城市軌道交通系統中盾構施工技術問題分析

莫宏巖

摘要：近年來我國科技水平的提升，交通建設的施工技術在不斷的提高。目前，多數城市軌道交通系統建設工程中，應用了盾構技術。此技術的應用，是使用盾構機，控制隧道巖石以及開挖面，避免發生塌陷問題，同時開展隧道出渣和挖掘作業，在隧道內部形成襯砌，并且進行灌漿作業，保證隧道施工作業順利開展。從應用效果來看，該技術發揮著重要的作用。本文就城市軌道交通系統中盾構施工技術問題展開探討。

關鍵詞：城市軌道交通系統;盾構施工技術;技術要點

1盾構施工技術概述

依據城市軌道交通工程地層情況，可把盾構施工技術，劃分為以下四類：（1）以巖層為主的城市軌道交通，典型地區為青島和重慶等。（2）以砂卵為主的城市軌道交通，典型地區為北京和成都等。（3）以巖層和軟弱地層交變為主的城市軌道交通，典型地區為廣州和南京等。（4）以軟弱地層為主的地下車站和隧道，比如上海。地質條件不同，采取的施工方式不同。在實際應用中，需要結合具體情況來選擇。

2技術對比

在我國，按照不同的地層特性，可將城市軌道交通的工程建設分成四類：①砂卵層;②巖層;③巖層和軟弱層交替;④軟弱層。因工程地質條件有所差異，所以適用的施工方法也不同。縱觀城市軌道交通發展歷程，其工程建設施工方法主要有以下幾種：（1）明挖法：占地面積較大，無法在對交通流量有特殊要求的地段施工，且場地直接暴露在外，易對自然環境造成破壞，現階段已基本不會用到該方法。（2）盾構法：該方法既不會影響城市各項功能，又不會對周圍自然環境造成任何破壞。除了在盾構豎井位置必須占用一定面積的場地外，整個沿線幾乎無需設置額外的施工場地，不涉及臨時拆裝與搬遷，所以十分適宜在城市中應用。盾構施工對地下水沒有特殊要求，無需進行降水，而且也不會產生污染、振動與噪聲。可將斷面尺寸、埋深等作為依據設計專門的盾構機，有著極強的適用性。另外，盾構法還有很高的施工精確度，比如管片制造精度甚至可以達到機械制造水平。因斷面無法自由調整，所以對管片拼裝與軸線偏位等都提出了很高的精度要求。（3）礦山法：礦山法雖然占用施工場地較小，但其施工所造成的地表沉降較難控制，通常情況下，對地面建筑物及地下管線都有一定的影響甚至造成破壞。同時，施工必須確保開挖面無水作業，因此需要在沿線普遍降低地下水。降水施工需要在地面施工大量的降水井，不僅提高了工程造價，還造成了對地下水的污染，而且在城區道路狹窄和地面建筑物密集區，沒有施做降水井的條件。由于人工開挖和支護，因此施工進度慢，作業效率低，勞動強度大，安全性差。施工的防水質量不易保證。施工對地表沉降的控制難度較大，尤其是在不良地質段或地面房屋密集區施工時，很難將地表沉降控制在較小范圍內。（4）蓋挖法：蓋挖法雖然占用場地時間短，對地面干擾小，安全，但施工工序復雜，交叉作業，施工條件差。它多用于修建地鐵車站。（5）暗挖法：雖然該方法對地面造成的干擾相對較小，造價低，但由于其機械化程度極低，所以施工進度很慢，需要投入大量的人力，安全風險較大。

3城市軌道交通系統中盾構施工技術問題分析

3.1盾構施工技術容易出現的問題及其解決辦法

（1）加固不牢固。在施工初始階段，出現頻率最多的問題是端頭土體施工不牢固，其主要的解決辦法是考查端頭土體的實際狀態，針對性地選用合適的加固技術，在加固位置和始發井間會有孔隙，要采用其他的方法解決。（2）打開洞門時有土體坍塌。打開洞門時，經常發生土體塌陷以及流失，如果出現問題的面積小，則可以先破壞洞門混凝土，同時用噴素混凝土將土體臨空面緊密封閉起來。（3）開始時盾構工具出現“叩頭”現象。在開始的時候，盾構工具接觸掌子面、離開加固位置時就會發生盾構工具“叩頭”的問題。所以，一般在開始時，要將盾構工具的位置提高，用科學的方法設置始發導軌，加快運行速度，這樣就可以防止“叩頭”或緩解“叩頭”造成的危害。（4）支撐系統不平衡。在某些條件下，因為盾構機在施工中出現推力或扭動幅度突然變大，致使其失去平衡，就會致使所有的始發工作前功盡棄。要預防支撐系統出現失去平衡的情況，另外，在開始環節及時檢查支撐系統狀態。

3.2做好障礙物清除工作

開展盾構施工作業，常會遇到地下障礙物，為了保證施工順利開展，要采取預處理的方式，做好障礙物清除工作，確保盾構能夠順利通過。對于障礙物的清理工作，尤其是錨索拔除，存在著較大的技術難度，常出現拔斷問題。基于此，需要做好技術分析，制定完善的拔除方案，力求的一次性拔除，使得盾構順利通過，保證城市軌道交通系統建設施工進度和質量。

3.3溫度失衡問題

溫度失衡問題主要體現在冷卻水和通風機兩方面，具體表現是盾構機機頭的溫度比別的位置高、油溫度驟升、通風不好等。盾構機的正常運行和工作人員的工作效率主要受溫度情況的影響。針對溫度問題，解決辦法如下。（1）合理增加倉內的水量。盾構工作時，增加含水量，可以濕潤渣土，縮短刀盤冷卻時間，結果良好。（2）嚴格把關進口冷卻水水溫。控制冷卻水溫度在標準范圍內。（3）根據施工環境不斷改善原有盾構機的通風效果。本工程主要利用機內安裝抽風式盾構機，因為天氣等原因致使機內抽風力度不強，操作室溫度很高。要及時修理，將其改為機內壓風。（4）其他問題的避免及解決辦法。①當洞口出現水土流失，導致地表塌陷，應該立即封堵和填充地表;②地下水位提升出現水土流失、洞口封堵效果不好時，應該從洞里面向洞口不斷灌注漿液，洞口從下而上漸漸封堵、填滿地表;③接收架設置不科學，應該立即處理掉刀盤下面的導軌，重新布置接收架;④盾構所處狀態控制不合理，致使管片磨損非常嚴重時，應該立即在此檢查到達導線網的情況，加強測量精度的操作標準，一定高度關注接收導軌高程控制。

3.4合理選擇盾構法

在城市軌道交通系統建設工作中，盾構施工技術的應用，需要合理選擇盾構法，進而保證施工的效率和精度。目前，常用的盾構法如下：（1）橢圓斷面盾構法。在具體應用中，盾構機的圓形刀盤，按照相應的角度，開挖前方土體，使其形成橢圓斷面，進而滿足工程施工要求。有效減少渣土量，便于縮減開挖面積，保證開挖面的穩固性。（2）多圓盾構法。在實際應用中，將圓形刀盤，按照前后相錯的形式，連接起來，重疊刀盤中心，開挖多種形式的斷面。（3）偏心多軸盾構法。在實際應用中，充分結合主軸和曲柄，將刀架安裝固定在曲柄軸上，結合城市軌道交通系統建設工程需求，通過自由拼接曲率分塊，形成不同的開挖斷面。城市軌道交通系統工程施工中，可以選擇的盾構施工法比較多。為了保證工程施工技術應用的效率和質量，進而保證工程施工的質量。

4結語

為適應城市發展需要，盾構技術應加快創新和發展速度，盡早實現自動化、智能化和多樣化的目標，并自主研發新型盾構設備，在發揮盾構重要作用的同時提高經濟效益。

參考文獻：

[1]靳世鶴.蘭州地鐵盾構隧道施工風險分析與控制措施研究[D].蘭州：蘭州交通大學，2017.

[2]曹振.西安地鐵盾構施工安全風險評估及施工災害防控技術[D].西安：西安科技大學，2017.

（作者單位：中鐵九局集團第四工程有限公司）