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地铁隧道盾构掘进施工技术要点分析陈许增

发表时间：2021/8/10 来源：《建筑科技》2021年9月上作者：陈许增

[导读] 伴随着人们生活水平的不断提高，汽车数量的急剧增加，在给人们的生活带来方便的同时，也造成了严重的交通拥挤现象。

中交一公局第八工程有限公司陈许增天津市

摘要：伴随着人们生活水平的不断提高，汽车数量的急剧增加，在给人们的生活带来方便的同时，也造成了严重的交通拥挤现象。并且，作为一种新兴的交通工具，地铁的出现，不仅缓解了交通拥挤现象，而且充分利用了地下空间，其独特的准时、安全、容量大、运行速度也给市民的日常生活带来了极大的方便。所以针对地铁的种种优势，我国现阶段进入了大规模城市地铁规划时代。在地铁隧道施工技术中，盾构法施工技术是地铁隧道的主要施工技术之一，在地铁隧道建设中占有重要地位。本文结合工程实例，对盾构施工的土压平衡关键技术进行了分析，验证了该方法的有效性，可为类似工程施工提供参考。
关键词：地铁；土压平衡盾构机；掘进参数；掘进；施工技术
        前言
        随着我国城市建设发展的需要，国家将大力推进城市地铁建设。但作为城市地铁隧道建设的关键技术之一，盾构施工掘进技术不仅为地铁隧道施工提供了更多的安全保障，而且大大缩短了城市地铁施工的工期，降低了人力成本，为中国城市铁路建设做出了巨大贡献。但是，由于地质环境和水文环境的差异，使地铁隧道盾构施工在掘进过程中容易发生意外事故，如地面沉降等，因此，有关单位必须配备专业人员，在开始进行盾构施工前，严格对地铁线路进行地质勘测，并定期对盾构机进行检查。对盾构机的操作人员，必须具有较高的专业水平，并且在使用过程中严格遵守有关规定和技术要求，以减少地铁隧道盾构施工中的事故发生概率，提高我国地铁隧道施工质量。
        1、工程概况
        该站盾构区间下行线起、终点里程为XK8+353.421~XK9+550.390，长链长1200.952m。最大长度为1198.632m，最大长度为SK8+353.421~SK9+550.390，长链1.632m。
        2、工程重难点
        2.1盾构加实心掘进
        当盾构掘进施工时，在起始点和端头位置进行土体加固，经过加固处理后土体比较坚硬，有效保护了盾构，使盾构掘进顺利进行，这两处的掘进压力可以稍微降低，同时将掘进速度控制在1.0cm/min以内[1]。推进器前应注意加发泡剂于盾构正面，以减小盘掘进所受的转矩力，使总推力减小，同时也有利于挖掘土的顺利排出。当盾构通过加固区后，可以适当地提升平衡土压力值，加强对地层变形量的实时监测，并对具体的平衡压力、推进速度等做出适当调整。
        2.2隧道防水结构
        防水是隧道盾构施工中的一项重要工程，防水效果直接影响隧道工程的质量，属于施工过程中的重点内容。实践中，主要应结合隧道地质结构情况，以盾构法工程结构防水形式为基础，采取有针对性的防水施工措施，做好防水处理。
        3地铁盾构掘进施工控制技术
        3.1土壤压力设定
        盾构施工应注意保证基坑表面土层稳定，尽量减少对天然土层的干扰，减少对地表的不利影响。这次掘进工程采用土压平衡盾构法开挖，为保证开挖面稳定，主要对开挖面的土压进行控制，掘进施工前根据预算计算出的压力值作为预设土压，确保土仓内土压和掘进面的土压、地下水压等处于相互平衡的状态，从而有效促进盾构机稳定掘进前进。
        3.2掘进过程速度的控制
        在开始和结束时，盾构机的操作者应注意控制设备的推进速度，使其以较慢的速度推进，然后逐渐提高推进速度。一般情况下，在一环掘进施工中，应尽可能使掘进速度值保持不变，减小其产生的波动，以保证切口土压力保持相对稳定。另外，要注意保证同步注浆系统的推进速度和注浆量之间的协调，保证掘进过程中开挖面有很高的稳定性，正常情况下掘进速度控制在6cm/min，若在盾构施工中遇到障碍，应适当降低掘进速度，并将其控制在2cm/min左右。
        3.3接头装配
        使用的管片外径为660cm，内径590cm，厚度35cm，环宽120cm。预制钢筋混凝土管片由6个小块拼装而成，主要分为封顶块、邻接块、标准块、拱底块四种类型，预制构件采用C55高强度混凝土，同时要求其抗渗等级达到P10级。

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当安装封顶块时，应先保证两个相接块之间有足够的空间插入。安装过程中，从隧道底部开始，安装顺序是：标准块→相邻块→拱底→封顶块，使其在安装时径向保持2/3左右的管片宽度搭接，然后逐渐推送到位[2]。管片安装就位后，应及时推拉油缸，使管片紧固，然后将安装机移开。
        在安装完一片管片后，应安排人工进行紧固，完成一环后应用扳手进行统一紧固。对于盾构隧道而言，管片衬砌是一种非常有效的防水方法，拼装连接质量会对隧道寿命产生很大影响，因此需要对其进行永久性防水处理，严格控制其安装质量。
        3.4管片校正
        管片安装过程中，要注意纠偏工作，确保环面与设计轴线垂直，对轴线进行纠偏，一般要经过一段较长的工序才能顺利实现，这一过程要连续几个环节才能有效地控制。实践中一旦发现有偏轴的情况，则需对千斤顶进行调整，必要时可加贴纠偏楔。
        (1)采用千斤顶的行程差来调整轴向偏差。为了提高轴系吻合度，在纠偏时应提高测量校正频率，保证每环校正偏差量小于4mm，避免对地层造成较大的扰动，从而对地层造成较大的扰动，同时也可能使环缝增大，漏水风险加大。
        (2)在拼装管片前，应先对前一环的管片拼装报表进行分析，然后对拼装过程采取有效纠偏措施，控制纠偏量。
        (3)拼装管片时要严格控制安装精度，不得出现内外张角、踏步等不良现象。
        (4)隧道轴线正交或隧道需要转弯时，可借助千斤顶、楔形管片来达到目的。另外，在千斤顶环缝内粘贴石棉胶板也能达到纠偏效果。
        (5)当盾构施工有纵坡时，可以采用稳定坡度控制。但是，在实际挖掘推进过程中，很容易出现曲率半径不满足要求的情况，这使曲线与实际设计不一致，并对后面的拼装造成了不利影响。这种情况下，可将石棉胶板按竖曲线粘贴，以达到曲率校正的目的。但是应注意控制粘贴石棉胶板的厚度，使其在设计要求范围内，避免后期渗漏。
        3.5防水管
        3.5.1管片结构自防水
        该项目衬砌混凝土采用强度C55高强砼，抗渗等级≥P10。管片抗渗检漏标准：水压力0.8MPa,3h恒压，渗透深度不超过5cm。在预制厂制作时，对管片进行防水检验的内容包括：混凝土抗渗强度报告、管片检漏试验报告、外观检验报告、成环拼装精度检验报告等[3]。外观检查应符合内实外光的基本要求，不能有气孔、小蜂窝等明显质量问题。
        3.5.2安装孔(注浆孔)防水
        如遇吊孔与注浆孔结合使用的情况，可在预装管片时，在吊装孔外侧预设30mm素砼。如需对衬砌背后进行二次混凝土注浆，可先将预设的素砼破开，并利用此孔对混凝土内部进行注浆。另外，在灌浆完成后，针对孔内设置水膨胀螺孔密封圈，以提高防水性能。
        3.5.3同步与二次注浆法
        本课题研究标段中，隧道盾构施工的土质主要为粉质粘土、淤泥质粘土层，其地层本身的稳定性相对较弱，在盾构掘进过程中，容易对土体造成较大的扰动，使其产生较大的变形，进而引起塌陷、较大程度沉降等异常情况，因此在盾构掘进过程中，很容易对土体产生较大的扰动，使其出现较大程度的变形，进而引起塌陷、较大程度沉降等异常情况，因此在盾构掘进过程中，盾构掘进施工过程中，会产生较大的变形和塌陷、塌陷、塌陷等异常情况，在本研究标段的盾构施工中，很容易对土体产生较大的扰动，使其出现较大程度的变形，
        4.结论
        分析结果表明，针对地铁隧道盾构施工条件和要求的差异，提出了盾构施工方法在地铁隧道中盾构施工的具体要求。以上方法在其它工程中应用时，也要结合具体工程的建设情况，因地制宜，灵活运用。
参考文献
［1］周明军.地铁区间隧道盾构曲线始发与接收施工技术［J］.铁道建筑，2014（7）：59-62.
［2］闫谋权.地铁隧道盾构施工掘进技术要点分析［J］.工程技术研究， 2017（12）：57，70.
［3］岳承欢.地铁隧道盾构始发施工技术［J］.价值工程，2020（2）：171-172.