曾雪松

（廣州海瑞克隧道機(jī)械有限公司，廣東廣州 511458）

0 引言

盾構(gòu)法憑借其安全可靠、機(jī)械化程度高、施工成本低、施工進(jìn)度快等優(yōu)點(diǎn)在地鐵隧道施工中有廣泛的應(yīng)用。地鐵隧道施工環(huán)境地質(zhì)條件較為復(fù)雜、地下水位較高，并且隧道埋深較大，這就導(dǎo)致隧道施工中只能使用盾構(gòu)進(jìn)行施工。隧道盾構(gòu)法施工不會(huì)影響到城市的正常秩序，因此被廣泛應(yīng)用于地鐵隧道施工中。但由于地鐵隧道的地質(zhì)和水文有較大的差異，因此需要以實(shí)際施工環(huán)境為基礎(chǔ)，對(duì)施工掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，進(jìn)而為地鐵隧道的質(zhì)量提供保障。

1 地鐵隧道盾構(gòu)法施工的基本原理以及特點(diǎn)

隧道盾構(gòu)法指的是盾構(gòu)機(jī)借助護(hù)盾的幫助在地下開展掘進(jìn)工作，在掘進(jìn)的同時(shí)，進(jìn)行管片襯砌作業(yè)，以此來構(gòu)建隧道。在使用隧道盾構(gòu)法之前，需要設(shè)置用于安裝盾構(gòu)機(jī)的基坑或者豎井。盾構(gòu)機(jī)的工作路線是工作人員在隧道內(nèi)提前設(shè)計(jì)好的，只需沿軸線前進(jìn)即可。盾構(gòu)機(jī)在前進(jìn)過程中會(huì)將土體從盾尾輸出，但是盾構(gòu)機(jī)輸出土體的過程中會(huì)對(duì)盾尾產(chǎn)生較大的壓力，且隨著前進(jìn)距離的增大，盾尾土體受到的壓力也會(huì)越來越大。為了封閉水源、防止隧道地面下沉，工作人員需要在盾構(gòu)機(jī)的盾尾進(jìn)行襯砌工作。現(xiàn)階段，城市地鐵建設(shè)為了減少對(duì)城市和環(huán)境的影響，已經(jīng)放棄了傳統(tǒng)的明挖施工，并且逐漸擴(kuò)大盾構(gòu)法施工在隧道建設(shè)中的應(yīng)用。盾構(gòu)機(jī)的種類較多，主要有泥漿式、壓縮空氣式、土式平衡式以及敞開式。對(duì)于不同的土質(zhì)要選取不同類型的盾構(gòu)機(jī)。例如在松軟土質(zhì)和砂礫層進(jìn)行施工時(shí)，就可以選用土式平衡時(shí)盾構(gòu)機(jī)。

城市地下施工常用的施工手段就是地鐵隧道盾構(gòu)施工。我國1996年第一次使用隧道盾構(gòu)法修建地鐵，后來在全國范圍內(nèi)推廣，并取得較好的成果。在進(jìn)行掘進(jìn)施工時(shí)采用盾構(gòu)機(jī)，提高了工作效率，減輕了工人的負(fù)擔(dān)，加快了工程進(jìn)度的同時(shí)也保障了施工的質(zhì)量，有效保障了地鐵施工的安全，但盾構(gòu)法存在投資費(fèi)用較高、裝運(yùn)煩瑣等缺點(diǎn)[1]。

2 地鐵隧道盾構(gòu)掘進(jìn)施工準(zhǔn)備

工程的施工質(zhì)量和施工效率與盾構(gòu)機(jī)的類型有著緊密的聯(lián)系。因此為了保障施工質(zhì)量、提高施工效率，施工單位要科學(xué)合理地選擇盾構(gòu)機(jī)的類型。施工人員需要在選擇盾構(gòu)機(jī)之前，對(duì)工程的地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、工期、施工環(huán)境、機(jī)器壽命等因素進(jìn)行綜合考察，選擇最符合施工條件的盾構(gòu)機(jī)。盾構(gòu)機(jī)的開挖尺寸要嚴(yán)格符合地鐵隧道設(shè)計(jì)斷面的尺寸，其功能也要滿足整條地鐵路線的地質(zhì)條件的要求。合適的盾構(gòu)機(jī)可以將工程施工的安全性和可靠性盡可能地提升到最大，并且保障工程施工的經(jīng)濟(jì)效益。首先要對(duì)始發(fā)以及到達(dá)端頭進(jìn)行加固，并且對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試?，F(xiàn)階段，我國的地鐵工程雖然有了較好的發(fā)展，但許多城市的地鐵工程建設(shè)地段的土體的自穩(wěn)能力不強(qiáng)，這給盾構(gòu)掘進(jìn)施工帶來了許多困難。如果遇到了透水性較強(qiáng)的松散沙土土質(zhì)，就必須檢查土體的范圍和透水性等性能，加固土體，并增強(qiáng)土體的防水性，使土體的一系列性能滿足施工要求。施工人員需要在加固主頻莊區(qū)場地面的基礎(chǔ)后再將盾構(gòu)機(jī)下井，并進(jìn)行一系列硬化加固處理，保障主頻莊區(qū)場地有足夠的承重能力。與此同時(shí)，還需要確保盾構(gòu)托架的強(qiáng)度和剛度，為盾構(gòu)的安全移動(dòng)提供保障。

3 地鐵隧道盾構(gòu)施工掘進(jìn)技術(shù)施工要點(diǎn)

3.1 盾構(gòu)始發(fā)及初始掘進(jìn)階段

在地鐵隧道實(shí)際施工過程中，盾構(gòu)始發(fā)及初始掘進(jìn)對(duì)整體施工有著重要的影響?，F(xiàn)階段的隧道埋深和尺寸以及嚴(yán)峻的施工環(huán)境給盾構(gòu)工程始發(fā)和初始掘進(jìn)帶來了較大的挑戰(zhàn)，施工單位在施工過程中需要以實(shí)際情況為依據(jù)，同時(shí)使用多種施工技術(shù)，為開挖面地層的穩(wěn)定性提供保障。為了避免出現(xiàn)開挖面崩塌的情況，往往會(huì)對(duì)土墻進(jìn)行水泥加固。為了提高施工的可靠性和安全性，在初始掘進(jìn)進(jìn)行到洞口后，需要對(duì)初始開挖面施加壓力，加強(qiáng)洞口的穩(wěn)定性。在使用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行實(shí)際施工的過程中，需要將潤滑油膏涂抹在基座軌道上，盡可能地減少推進(jìn)盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)生的阻力。為了將刀盤上的刀頭對(duì)洞門的破壞降到最低，可以將潤滑油膏涂抹在刀頭和密封裝置。除此之外，在施工過程中需要嚴(yán)格控制始發(fā)基座導(dǎo)軌的標(biāo)高、中心軸線以及間距，避免出現(xiàn)盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)和上飄的情況。盾構(gòu)掘進(jìn)的參數(shù)對(duì)于掘進(jìn)施工有著重要的作用。因此需要加強(qiáng)對(duì)參數(shù)的監(jiān)控，保障盾構(gòu)掘進(jìn)始終處于一個(gè)平穩(wěn)的姿態(tài)。為了提高盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的精準(zhǔn)度，在掘進(jìn)之前，需要在試驗(yàn)段進(jìn)行掘進(jìn)實(shí)驗(yàn)。地標(biāo)隆陷以及地層位移規(guī)律都可以作為調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)的依據(jù)[2]。

3.2 盾構(gòu)正常掘進(jìn)階段

盾構(gòu)始發(fā)以及初始掘進(jìn)階段獲得的準(zhǔn)確的盾構(gòu)掘進(jìn)各項(xiàng)參數(shù)是盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入正常盾構(gòu)掘進(jìn)階段的重要依據(jù)。要想獲得理想的掘進(jìn)效果，施工人員不僅要維持刀盤與道具的適應(yīng)性，碴土的流動(dòng)性以及止水性，還需要選擇合適的掘進(jìn)模式。地質(zhì)與掘進(jìn)模式的選擇有著密不可分的聯(lián)系，通常在進(jìn)行掘進(jìn)施工時(shí)，主要有三種模式，分別是土式平衡模式、半敞開式和敞開式。在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，隨著掘進(jìn)深度不斷加深，地層也會(huì)出現(xiàn)變化，通過不同的地層時(shí)，需要根據(jù)地層的特征改變盾構(gòu)的掘進(jìn)工況，并調(diào)整盾構(gòu)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)，保證盾構(gòu)機(jī)在不同的地層也能正常工作。在保障不破壞土體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，盡可能地提高施工效率。在正式施工之前，施工人員必須要對(duì)沿線地質(zhì)情況和土層變化有一個(gè)清楚的了解。一般情況下，施工人員會(huì)在施工前采用鉆探設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)勘測，在得到準(zhǔn)確的地質(zhì)數(shù)據(jù)后，以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，調(diào)整盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)模式。需要注意的是，盾構(gòu)機(jī)在不同地層進(jìn)行掘進(jìn)模式的切換時(shí)，需要保留10m以上的施工過渡段，給予盾構(gòu)機(jī)足夠的時(shí)間進(jìn)行掘進(jìn)模式的改變，以此來保障不同地層的施工效果。除此之外，還需要時(shí)刻監(jiān)測螺旋輸送機(jī)的排土速度，調(diào)整盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)姿態(tài)，并時(shí)刻監(jiān)測地基變形情況，以此來為地鐵隧道盾構(gòu)掘進(jìn)施工的順利開展提供保障。在對(duì)坡度段進(jìn)行施工的過程中，還需要對(duì)開挖土量、注漿材料以及隧道內(nèi)的排水情況進(jìn)行嚴(yán)格的控制，保障注漿材料始終處于一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。與此同時(shí)，工作人員在上坡進(jìn)行操作時(shí)，需要加大盾構(gòu)千斤頂?shù)耐苿?dòng)力，并增強(qiáng)后方臺(tái)車的穩(wěn)固性[3]。

3.3 盾構(gòu)達(dá)到掘進(jìn)階段

盾構(gòu)機(jī)到達(dá)掘進(jìn)階段意味著在完成正常的掘進(jìn)工作后，盾構(gòu)機(jī)已經(jīng)到達(dá)了豎井端頭，在這時(shí)就可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)掘進(jìn)的姿態(tài)進(jìn)行一定的調(diào)整。盾構(gòu)到達(dá)掘進(jìn)階段時(shí)，需要對(duì)地鐵隧道的土體進(jìn)行保護(hù)，施工人員需要及時(shí)采取各種保護(hù)措施，保障地鐵隧道土體的穩(wěn)定性，在這個(gè)階段施工人員需要根據(jù)所規(guī)定的路線將盾構(gòu)機(jī)向豎井內(nèi)推進(jìn)。一般情況下，在盾構(gòu)到達(dá)掘進(jìn)階段時(shí)的施工主要有兩種方法，一種是在盾構(gòu)機(jī)到達(dá)后，將土墻拆除然后再繼續(xù)推進(jìn)盾構(gòu)機(jī)，還有一種是在盾構(gòu)機(jī)到達(dá)之前就拆除擋土墻，然后再進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)到達(dá)掘進(jìn)施工。前面一種施工方法施工環(huán)節(jié)較少且施工效率較高，施工性能也較好，因此在一些地層穩(wěn)定性較好的中小斷面盾構(gòu)工程中往往會(huì)采用這種施工方法。使用盾構(gòu)機(jī)到達(dá)前拆除擋土墻進(jìn)行再到達(dá)的方法就對(duì)地基有著較高的要求，一般在使用這種方法前會(huì)對(duì)地基進(jìn)行高強(qiáng)度的改良加固，以此來提高洞口的防水性，避免地基坍塌的情況出現(xiàn)，對(duì)于底層的穩(wěn)定有著重要的作用。在實(shí)際盾構(gòu)到達(dá)掘進(jìn)階段，為了提高盾構(gòu)機(jī)到達(dá)端頭豎井的準(zhǔn)確性，需要采取相應(yīng)的技術(shù)。一般會(huì)采用自動(dòng)探測與人工測量相結(jié)合的方法，在距離端頭100m和50m的地方調(diào)整盾構(gòu)的姿態(tài)，并且及時(shí)糾正盾構(gòu)的方向。在這個(gè)過程是需要緩慢降低盾構(gòu)掘進(jìn)的速度，適當(dāng)減少掘進(jìn)的推動(dòng)力。但需要注意的是，這個(gè)過程中的施工會(huì)導(dǎo)致盾構(gòu)推力的減少，管片的反力降低，進(jìn)而使管片接縫處縫隙變大，甚至出現(xiàn)漏水的情況，嚴(yán)重影響到隧道施工。為了避免這一情況的發(fā)生需要將4個(gè)固定板依次安裝在每環(huán)管片中[4]。

4 結(jié)語

綜上所述，加強(qiáng)隧道盾構(gòu)法在地鐵隧道掘進(jìn)施工中的應(yīng)用對(duì)于地鐵隧道施工有著重要的作用。隨著現(xiàn)代化城市建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，地下工程的數(shù)量越來越多，地鐵隧道建設(shè)面臨著新的挑戰(zhàn)。在地鐵隧道建設(shè)中應(yīng)用隧道盾構(gòu)法進(jìn)行掘進(jìn)施工，不僅提高了施工速度，而且還為隧道施工的安全和隧道質(zhì)量提供了保障。施工單位需要根據(jù)地質(zhì)情況合理選擇施工技術(shù)和盾構(gòu)機(jī)，實(shí)時(shí)監(jiān)控盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)狀態(tài)，提高地鐵隧道施工的質(zhì)量，進(jìn)而為城市地下交通的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供保障。