劉 雷

(合肥城市軌道交通有限公司 安徽 合肥 230000)

盾構(gòu)法施工的控制分析

劉 雷

(合肥城市軌道交通有限公司 安徽 合肥 230000)

盾構(gòu)法在掘進(jìn)速度、自動化程度等方面擁有一定優(yōu)勢，因此各類隧道建設(shè)大量采用盾構(gòu)法進(jìn)行施工?；诖?，本文以盾構(gòu)法的優(yōu)劣勢作為出發(fā)點(diǎn)，重點(diǎn)分析隧道建設(shè)中盾構(gòu)法施工控制方法。分析針對盾構(gòu)法的不足、實(shí)際施工的危險展開，旨在通過分析明晰盾構(gòu)法的優(yōu)劣勢、為后續(xù)具體工作的開展提供一定的理論支持。

盾構(gòu)法；經(jīng)濟(jì)性；施工控制

前言

盾構(gòu)法是一種古老的隧道施工方法，發(fā)明于1847年，是暗挖法施工中的一種全機(jī)械化施工方法。它是將盾構(gòu)機(jī)械在地中推進(jìn)，通過盾構(gòu)外殼和管片支承四周土體,防止發(fā)生往隧道內(nèi)的坍塌。同時在開挖面前方用切削裝置進(jìn)行土體開挖，通過出土機(jī)械運(yùn)出洞外，靠千斤頂在后部加壓頂進(jìn)，并拼裝預(yù)制混凝土管片，形成隧道結(jié)構(gòu)的一種機(jī)械化施工方法。該方法優(yōu)劣勢同樣明顯，分析各類隧道盾構(gòu)法施工控制方法有一定的必要性。

一、隧道建設(shè)中盾構(gòu)法的優(yōu)劣勢以及施工控制要點(diǎn)

(一)隧道建設(shè)中盾構(gòu)法的優(yōu)劣勢

盾構(gòu)法在隧道建設(shè)中應(yīng)用的優(yōu)勢包括多個方面，如掘進(jìn)速度、自動化程度等。這些優(yōu)勢是其在工程中得到應(yīng)用的基礎(chǔ)?？偨Y(jié)發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)法基本優(yōu)勢共有四個，包括掘進(jìn)速度快、自動化程度高、附加影響小、總體經(jīng)濟(jì)性高。限于篇幅無法一一介紹，自動化程度方面，盾構(gòu)的一切工作均是自動化進(jìn)行的，包括掘進(jìn)、出土等，人員的勞動強(qiáng)度得以降低。附加影響方面，由于施工在地下進(jìn)行，地面交通不受影響，也不會因?yàn)樘鞖庖蛩囟艿街萍s。盾構(gòu)法的劣勢和優(yōu)勢同樣突出，主要包括適應(yīng)性差、成本高、工作環(huán)境不理想。成本方面，由于掘進(jìn)等作業(yè)對盾構(gòu)的要求較高，購置新設(shè)備的花費(fèi)較大，這降低了該工藝階段內(nèi)施工的經(jīng)濟(jì)性。盾構(gòu)法施工基本狀態(tài)如圖1所示。

圖1 盾構(gòu)法施工示意圖

(二)隧道建設(shè)中盾構(gòu)法的施工控制要點(diǎn)

盾構(gòu)法在軌道交通河流隧道施工中面臨諸多問題和情況，其施工控制可以大致分為兩個方面，一是常規(guī)的設(shè)備、人員技術(shù)、施工圖紙控制，二是風(fēng)險事件控制，在相關(guān)調(diào)查中，人員得出了常規(guī)問題和風(fēng)險問題的發(fā)生比例，常規(guī)問題發(fā)生率在0.96%左右，風(fēng)險事件發(fā)生率則為0.53%，但造成的損失方面，風(fēng)險事件高于常規(guī)問題4.7倍，因此應(yīng)作為控制的重點(diǎn)內(nèi)容之一。風(fēng)險事件包括工作井塌方、漏水漏漿、設(shè)備漏電、掘進(jìn)方向錯誤、支護(hù)問題、參數(shù)問題等六個主要方面。

二、隧道建設(shè)中盾構(gòu)法的施工控制辦法

(一)常規(guī)問題的控制辦法

軌道交通河流隧道中盾構(gòu)法的常見問題包括設(shè)備問題、人員技術(shù)問題、施工圖紙問題三個方面。探討施工控制辦法也應(yīng)在基礎(chǔ)上進(jìn)行。以設(shè)備問題為例，一般來說，掘進(jìn)設(shè)備在工作中是完全自動化的，人員并不完全了解掘進(jìn)的情況，這是導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)問題無法及時被發(fā)現(xiàn)的主要原因。針對這一情況，可行的解決辦法是在設(shè)備內(nèi)部加裝智能模塊，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)問題時，智能模塊先行發(fā)覺，并發(fā)出警報(bào)，隧道中的人員可選擇關(guān)停設(shè)備，進(jìn)行檢查，了解其狀況，如果是小型故障，則恢復(fù)作業(yè)；如果是大型故障，則暫時停工，進(jìn)行綜合處理，將故障排除后再恢復(fù)施工。比如某隧道進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)，過程中，挖土設(shè)備損壞，工程進(jìn)度放緩，人員未能察覺，但智能設(shè)備發(fā)覺異常發(fā)出警報(bào)，人員遂關(guān)停設(shè)備進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)異常的情況下暫停施工，直到維修人員趕來進(jìn)行綜合處理，發(fā)現(xiàn)挖土設(shè)備的異常，修復(fù)該異常后，恢復(fù)施工。此外，為求更好的應(yīng)對各類問題，使施工控制方法得到執(zhí)行方面的保證，可以建立周期檢查制度，對設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性檢查，防止問題的出現(xiàn)[1]。

施工圖紙方面，問題主要包括圖紙與實(shí)際需求存在偏差、圖紙未考慮施工地點(diǎn)管線情況等。以后一種情況為例，城市地區(qū)下面往往鋪設(shè)大量管道，隧道等工程建設(shè)中，應(yīng)用盾構(gòu)法施工，也有可能出現(xiàn)與固有線路沖突的情況。針對這一問題，可行的控制方法是要求設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時，充分考慮施工地點(diǎn)實(shí)際情況，與施工人員、市政部門進(jìn)行溝通，了解施工地點(diǎn)具體情況，對固有線路進(jìn)行規(guī)避，如果空間狹小，無法規(guī)避，也應(yīng)設(shè)計(jì)彎曲結(jié)構(gòu)，繞過原有線路。完成設(shè)計(jì)后，還應(yīng)使用BIM技術(shù)對各類管線、掘進(jìn)施工等進(jìn)行模擬，確保設(shè)計(jì)方案的可行性。

(二)風(fēng)險事件的控制辦法

如前文所說，隧道建設(shè)中盾構(gòu)法的施工可能面臨多種情況，具體包括工作井塌方、漏水漏漿、設(shè)備漏電、掘進(jìn)方向錯誤、支護(hù)問題、參數(shù)問題等六個主要方面，研究人員對各類風(fēng)險事件發(fā)生率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其基本結(jié)果如表1所示。

表1 隧道建設(shè)中盾構(gòu)法風(fēng)險事件發(fā)生率

通過分析表1，不難發(fā)現(xiàn)各類漏水漏漿、參數(shù)問題發(fā)生的可能性較高，而工作井塌方、設(shè)備漏電、支護(hù)問題、參數(shù)問題的可控性較高，各類隧道建設(shè)中盾構(gòu)法施工的控制辦法應(yīng)就可控性進(jìn)行分析。以設(shè)備漏電問題為例，控制方法主要是進(jìn)行周期預(yù)防性檢查。一般來說，漏電可能是導(dǎo)線破損、設(shè)備進(jìn)水、濕度過大等原因?qū)е?。周期預(yù)防性檢查可選定每個月為一個周期，對設(shè)備的線路進(jìn)行全面檢查，包括電力線路的絕緣外皮是否完整、內(nèi)芯是否斷裂，以及連接是否穩(wěn)固，如果線路在工作中負(fù)荷過大，還可能出現(xiàn)表面焦黑，檢查時也應(yīng)注意[2]。此外，掘進(jìn)設(shè)備在工作時會出現(xiàn)振動，線路看似連接穩(wěn)妥，實(shí)際上也可能在振動時脫落，因此檢查中可以握住線路輕輕搖晃，判斷其連接的有效性。加強(qiáng)風(fēng)險事件的控制是隧道建設(shè)中盾構(gòu)法施工控制方法的主要內(nèi)容之一，應(yīng)予以重視。

總結(jié)：通過分析各類隧道建設(shè)中盾構(gòu)法施工控制方法，了解相關(guān)基本內(nèi)容。目前來看，盾構(gòu)法的優(yōu)勢包括掘進(jìn)速度快、自動化程度高等，劣勢則在于成本高、適應(yīng)性差。對施工進(jìn)行控制，辦法主要針對問題展開，如加設(shè)智能模塊、嚴(yán)格把控施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)等。風(fēng)險事件的把控同樣如此，針對性進(jìn)行分析，可以確?？刂妻k法可行。后續(xù)工作中，注意上述問題，應(yīng)用相關(guān)理論，也有助于隧道建設(shè)中盾構(gòu)法施工的控制。

[1]曹海靜,陳禮偉. 淺析地鐵隧道盾構(gòu)法施工的防水技術(shù)[A]. 中國土木工程學(xué)會隧道及地下工程分會、中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會地下工程分會、臺灣隧道協(xié)會.第十二屆海峽兩岸隧道與地下工程學(xué)術(shù)與技術(shù)研討會論文集[C].中國土木工程學(xué)會隧道及地下工程分會、中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會地下工程分會、臺灣隧道協(xié)會:,2013:5.

[2]王飛. 蘭州地鐵1號線黃河隧道盾構(gòu)施工難點(diǎn)及應(yīng)對措施研究[J]. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2017,61(04):93-99. (2017-03-10)

劉雷(1984.02-)，安徽臨泉，本科，目前職稱中級工程師，地鐵建設(shè)管理。