侯云朋

（中鐵十八局三公司）

盾構(gòu)技術(shù)在城市地鐵施工中的應(yīng)用

侯云朋

（中鐵十八局三公司）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及城市化進(jìn)程的不斷加快，城市交通壓力越來(lái)越大，僅依賴平面交通已經(jīng)無(wú)法滿足城市發(fā)展的需求，而地鐵的出現(xiàn)于推廣較好的解決了這一問(wèn)題，盾構(gòu)技術(shù)作為城市地鐵施工過(guò)程中的重要技術(shù)，必須對(duì)其進(jìn)行高度的重視，本文在此背景下，對(duì)盾構(gòu)技術(shù)在城市地鐵施工中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，進(jìn)而促進(jìn)城市的快速發(fā)展。

城市地鐵施工；盾構(gòu)技術(shù)；應(yīng)用

引言

地鐵對(duì)于一個(gè)城市的健康、快速發(fā)展來(lái)說(shuō)，具有非常積極的促進(jìn)作用。通過(guò)地鐵的應(yīng)用與推廣，可有效分流城市密集人群，進(jìn)而解決了人們的出行問(wèn)題，同時(shí)還能緩解城市中巨大的交通擁堵壓力，由此可以看出，地鐵在人們的日常生活中占據(jù)非常重要的地位。但一般情況下，人們都不會(huì)想到地鐵的施工，其作為地下軌道交通建設(shè)項(xiàng)目，建設(shè)難度較大，且對(duì)施工環(huán)境、地質(zhì)以及技術(shù)的要求也是相當(dāng)高的。通過(guò)運(yùn)用盾構(gòu)技術(shù)，可較好的解決上述地鐵施工問(wèn)題，進(jìn)而為人們出行提供便利的條件。

1　盾構(gòu)技術(shù)應(yīng)用于地鐵施工的優(yōu)勢(shì)

1.1安全性較高

盾構(gòu)技術(shù)通常是用于地下施工，所以其不會(huì)受到地面情況的干擾，同時(shí)還不會(huì)受到季節(jié)的影響，且可隨時(shí)隨地進(jìn)行盾構(gòu)施工。此外，地面交通、河道、航運(yùn)、季節(jié)性潮汐等外部條件根本影響不到地鐵施工，所以，通過(guò)盾構(gòu)技術(shù)進(jìn)行地鐵的施工，能夠有效確保工程施工進(jìn)度。在這種方法的作用下，還可以進(jìn)行挖掘、襯砌等基礎(chǔ)施工操作。

1.2工作效率較高

通過(guò)應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)備，盾構(gòu)施工技術(shù)從其設(shè)計(jì)完成開(kāi)始就可直接進(jìn)入具體的施工操作，同時(shí)還可一次完成基礎(chǔ)工作中的開(kāi)挖、支護(hù)、出土、襯砌施工，從而最大限度的提高了工程施工進(jìn)度。此外，通過(guò)使用機(jī)械，還可改善工程施工條件，并將人從勞動(dòng)中解放出來(lái)。這種施工方式，完全是應(yīng)用了現(xiàn)代最先進(jìn)的技術(shù)，并以此來(lái)確保工程施工質(zhì)量。

1.3產(chǎn)生的危害較小

一般情況下，盾構(gòu)施工都是在地下進(jìn)行的，且離地面還有很大的高度距離，所以，在應(yīng)用盾構(gòu)施工技術(shù)進(jìn)行地下工程施工任務(wù)時(shí)，幾乎不會(huì)對(duì)地面造成影響，且在施工過(guò)程中，還具有振動(dòng)小、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。除此之外，其只占用一部分道路，特別是隧道穿越工程，地面建筑群根本不受限制，還有一些必須要穿越河底的工程，地面、水面交通，都可以應(yīng)用盾構(gòu)施工技術(shù)，根本不會(huì)產(chǎn)

生任何危害。

1.4經(jīng)濟(jì)性更佳

對(duì)于盾構(gòu)施工技術(shù)，其在不同地質(zhì)條件下均可應(yīng)用，且在多車道隧道中也可做到分期施工、運(yùn)營(yíng)。同時(shí)，在使用盾構(gòu)施工技術(shù)在柔軟或含水量大的圍巖中進(jìn)行施工時(shí)，其專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)就更加突顯，是多種施工方法中高性價(jià)比的一種施工作業(yè)。

2　盾構(gòu)技術(shù)在地鐵應(yīng)用中的相關(guān)參數(shù)—以土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)為例

①平衡壓力值：P=KPH。其中：P主要指平衡總壓力；R是指土體平均重度，單位為kN/m3；H是指隧道埋深，單位為m；一般情況下，K取0.6～0.8。②出土量。每環(huán)理論出土量計(jì)算公式為：V1（πD2）/4。其中：D為最大直徑。③推進(jìn)速度。通常取3～5cm/min；同時(shí)，當(dāng)有建筑物時(shí)可取1cm/min。④盾構(gòu)軸線。一般來(lái)說(shuō)，其與設(shè)計(jì)偏離不得大于50mm。⑤地面變形量，通常控制在+10～30mm內(nèi)。⑥同步注漿。每環(huán)空隙計(jì)算公式為：V2=π（D2-d2）/4。其中：D是指盾構(gòu)外徑；d是指管片外徑。且壓漿量為空隙的150～250%。此外，對(duì)于土壓平衡盾構(gòu)法施工工藝，其流程具體如圖1。

圖1　土壓平衡盾構(gòu)法施工工藝流程圖

3　地鐵施工盾構(gòu)法施工技術(shù)

3.1盾構(gòu)進(jìn)出洞施工技術(shù)

將盾構(gòu)機(jī)應(yīng)用于城市地鐵工程：①需要利用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行進(jìn)洞施工。同時(shí)，對(duì)于整個(gè)地鐵工程來(lái)說(shuō)，無(wú)論是利用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行進(jìn)洞還是出洞操作，其均具有非常重要的作用。②在施工過(guò)程中，進(jìn)洞和出洞的成功與否直接決定了整個(gè)地下工程能否順利的完成。在利用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行進(jìn)洞施工時(shí)，一定要重視相應(yīng)的施工技術(shù)，同時(shí)，為了保證盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞操作的順利完成，應(yīng)先確定施工具體路線，并避免出現(xiàn)過(guò)大的軸線誤差情況。

對(duì)于盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞作業(yè)，其具有較大的施工難度以及較為復(fù)雜的施工工序，針對(duì)此種情況，需認(rèn)真對(duì)待工程地質(zhì)與環(huán)境的調(diào)查工作，并通過(guò)采取相應(yīng)的技術(shù)措施來(lái)較好的完成進(jìn)出洞施工。此外，在盾構(gòu)進(jìn)出洞之前，還需做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，并嚴(yán)格審查盾構(gòu)出洞條件，進(jìn)而保證盾構(gòu)能夠在安全可靠的基礎(chǔ)上順利的進(jìn)出洞。

3.2盾構(gòu)掘進(jìn)施工技術(shù)

盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞作業(yè)時(shí)盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中的主要工作。對(duì)于盾構(gòu)施工技術(shù)，其主要是為了確保盾構(gòu)開(kāi)挖面的穩(wěn)定，此時(shí)可通過(guò)優(yōu)化掘進(jìn)參數(shù)來(lái)進(jìn)行控制。此外，盾構(gòu)姿態(tài)是指盾構(gòu)掘進(jìn)施工過(guò)程中的現(xiàn)狀空間位置；對(duì)于盾構(gòu)姿態(tài)的控制，其主要是指將盾構(gòu)軸線控制在工程設(shè)計(jì)允許偏差范圍內(nèi)。以上這些都直接決定了盾構(gòu)軸線的順利推進(jìn)，以及工程后續(xù)工序管片拼裝的質(zhì)量?；诖?，必須高度重視盾構(gòu)掘進(jìn)施工過(guò)程中涉及的盾構(gòu)姿態(tài)控制的始末，且其主要是通過(guò)十個(gè)方面的參數(shù)進(jìn)行控制的，主要有注漿量與方式、盾構(gòu)坡度、盾構(gòu)姿態(tài)等。在城市地鐵工程施工過(guò)程中，相對(duì)應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量手段是實(shí)現(xiàn)參數(shù)優(yōu)化與良好匹配的重要前提，此時(shí)可通過(guò)結(jié)合地表沉降觀測(cè)的方式來(lái)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)工作，進(jìn)而確保盾構(gòu)開(kāi)挖面的穩(wěn)定。

3.3盾構(gòu)穿越粉砂層的施工技術(shù)

通常情況下，盾構(gòu)施工難度主要是由工程地質(zhì)條件決定的，淤泥質(zhì)粘土或淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土等軟土地層是比較理想的地質(zhì)，而粉砂層則會(huì)在一定程度上增加盾構(gòu)施工的難度，此時(shí)就需要采取特殊的盾構(gòu)施工技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)。此外，對(duì)于盾構(gòu)穿越粉砂層施工過(guò)程中極為常見(jiàn)的問(wèn)題，其主要表現(xiàn)為土體液化和出土口噴砂現(xiàn)象，所以必須提高工程正面土體的流動(dòng)性與止水性。通過(guò)實(shí)行此措施，不僅可以適當(dāng)提高土艙壓力，進(jìn)而避免正面土體發(fā)生液化；還能夠往土艙內(nèi)加入適當(dāng)?shù)哪嗤?，進(jìn)而避免噴砂，并通過(guò)利用螺旋出土器出土的方式來(lái)提高土體的流動(dòng)性。

3.4特殊斷面盾構(gòu)施工技術(shù)

對(duì)于特殊斷面盾構(gòu)，其主要可分為復(fù)圓形盾構(gòu)以及非圓形盾構(gòu)。其中，復(fù)圓形盾構(gòu)又可分為雙圓盾構(gòu)與三圓盾構(gòu)，雙圓盾構(gòu)通常適用于一次性雙線地鐵隧道、下水道、共同溝等的修建，而三圓形盾構(gòu)則適應(yīng)于地鐵車站的修建。非圓形盾構(gòu)主要包括橢圓形盾構(gòu)、馬蹄形盾構(gòu)等，對(duì)于這些分類，需依據(jù)隧道使用目的來(lái)加以選用。

此外，在進(jìn)行特殊斷面盾構(gòu)施工時(shí)，不僅需要依據(jù)斷面實(shí)際形狀特性來(lái)采用特殊的盾構(gòu)機(jī)械進(jìn)行施工，還需要時(shí)刻掌握工程發(fā)展趨勢(shì)，并在進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)時(shí)密切關(guān)注盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)行狀況。對(duì)于管片的組裝操作，不僅需要對(duì)斷面形狀進(jìn)行考慮，還需周密的計(jì)劃其具體的分割數(shù)、組裝順序與組裝精度，且即使能夠確保管片組裝的正確，也需要對(duì)盾構(gòu)姿勢(shì)進(jìn)行嚴(yán)格的管理與控制，尤其是在盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)偏離狀況時(shí)，需盡早采用超挖機(jī)構(gòu)、修正千斤頂?shù)冗M(jìn)行修正。

3.5復(fù)合盾構(gòu)施工技術(shù)

盾構(gòu)是一種針對(duì)性較強(qiáng)的、專用的施工機(jī)械，這就意味著每臺(tái)盾構(gòu)機(jī)都是針對(duì)某一種具體的地質(zhì)水文條件而制定的。所以，如果在工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜時(shí)，利用常規(guī)的盾構(gòu)機(jī)是無(wú)法完成相應(yīng)的施工的，在這種情況下，復(fù)合盾構(gòu)施工技術(shù)就出現(xiàn)了，且目前已得到了城市地鐵工程的廣泛應(yīng)用。此外，通過(guò)應(yīng)用復(fù)合盾構(gòu)施工技術(shù)，可較好的解決普通盾構(gòu)機(jī)所無(wú)法解決的問(wèn)題，進(jìn)而全面推動(dòng)城市地鐵工程施工質(zhì)量與水平的提高，并以此來(lái)為人民的生命安全提供保障。

4　結(jié)語(yǔ)

根據(jù)工程實(shí)際條件選用適當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)，能夠有效提高城市地鐵工程施工質(zhì)量?，F(xiàn)階段，隨著盾構(gòu)技術(shù)的逐漸成熟與完善，其必定會(huì)在未來(lái)的地鐵施工中發(fā)揮其越來(lái)越重要的作用。此外，只有選用具有良好效果的，且符合工程施工需求的施工技術(shù)，才能為城市地鐵行車安全、高效提供保障。

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2015-9-27