探究地鐵盾構施工中存在的若干問題及對策

張濤

一、前言

地鐵這一交通類工具，給居民日常的出行帶來極大便利。最近幾年，我國城市地鐵的建設不斷增多。盾構施工法有著安全、快速且對地面的建筑物影響較小等優勢，已變成目前地鐵工程關鍵的技術。然而在施工當中還是存在部分問題，這需要采取有效對策加以解決，保證地鐵施工順利完成。為使城市交通擁堵的問題得以有效緩解，隨著城市地鐵的建設越來越多，盾構施工法在地鐵工程中得到了廣泛應用，給地鐵施工提供技術方面的支持，然而在施工當中還存在諸多問題，這就需要我們采取合理的措施加以解決。

二、地鐵盾構施工簡介

盾構屬于地下隧道挖掘專用的設備，其技術含量較高，其內部的裝配包括推進與擋土、出土運輸的裝置及部分輔助類的設備等，自動化的程度較高。地鐵盾構的施工有較強抗干擾能力，可于高效運行時不受外界與地上交通等因素影響。伴隨科技不斷進步，盾構施工的技術日漸完善，其自動化與機械化水準不斷提升，可在各類型地層中適應。地鐵盾構的施工是暗挖隧道，由于盾構施工可于城市的中心與交通流量比較大及使用頻率較高場所開展施工而得到廣泛應用，對于地上環境造成的干擾與影響極少且施工的精準度比較高，可提升地鐵工程整體的質量。

三、地鐵盾構施工中存在的問題及對策

1.地鐵盾構施工中存在的問題

（1）地表沉降問題

挖掘前進當中出土量因素可能會導致地表沉降問題。通常挖掘一環的出土量是固定不發生變化的，然而按照不同的地層其松散的系數不同，若于掘進時發生超挖情況使得出土量過大，那么能導致地表出現不同程度的沉降。通常在襯砌環壁以后為管控地表沉降情況應進行同步注漿，然而如果掘進當中出土量太大且注漿的量較少，則無法及時并有效地對地表沉降加以管控；若注漿的量太大同樣會導致地表出現隆起。

（2）地層損失問題

盾構推進所引起土體的位移是因盾構前地表的位移、盾構經過時的位移及盾構離開以后土體的固結三個方面。盾構前地表的位移出現的可能很小，盾構離開以后土體出現固結需一段時間才能確定，所以，主要是因盾構機經過時使得地表出現較大的位移，進而導致地層損失。

（3）開挖面的失穩問題

開挖面失穩是因開挖當中前方遇到流沙或是出現管涌，盾構機發生磕頭與突沉情況，以及前面的地層有空洞出現，使得盾構機出現偏移軸線與沉陷及隧道出現塌方和冒頂等問題。盾構機前進時，有超淺的覆土出現而引起冒頂問題。盾構推進時突遇涌水而使得盾構機的正面出現大范圍的塌方。

（4）盾構螺旋輸送機的噴涌問題

噴涌主要原因包括：盾構不能連續性地掘進、富水砂層的開挖面充水以及同步注漿漿液沒有完全充實襯砌的空隙，從而引發流水通道等情況，進而導致出現噴涌-停機-噴涌惡性的循環。

（5）管片上浮問題

盾構機切削刀盤的直徑和隧道襯砌的管片外徑存在差值及盾構機掘進時出現了超挖情況，導致管片和地層之間出現環形間隙，若充填不及時，盾尾管片會處在無約束的狀態下，這便會為管片出現位移提供條件。若未及時同步注漿對此間隙加以填充或因注漿的工藝與漿液的質量問題導致漿液初凝的時間過長，漿液于較長時間里屬于未達初凝的流體，在管片與盾尾脫離后遭受附近地下水、泥漿及注漿漿液等的影響，使管片遭受上浮力，若此上浮力比管片自身的重力大，則會出現上浮問題。

（6）泥餅問題

穿越粘性的土層時，通常盾構機的刀盤是于高溫和高壓中掘進，在此環境下，粘性土極易因壓實固結而出現泥餅，尤其是刀盤中部。當出現泥餅的時候，掘進的速度會急劇降低，刀盤的扭矩有所上升，這使得開挖的效率有所下降，甚而出現不能掘進的情況。

（7）盾構機的偏移問題

因地鐵施工都是于地下進行，我國的地理環境較復雜且多變，地層巖面起伏的變化比較大，比如部分地層斷面風化、附近巖面與洞體填充物的處理存在的較大不同等情況。若盾構機于此惡劣條件下施工，其刀盤會出現受力不均與姿態的控制難度提高及掘進的速度不均等，使得盾構機機頭出現向上彎曲與下垂及與軸線偏離等問題。

2.地鐵盾構施工中存在問題的對策

（1）地表沉降對策

①按照具體的地層來管控泥漿的壓力與品質，促使泥漿的壓力一直與開挖面的土水壓力相對應，管控出土量。

②按照地層的差異來配合比加以選取，對硬化的時間加以調節，采取同步的注漿方式使得漿液可及時充填盾尾的間隙，對因盾構的施工導致土體的損失加以補充，確保合理的壓力并提高注漿的量，管控沉降。

③施工時按照地質實際的情況與經驗，監測地表的沉降情況且按照監測到的結果加以管理。于隧道的中線上與兩邊的范圍里布置測點來實施水準的測量，而且需盡早把結果反饋至施工的管理當中。

（2）地層損失的對策

地層損失主要是因盾構經過時導致地表出現位移，為減少地層的損失，應將盾構經過地層所出現的位移于合理范圍內加以管控并及時加以監控，預防出現位移過大問題。

（3）開挖面失穩的對策

對推進的速度加以管控，保持平衡的排土量與開挖量。將壓力艙應有的壓力控制好，預防出現開挖面失穩問題。使挖下的渣土具備塑性的流動性，保證渣土完全充滿壓力艙，還應使挖下的渣土具備止水性。若超淺的覆土段發生冒頂與冒漿時，應立即將氣壓平衡的系統開啟。

（4）噴涌問題的對策

為把土倉里的水清除，可于螺旋輸送機關閉時繼續掘進，一直到將水擠出，此過程當中倉內的壓力不可太高，為防止盾構機的前方出現隆起與冒漿等情況及擊穿盾尾的密封等問題應選擇氣壓平衡的模式掘進，在此過程需預防出現漏氣的情況發生。為保證土體整體性，可適當將高濃度的泥漿或者泡沫劑加進土體里。

（5）管片上浮對策

選取漿液時，應確保漿液充填性及初凝的時間和早期的強度有機的結合，促使盾構隧道的管片和圍巖一起作用而構建穩定整體的物體。按照工程的地質與水文及隧道的埋深等改變情況，對漿液的配比加以動態調整，從而確保管片穩定。

（6）泥餅的對策

在盾構挖掘中對地質的預測與泥土的管理加以強化，尤其是于黏性土當中掘進的時候，應對開挖面地質的狀況與刀盤工作的狀態予以密切關注。增添刀盤前端中部注進去的泡沫且選取的泡沫注入應比較大，對土體和易性能加以改善，降低渣土黏附的性能，在必要的時候將泡沫加到螺旋的輸送機里，增強碴土流動的性能，使碴土更好排出。到達黏性土的地層以前，將刀盤上一部分滾刀換為刮刀，強化刀盤開口率。于刀盤的背面與土倉的壓力隔板之上安裝攪拌棍，強化攪拌的強度與范圍。萬一出現泥餅，可讓刀盤空轉促使泥餅能于離心力的作用下掉落，還能于保征開挖面平穩基礎上人工入倉加以清除。

（7）盾構機的偏移對策

盾構機偏移造成的明顯后果就是姿態難以控制，其主要是有效地對油缸推動行程加以管控。所以推進油缸的行程時，控制推進的速度每分鐘低于15mm，應安派專人定期加以檢查并查看盾構機的推進情況，關鍵是對盾構機前的下部與導臺相結與管片的隆起及盾構機底回填料的飽滿與否等情況加以檢查，確保盾構沿著導臺的中心往前推動。還應定期檢查盾構機掘進的參數，并按照地質的情況及時加以調整，確保參數合理性。

四、結語

伴隨盾構法在地鐵施工中得以廣泛的應用，其數量與規模不斷增大，在施工中也出現了一些問題，這需要我們對這些問題加以重視，并選擇合理對策加以處理，預防因出現事故而造成不必要的損失。