毛武挺 沈東峰

摘 要：地鐵工程屬于地下工程，需要在地下環(huán)境中進(jìn)行施工操作，面對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)條件，如果沒(méi)有采用合適的施工技術(shù)，將會(huì)帶來(lái)許多安全質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的支持下，盾構(gòu)施工技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)，并且在地鐵施工中得到廣泛應(yīng)用，能夠有效提升地鐵施工的整體質(zhì)量和安全性，解決施工中存在的問(wèn)題。因此，本文對(duì)地鐵復(fù)雜地質(zhì)條件下的盾構(gòu)施工技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行深入研究，以期能夠起到理論參考的作用。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)條件 地鐵盾構(gòu)施工 要點(diǎn)

前 言

由于穿越底層的地質(zhì)狀況具有不可控的復(fù)雜特點(diǎn)，盾構(gòu)施工極易造成地面的沉降和變形，對(duì)周圍建筑物和地下管線產(chǎn)生十分嚴(yán)重的影響，如果不對(duì)其加以重視，甚至還會(huì)威脅到人們的生命安全和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，在不同情況下選用合適的施工工藝顯得尤為重要。

1地鐵盾構(gòu)施工中面臨的風(fēng)險(xiǎn)和解決措施

1.1自然風(fēng)險(xiǎn)。由于地鐵盾構(gòu)施工大多在地下環(huán)境中進(jìn)行施工操作，所以面臨著各種地質(zhì)災(zāi)害以及氣象災(zāi)害等自然風(fēng)險(xiǎn)，在施工中遇到不良地質(zhì)條件，會(huì)導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的幾率增大。但是在地下施工環(huán)境下，許多不良的地質(zhì)條件都能夠及時(shí)探測(cè)出來(lái)，并制定相關(guān)的處理措施，及時(shí)規(guī)避自然風(fēng)險(xiǎn)，防止自然風(fēng)險(xiǎn)帶來(lái)危害。

1.2人為風(fēng)險(xiǎn)。人為風(fēng)險(xiǎn)也是影響地鐵盾構(gòu)施工的重要因素，其主要指的是地鐵盾構(gòu)施工的設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)方案不合理，施工技術(shù)問(wèn)題、施工合同問(wèn)題、財(cái)務(wù)資金投入問(wèn)題、這些因素所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，所以，在施工之前，必須做好充足的準(zhǔn)備工作，及時(shí)預(yù)測(cè)這些人為風(fēng)險(xiǎn)，并制定相應(yīng)的解決措施。

1.3盾構(gòu)選型風(fēng)險(xiǎn)。在選擇盾構(gòu)機(jī)的過(guò)程中，必須結(jié)合實(shí)際情況慎重選擇合用的盾構(gòu)機(jī)。首先，盾構(gòu)機(jī)主要利用刀盤道具來(lái)控制掌子面穩(wěn)定，所以必須結(jié)合地質(zhì)情況合理設(shè)計(jì)刀盤、配置刀具，刀盤和刀具容易磨損，需要提高刀盤刀具的強(qiáng)度，采用耐磨焊接技術(shù)來(lái)焊接刀盤面板，選擇刀具時(shí)可以選擇單刃滾刀、寬刃齒刀以及刮刀，而且要合理控制刀具之間的間距和高度。其次，盾尾密封容易出現(xiàn)失效風(fēng)險(xiǎn)，泥水泄露會(huì)帶來(lái)沉降問(wèn)題，所以必須采用密封性比較好的盾尾油脂，并且均勻涂抹在盾尾上，使其起到密封的作用。盾尾刷和管片也要選擇優(yōu)質(zhì)型號(hào)，避免盾尾在工作中出現(xiàn)擠壓破損的問(wèn)題。

2復(fù)雜地質(zhì)條件中盾構(gòu)法隧道的施工技術(shù)研究

2.1土壓式平衡盾構(gòu)機(jī)施工技術(shù)要點(diǎn)。（1）模式的選擇。土壓式平衡盾構(gòu)機(jī)有三種模式，包括敞開(kāi)式、半敞開(kāi)式和土壓平衡模式。在對(duì)掘進(jìn)模式進(jìn)行選擇時(shí)，我們應(yīng)該根本地層的不同條件特征來(lái)選擇。通常情況下，對(duì)全斷面巖層掘進(jìn)時(shí)，我們可選擇敞開(kāi)式掘進(jìn)模式，并使用泡沫劑對(duì)渣土進(jìn)行改良；而對(duì)于存在軟弱層的復(fù)雜地層，則可選擇土壓平衡模式，并采用泡沫和適量的膨潤(rùn)土對(duì)渣土進(jìn)行改良。采用此種模式時(shí)，土倉(cāng)的壓力不用過(guò)于頻繁調(diào)節(jié)，只要保證土倉(cāng)壓力略高于掌子面的土壓和水壓力和即可；對(duì)于處理砂卵石或者上軟下硬的土層，由于土層比較復(fù)雜，則同樣需要采用土壓平衡模式來(lái)掘進(jìn)，因?yàn)樵谶@種復(fù)雜土層掘進(jìn)時(shí)控制土倉(cāng)壓力較難，所以掘進(jìn)時(shí)必須認(rèn)真對(duì)待每個(gè)環(huán)節(jié)。（2）掘進(jìn)參數(shù)的確定。采用土壓式平衡盾構(gòu)機(jī)施工之前，我們應(yīng)該根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的不同地質(zhì)特點(diǎn)和隧道的埋置深度來(lái)確定其掘進(jìn)的主要參數(shù)。其中包括對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)、推力、扭矩、掘進(jìn)速度以及刀盤轉(zhuǎn)速等參數(shù)的確定，同時(shí)還需要根據(jù)掘進(jìn)試驗(yàn)段的監(jiān)測(cè)情況，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的參數(shù)進(jìn)行隨時(shí)調(diào)整。由于采用的是土壓平衡模式，所以需要通過(guò)螺旋機(jī)的旋轉(zhuǎn)出土來(lái)維持動(dòng)態(tài)平衡，所以在實(shí)際施工過(guò)程中，我們還需要對(duì)螺旋機(jī)的轉(zhuǎn)速和壓力進(jìn)行有效控制。（3）盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的控制。在復(fù)雜地層掘進(jìn)時(shí)，對(duì)于盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的控制尤其重要，特別是在硬巖地層和土層條件變化較大的地段，對(duì)盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)糾正難度較大。如果采用調(diào)整千斤頂推力來(lái)糾正姿態(tài)，往往很難得到較好的效果，而且會(huì)使刀具的磨損加大，甚至?xí)霈F(xiàn)盾構(gòu)機(jī)被卡或者管片錯(cuò)臺(tái)的嚴(yán)重后果。所以在這類地層中掘進(jìn)時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格遵守長(zhǎng)距離、慢糾偏的原則，避免用力過(guò)猛，造成掘進(jìn)困難。（4）同步注漿參數(shù)的確定。通常刀盤與管片的外徑有所不同，會(huì)導(dǎo)致已經(jīng)拼裝的管片壁后與圍巖之間存在一定的間隙，如果注漿回填不及時(shí)的話，管片會(huì)在千斤頂?shù)淖饔孟律细?。因此，我們?cè)趶?fù)雜地層中掘進(jìn)時(shí)，要控制好注漿的壓力、注漿量及注漿的速度，來(lái)盡量避免管片上浮。另外，因?yàn)闈{液會(huì)在圍巖和管片之間形成一道密實(shí)的防水層，所以在進(jìn)行同步注漿時(shí)漿液的質(zhì)量也非常重要。

2.2泥水加壓式平衡盾構(gòu)機(jī)施工技術(shù)要點(diǎn)。（1）泥水性能的確定。在對(duì)泥水性能進(jìn)行確定時(shí)，首先要確定好泥水的密度，因?yàn)樵诰蜻M(jìn)開(kāi)挖時(shí)，泥水可以有效控制開(kāi)挖面的變形。通常認(rèn)為泥水的密度可相對(duì)高些，最好能夠達(dá)到開(kāi)挖土體的密度。但在實(shí)際施工中，泥水密度過(guò)大，可能會(huì)影響泥漿泵的運(yùn)轉(zhuǎn)以及泥水處理困難，所以我們應(yīng)該結(jié)合土層的結(jié)構(gòu)以及設(shè)備的運(yùn)行能力，對(duì)泥水密度進(jìn)行合理確定；含砂量是泥水的又一關(guān)鍵性問(wèn)題，當(dāng)在強(qiáng)透水性土體中掘進(jìn)時(shí)，泥水的含砂量及砂的最大粒徑，對(duì)泥膜形成的快慢會(huì)產(chǎn)生直接影響。因此，我們可以選擇含量適中的，粒徑比土體孔隙略大的砂；通常為了保證渣土的長(zhǎng)距離輸送要求，可將泥水的流速控制在160-210m/min。（2）掘進(jìn)參數(shù)的確定。在復(fù)雜地層掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，切口的壓力必須穩(wěn)定，推力和刀盤的轉(zhuǎn)速也要保持較低的狀態(tài)。我們可通過(guò)調(diào)整導(dǎo)向油缸長(zhǎng)度以及推進(jìn)壓力，來(lái)控制盾構(gòu)的姿態(tài)。當(dāng)在上軟下硬的土層中掘進(jìn)時(shí)，由于上部砂層的自穩(wěn)定性較差，需要的切削扭矩就較低，而下部的土層硬度較高，對(duì)于刀具的阻力就會(huì)很大，尤其是軟硬土層的交界處，刀具的損傷會(huì)比較嚴(yán)重，所以掘進(jìn)過(guò)程中，為了避免刀具遭受過(guò)大的瞬時(shí)沖擊荷載，可適當(dāng)降低刀盤的轉(zhuǎn)速，提高刀盤的扭矩；如果掘進(jìn)時(shí)速度過(guò)快，就會(huì)對(duì)泥水的輸送能力和泥水的處理能力造成壓力，很容易導(dǎo)致超挖問(wèn)題的產(chǎn)生。所以在過(guò)渡段地層掘進(jìn)時(shí)，為了保證刀具的貫入度和泥水設(shè)備的處理能力相互適應(yīng)，應(yīng)該盡量將速度控制在15-30mm/min。（3）盾構(gòu)姿態(tài)的控制。較好的盾構(gòu)姿態(tài)是減少掘進(jìn)摩阻力和對(duì)地層擾動(dòng)的最有效方法，它能夠提高盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)質(zhì)量。我們可采取在掘進(jìn)速度滿足要求的情況下，降低盾構(gòu)推力的方法來(lái)控制盾構(gòu)的姿態(tài)。如果出現(xiàn)偏差，糾偏的速度不應(yīng)該過(guò)快，避免形成過(guò)大的蛇形開(kāi)挖面；可通過(guò)控制各推進(jìn)油缸的油壓和調(diào)節(jié)油缸的行程來(lái)控制盾構(gòu)的姿態(tài)；對(duì)各組導(dǎo)向油缸的差值進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，并通過(guò)導(dǎo)向油缸的壓力差來(lái)對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)進(jìn)行控制。（4）背填注漿的控制。對(duì)管片進(jìn)行背填注漿，能夠有效控制土體的變形，也能夠?qū)λ淼肋M(jìn)行良好的保護(hù)。對(duì)管片背部存在的間隙進(jìn)行注漿時(shí)，要控制好注漿量和注漿的壓力，同時(shí)還需要注漿流量與盾構(gòu)推進(jìn)速度等其它施工參數(shù)相匹配。

結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，地鐵盾構(gòu)施工面臨許多復(fù)雜的地質(zhì)條件，作為施工技術(shù)人員，必須充分考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，仔細(xì)勘察施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件，選擇應(yīng)用合適的盾構(gòu)施工技術(shù)，嚴(yán)格控制盾構(gòu)掘進(jìn)狀態(tài)和參數(shù)，才能提高盾構(gòu)施工質(zhì)量。

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