盾構法修建地鐵隧道的技術現狀與展望

(成都軌道交通集團有限公司， 四川 成都 610041)

引言：

盾構法能夠在施工過程中有效降低地鐵隧道施工的風險，降低難度，是如今主流的施工技術。而伴隨地鐵工程的復雜性、城市建設的緊迫性，我們需要對于這種施工方法進行合理運用，并進一步進行優化，以此，為城市公共交通網絡的建設做出積極貢獻。本文將通過分析其相應的工作原理以及結合實際施工工程對于其工程重點進行了具體探析，希望相關人員能夠根據本文觀點不斷優化技術水平。

一、相關概念

盾構機一般是由機體、排土部分、推土部分、隧道襯砌以及注漿系統等幾個部分組成，（具體見圖1）因此，在實際進行處理過程中，需要根據實際處理目標進行選型、其他附屬工具的配置，因此，我們需要明確盾構機的工作原理，以此選擇合適的盾構機型[1]。

盾構機的工作主要是根據盾構機組成結構進行，在工作時，通過推土以及機體的旋轉作用，向施工地方的土體注入一定的蓬松土質材料，從而讓進行攪拌，從而形成符合施工條件的土體，通過隧道襯砌系統以及排土的共同作用，并結合千斤頂速度，將多余的土通過排土系統進行排除，其中，通過結合土質，設定一定的推進參數，使盾構在工作過程中始終保持平衡狀態，從而使其地下隧道的施工過程有一定的安全性有穩定性[2]。此外，針對于不同的土層結構以及相應的施工要求，應該選用相應的膨松劑以及配置合理的刀具，保證在實際施工過程中，工程造價與質量要求相適應。

圖1 盾構機結構圖

二、建設難點

（一）風險高

主要有這幾個方面的原因。其一，任何工程都具有一定的危險性，而隧道施工因為在地底施工，不確定因素如，塌方等進一步增多，將這種危險性進一步進行放大。因此危險性較大。其二，地下施工通訊信號易受影響，風險管控會受到影響，對于不確定風險事件的應急措施反應較緩，進一步加大了工程的風險等級[3]。其三，地鐵施工的工期較長，施工涉及的專業較多，因此，發生風險的概率進一步加大。

（二）難度大

地鐵施工難度大，主要體現在以下一個方面，其一，這是由于工程本身涉及的專業較多，造成了在設計規劃以及施工的過程中難度增加，需要考慮到方方面面的因素，因此，無形中給工程的實際運行施加了較大難度[4]。其二，工程涉及的單位較多，因此，在實際施工過程中，需要參考各方意見，很容易發生更改情況，造成一定施工難度增加。其三，工程專業性較強，地鐵施工因為涉及到地下交通運行，因此，對于質量的要求就比較嚴格，對于實際施工，無形中增加了工程的人力、技術以及資源投入，并在很大程度上會運用到一些新型技術，造成了工程的難度增加。其四，工程中不確定因素的影響，因為施工的工期較長，因此，在遇到一些惡劣氣候時，難免會對于實際施工造成不利影響，因此，工程施工需要考慮到在這種情況下的施工實施方案。

三、施工應用

（一）工程概況

本文以某內陸城市地鐵5號線隧道施工作為實例說明。該工程全長1705.464m，盾構區間長為512.325m，工程會經過市區，在東北——西南方向建設，根據工程在施工之前的地質勘探資料，本文選取了兩段區間土質情況分別是泥砂土層以及砂卵巖層作具體說明。在進行施工之前，我們根據工程的技術性以及經濟性的要求，選用了一臺進口的復合式盾構機，簡稱為海瑞克6.28。

（二）掘進模式選擇

根據不同的地質情況以及地層分布，進行掘進形式的選擇。

一般而言，進行泥砂土層（軟土層）施工時，因其機器的姿態較難以把控，不確定因素增加，需要選擇土壓平衡的模式，以復合式的盾構機進行逐步推進，需要對于渣土進行改良，因此，除了設置相關的參數之外，還需要選定不同的土層膨松劑，一旦參數進行設置好之后，不需要進行反復調整，直到遭遇特殊情況可以適當進行調整。原則上是需要將倉內壓力始終保持在水土壓力之上就可以。除此之外，需要保證在掘進過程中，以較緩的速度進行，從而保證施工的質量以及減少不確定因素的影響。遇到特殊情況，如較大石塊時，可以利用導向油缸將其進行擠壓，最終將其進行破碎處理。

進行砂卵巖層施工時，因其地質環境中存在較大的巖體，具有不規則性，一般呈現上下結構分層，上部土層較軟，下部土層較硬，因此，在實際進行施工的過程中，因其巨大的差異性，造成施工過程中，掘進困難，容易發生塌方現象。因此，采用平衡推進模式。但是因其復雜性，操作人員需要視具體情況對于參數進行調整，一旦倉內的壓力大于水土壓力總和，就會容易對于倉體的推力造成一定影響。而相反，就會造成上部塌陷引起地表發生局部沉降，給實際的施工造成一定時間以及資源浪費。此外，需要面對這種土層選擇不同的道具配置，使其能夠承受更大的壓力，并起到一定的支撐作用，并且能夠滿足磨損過快的需求。

（三）參數設定

1.掘進各項參數

在工程進行施工以及掘進之前，需要對于隧道的深度以及地質勘探情況確定一定的參數，一般是由以下幾個方面共同組成。其一，壓力設置，對于泥砂土層（軟土層）以及砂卵巖層有不同的參數標準，軟土層的壓力大致在85～95千帕，硬巖層一般壓力設置區間在70～75千帕之間最佳。其二，盾構的推進力以及油壓，分別為，7000～10000kN，及17～18Mpa。其三，對于切削參數設置，泥砂土層（軟土層）以及砂卵巖層參數分別為，25mm/rpm，20mm/rpm左右。對于全硬巖石層在12mm/rpm左右。其余如，刀盤、螺旋機的轉速需要更具實際情況進行調整。

2.注漿參數控制

對于盾構機的運作，需要始終保證其在掘進過程中，為出入平衡狀態，因此，設置了掘進參數之后，需要對于注漿參數進行設定。其具體的設置影響條件有刀盤、盾體，推進速度，以及土質結構。對于比較單一的地質結構，可以采取實際測算，從而進行統一設定，而對于其比較復雜的土質結構時，需要根據實際情況進行合理設置，主要是速度以及一次能夠注漿的質量。在這個過程中，需要注意的是需要在保證其安全的基礎上保證一定的施工質量。這對于施工的安全性有較大的決定作用。

（四）復雜情況處理

因其工程地段的土質結構有較大的多變性，因此，在實際施工過程中，可以通過對于盾構機的設定從而避免一些突發問題，降低施工風險。其一，適當加大對于盾構機的推進力，這是由于盾構機的特性決定的。其二，適當選擇強度較大的刀具，增加施工效率的同時減少因為刀具損害造成的質量和造價問題。其三，適當增加刀具數量，提高盾構機工作能力。

四、結束語

本文通過分析盾構機工作原理，工程施工難度因素，并結合具體施工工程對于掘進模式選擇、參數設定、復雜情況處理進行了具體分析，希望相關工作人員能夠在結合實際工程情況的基礎上，不斷改進施工技術，提高施工標準，促進工程能夠保質保量完成，促進城市建設的飛速發展。

[1]邢慧萍.盾構法修建地鐵隧道的技術現狀與發展[J].工程技術:全文版,2016(12):00275-00275.

[2]何健.地鐵隧道工程沉管法與盾構法施工技術的應用分析[J].工程技術:全文版,2016(1):00134-00134.

[3]徐川.淺談盾構法修建地鐵隧道的技術現狀與展望[J].工程技術:引文版,2017(2):00144-00144.

[4]劉運生.城市地鐵建設隧道施工中盾構法施工技術的應用[J].建筑知識:學術刊,2011:306-306.