淺談長春地鐵1號線盾構區間施工技術措施

摘 要：盾構法施工技術具有快捷安全、智能、地層適用性廣等優點，基于以上諸多優點其在我國地鐵工程建設過程中得到迅速普及，此工法在施工過程中仍然可能引起地面坍塌以及地表沉降。積累工程相關方面的經驗與教訓，是盾構技術人員有待解決的課題。該文結合長春地鐵1號線工程論述了盾構法施工的優點.并對盾構法施工中的技術要領作了分析目的在于為今后類似工程提供設計、施工、監理等工程參考資料。

關鍵詞：市政工程 地鐵 盾構法 施工技術 質量控制

中圖分類號：U455.43 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（c）-0-02

長春地鐵1號線一期工程人民廣場站～解放大路站車站及區間工程項目包含：解放大路站、人民廣場站～解放大路站區間。本區間出人民廣場南端，側穿中蘇紀念碑，轉入人民大街，沿人民大街路中布置，向南依次下穿錦水路、中華路、進入解放大路站，區間兩側為市公安局、市委大樓、兒童公園、牡丹園樓，區間全長932.8 m，線間距16～17.5 m，區間隧道頂埋深14.2～18.4 m。區間設計里程K18+303.5～K19+236.3，區間長度約932.8 m，其中右線單渡處到解放大路站端270.4 m區段，采用暗挖法施工，兼做人民廣場南端右線盾構接收井，左線單渡線到解放大路站端，長約220 m，采用暗挖法施工，其余部分采用盾構法施工。區間在K18+635處設聯絡通道一座，在K19+20.5處設置臨時施工橫通道及施工豎井，用于南端礦山區間施工以及北端盾構接收吊出所用。

1 盾構機始發準備階段

提前根據盾構始發井場地的周邊環境，考慮設計好區間盾構隧道施工場地，精心組織安排盾構始發井的施工，為盾構機盡早進場安排場地布置提供條件，以確保盾構機能按時始發。（1）場地內主要施工設施及主要配套設備安裝：龍門吊軌道梁荷載較大，并且要橫跨基坑，基礎要妥善處理，軌道梁斷面設計和布筋均要達到設計要求。要提前安排施工，保證有足夠的混凝土等強時間。軌道平整度要控制在±3 mm內。場內共安裝2臺45T龍門吊負責出碴、2臺25T汽車吊裝卸管片。龍門吊安裝前要向主管部門報裝，并邀請對安裝調試過程進行監督，以利于及時通過檢驗投入使用。（2）盾構進出洞端頭土體加固：盾構機在進出洞時工作面將處于開放狀態，如果處理不當涌砂和涌水以及地下水等就會涌入工作井內這種開放狀態將持續較長時間當嚴重情況下會引起洞門塌方。因此端頭加固工作在盾構施工中顯得極為重要。地面場地允許的情況下，優先選用地面加固措施。加固土體要有良好的均勻性和自立性，掌子面不得有明顯的滲水，其無側限抗壓強度0.5～0.8 MPa，土體滲透系數≤1×10-8 cm/sec。（3）洞門鑿除：在始發或到達前將洞門端頭圍護結構進行鑿除。鑿除洞門采用人工風鎬破除的方法。為保證圍護結構的穩定，鑿洞分三階段進行。第一次洞門鑿除采用人工鑿除，鑿除時按先上后下、先中間后兩側的順序進行；第二次洞門鑿除剩余混凝土，鑿除完畢后，用風鎬修整洞門周圈混凝土面，使洞門周圍圓順；第三次洞門鑿除迅速鑿除外圍殘留鋼筋混凝土，將洞門周圍鋼筋修整切割圓順，盡量縮短洞門土體無支撐時間；發現有異常情況后為了防止墻外土體坍塌立即從圍護結構外進行注漿加固迅速用木板和鋼管撐住的措施進行補救。

2 盾構初期掘進施工控制

根據業主提供的始發場地，綜合考慮工程的經濟性以及施工場地，采用完整始發方案，即先將臺車下井，并將橋架吊入井內，最后將盾構主體吊裝下井。待盾構機組裝調試完成后開始掘進。始發階段的出碴開始采用臨時出土用的1.5×3×1.3 m小土斗，垂直運輸使用吊車，井下水平運輸采用管片小車。待盾構掘進一定長度，滿足碴土車正常運輸后，采用電瓶車和碴土車正常出土，垂直運輸使用龍門吊。（1）初期掘進控制：初期掘進期前對前方地層要根據土質情況選擇恰當的模式不能一概而論對地質情況要充分了解；確定密封倉被充滿后土壓平衡狀態下密封倉內的土壓力且開啟螺旋輸送機出土，控制排土速度來保證密封倉內的土壓力和開挖面土壓力相平衡。（2）盾構初期掘進的控制管理：初期掘進為盾構施工中技術難度最大的環節之一，不可操之過急，要穩扎穩打。在初始掘進段內，對盾構的推進速度、土倉壓力、注漿壓力作了相應的調整，指標為：推進速度20～

30 mm/min，土倉壓力：0.06～0.11 MPa，注漿壓力：0.15～0.2 MPa。

3 盾構掘進方向控制和調整

盾構推進不可能完全按照設計的隧道軸線前進主要是由于地層軟硬不均、操作不當以及坡度變化和隧道曲線等因素的影響在盾構機前進過程中勢能夠造成設計與施工不相符的偏差當這種偏差超限界時就會使盾尾間隙變小、隧道襯砌侵限使管片局部受力發生破壞并造成地層機地表沉降。因此，盾構施工中采取有效技術措施控制掘進方向，及時有效糾正掘進偏差。（1）盾構掘進方向控制：本工程中盾構姿態監測主要采用人工測量和隧道自動導向系統進行監控在上坡段掘進時，適當增大盾構機下部油缸的推力和速度，根據線路條件所做的分段軸線擬合控制計劃結合隧道地層情況并通過導向系統反映的盾構姿態的信息分區操作盾構機的推進油缸來控制掘進方向。在左轉彎曲線段掘進時采取增大盾構機右部油缸的推力和速度；在右轉彎曲線段掘進時來增大盾構機左部油缸的推力和速度在下坡段掘進時適當增大盾構機上部油缸的推力和速度；在均勻的地質條件時，保持所有油缸推力和速度一致在直線段掘進時盡量使所有的推力和速度保持一致。在軟硬不均的地層掘進時遵循硬地層一側推進油缸的推力和速度適當加大并根據不同地層在斷面的具體分布情況采取軟地層一側推進油缸的推力和速度適當減小的原則進行施工。（2）盾構掘進姿態調整與糾偏：在實際施工中由于地質突變等原因盾構機推進方向可能會偏離設計軸線并超過管理警戒值在線路變坡段掘進也同樣產生較大的偏差因地層提供的滾動阻力小可能會產生盾體滾動偏差。因此，及時糾正偏差調整盾構機工作姿態。將盾構機的方向控制調整到符合要求的范圍采用分區操作盾構機推進油缸調整盾構機姿態糾正施工過程中的偏差；在變坡段必要時可利用盾構機的中盾和尾盾的鉸接油缸進行調整盾構機的姿并利用盾構機的超挖刀進行局部超挖來糾偏；由于特殊原因造成盾構偏離設計軸線過大要根據實際情況制定糾偏方案需要長距離糾偏時逐步進行糾偏減少對地層的擾動但盾構一次糾偏量不宜過大。

4 掘進中的碴土改良措施

在粘性大及復雜地層的盾構施工中，根據圍巖條件適當注入添加劑，確保碴土的流動性和止水性，同時要慎重進行土倉壓力和排土量管理。（1）碴土改良的目的：使碴土具有良好的土壓平衡效果，利于穩定開挖面提高碴土的不透水性控制地表沉降使碴土具有較好的止水性從而控制地下水流失；防止開挖的碴土粘結刀盤而產生泥餅提高碴土的流動性防止螺旋輸送機排土時出現噴涌現象，利于螺旋輸送機排土；為了提高盾構機的掘進效率采取降低刀盤扭矩和螺旋輸送機的扭矩同時也起到了減少對刀具和螺旋輸送機的磨損。（2）改良的方法與添加劑：碴土改良就是利用刀盤的旋轉攪拌、土倉攪拌裝置攪拌或螺旋輸送機旋轉攪拌使添加劑與土碴混合通過盾構機配置的專用裝置向刀盤面、土倉內或螺旋輸送機內注入泡沫或膨潤土，其主要目的就是要使盾構切削下來的碴土具有好的較低的透水性、合適的稠度、流塑性和較小的摩阻力，以使在不同地質條件下盾構掘進均達到理想的工作

狀況。（3）碴土改良的主要技術措施：根據本工程的地質條件和盾構施工的經驗，采取如下主要技術措施。在含水地層采用土壓平衡模式掘進時增加對螺旋輸送機內注入的泡沫量，以利于螺旋輸送機形成土塞效應，向刀盤面、土倉內和螺旋輸送機內注入泡沫或膨潤土防止噴涌。在砂性土地層中掘進時泡沫注入量根據具體情況確定采取向刀盤面和土倉內注入泡沫來改良碴土；由于掘進對地層的擾動在塊狀結構中掘進時不易形成連續的土壓，為此采取向刀盤面、土倉和螺旋輸送機內注入泡沫和濃度高的膨潤土泥漿來改良碴土來維持土倉內土壓平衡。

5 管線和地面構筑特保護方案

本標段盾構區間地下管線、地面構筑物保護措施。采取如下措施：（1）盾構推進前，詳細調查、掌握施工影響范圍內的地面建、構筑物及地下障礙物、地下設施等，必要時可進行物探或開樣槽探明；對建、構筑物的現狀進行拍照、建檔，圈定重點對象，制定切實可行的方案，做到資料詳實、方案周密、措施有效、施工可行。對于阻礙隧道前行的管道采取改遷或架空方式。對于新田小區綜合樓的保護措施集合專家加以討論論證再實施。（2）盾構推進時，須對盾構外徑及襯砌外徑間的環形空隙同步注漿，要求漿液必須滿足泵送要求，漿液泌水率<3%，漿液1天的強度≥周圍土體的強度，并確保在7°地震下不液化。穿越障礙物工程段時，降低推進速度，嚴格控制盾構方向和一次糾偏量≤2 mm，根據監測到的數據及設計反分析的反饋信息，及時調整盾構推進速度、刀盤轉速、正面土艙壓力、出土量、同步注漿量等施工參數，確保盾構機的平穩穿越。同步注漿量應根據監測數據動態調整，一般宜控制在盾尾建筑空隙的≥200%。進行壁后補注漿。注漿時，應注意控制注漿壓力和注漿量，確保注漿時，不對周圍地層和樓房地基產生大的橫向壓力。

6 結語

盾構地鐵施工技術己成為近年來城市地下工程施工對周圍地層擾動最小的施工方法，但由于地質條件和施工工藝的限制，盾構施工還是會引起地層變形及地面沉降不可避免地引起地層的擾動。盾構出洞前均可以降低盾構到達的風險合理的降壓步驟及清理渣土位置。盾構掘進施工前選擇合理的開倉位置盡量選擇在地層穩定性較好及地面無建筑物的空地根據沿線地面條件及地質條件可在開倉位置進行地面加固。在塌空區域盡量避免選擇帶壓開倉和采取帶壓開倉方式進行，盾構到達階段降壓位置應選擇在盾構機刀盤頂到圍護結構后進行降壓，降壓過程中需密切關注土倉壓力變化，出現異常情況及時填倉[1]。

參考文獻

[1]馮國冠.基于某地鐵盾構區間施工坍塌處理技術分析[J].中國安全生產科學技術，2012（3）：174-178.