蘇巨峰

山西路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司公路工程總承包分公司 山西太原 030006

隧道工程隨著對地下空間的大力開發(fā)而不斷涌現(xiàn)，隧道是一個復(fù)雜而又系統(tǒng)的工程，為保證隧道工程質(zhì)量和施工安全、效率，建議采用盾構(gòu)技術(shù)進(jìn)行施工。而想要達(dá)到理想的盾構(gòu)技術(shù)應(yīng)用效果，有必要對其應(yīng)用要點加以分析和明確，這樣還能起到促進(jìn)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的重要作用。

1 盾構(gòu)技術(shù)未來發(fā)展趨勢

目前，城市化進(jìn)程日益加快，隨著地上空間逐漸開發(fā)殆盡，人們開始重視對地下空間的開發(fā)與使用，隧道工程因此不斷增多，對工程施工質(zhì)量提出了很高的要求。盾構(gòu)技術(shù)是隧道工程建設(shè)中最常用的一種施工技術(shù)，通過對這項技術(shù)的合理應(yīng)用，能在保證工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上，加快施工效率，縮短工期。然而，這項技術(shù)也存在一些不足之處，其中最主要的就是會受到機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)制造方面因素的影響與制約。在這種情況下，將來的盾構(gòu)技術(shù)首先將實現(xiàn)機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)制造方面的與改進(jìn)與突破，引入不同的新技術(shù)，提高襯砌等相關(guān)技術(shù)的自動化程度，使盾構(gòu)技術(shù)更好的適用于當(dāng)前實際情況。

2 盾構(gòu)技術(shù)實際應(yīng)用

2.1 工程概況

某隧道工程線路總長約1265m，采用盾構(gòu)技術(shù)進(jìn)行施工，隧道埋深為6-8m。工程地質(zhì)條件相對復(fù)雜，存在軟弱地層，而且工程還處在市區(qū)當(dāng)中，周圍存在很多既有管線，對盾構(gòu)施工容易造成影響與干擾?，F(xiàn)圍繞該隧道工程實際情況，對其盾構(gòu)技術(shù)具體應(yīng)用做如下深入分析。

2.2 施工準(zhǔn)備階段

在盾構(gòu)施工正式開始前，應(yīng)先認(rèn)真做好以下各項準(zhǔn)備工作：

盾構(gòu)入井前，根據(jù)洞門中心線，確定盾構(gòu)始發(fā)位置，然后反推托架具體位置，根據(jù)隧道的坡度大小，結(jié)合機(jī)身弧度，將托架設(shè)置在5cm厚砂層間隔，同時在始發(fā)段的底板設(shè)置鋼板，和隧道的中軸線完全對準(zhǔn)[1]。

盾構(gòu)施工可使用反力墻徹底取代反力架。對反力墻進(jìn)行設(shè)計的過程中，應(yīng)充分考慮盾構(gòu)始發(fā)推力，使安全裕度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，反力墻軸線應(yīng)與盾構(gòu)始發(fā)軸線完全相同，反力墻斷面則要與發(fā)生臺水平軸線保持垂直，以此確保盾構(gòu)軸線與隧道軸線保持平行。施工中通過對鋼板的安裝設(shè)置能防止漏水涌砂等現(xiàn)象的發(fā)生。

2.3 盾構(gòu)初期掘進(jìn)

在盾構(gòu)初期掘進(jìn)過程中，需在隧道的軸線進(jìn)行觀測點布置，尤其是在出洞的30m之內(nèi)需要對沉降觀測點予以加密，按照1m的間隔距離布置觀測點，同時按照10m的間隔距離布置觀測斷面。確定地面沉降具有的規(guī)律，在推進(jìn)過程中增大測量工作的頻率，每天進(jìn)行兩次，根據(jù)測量結(jié)果指導(dǎo)實際的盾構(gòu)掘進(jìn)。在掘進(jìn)開始前，還應(yīng)確定壓漿配比，同時對各類機(jī)械設(shè)備實施反復(fù)調(diào)試，保證初推進(jìn)能夠取得成功[2]。

掘進(jìn)時，應(yīng)對包含進(jìn)土數(shù)量、前方土實際壓力與推進(jìn)速度等在內(nèi)的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確觀察和收集，同時對各個觀測點予以同步觀測，為實際的掘進(jìn)施工和數(shù)據(jù)調(diào)整提供參考指導(dǎo)，確保地面沉降不超過允許范圍，在掘進(jìn)時還應(yīng)做好同步注漿和沉降量控制。另外，還需配置足夠的雙液漿用于緊急堵漏。

掘進(jìn)后，以實際沉降量為依據(jù)對管片實施二次補(bǔ)漿。試掘進(jìn)時，確定掘進(jìn)速度和土壓力等數(shù)據(jù)，確保吸收艙實際水壓保持平衡，同時對試驗段實際沉降情況與襯砌變形等進(jìn)行重新觀測，以此為下一步施工提供定性和定量指導(dǎo)[3]。

待盾構(gòu)掘進(jìn)到60m長后，暫時停止掘進(jìn)，對臺車軌道進(jìn)行安裝，并對工作井中部分臨時管片的鋼支撐與上半部分進(jìn)行拆除，然后逐個節(jié)段將臺車吊入到工作井，并將其安裝到軌道上，在軌道上牽引至隧道的前端，和盾構(gòu)進(jìn)行連接，使兩者形成一個聯(lián)動裝置。臺車轉(zhuǎn)換時，還應(yīng)做好其它設(shè)備的轉(zhuǎn)換。將臺車轉(zhuǎn)換好以后，對之前拆除的鋼支撐進(jìn)行安裝和焊接，使其達(dá)到牢固[4]。

在盾構(gòu)掘進(jìn)的初期，因臺車尺寸相對較大不能進(jìn)行下井，所以盾構(gòu)機(jī)身上的進(jìn)水和進(jìn)泥管路均不能安裝，對此要在井中安裝臨時管路，用于進(jìn)水和出泥。完成臺車轉(zhuǎn)換以后，對臨時管路進(jìn)行拆除，此時利用盾構(gòu)自身的排泥系統(tǒng)進(jìn)行出泥。

待盾構(gòu)掘進(jìn)長度達(dá)到100m后，隧道的外摩阻力基本可以達(dá)到正常掘進(jìn)要求，確認(rèn)后，暫時停止掘進(jìn)，拆除并吊出臨時管片，然后在工作井當(dāng)中對電瓶車的軌道進(jìn)行重新鋪設(shè)，將其與原有管道相連后即可繼續(xù)進(jìn)行掘進(jìn)[5]。

2.4 盾構(gòu)正常掘進(jìn)

盾構(gòu)啟動過程中，操作人員應(yīng)對千斤頂進(jìn)行檢查，確認(rèn)是否靠足，在剛開始推進(jìn)時與推進(jìn)完成之前，速度都不能太快。在每環(huán)掘進(jìn)開始時，需逐步增加掘進(jìn)的速度，避免啟動速度太大。在一環(huán)掘進(jìn)時，實際掘進(jìn)速度需保持相對恒定，避免產(chǎn)生波動，使切口的水壓保持穩(wěn)定，且送泥與排泥的管路均保持暢通。推進(jìn)速度應(yīng)能保證實際進(jìn)漿量達(dá)到要求，確保同步注漿系統(tǒng)一直處在最佳的工作狀態(tài)當(dāng)中。在對掘進(jìn)速度進(jìn)行調(diào)整時，應(yīng)始終確保開挖面保持穩(wěn)定[6]。

在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，需要以土質(zhì)情況與覆土厚度為依據(jù)，結(jié)合地面監(jiān)測信息確定推力、速度與出土量之間的關(guān)系，確保推進(jìn)坡度能夠保持平穩(wěn)，對一次糾偏量進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免對土體造成太大的擾動。另外，還應(yīng)以實際監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，對注漿量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以此使軸線與地層發(fā)生的變形都處在允許范圍之內(nèi)。

盾構(gòu)掘進(jìn)時，要對盾構(gòu)軸線及姿態(tài)予以嚴(yán)格的控制，并做到勤測勤糾，對軸線進(jìn)行糾偏時，每次的糾偏量都不能超過4mm。掘進(jìn)時，隧道的實際軸線和設(shè)計要求之間的偏差不能超過50mm，包含上下左右四個方向。

盾構(gòu)正式掘進(jìn)的過程中，應(yīng)做好施工監(jiān)測，隨時對掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并持續(xù)完善相關(guān)施工工藝，對施工完成后地表產(chǎn)生的最大變形進(jìn)行控制，一般情況下，地表隆起不能超過10mm，地表沉陷不能超過30mm。當(dāng)有特殊要求時，應(yīng)嚴(yán)格按照要求執(zhí)行。另外，在推進(jìn)時，坡度不能產(chǎn)生突然變化，軸線與折角產(chǎn)生的變化都不能超過0.4%。待初期掘進(jìn)長度達(dá)到100m之后，對臨時管片與后座系統(tǒng)進(jìn)行拆除，然后進(jìn)入到正常掘進(jìn)狀態(tài)。對于隧道中的水平運輸，主要使用送漿車及管片車進(jìn)行。

2.5 襯砌拼裝

在拼裝管片之前，應(yīng)對盾尾處存在的垃圾和雜物進(jìn)行清理，同時對管片的實際密封情況、型號及整體外觀進(jìn)行檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)損壞時，應(yīng)立即修復(fù)，修復(fù)好后才能進(jìn)行拼裝。

在搬運、拼裝和推進(jìn)時，應(yīng)采取有效措施避免頂裂、缺角與缺邊，在實際拼裝的過程中應(yīng)隨時注意對平整度的檢查和分析，對于管片環(huán)之間和塊之間存在的踏步，不能超過4mm[7]。

待管片成環(huán)以后，隧道直徑產(chǎn)生的變形不能超過隧道外徑的0.2%。

盾構(gòu)推進(jìn)完成一環(huán)后，應(yīng)立即將螺栓擰緊，在隧道達(dá)到貫通以后，還應(yīng)將各環(huán)管片上的螺栓擰緊。

當(dāng)隧道轉(zhuǎn)彎或?qū)λ淼垒S線進(jìn)行糾正的過程中，可通過對楔形管片的安裝實現(xiàn)糾偏；當(dāng)然也可通過對石棉橡膠板的設(shè)置糾偏，完成對管片的安裝后，采用千斤頂進(jìn)行壓縮，以此形成一個楔形環(huán)面，實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎與糾偏。將粘貼面上的雜物清理干凈后，利用專業(yè)膠水將板貼在管片環(huán)面。如果板厚超過3mm，需在相同部位的背后加貼一道薄板，以此達(dá)到良好的止水效果。

2.6 同步注漿

伴隨盾構(gòu)不斷推進(jìn)，從盾尾處脫出的管片和土體之間將產(chǎn)生空隙，對于這個空隙，采用注漿的方法進(jìn)行充填。注入到襯砌背部的漿液會產(chǎn)生一定程度的收縮，基于此，實際注漿量不小于空隙的理論體積。在松散地層中，注漿壓力相對較小，但注漿流量較大，此時應(yīng)增加一定注漿量，使注漿壓力不小于控制壓力的下限。在實際注漿作業(yè)中，除了要對壓漿數(shù)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，還要加強(qiáng)對注漿壓力的控制。在注漿時，要以施工情況與地質(zhì)條件為依據(jù)，對注漿的數(shù)量與壓力做到二者兼顧。通常情況，注漿壓力都按照0.5MPa控制。注漿的速度應(yīng)與掘進(jìn)速度保持同步，也就是在掘進(jìn)的同時做好注漿，在掘進(jìn)完成后，注漿也隨之停止。

3 結(jié)語

綜上所述，盾構(gòu)技術(shù)是現(xiàn)階段隧道工程建設(shè)最常用的一種施工技術(shù)，采用盾構(gòu)技術(shù)進(jìn)行隧道施工時，除了要嚴(yán)格執(zhí)行各項要求及標(biāo)準(zhǔn)，保證施工質(zhì)量，還要加強(qiáng)施工技術(shù)總結(jié)，積累相應(yīng)的施工經(jīng)驗，以此為盾構(gòu)技術(shù)未來發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。