超大直徑泥水盾構施工難點及技術探究

吳磊

摘要：鐵路隧道工程建設質量對鐵路使用安全和質量至關重要，隧道工程中的超大直徑泥水盾構施工對工程質量有較大影響，也是工程施工的難點和重點環節。由于鐵路隧道工程建設的區域比較復雜，超大直徑泥水盾構施工難度也因此而被強化。為了提高超大直徑泥水盾構施工質量和效率需要對難點和技術進行優化，因此本文對其施工難點和具體應用的技術手段進行研究。

關鍵詞：超大直徑；泥水盾構；施工難點；施工技術

1 超大直徑泥水盾構施工難點

1.1 盾構結構形態控制

超大直徑泥水盾構結構應用于隧道工程，這種跨度較大的結構施工難度本身就比較大，而盾構結構直徑較大會導致結構形態難以控制。盾構結構直徑過大的情況下，隧道掌子面分布均勻性會受到影響。因而在施工期間對盾構結構施工位置精準性要求較高，在實際施工期間需要用精密度高的測量儀器，對結構施工的位置進行測量確定，強化對盾構結構形態的控制效果。

1.2 盾構壓力水平的控制

隧道工程超大直徑泥水盾構施工期間，盾構的壓力通常比較大。盾構壓力水平與盾構施工機械的選擇也有關聯，實際施工期間對盾構壓力水平有一定的要求，需要根據具體施工要求選擇適宜的盾構機械，保證壓力水平充分滿足施工需求，并提高盾構機械的適用性。

1.3 高透水性的底層

在實際工程建設期間，地質結構的復雜性導致部分地質結構具有較強透水性，透水性較強的結構承載力較差，水分含量過多，結構穩定性也無法保證。但超大直徑泥水盾構施工的相關壓強超強，這就是江底施工所隱含的巨大風險。在這種條件下進行施工具有相當高的難度。首先，高超的滲水地質增加了排水的工作量，同時給對盾構機進行的施工推進增加了技術難度，因此對這種地質的施工需高度警惕，且應增加新技術的使用，從而促進施工的順利進行。

1.4 掘進施工以及覆土施工

隧道工程總長度較大，隧道的寬度也比較大，而且施工環境具有多變性的特征，這對盾構掘進施工提出了更高的要求。需要利用盾構機械設備沒有停頓的完成隧道打通施工，但是施工期間由于多方面因素的影響，想要實現連續不間斷施工還是非常難的。關于覆土施工，在隧道工程洞口施工期間，覆土深度比較淺，對盾構覆土機械的有效控制難度比較大。

2 超大直徑泥水盾構施工技術探究

2.1 超大直徑泥水壓力控制技術

首先，要根據隧道工程設計標準，計算出超大直徑泥水壓力值的范圍，然后在具體施工期間要將超大直徑泥水壓力控制在標準范圍之內。隧道施工地質結構比較多樣化，透水性較強的結構和透水性弱的結構對超大直徑泥水壓力要求存在差異，需要根據地質結構性能進行分別計算，然后將透水性強和透水性差的區域進行分化，對超大直徑泥水壓力進行分別控制。

其次，控制超大直徑泥水壓力期間，需要保持靈活性。盾構機械設備中有壓力范圍值設定功能，根據計算的壓力范圍值進行輸入，這樣在施工中設備會自動將壓力控制在標準范圍內。其中對于地表沉降量較少的區域要將壓力控制在比較低的范圍內，對于沉降量較大的區域要將壓力控制在較高的狀態。在掘進施工期間，壓力盡量保持在恒定狀態，避免波動差值較大。

2.2 盾構掘進施工技術

盾構掘進施工難度較大，需要對一些影響因素進行控制，包括機械施工的速度、泥水壓力、以及推力大小等。其中最重要的因素是掘進速度的控制，掘進速度應根據不同的地層進行調整，提高刀具的使用壽命。地質結構中會有硬度較大巖石層，在遇到硬度較強的結構時，要降低推進的速度，避免影響施工的安全和質量。盾構掘進施工最重要的是穩定性，保證穩定掘進狀態進行施工，才能提高掘進施工的質量。

2.3 盾構機械刀盤轉速、扭矩控制

在施工時，還要借用實時測量的結果以及由此而形成的三維坐標進行比對，從而進行準確的姿態調整。保持盾構機施工的狀態平穩是進行掘進施工的基本要求，因此應將盾構機的縱向、橫向以及前面的指標要求調整在規定的范圍內，避免不良狀態的出現。應盡量使管片拼環的姿態和盾構機的掘進姿態保持一致，以此也可以促進施工的穩定性。作為技術人員應在施工過程中對相關的隧道地質等信息數據進行收集，并進行掘進計劃的制定和糾正。而進行盾構機操作的人員只要按照相關的規定規范施工即可，應及時糾正掘進過程中出現的小偏差，要求每次偏差值不能太大。

2.4 超大直徑泥水盾構注漿技術

2.4.1 注漿溶液的配比與混合

注漿溶液配比混合的合理性，將直接影響注漿施工效果。在注漿溶液配比混合時，需要按照施工設計標準和地質結構特點以及掘進速度來進行優化，保證注漿溶液的性能和凝結效果。注意注漿溶液混合效果會受氣候溫度的影響，因而要根據氣候特點，控制混合攪拌的時間。

2.4.2 注漿施工壓力調控

在進行具體注漿時，在盾尾的圓周上均勻設計8根漿管，不同位置漿管的注漿壓力是不一樣的，其具體的壓力值的計算按照相關公式進行，而公式中的管道壓力損失則在管道組裝時已經過試驗產生了詳細的數據。通過對注漿壓力的科學控制，對施工質量的提高具有意義。

2.4.3 拼裝管片施工技術

拼裝管片施工需要控制以下幾個因素來保證拼裝施工的質量。首先，對拼裝的線路進行合理的規劃，主要的線路規劃形狀多為Z型和Y型，在具體施工時要先進行定位，保證線路施工準確性，避免偏離線路軌道。其次，嚴格按照管片拼裝施工規范進行作業，保證各區域的管片能夠緊密銜接，同時保證管片拼裝位置分布均勻。最后要注意，當管片拼裝到達末尾階段時，需要進行潤滑處理，降低拼裝收尾施工的難度。另外，在拼裝管片施工期間需要格外注意管片拼裝結構的密閉性。

3 結論

超大直徑泥水盾構施工是隧道工程的重要施工環節和技術手段，超大直徑泥水盾構施工期間需要對機械設備運行狀態、水泥壓力以及各種施工位置精準性進行嚴格控制和優化，促進其施工順利進行，從而保質保量的完成施工作業。但是由于隧道施工環境、氣候、地質結構性能等方面的影響，導致施工難度較大，需要針對難點進行有效控制，嚴格按照施工規范進行，以促進工程建設質量提升。

參考文獻：

[1]陳健.超大直徑泥水盾構穿越長江關鍵施工技術綜述[C]//中國隧道與地下工程大會.2014.

[2]陳健.膨脹性粘土中大直徑泥水盾構施工關鍵技術[J].土木工程與管理學報，2015（1）：37-41.

[3]閆岢宏.泥水盾構超長距離掘進的盾尾選型技術[J]；鐵道建筑技術；2008年01期

（作者單位：中鐵隧道股份有限公司）