復合地層盾構施工過程控制技術

胡方明

摘要：在城市軌道的建設中，盾構施工技術發揮了重要的作用，本文以青島地鐵1號線汽流區間為例，分析了在復合地層中采用盾構技術進行施工所具有的優勢，本文主要闡述了地鐵盾構施工中的控制要點，包括掘進參數擬定以及壁后注漿的施工控制，姿態的控制，管片拼裝的控制，測量工作的控制等，為城市軌道建設質量的提高提供有參考價值。

關鍵詞：復合地層;盾構施工技術;控制要點

1.工程概況

青島地鐵1號線汽流區間隧道設計起訖里程：K58+309.21～K60+344.255，全長約3036m。本區間出汽車北站向北穿越雙流高架路基段、變電所、白沙河、軍事用地及機場用地，止于流亭機場。區間隧道穿越全斷面微風化、中風化和強風化巖層，穿越軟弱不均巖層，穿越含卵石粗砂礫層，且地下水豐富。

2.盾構施工過程控制技術

在復合地層中控制好盾構施工過程中的各項參數和控制要點，做好各項措施，才能保證盾構隧道的質量和安全，接下來對一些盾構施工的控制要點和方法進行探討。

2.1擬定掘進參數

根據盾構穿越地層的地質和地表情況，以及復合式土壓平衡盾構機技術參數，擬定掘進參數A，分段下達掘進指令。在實際掘進過程中，根據地層的變化，掘進參數動態調整，如明確土壓、推力、刀盤轉速、推進速度、扭矩、貫入度等的控制范圍，保證盾構機勻速前進，施工正常。

2.2注漿控制

堅持“無漿不推” 原則，注漿跟掘進保持同步，保證注漿壓力和注漿量。

（1）根據風險源等級及地層水文、每環施工時間及日進度確定同步漿液初凝時間，確保管片脫出盾尾時，漿液已凝固;

（2）準確統計出土量，確定同步注漿方量和壓力，保證間隙及時填充;

（3）根據地層情況及時調整漿液配比，保證漿液質量;

（4）每日上報地面沉降監測數據，重要區域增加監測頻次，必要時進行二次注漿。

（5）為減小管片上浮趨勢，同步注漿使用上兩路注漿，低限警告壓力設置1.0bar，啟動壓力設置2.0bar，停止壓力設置4.0bar。

（6）對注漿量不足的位置特別記錄，在離盾尾8環后進行二次補漿，保證管片壁后間隙填充密實。

2.3渣土改良控制

選用泡沫作為渣土改良劑，泡沫的作用如下：

（1）可以降低土體的摩擦性，減小刀具的磨損程度。

（2）改善渣土流動性，減少 “泥餅”、“堵塞”現象，保證開挖面穩定。

（3）降低土體的黏附性，提高排土效率。

（4）降低渣土的透水性，有效防止掘進中噴涌的發生，保證挖掘過程的壓力。

（5）有效降低刀盤扭矩，起潤滑和冷卻作用。

根據地層調整泡沫系統的氣流量、泡沫注入比、泡沫原液比例和泡沫膨脹率，時刻觀察渣土的性狀，確保改良好渣土。

2.4盾尾密封控制

根據不同地層設置不同的注脂壓力，油脂壓力軟巖地層壓力控制在18～22bar，富水地層盾尾油脂控制在20～28bar，油脂注入要均勻、連續、足量，保護盾尾刷，保證盾尾密封良好。

2.5盾構姿態控制

為保證成型隧道的中心線較好的符合設計線路，盾構機需要保持良好的姿態，需要對掘進過程中盾構姿態發生偏離的進行糾偏，盡可能地減少每次糾偏的幅度，要堅持“勤監測、勤糾偏、小糾偏”的原則。

水平姿態：水平偏差值，右偏為正，左偏為負。

垂直姿態：高程偏差值，沿坡度向上為正，向下為負。

盾構側滾：左轉為負，右轉為正。

（1）通過調節分組油缸的推進力與油缸行程從而實現盾構的水平調向和垂直調向。

（2）掘進速度的快慢與調向也有直接的關系，速度慢對調向更為有利。

（3）合理選用管片類型保證盾尾間隙糾偏。

（4）鉸接控制。

（5）滾動控制。

①調整刀盤旋轉方向。

②管片拼裝采取左右交叉順序。

③調整兩腰推進油缸，使其軸線與盾構軸線不平行，增加摩擦力。

（6）趨勢調節。

趨勢調節不能太大，否則會造成急于糾偏的現象，大趨勢變化由大方位變化而來。趨勢要與管片楔形量調整大小匹配，在管片能夠調整的范圍內進行調向。也就是要跟著管片方向進行調向。反之則容易使管片與盾尾卡死，鉸接拉力及行程會增加。

2.6管片拼裝控制

（1）管片驗收。

①指派專人駐場，對管片生產全過程進行質量監督，達到齡期的管片進行出廠檢查驗收，驗收合格后才能出廠。

②管片進場后，嚴格按要求對管片進行檢查驗收，合格后方能卸車。

（2）管片防水粘貼。

①管片表面清理后，槽道采用定制油刷涂刷。

②止水條涂膠后，角部對棱，邊緣進槽，兩邊推壓。

③管片定框刷膠，襯墊均勻滿涂。

④膠錘敲擊，確保粘接密實。

⑤設棚遮陽避雨，預防醒膠脫落。

（3）管片拼裝。

①拼裝前，用水清洗管片。

②拼裝時，采用游標卡尺控制管片錯臺。

③封頂塊先徑向插入1/3，調整位置后緩慢縱向頂推，防止損壞管片及防水密封條。

④管片連接螺栓3次復緊，即管片螺栓在管片拼裝定位時初緊;管片脫出盾尾進行復緊;后續盾構掘進時，在每環管片拼裝之前，對相鄰拼裝成環的3環范圍內螺栓進行全面復緊，復緊使用1m長加力桿扳手。

⑤復緊后用扭矩扳手檢測是否合格。

⑥管片錯臺按照規范要求檢測，相鄰管片環間錯臺≤6mm，相鄰管片環內錯臺≤5mm。

2.7出渣量控制

土倉內土壓力以螺旋輸送機轉速和出土門的開度控制，即以出

土量控制。巖層理論出土量：

V =π×（D/2）2×L×S

D—刀盤直徑，L—管片寬度，S—松散系數

出土量多少直接影響到刀盤正面土壓力和開挖面的穩定，控制排土量是控制地表變形的重要措施。盾構在保持一定正面土壓力時，其排土量取決于輸送機的轉速，而螺旋輸送機的轉速與盾構推進千斤頂推進速度協調，較好保持土壓平衡。

采用土壓平衡模式掘進，實際出土量控制出土量在理論的98%～100%之間，以維持一定土壓力，保證盾構正面土體的穩定。對出土量超出的位置里程單獨記錄，待脫出盾尾后及時補注漿填充空隙;另根據地表沉降監測情況進行注漿，必要時進行地表注漿穩固地層，控制沉降。

2.8測量控制

（1）盾構掘進測量

計算隧道設計中線的坐標、新建工程導入線路數據，盾構機零位數據輸入（始發棱鏡坐標、盾首盾尾坐標等），按照導向系統正常運行顯示的參數進行推進。在盾構推進過程中可對各種參數進行查詢和導出，定期對工程數據備份防止數據丟失。

（2）盾構姿態人工復核測量

為保證導向系統的穩定性和可靠性，盾構機每掘進100米就要進行盾構姿態人工復核。通過測設盾構機內安置的測點坐標，計算出盾構姿態檢核導向系統顯示姿態。

（3）管片姿態側量

管片姿態測量采用橫尺法，計算出管片的水平偏差、垂直偏差。管片每天測量，20環一個批次，每次管片測量重疊5環，防止管片浮動。

3.實施效果

通過對以上控制要點的全面細致管控，在此種復合地層中，盾構施工單日單線最高掘進記錄是16環，單班單線最高掘進記錄是9環。汽流區間盾構施工平穩順利的完成，各項施工質量均達標，圓滿的完成了施工任務。

4.結語

盾構法隧道施工，通過多年不斷摸索和實踐已經形成了一套比較成熟的施工技術，在地鐵建設中得到了廣泛的應用，并且在原有的基礎上不斷發展（如大直徑盾構），這對施工人員素質提出了更高的要求，更需施工人員通過不斷學習和實踐，掌握盾構法隧道施工中的控制要點及相應對策，才能為今后盾構法隧道施工質量、施工安全提供有力的保證。

參考文獻：

[1] 龍裕玲.淺談地鐵盾構施工控制要點[J]工程建設，2017（03）：97-97.

[2] 黃濤，蔣根謀.淺談地鐵隧道盾構法施工技術[J].現代國企研究，2017（5）：172.

[3] 邊大勇.地鐵盾構區間施工測量技術研究[J].測繪通報，2011（04）：55-59.

（作者單位：上海華鐵工程咨詢有限公司）