郝東陽(yáng)

摘要：土壓平衡盾構(gòu)以其高效、安全、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于地鐵施工中，雖然技術(shù)成熟，但施工中一些常見的問題，施工方依然應(yīng)當(dāng)采取預(yù)防及處理措施，從而確保地鐵工程的施工質(zhì)量。本文詳細(xì)介紹了土壓平衡盾構(gòu)機(jī)組成、工作原理，重點(diǎn)對(duì)盾構(gòu)隧道的主要施工過程和關(guān)鍵工藝技術(shù)進(jìn)行總結(jié)和分析。

關(guān)鍵詞：土壓平衡；盾構(gòu)；電氣安全

一、盾構(gòu)施工法概述

（1）盾構(gòu)施工程序。盾構(gòu)施工法與礦山法相比具有的特點(diǎn)是地層掘進(jìn)、出土運(yùn)輸、襯砌拼裝、接縫防水和盾尾間隙注漿充填等主要作業(yè)都在盾構(gòu)保護(hù)下進(jìn)行，因而是工藝技術(shù)要求高、綜合性強(qiáng)的一類施工方法。其主要施工程序?yàn)椋航ㄔ於軜?gòu)工作井；盾構(gòu)機(jī)安裝就位；出洞口土體加固處理；初推段盾構(gòu)掘進(jìn)施工；隧道正常連續(xù)掘進(jìn)施工；盾構(gòu)接收井洞口的土體加固處理：盾構(gòu)進(jìn)入接收井解體吊出。

（2）盾構(gòu)施工優(yōu)點(diǎn)。盾構(gòu)施工與礦山法施工具有以下優(yōu)點(diǎn)：地面作業(yè)少，隱蔽性好，因噪音、振動(dòng)引起的環(huán)境影響小；自動(dòng)化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、施工速度快；因隧道襯砌屬工廠預(yù)制，質(zhì)量有保證；穿越地面建筑群和地下管線密集的區(qū)域時(shí)，周圍可不受施工影響；穿越河底或海底時(shí)，隧道施工不影響航道，也完全不受氣候影響；對(duì)于地質(zhì)復(fù)雜、含水量大、圍巖軟弱的地層可確保施工安全在費(fèi)用和技術(shù)難度上不受覆土深度影響。

二、盾構(gòu)推進(jìn)隧道施工

（1）掘進(jìn)原理。盾構(gòu)在粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)砂土和砂質(zhì)粉土等粘性土層中掘進(jìn)施工時(shí)，由刀盤旋轉(zhuǎn)切削下來的土體進(jìn)入密封土倉(cāng)后，可對(duì)開挖面地層形成被動(dòng)土壓力，與開挖面上的主動(dòng)土壓力相抗衡。使開挖面的土層處于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，啟動(dòng)螺旋輸送器排土，使排土量等于開挖量，即可使開挖面地層始終處于穩(wěn)定。排土量一般通過調(diào)節(jié)螺旋輸送器轉(zhuǎn)速和出土口裝置予以控制。當(dāng)?shù)貙雍傲砍^某一限度時(shí)，因土的摩阻力大、滲透系數(shù)高、地下水豐富等原因，泥土塑流性將明顯變差，密封倉(cāng)內(nèi)的土體可因固結(jié)作用而被壓密，導(dǎo)致渣土難于排出，甚至形成泥餅而無(wú)法推進(jìn)，而且單靠切削土提供的被動(dòng)土壓力，常不足以抵抗開挖面的水土壓力。出現(xiàn)這種狀況時(shí)，可向密封倉(cāng)內(nèi)注入水、泡沫、膨潤(rùn)土等，同時(shí)進(jìn)行攪拌，以期適當(dāng)改善倉(cāng)內(nèi)土體的塑流性，順利排土。（2）軸線控制。盾構(gòu)軸線的控制是盾構(gòu)推進(jìn)施工的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，怎樣控制盾構(gòu)能在已定空間軸線的允許偏差范圍內(nèi)是必須掌握的技術(shù)，在實(shí)際施工中盾構(gòu)推進(jìn)軸線控制不可能是理想的狀況，軸線控制不佳狀況除地質(zhì)不均勻引起的正面阻力不均勻及隧道的平面和豎曲線要求外，往往是產(chǎn)生于人為因素，這是指施工不精心及對(duì)軸線控制操作技術(shù)水平不夠兩個(gè)原因，而后者占多數(shù)。

三、影響盾構(gòu)軸線控制的原因

（1）地層土體對(duì)盾構(gòu)產(chǎn)生的偏向。盾構(gòu)在向前推進(jìn)過程中將受到盾構(gòu)切口貫入土層的阻力、盾構(gòu)正面阻力、盾構(gòu)四周土體與盾構(gòu)殼體間的摩阻力，盾構(gòu)自重與下臥土層的摩阻力等組成。由于受到地層土質(zhì)變化、隧道埋深變化、地面建筑物等因素，造成各種阻力不均勻的作用于盾構(gòu)，從而導(dǎo)致盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)偏向。（2）盾構(gòu)制作誤差造成盾構(gòu)推進(jìn)軸線的偏向。圓形斷面盾構(gòu)是中心對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，這是對(duì)軸線控制極為有利的形式，但由于加工誤差使其外形并非正圓，導(dǎo)致盾構(gòu)產(chǎn)生偏向。（3）已拼裝成環(huán)的隧道對(duì)盾構(gòu)推進(jìn)軸線產(chǎn)生的影響。由于管片成環(huán)后與盾尾不同心，兩者之間沿圓周的間隙大小不一，又由于管片軸線與盾構(gòu)軸線在施工中是不一致的，形成了管片與盾殼局部處有接觸現(xiàn)象，產(chǎn)生了摩阻力，這一阻力顯然會(huì)影響盾構(gòu)的推進(jìn)軸線。

四、盾構(gòu)推進(jìn)軸線的控制方法

（一）盾構(gòu)縱坡控制

盾構(gòu)縱坡控制不單是調(diào)整盾構(gòu)高程位置，還可以調(diào)正盾構(gòu)和已成環(huán)管片之間頂部和下部間隙，以減少盾構(gòu)對(duì)圓環(huán)的徑向卡壓及下一環(huán)管片拼裝的困難。

（1）穩(wěn)坡法。這種方法盾構(gòu)推進(jìn)中對(duì)地層擾動(dòng)最小，是最佳控制方法。

（2）變坡法。盾構(gòu)推進(jìn)前應(yīng)先觀察盾構(gòu)與管片上下的間隙情況，遇盾構(gòu)上部已卡管片時(shí)則可采用先抬后壓的縱坡控制所示，反之可用先壓后拾的方法來控制。

由于操作人員的技術(shù)水平，對(duì)盾構(gòu)的性能不熟，以及施工人員思想不集中等原因，往往發(fā)生在一環(huán)距離的推進(jìn)過程中，多次進(jìn)行縱坡起伏的調(diào)正。這是施工中最忌的方法，因?yàn)檫@種極不平穩(wěn)的控制盾構(gòu)推進(jìn)軸線，對(duì)地層將產(chǎn)生最大的擾動(dòng)，對(duì)地面建筑物危害很大，特別是當(dāng)?shù)貙邮艿酱髷_動(dòng)時(shí)，后期變形要有一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間，且變形量亦較大。

（二）左右兩腰對(duì)稱千斤頂伸出長(zhǎng)度差值的控制

盾構(gòu)平面軸線的控制其含意及方法與縱坡控制相同，而不同的其一是控制對(duì)象，即盾構(gòu)運(yùn)動(dòng)的軌跡方向不同，而兩個(gè)軌跡面是兩個(gè)相互垂直的面，另一點(diǎn)是表示形式不同，一般平面是采用比較容易的左右兩腰千斤頂伸出長(zhǎng)度差值來表示，也有用平面夾角表示。

（1）盾構(gòu)推進(jìn)阻力大小及合力作用位置的調(diào)整。上面所講述的用盾構(gòu)自身前進(jìn)動(dòng)力千斤頂來控制盾構(gòu)推進(jìn)軸線，是主動(dòng)、積極的技術(shù)措施。當(dāng)用千斤頂難以控制軸線時(shí)，可采用調(diào)整作用于盾構(gòu)上的阻力大小及其合力的位置。對(duì)盾構(gòu)阻力大小及合力作用位置調(diào)整，效果顯著，但受到盾構(gòu)型式的限制。（2）選擇合理壓漿位置，改善糾偏條件。利用壓漿的壓力調(diào)正管片與盾構(gòu)兩者相對(duì)位置的關(guān)系，改善盾構(gòu)的糾偏條件。

五、盾構(gòu)推進(jìn)軸線控制時(shí)應(yīng)注意的一些問題

（1）盾構(gòu)推一環(huán)的糾偏幅度應(yīng)以小到大最后到小的規(guī)律控制。由于開始推進(jìn)時(shí)管片埋入盾尾內(nèi)的深度為最長(zhǎng)，這就使盾構(gòu)與管片之間相對(duì)位置調(diào)節(jié)量是處于最小的狀態(tài)，過量的糾偏將會(huì)導(dǎo)致危機(jī)管片安全的現(xiàn)象，故而這時(shí)推進(jìn)糾偏量應(yīng)控制合理，而隨推進(jìn)距離的增加，管片脫出盾尾量增多，就改善了盾構(gòu)與管片之間相對(duì)位置的調(diào)節(jié)條件，則糾偏量也可隨之加大。但當(dāng)一環(huán)推進(jìn)快結(jié)束時(shí)，為了保證下一環(huán)管片拼裝便利與質(zhì)量，這時(shí)糾偏量也應(yīng)相應(yīng)減少，使盾構(gòu)位置處于理想的位置。這控制盾構(gòu)軸線的規(guī)律盾構(gòu)操作人員必須做到正確運(yùn)用、掌握。以往施工經(jīng)驗(yàn)可知這三個(gè)階段的劃分，一般為每環(huán)推進(jìn)距離各1/3范圍最佳。

（2）盾構(gòu)軸線控制糾偏必須要按“及時(shí)、連續(xù)”的原則。當(dāng)施工時(shí)產(chǎn)生有過大偏差時(shí)，其糾偏應(yīng)做到合理，使盾構(gòu)糾偏軸線和順，有利于施工及隧道的使用要求?？刂坪枚軜?gòu)推進(jìn)軸線是建造優(yōu)質(zhì)隧道的手段，目的是使每環(huán)管片能拼裝于理想的位置上，使連接形成的隧道軸線為最佳狀態(tài)，從而滿足隧道建造后使用上的需要。

（作者單位：中鐵十九局集團(tuán)）endprint