復雜地質條件下地鐵盾構施工要點探究

毛武挺 沈東峰

摘 要：地鐵工程屬于地下工程，需要在地下環境中進行施工操作，面對復雜的地質條件，如果沒有采用合適的施工技術，將會帶來許多安全質量風險。在現代化科學技術的支持下，盾構施工技術越來越先進，并且在地鐵施工中得到廣泛應用，能夠有效提升地鐵施工的整體質量和安全性，解決施工中存在的問題。因此，本文對地鐵復雜地質條件下的盾構施工技術應用進行深入研究，以期能夠起到理論參考的作用。

關鍵詞：復雜地質條件 地鐵盾構施工 要點

前 言

由于穿越底層的地質狀況具有不可控的復雜特點，盾構施工極易造成地面的沉降和變形，對周圍建筑物和地下管線產生十分嚴重的影響，如果不對其加以重視，甚至還會威脅到人們的生命安全和社會的可持續發展。因此，在不同情況下選用合適的施工工藝顯得尤為重要。

1地鐵盾構施工中面臨的風險和解決措施

1.1自然風險。由于地鐵盾構施工大多在地下環境中進行施工操作，所以面臨著各種地質災害以及氣象災害等自然風險，在施工中遇到不良地質條件，會導致風險發生的幾率增大。但是在地下施工環境下，許多不良的地質條件都能夠及時探測出來，并制定相關的處理措施，及時規避自然風險，防止自然風險帶來危害。

1.2人為風險。人為風險也是影響地鐵盾構施工的重要因素，其主要指的是地鐵盾構施工的設計階段，設計方案不合理，施工技術問題、施工合同問題、財務資金投入問題、這些因素所帶來的風險，所以，在施工之前，必須做好充足的準備工作，及時預測這些人為風險，并制定相應的解決措施。

1.3盾構選型風險。在選擇盾構機的過程中，必須結合實際情況慎重選擇合用的盾構機。首先，盾構機主要利用刀盤道具來控制掌子面穩定，所以必須結合地質情況合理設計刀盤、配置刀具，刀盤和刀具容易磨損，需要提高刀盤刀具的強度，采用耐磨焊接技術來焊接刀盤面板，選擇刀具時可以選擇單刃滾刀、寬刃齒刀以及刮刀，而且要合理控制刀具之間的間距和高度。其次，盾尾密封容易出現失效風險，泥水泄露會帶來沉降問題，所以必須采用密封性比較好的盾尾油脂，并且均勻涂抹在盾尾上，使其起到密封的作用。盾尾刷和管片也要選擇優質型號，避免盾尾在工作中出現擠壓破損的問題。

2復雜地質條件中盾構法隧道的施工技術研究

2.1土壓式平衡盾構機施工技術要點。（1）模式的選擇。土壓式平衡盾構機有三種模式，包括敞開式、半敞開式和土壓平衡模式。在對掘進模式進行選擇時，我們應該根本地層的不同條件特征來選擇。通常情況下，對全斷面巖層掘進時，我們可選擇敞開式掘進模式，并使用泡沫劑對渣土進行改良；而對于存在軟弱層的復雜地層，則可選擇土壓平衡模式，并采用泡沫和適量的膨潤土對渣土進行改良。采用此種模式時，土倉的壓力不用過于頻繁調節，只要保證土倉壓力略高于掌子面的土壓和水壓力和即可；對于處理砂卵石或者上軟下硬的土層，由于土層比較復雜，則同樣需要采用土壓平衡模式來掘進，因為在這種復雜土層掘進時控制土倉壓力較難，所以掘進時必須認真對待每個環節。（2）掘進參數的確定。采用土壓式平衡盾構機施工之前，我們應該根據施工現場的不同地質特點和隧道的埋置深度來確定其掘進的主要參數。其中包括對盾構姿態、推力、扭矩、掘進速度以及刀盤轉速等參數的確定，同時還需要根據掘進試驗段的監測情況，對施工現場的參數進行隨時調整。由于采用的是土壓平衡模式，所以需要通過螺旋機的旋轉出土來維持動態平衡，所以在實際施工過程中，我們還需要對螺旋機的轉速和壓力進行有效控制。（3）盾構機姿態的控制。在復雜地層掘進時，對于盾構機姿態的控制尤其重要，特別是在硬巖地層和土層條件變化較大的地段，對盾構機的姿態糾正難度較大。如果采用調整千斤頂推力來糾正姿態，往往很難得到較好的效果，而且會使刀具的磨損加大，甚至會出現盾構機被卡或者管片錯臺的嚴重后果。所以在這類地層中掘進時，應該嚴格遵守長距離、慢糾偏的原則，避免用力過猛，造成掘進困難。（4）同步注漿參數的確定。通常刀盤與管片的外徑有所不同，會導致已經拼裝的管片壁后與圍巖之間存在一定的間隙，如果注漿回填不及時的話，管片會在千斤頂的作用下上浮。因此，我們在復雜地層中掘進時，要控制好注漿的壓力、注漿量及注漿的速度，來盡量避免管片上浮。另外，因為漿液會在圍巖和管片之間形成一道密實的防水層，所以在進行同步注漿時漿液的質量也非常重要。

2.2泥水加壓式平衡盾構機施工技術要點。（1）泥水性能的確定。在對泥水性能進行確定時，首先要確定好泥水的密度，因為在掘進開挖時，泥水可以有效控制開挖面的變形。通常認為泥水的密度可相對高些，最好能夠達到開挖土體的密度。但在實際施工中，泥水密度過大，可能會影響泥漿泵的運轉以及泥水處理困難，所以我們應該結合土層的結構以及設備的運行能力，對泥水密度進行合理確定；含砂量是泥水的又一關鍵性問題，當在強透水性土體中掘進時，泥水的含砂量及砂的最大粒徑，對泥膜形成的快慢會產生直接影響。因此，我們可以選擇含量適中的，粒徑比土體孔隙略大的砂；通常為了保證渣土的長距離輸送要求，可將泥水的流速控制在160-210m/min。（2）掘進參數的確定。在復雜地層掘進作業時，切口的壓力必須穩定，推力和刀盤的轉速也要保持較低的狀態。我們可通過調整導向油缸長度以及推進壓力，來控制盾構的姿態。當在上軟下硬的土層中掘進時，由于上部砂層的自穩定性較差，需要的切削扭矩就較低，而下部的土層硬度較高，對于刀具的阻力就會很大，尤其是軟硬土層的交界處，刀具的損傷會比較嚴重，所以掘進過程中，為了避免刀具遭受過大的瞬時沖擊荷載，可適當降低刀盤的轉速，提高刀盤的扭矩；如果掘進時速度過快，就會對泥水的輸送能力和泥水的處理能力造成壓力，很容易導致超挖問題的產生。所以在過渡段地層掘進時，為了保證刀具的貫入度和泥水設備的處理能力相互適應，應該盡量將速度控制在15-30mm/min。（3）盾構姿態的控制。較好的盾構姿態是減少掘進摩阻力和對地層擾動的最有效方法，它能夠提高盾構機的掘進質量。我們可采取在掘進速度滿足要求的情況下，降低盾構推力的方法來控制盾構的姿態。如果出現偏差，糾偏的速度不應該過快，避免形成過大的蛇形開挖面；可通過控制各推進油缸的油壓和調節油缸的行程來控制盾構的姿態；對各組導向油缸的差值進行及時調整，并通過導向油缸的壓力差來對盾構姿態進行控制。（4）背填注漿的控制。對管片進行背填注漿，能夠有效控制土體的變形，也能夠對隧道進行良好的保護。對管片背部存在的間隙進行注漿時，要控制好注漿量和注漿的壓力，同時還需要注漿流量與盾構推進速度等其它施工參數相匹配。

結 語

綜上所述，地鐵盾構施工面臨許多復雜的地質條件，作為施工技術人員，必須充分考慮現場實際情況，仔細勘察施工現場的地質條件，選擇應用合適的盾構施工技術，嚴格控制盾構掘進狀態和參數，才能提高盾構施工質量。

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