地鐵隧道盾構施工技術要點探究

楊江濤

摘 要：隨著社會的發展，科學技術的進步，地鐵隧道工程技術的使用也更為專業化和精細化。地鐵隧道盾構始發施工過程是整個工程系統中最為關鍵的一部分。盾構始發工作不僅與工程的進度、質量、安全等息息相關，還與其整個工程的使用壽命緊緊相連，影響經濟效益和長久發展。本文將就地鐵隧道盾構法概述、地鐵隧道盾構始發施工技術的前、中、后工作準備和過程等進行闡述。

關鍵詞：地鐵隧道工程;盾構法;施工技術;安全

1 引言

隨著人民生活水平的不斷提高，汽車數量的急劇增加在給人們的生活帶來便利的同時，也造成了嚴重的交通擁堵現象。而地鐵作為新興交通工具的出現，不僅緩解了交通擁堵現象，充分利用了地下空間，其獨具的準時、安全、大容量和運行速度也為城市居民的日常生活帶來了更多的便利。因此針對地鐵的各種優勢，我國現階段進入了大規模的城市地鐵規劃時代。在地鐵隧道建設的施工技術當中，盾構施工掘進技術是地鐵隧道的主要施工技術之一，在地鐵隧道的建設中具有舉足輕重的位置。

2 地鐵盾構隧道施工的概述

地鐵工程在施工過程中，通常采用兩種隧道施工方式，一種是礦山法，對隧道進行暗挖施工，另外一種是盾構法，此施工過程中都在地下進行。對于一些大中型城市而言，地鐵線路在規劃過程中，勢必經過商業的繁華區域以及人口的居住密集區域，如果采用礦山法進行施工，會給民眾的出行帶來極大的不便，而且增加了地鐵隧道施工的成本。相較于礦山法，盾構法的核心是采用構造復雜的盾構機來完成隧道作業，實現了地鐵大部分施工是地下施工，有效降低了施工對城市的影響，是當前應用最為廣泛的施工方式。

3 隧道建設中盾構法存在的問題

3.1 地表沉降問題

盾構設施在隧道施工中，引起地面沉降的主要因素是盾構隧道與新地表不斷接近，所以經常看到橫向沉降槽。此外，側向槽受地層次固結和縱向沉降位移曲線的疊加影響，與Peck曲線有相似的發展趨勢。地鐵隧道的施工過程受到地表沉降的變化有較大的影響，如頂荷載的增加、隧道凈距和埋深的減小、圍巖條件的惡化等，同時隧道周圍的地下管線也會對地表沉降產生較大的影響。比如，地下管線主要是污水管線、煤氣管線和自來水管線。另外，這些地下管線還造成了隧道施工環境水平面的分布屏蔽，隧道橫截面沉降曲線分布呈正態分布。

3.2 地層損失問題

盾構施工帶來的地表位移主要由盾構前方的地表位移、盾構施工穿越時的地表位移和盾構離場后土壤壓實產生的位移3部分組成。與之相比，盾構機前方地表位移的可能性較小，而盾構機挖掘結束后的土體固結持續數月才能確定，因此，盾構機施工時，會導致地表產生較大的位移，因而造成地層損失，同時影響到施工進度。

3.3 土體位移問題

引起土體位移的原因主要有3個：（1）盾構前方土體的位移，但這種位移的可能性相對較小，主要是盾構機施工前方的土體壓力與靜止土壓力基本相同;（2）盾構過程中土體的位移，因為盾構機通過地面時，其盾構、機尾間存在一定的間隙，通常會導致地面產生較大的位移;（3）盾構后的土體固結。

4 地鐵隧道盾構施工技術要點

4.1 施工工藝的安全管理要點

（1）注漿作業。注漿過程中，經常會因為泥沙導致注漿管堵塞，需要進行清理，此過程中必須對管道出口采用編織物綁扎牢固，并緩慢增加壓力，杜絕急劇加壓，導致漿液突然從管內爆出，給作業人員造成傷害。（2）臨時軌道運輸。本工程作業過程中，需要通過軌道運輸系統將土渣運輸至隧道之外。在此過程中，首先，必須確保臨時軌道安裝的穩定性，避免出現車輛脫軌，威脅到行人的安全，應設置專人時刻檢查軌距、弧度、螺栓穩定性等重要節點;其次，嚴禁任何人乘坐管片車，遇到較長的隧道施工時，可以設計專門的人員運輸軌道線路，避免出現擠壓人員的安全事故。（3）盾構安裝與拆卸。盾構設備本身在安裝和拆卸過程中，需要進行吊裝施工。此過程中需要編制詳細的施工方案，并對現場環境進行全面的仔細的勘查，確保萬無一失，方能進行吊裝施工，避免出現意外情況，導致安全事故發生。

4.2 準備工作

首先，是對端頭的土層進行加固防護。盾構始發前，需要依據自然條件等對端頭土層進行加固處理，在加固確保無安全隱患之后，再進行洞門的施工。盾構始發的土層加固主要是為安全起點做準備。其次，是鑿除洞門圍護結構。在盾構設備組裝、調試并下井投入使用的同時，需要利用對洞口圍護結構打一定的探孔來確認這一方面所要施工的地質條件以及其土層加固的質量，確保土層不滲水、不滲漏。除此之外，鑿除洞門圍護結構還需要把握時間上的安排，需要根據吊裝能力、吊裝空間等方面對需要鑿除的部分等進行合理的分模塊施工。鑿除圍護樁之后，還需要針對于所出現的問題進行補救處理。如斷面土層穩定的情況以及其暴露的時間的長短，決定了土層再次加固的工作安排，以及決定是否進行防范噴漿的加固處理。

4.3 盾構出發和接收區段的注意事項

盾構進洞前的首段，及盾構施工掘進工作接近尾聲，距離出洞口三十米左右的時候，應提前對土體進行預加固，并降低盾構機的掘進速度，調整掘進的各項參數，做到謹慎、精確的施工。另外為避免造成地表坍塌，相關專業人員應加強對隧洞的測量和監控工作，另外在破洞前相關施工人員應盡量避免擾動土體，以確保隧道盾構掘進過程的穩定性。

4.4 管片防滲水施工

基于盾構隧道施工的防水方式較多，以管片自防水應用較為廣泛，在此基礎上輔以接縫防水的方式。若土層中含水量較高，施工所得的盾構隧道將受到地下水壓力的影響，易出現管片裂縫、橡膠密封條翹曲等問題，在上述影響下地下水持續滲入隧道內，因而施工人員在拼裝管片時要格外注意。對此，施工單位在經過許可后，對原設計加以變更，增設了1道遇水膨脹橡膠圈，在其作用下可控制管片滲漏水問題。遵循防水設計要求，做好管片環縱縫防水工作，為之輔以保護措施，在設置防水密封墊時做好準備工作，即刷涂黃油以起到潤滑效果，減少封頂塊插入時的摩阻力，結束管片拼裝后在第一時間旋緊螺栓。值得注意的是，管片連接螺旋的復緊操作次數至少要達到4次，具體對應為拼裝、推進、推出盾尾以及管片出臺車四個環節。且在每次復緊時，所施加的扭矩必須達到145N·m。此外還要注重管片與橡膠密封條質量，在使用之前均要復驗，若出現質量問題禁止投入使用。

5 結束語

盾構法以其諸多優點在隧道施工工程中得到越來越多的應用。盾構法隧道施工具有安全，自動化程度高，施工速度快等優點，但盾構法在隧道施工時不可避免地會對周圍環境（地表土質、地面建筑、地下水道、周圍土質）造成影響。相信未來通過優化地下管線保護技術、防水技術、支護技術、開挖技術后，盾構施工在隧道工程中會更加可靠。

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