馬文帥+王鑫

摘 要：地鐵建設(shè)可以有效分擔(dān)交通壓力，提高人們的生活質(zhì)量，在我國(guó)很多大中型城市都開(kāi)展了地鐵工程建設(shè)。為了提高工程質(zhì)量，有必要根據(jù)實(shí)際工程采取科學(xué)的施工方案。盾構(gòu)法施工是一種安全、高效、快捷隧道施工技術(shù)，本文就此展開(kāi)了探討。

關(guān)鍵詞：地鐵施工；盾構(gòu)法；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）10-0110-02

社會(huì)經(jīng)濟(jì)在快速地發(fā)展，促進(jìn)了社會(huì)建設(shè)水平的提高，地鐵的施工技術(shù)也有了很大的進(jìn)步和發(fā)展，修建地鐵區(qū)間隧道數(shù)量也在逐步地增加，致使地下空間開(kāi)發(fā)的力度加大了。

1 地鐵建設(shè)工程施工特點(diǎn)

近十?dāng)?shù)年來(lái)，地鐵項(xiàng)目的建設(shè)工作開(kāi)始在我國(guó)城市中逐漸出現(xiàn)，其施工技術(shù)和運(yùn)行技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟。地鐵項(xiàng)目在我國(guó)城市中廣泛應(yīng)用能夠有效緩解城市地面交通運(yùn)輸壓力過(guò)大這一問(wèn)題，但是地鐵項(xiàng)目的施工工作十分繁雜，而且工程建設(shè)規(guī)模大、工期長(zhǎng)，對(duì)施工技術(shù)的選用和應(yīng)用都有著極高的要求，同時(shí)，在施工的時(shí)候，地鐵項(xiàng)目的施工安全風(fēng)險(xiǎn)也是比一般的城市交通建設(shè)項(xiàng)目高出很多。所以必須要選擇合適的施工方法，確保地鐵項(xiàng)目施工的安全、質(zhì)量都得到保障。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)所得，在地鐵建設(shè)工程中應(yīng)用盾構(gòu)施工技術(shù)是最為合適的。

2 盾構(gòu)法施工概述

2.1 工作原理

盾構(gòu)施工使用的機(jī)械是盾構(gòu)機(jī)，指的是利用盾構(gòu)鋼殼的支護(hù)作用，進(jìn)行挖掘、出渣等流程，同時(shí)在尾部進(jìn)行襯砌、注漿，從而保證圍巖的穩(wěn)定性。從字面上理解，盾是指鋼殼，作用是支護(hù)圍巖，保證掘進(jìn)工作的安全性；構(gòu)是指襯砌管片、注漿體的構(gòu)成，作用是保證開(kāi)挖后隧道斷面的穩(wěn)定性[1]。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

城市地鐵施工和普通地鐵施工相比，最大的不同就在于施工條件，因此盾構(gòu)法施工期間，技術(shù)特點(diǎn)如下：對(duì)周邊建筑和環(huán)境的影響小。在豎井施工、基坑施工中，需要占用地面施工場(chǎng)地，其余施工階段不會(huì)占用地面場(chǎng)地，而且不會(huì)產(chǎn)生噪音和公害，不影響正常的交通狀況；施工精度高：一方面，盾構(gòu)的掘進(jìn)采用先進(jìn)設(shè)備進(jìn)行測(cè)量觀測(cè)，對(duì)隧道軸線的偏差控制嚴(yán)格；另一方面，襯砌管片在制作時(shí)，誤差控制在0.5mm以內(nèi)；設(shè)備專用性：盾構(gòu)機(jī)的制造，是依據(jù)隧道的斷面參數(shù)進(jìn)行的，包括埋深、直徑大小、地質(zhì)條件等，因此盾構(gòu)機(jī)具有專用性，隧道完工后，機(jī)械不會(huì)重復(fù)使用；具有一定風(fēng)險(xiǎn)：盾構(gòu)機(jī)在施工期間只可前進(jìn)、不可后退，成為施工中的一大風(fēng)險(xiǎn)。如果掘進(jìn)期間發(fā)生重大故障，會(huì)直接影響施工進(jìn)行，甚至造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

3 盾構(gòu)法施工技術(shù)分析

盾構(gòu)法施工的精度要求相當(dāng)?shù)母?，例如：制作管片的誤差要控制在0.5mm之內(nèi)。盾構(gòu)施工的橫向和高程的精度要求最為重要，盾構(gòu)施工只能前進(jìn)不能后退，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。盾構(gòu)機(jī)頭與預(yù)留洞門中心的偏差稱為貫通誤差，通過(guò)測(cè)量應(yīng)盡量控制貫通誤差。

3.1 盾構(gòu)出洞準(zhǔn)備階段

“盾構(gòu)始發(fā)出洞”為盾構(gòu)由始發(fā)基座向前推進(jìn)，使盾構(gòu)從切口切入土層的過(guò)程。盾構(gòu)的出洞準(zhǔn)備階段應(yīng)充分做好人員、技術(shù)、設(shè)備和材料的檢查與準(zhǔn)備工作，確保盾構(gòu)可以安全、可靠的出洞。盾構(gòu)出洞前首先要對(duì)洞口的出洞區(qū)域進(jìn)行加固，無(wú)論是水泥攪拌樁還是旋噴樁加固，均應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。始發(fā)基座的定位對(duì)始發(fā)姿態(tài)有直接影響，應(yīng)著重對(duì)始發(fā)基座的軸線和位置、洞口的尺寸和位置進(jìn)行復(fù)核。然后，應(yīng)對(duì)盾構(gòu)機(jī)、后盾支撐系統(tǒng)進(jìn)行試運(yùn)行和檢測(cè)。最后，應(yīng)進(jìn)行盾構(gòu)出洞裝置的安裝和檢查，防止盾構(gòu)出洞后發(fā)生注漿泄漏現(xiàn)象。

3.2 盾構(gòu)始發(fā)出洞

盾構(gòu)始發(fā)出洞為盾構(gòu)施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，盾構(gòu)機(jī)切入土層后應(yīng)觀察后盾構(gòu)機(jī)能否迅速靠上洞口的正面土體，洞口若出現(xiàn)滲漏要及時(shí)進(jìn)行封堵。檢查前倉(cāng)土壓及土倉(cāng)內(nèi)是否有砼塊。檢查第一環(huán)和最后一環(huán)的管片拼裝位置是否準(zhǔn)確。檢查千斤頂工作情況，防止盾構(gòu)姿態(tài)出現(xiàn)問(wèn)題。

3.3 試掘進(jìn)和正式掘進(jìn)

盾構(gòu)順利出洞后要進(jìn)行試掘進(jìn)，檢查盾構(gòu)姿態(tài)、管片拼裝和注漿情況，觀測(cè)地面沉降和儀表數(shù)據(jù)對(duì)掘進(jìn)進(jìn)行分析和控制，尋找最佳的施工參數(shù)確保施工的質(zhì)量和周邊的安全。掘進(jìn)過(guò)程中要始終對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)進(jìn)行控制，使盾構(gòu)的軸線誤差保持在設(shè)計(jì)偏差之內(nèi)，盾構(gòu)姿態(tài)控制是掘進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)。管片的拼裝和注漿對(duì)隧道的穩(wěn)定和安全有著重要的影響，因此要十分重視管片的拼裝和注漿的施工質(zhì)量。

3.4 盾構(gòu)（進(jìn)洞）接收

盾構(gòu)接收是盾構(gòu)施工的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，關(guān)系到隧道施工的成敗，應(yīng)充分做好盾構(gòu)的進(jìn)洞準(zhǔn)備工作，確保進(jìn)洞的良好姿態(tài)并準(zhǔn)確就位在接收基座。盾構(gòu)進(jìn)洞區(qū)域的土體應(yīng)進(jìn)行加固，加固方法與時(shí)間同出洞時(shí)一致。進(jìn)洞前一百環(huán)應(yīng)布置導(dǎo)線控制點(diǎn)，對(duì)高程和橫向要進(jìn)行復(fù)核測(cè)量確保盾構(gòu)進(jìn)洞姿態(tài)良好。

4 盾構(gòu)法施工中的技術(shù)難點(diǎn)

4.1 地鐵工程的施工安全防技術(shù)

在地鐵工程施工過(guò)程中，施工空間比較狹小的，施工人員的交叉作業(yè)情況較為頻繁，所以必須要做好地鐵工程的施工安全防護(hù)工作，避免出現(xiàn)物體打擊以及高空墜物的安全事故，例如在電梯口、預(yù)留洞口以及樓梯口等臨口地方設(shè)置安全網(wǎng)、蓋板或是欄桿，正處于施工中的建筑物，在其出入口也應(yīng)當(dāng)設(shè)置防護(hù)棚，以及擋叫板、防護(hù)立網(wǎng)和防護(hù)欄桿，這些防護(hù)裝置的高度都應(yīng)是不小于1.2m的。而施工人員在這些地方進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，必須佩戴必備的勞動(dòng)保護(hù)用品，如防滑鞋、安全帽、安全網(wǎng)以及安全帶等，同時(shí)還需要固定好安全帶，避免物體從高空墜落[2]。

4.2 防水技術(shù)

在盾構(gòu)開(kāi)挖期間，利用盾構(gòu)機(jī)把壓力施加在工作面上，促使土壓力和水壓力保持平衡，控制土層內(nèi)的水，防止?jié)B進(jìn)隧道內(nèi)，以此實(shí)現(xiàn)防水。此工程所選擇使用的盾構(gòu)機(jī)，鋼制機(jī)殼長(zhǎng)度為6.5m、厚度為4m，而且管片連接在盾殼的位置，有鋼刷密封盾構(gòu)機(jī)，所以可以確定盾構(gòu)機(jī)的結(jié)構(gòu)，能夠有效阻止地下水滲入。但是由于隧道開(kāi)挖前會(huì)出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，因此應(yīng)該用預(yù)注漿的方式，控制開(kāi)挖面的涌水量。在經(jīng)過(guò)含水地層時(shí)，還需要借助注漿技術(shù)進(jìn)行堵水，尤其是軟土地層。另外，將PVE防水塑料板掛在模筑襯砌的后面，同樣能夠防水。

4.3 地表沉降控制技術(shù)

地鐵位于城市的交通主干道和建筑密集地區(qū)，如果出現(xiàn)地表沉降，非常容易引發(fā)極大的工程事故。工程在盾構(gòu)施工時(shí)，為了避免對(duì)周圍圍巖造成影響，并引發(fā)地層應(yīng)力場(chǎng)變化，需要借助地表沉降控制技術(shù)，控制隧道周圍切向應(yīng)力的位移增大。利用巖層的承載力，按照既定標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制圍巖變化，尤其是針對(duì)地質(zhì)條件相對(duì)較差的盾構(gòu)區(qū)域，地表沉降值必須控制在30mm以內(nèi)，并且在開(kāi)挖工作面的位置，可以通過(guò)維持土壓力和水壓力的盾構(gòu)平衡性，避免土層發(fā)生位移，減少土層損失。對(duì)于超挖引起的地表沉降，需要填充開(kāi)挖部位，以此釋放圍巖應(yīng)力。

4.4 地下管線、地表建筑保護(hù)技術(shù)

控制地表沉降，會(huì)對(duì)地下管線和地表建筑物起到一定的保護(hù)作用，但是根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，地下管管線和地表建筑物的保護(hù)，需要構(gòu)建健全的盾構(gòu)支護(hù)系統(tǒng)，也就是在開(kāi)挖面位置，通過(guò)增減壓力調(diào)節(jié)控制的方式，靈活調(diào)整地層應(yīng)力，把地表沉降值控制在最低狀態(tài)，并進(jìn)行壁后注漿加固，尤其是在地表建筑物的下方區(qū)域，提高圍巖的強(qiáng)度水平，并將管片作為止?jié){巖墻壁，解決注漿壓力問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)預(yù)期注漿效果，才能夠更好地保護(hù)工程盾構(gòu)施工區(qū)域內(nèi)的地下管線和地表建筑物。

5 結(jié)語(yǔ)

盾構(gòu)法涉及到自動(dòng)化控制、機(jī)械工程、巖土工程、測(cè)量工程和液壓傳動(dòng)等多個(gè)學(xué)科，是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的施工技術(shù)。盾構(gòu)法以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用在城市的地鐵建設(shè)施工當(dāng)中，大大地提升了我國(guó)地鐵建設(shè)施工的水平和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]張子新，胡文，劉超，滕麗.地面出入式盾構(gòu)法隧道新技術(shù)大型模型試驗(yàn)與工程應(yīng)用研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2013（32）：2161-2169.

[2]蔡正.地鐵隧道盾構(gòu)法施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理研究[D].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2016.