动力。
5.3通风系统管理要点
城市轨道交通通风系统管理中需要注意诸多问题。在车站控制室区域内，应科学设置通风自动报警控制装置，在交通设施中的关键网络节点设置通风控制系统，对于候车区，可设置分门独立的通风控制系统。通风系统的机房和空调机房当中也需合理设置壁挂电话，以便在发生危险时可第一时间与外界联系。在砌体保护房间的外部也可设置壁挂电话。
6.结束语
总而言之，城市轨道交通工程施工具有较大程度的复杂性和系统性，因此，在工程施工期间，务必高度重视工程作业的各项细节，全面掌握通风系统、给排水系统技术要点，并同时注重工程运行管理工作，以此推动轨道交通工程的有序开展。最终该项工程如期完工，施工成果得到了领导的高度认可。
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