淺談地鐵交通工程盾構(gòu)施工的若干問(wèn)題探討

摘要：地鐵交通的開(kāi)發(fā)利用是現(xiàn)代城市建設(shè)的一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工程，作為地下空間工程施工，運(yùn)用盾構(gòu)法施工是相對(duì)技術(shù)先進(jìn)和完善的一種工藝方法，被廣泛應(yīng)用在地下和城市地鐵隧道施工中。本文對(duì)地鐵工程運(yùn)用盾構(gòu)法施工的若干問(wèn)題進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：地鐵交通；工程；施工；問(wèn)題

引言

盾構(gòu)法施工技術(shù)經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程才逐漸形成了現(xiàn)在的技術(shù)，在最初的時(shí)候這種施工方法是被用作洞穴施工中的。而且在最初的時(shí)候，這種施工技術(shù)沒(méi)有被得到重視，這樣就使得盾構(gòu)技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中更加的漫長(zhǎng)，在近幾十年，盾構(gòu)機(jī)才在一些地鐵和隧道工程中得以充分發(fā)揮。盾構(gòu)施工技術(shù)在不斷發(fā)展的過(guò)程中，得到了更多的應(yīng)用，同時(shí)技術(shù)方面在不斷的改進(jìn)，這樣就使得這種技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中應(yīng)用的更加廣泛，而且成為了地鐵和隧道施工的重要技術(shù)。盾構(gòu)法在我國(guó)進(jìn)行使用是新中國(guó)成立之后，經(jīng)過(guò)不斷的研制，盾構(gòu)法施工技術(shù)在我國(guó)的很多城市地鐵建設(shè)中都得到了應(yīng)用。

1.盾構(gòu)法工作原理

盾構(gòu)施工方法的工作原理是利用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工，在施工中，盾構(gòu)機(jī)的盾構(gòu)鋼殼可以進(jìn)行支護(hù)，在這種情況下可以進(jìn)行開(kāi)挖施工，這樣不但可以保證施工的安全性，同時(shí)在開(kāi)挖掘進(jìn)的過(guò)程中，盾構(gòu)機(jī)的尾部可以不斷的進(jìn)行注漿施工，這樣可以保證圍巖的穩(wěn)定性。盾構(gòu)機(jī)是盾構(gòu)施工中主要的工具，在施工中是非常關(guān)鍵的，主要由三個(gè)方面組成，主要有穩(wěn)定開(kāi)挖面、挖掘排土和補(bǔ)砌注漿。

2.地鐵施工中常用盾構(gòu)施工法存在的問(wèn)題

盾構(gòu)法施工技術(shù)，是一項(xiàng)綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)和施工技術(shù)的建設(shè)技術(shù)，要求必須嚴(yán)格做到設(shè)備的選型，盾構(gòu)選型合理與否，會(huì)直接影響到施工項(xiàng)目的成敗，因此必須做到高度重視。盾構(gòu)法施工的關(guān)鍵步驟就是盾構(gòu)的選型，它會(huì)對(duì)盾構(gòu)隧道的安全、質(zhì)量、技術(shù)、成本造成直接影響，為了使盾構(gòu)工程項(xiàng)目順利完成，所以一定要注重盾構(gòu)的選型。

在盾構(gòu)施工中常見(jiàn)的問(wèn)題有以下及當(dāng)面。第一是地面沉降問(wèn)題。在盾構(gòu)施工中極易出現(xiàn)地面沉降或損失。由于開(kāi)挖地面造成的劇烈影響，使得地面容易出現(xiàn)沉降問(wèn)題，對(duì)施工及周?chē)ㄖ镌斐捎绊?。第二，在不穩(wěn)定地層施工時(shí)由于地層的不穩(wěn)定，極易出現(xiàn)事故，延緩施工進(jìn)度。由于采取地鐵盾構(gòu)施工方式，隧道的剛度較小、整體性能偏低，因此近距離基坑施工過(guò)程中，由于盾構(gòu)隧道的上方涉及到大量的卸載問(wèn)題，可能引起盾構(gòu)隧道的上浮或者坑底隆起問(wèn)題，對(duì)盾構(gòu)管片的變形造成破壞力。由于受到盾構(gòu)隧道施工的影響，可能造成圍護(hù)結(jié)構(gòu)與基坑穩(wěn)定性不相符，降低抗承壓水的性能，將發(fā)生流沙、管涌問(wèn)題，對(duì)盾構(gòu)隧道的使用產(chǎn)生影響。

3.地鐵施工中盾構(gòu)施工技術(shù)及其要點(diǎn)分析

3.1 盾構(gòu)法施工技術(shù)優(yōu)勢(shì)

假如地鐵施工環(huán)境具有多種復(fù)雜的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件，可以考慮使用盾構(gòu)法。目前使用的盾構(gòu)法可以適應(yīng)很多種地質(zhì)條件。不但可以修建斷面較小的區(qū)間隧道，也可以修建大斷面的車(chē)站隧道。并且這種方法施工速度快，對(duì)地面沉降也能做到有效控制。盾構(gòu)法施工要求施工時(shí)間較長(zhǎng)，運(yùn)用這種方法的投資也很大。投資主要體現(xiàn)在盾構(gòu)和輔助設(shè)備的制造與設(shè)計(jì)當(dāng)中。在使用盾構(gòu)法進(jìn)行施工時(shí)，首先應(yīng)認(rèn)真勘察沿線的工程和水文地質(zhì)條件，做到詳細(xì)無(wú)誤。這種方法比其他施工技術(shù)具有很多優(yōu)勢(shì)。假如地面交通擁擠，地面建筑物較多且高大，地下管線分布密集等，就要在施工中首先解決地面沉降問(wèn)題，由于施工環(huán)境復(fù)雜，不宜運(yùn)用明挖法。并且因?yàn)榈叵滤植嫉挠绊懀闹軒r層的穩(wěn)定性差，遇到工期緊張的情況，運(yùn)用礦山法顯然不合適，使用盾構(gòu)法應(yīng)該是最好的選擇，可以體現(xiàn)盾構(gòu)法的經(jīng)濟(jì)合理性。

3.2 盾構(gòu)法施工技術(shù)特點(diǎn)

和其他的地鐵隧道施工技術(shù)不同，盾構(gòu)法施工技術(shù)具有下面幾個(gè)特點(diǎn)。

第一，不影響城市地面建筑物和施工周?chē)h(huán)境。只在盾構(gòu)豎井處要求具有一塊場(chǎng)地，在地鐵施工隧道沿線都不要求準(zhǔn)備施工場(chǎng)地，施工沒(méi)有噪音、振動(dòng)，不干擾地面交通車(chē)輛。特別適合在地層較深、不適合運(yùn)用明挖法施工的比較松散地層施工。

第二，施工建設(shè)精度高。制作的管片精度與機(jī)械制造精度相當(dāng)，只存在0.5 mm 的誤差范圍；在盾構(gòu)施工過(guò)程中嚴(yán)格把握隧道軸線的誤差。

第三，盾構(gòu)施工要求單行前進(jìn)，強(qiáng)調(diào)不可后退，有著非常大的風(fēng)險(xiǎn)。盾構(gòu)施工開(kāi)始操作后就不能后退，如果盾構(gòu)自身出現(xiàn)嚴(yán)重故障，就可能產(chǎn)生災(zāi)難性后果；因此，一定要做好盾構(gòu)施工前的準(zhǔn)備工作。

第四，盾構(gòu)機(jī)器是在特定區(qū)域工作的專(zhuān)用設(shè)施，假如需要，則可根據(jù)隧道斷面尺寸、深度、地質(zhì)條件等進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。

3.3 需注意的要點(diǎn)

通過(guò)以下方法注意、避免管片上浮問(wèn)題。其一，了解施工所處地段的實(shí)際地質(zhì)狀況，包括土層的分布、強(qiáng)度、深度及含水量等參數(shù)，根據(jù)不同地段的性質(zhì)，有針對(duì)性地采取應(yīng)對(duì)措施。在掘進(jìn)施工過(guò)程中，應(yīng)注意控制掘進(jìn)的推力、速度及模式等。其二，加強(qiáng)控制盾構(gòu)機(jī)的作業(yè)姿態(tài)，尤其在上坡地段或者下坡地段，應(yīng)注意發(fā)揮千斤頂?shù)淖饔茫悦鈱?duì)管片施工產(chǎn)生嚴(yán)重影響，優(yōu)化調(diào)整千斤頂?shù)男谐滩睿苊獬霈F(xiàn)蛇行或者超挖問(wèn)題，盡量保持各組推進(jìn)油缸的恰當(dāng)推力。其三，注意控制測(cè)量數(shù)據(jù)的精度與頻率，應(yīng)構(gòu)建并完善嚴(yán)格的自動(dòng)測(cè)量與人工測(cè)量系統(tǒng)，提高測(cè)量精度，合理布置洞內(nèi)的控制點(diǎn)及導(dǎo)線。結(jié)合工程地質(zhì)的實(shí)際情況，加強(qiáng)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)與復(fù)合頻率的控制。結(jié)合測(cè)量的實(shí)際結(jié)果，優(yōu)化調(diào)整盾構(gòu)機(jī)的參數(shù)、管片拼裝等，最終提高按照質(zhì)量。

為進(jìn)一步控制地面沉降或者損失問(wèn)題，在進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)襯砌背面已經(jīng)脫離盾構(gòu)，則在建筑的空隙位置填充漿液。結(jié)合工程地質(zhì)的實(shí)際情況，合理確定注漿的壓力、劑量、時(shí)間以及漿液配比等，以此確保同步注漿的效果，發(fā)揮預(yù)期作用。

采取多次壓漿方法，主要為了彌補(bǔ)同步注漿可能留下的缺陷，是避免地表沉降的有效途徑。這樣，即使盾構(gòu)需要穿越地下管線或者既有建構(gòu)物，也可避免出現(xiàn)嚴(yán)重的地面沉降問(wèn)題。另外，可避免開(kāi)挖面地層出現(xiàn)劇烈擾動(dòng)作用。在施工過(guò)程中，可采用靈活的正面支撐方法以及合理的氣壓值，避免出現(xiàn)土體坍塌問(wèn)題。在掘進(jìn)時(shí)，應(yīng)注意開(kāi)挖面的出土量控制，以免產(chǎn)生超挖現(xiàn)象；在盾構(gòu)推進(jìn)的優(yōu)化過(guò)程中，應(yīng)注意糾偏量問(wèn)題，減少盾構(gòu)對(duì)土層的擾動(dòng)作用或者在地層中大幅度擺動(dòng)，控制局部超挖。

4.結(jié)語(yǔ)

總之，在地鐵隧道的施工過(guò)程中，要科學(xué)規(guī)劃工程項(xiàng)目。要依據(jù)施工范圍的地質(zhì)條件，制定科學(xué)的施工方案，進(jìn)行合理施工技術(shù)的選擇，針對(duì)具體施工中出現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題，要制定妥善的處理辦法，根據(jù)工程實(shí)際情況，制定的措施要保證在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)均可使用，從而有效避免以后施工中的問(wèn)題出現(xiàn)。只有選取正確的施工技術(shù)，科學(xué)分析施工范圍內(nèi)的地質(zhì)條件，才能順利完成地鐵隧道的施工任務(wù)。

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