張 濤

（中鐵十四局集團(tuán)隧道工程有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

為了提高城市軌道交通的建設(shè)質(zhì)量和效率以及降低對(duì)周邊環(huán)境造成的影響，在地鐵工程建設(shè)過程中，需要采用先進(jìn)的施工工藝來保證地鐵工程施工的順利進(jìn)行。而盾構(gòu)施工作為一種新興的地下工程，其施工難度較大且具有較高的安全隱患問題。因此，針對(duì)這一現(xiàn)象本文將結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的解決措施，希望能夠給相關(guān)人員帶來一定的參考與幫助。

1 工程概況

1.1 工程簡介

某城市軌道交通線路的盾構(gòu)區(qū)間為地下三層結(jié)構(gòu)，全長約1500m。在本次地鐵工程中，采用了雙機(jī)抬升法施工，即先將掘進(jìn)設(shè)備運(yùn)至盾尾位置后再開挖至盾尾位置；同時(shí)，還需通過盾尾下穿施工對(duì)地鐵車站進(jìn)行加固處理。由于該段盾構(gòu)區(qū)間穿越多個(gè)大型市政管線和居民區(qū)等區(qū)域，因此需要嚴(yán)格控制盾構(gòu)施工質(zhì)量，以免影響到后續(xù)地鐵運(yùn)營安全性及乘客出行舒適性。此外，在盾構(gòu)施工過程中，要做好以下幾點(diǎn)工作：（1）加強(qiáng)盾構(gòu)始發(fā)前準(zhǔn)備工作，并根據(jù)實(shí)際情況合理安排施工時(shí)間、地點(diǎn)以及人員數(shù)量，從而有效提高整個(gè)盾構(gòu)施工效率與質(zhì)量。（2）確保盾構(gòu)頭尾方向垂直于地面且平行于道路中心線，避免發(fā)生偏差現(xiàn)象。（3）在盾構(gòu)施工過程中，要及時(shí)調(diào)整好盾構(gòu)姿態(tài)，使其保持穩(wěn)定狀態(tài)，防止出現(xiàn)傾斜或偏移問題。另外，在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中要注意采取有效防護(hù)措施來保障盾構(gòu)施工安全順利開展。

1.2 工程主要地質(zhì)情況

該項(xiàng)目為城市軌道地下綜合管廊(以下簡稱“地鐵隧道”)上跨既有地鐵站臺(tái)的區(qū)間隧道工程。本工程穿越既有地鐵車站4 座、1 條聯(lián)絡(luò)通道和3 處出入口，全長約588m；其中主洞長度約340m，采用明挖法開挖至基巖面下1.5m 左右，然后進(jìn)行盾構(gòu)施工，盾構(gòu)施工時(shí)先將盾尾與土倉連接并固定在地面，再通過鉆機(jī)向洞內(nèi)推進(jìn)，最后利用吊裝設(shè)備將其吊離地面。由于該段地層屬于粉細(xì)砂層夾薄層中粗砂礫巖及含礫黏土組成的復(fù)合型地層，具有軟弱破碎帶特征，局部發(fā)育有不均勻沉陷現(xiàn)象。因此，該段地層對(duì)掘進(jìn)工作影響較大，尤其是在盾尾區(qū)及兩幫區(qū)，易發(fā)生塌孔等事故，嚴(yán)重威脅了施工安全。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查分析認(rèn)為，該段地層總體穩(wěn)定性較差，但是各類巖石均以粉細(xì)砂巖為主，結(jié)構(gòu)致密，強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度達(dá)20MPa 以上。

1.3 工程主要施工方法

本次地鐵盾構(gòu)疊落段下穿既有建筑施工中采用的是全斷面法進(jìn)行施工。在具體操作過程中，首先，要對(duì)地鐵隧道內(nèi)地層情況進(jìn)行詳細(xì)了解和掌握，并根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的掘進(jìn)方式；其次，為了保證地鐵工程安全性以及穩(wěn)定性，需要做好盾構(gòu)施工前準(zhǔn)備工作，包括制定合理有效的應(yīng)急預(yù)案等措施；再次，在地鐵隧道開挖時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格控制好盾構(gòu)施工速度與深度，以免影響到周圍土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及承載力等；最后，在完成盾構(gòu)施工后應(yīng)及時(shí)開展注漿加固處理工作，確保盾構(gòu)施工質(zhì)量滿足要求。此外，還可以通過加強(qiáng)監(jiān)控管理工作來提升施工效率與效果，同時(shí)也可避免出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，進(jìn)而提高整個(gè)項(xiàng)目的整體施工質(zhì)量水平。（1）CRD-3 型盾構(gòu)機(jī)在該項(xiàng)目的施工應(yīng)用中，主要由兩臺(tái)主推進(jìn)器組成。其中一臺(tái)作為始發(fā)端，另一臺(tái)作為接收端。在正式進(jìn)入地下之后，先對(duì)地面進(jìn)行探測，確定出其具體位置，隨后將主推進(jìn)器放置于預(yù)定位置上，再利用液壓系統(tǒng)啟動(dòng)設(shè)備，使其開始正常運(yùn)行。與此同時(shí)，相關(guān)操作人員需按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，從而保障后續(xù)工序順利完成，最終實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。（2）CRD-4 型、CRD-5 型盾構(gòu)機(jī)在該項(xiàng)目的施工應(yīng)用中，主要由三臺(tái)主推進(jìn)器構(gòu)成。

2 盾構(gòu)施工引起地表沉降的研究

2.1 盾構(gòu)法施工原理

在我國地鐵建設(shè)過程中，由于受到城市發(fā)展規(guī)劃以及經(jīng)濟(jì)水平的影響，導(dǎo)致很多地區(qū)都沒有設(shè)置專門的地鐵車站。因此，為了解決這一問題，就需要采用掘進(jìn)機(jī)來對(duì)地鐵隧道進(jìn)行開挖作業(yè)。而在盾構(gòu)施工期間，其主要作用就是將地鐵隧道內(nèi)的土體挖掘出來，然后通過機(jī)械設(shè)備把這些土運(yùn)出地面。但是這種方式會(huì)使得地下空間出現(xiàn)較大的變化和位移，從而給后續(xù)施工帶來很大的困難。所以，針對(duì)該情況，可以采取盾構(gòu)法施工的方法，這樣不僅能夠提高施工效率，還能夠降低成本。除此之外，盾構(gòu)法施工具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，同時(shí)還具備良好的安全性能，并且操作簡單方便，不會(huì)產(chǎn)生二次污染等特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于地鐵工程建設(shè)當(dāng)中[1]。本文所介紹的是一種新型的、高效快捷的掘進(jìn)施工方法——疊落帶盾構(gòu)法。具體來說，就是利用疊落帶作為支撐結(jié)構(gòu)來完成整個(gè)掘進(jìn)工作，以此來保證整個(gè)掘進(jìn)的速度快，進(jìn)而達(dá)到更好的效果。

2.2 盾構(gòu)施工引起地表沉降的機(jī)理研究

由于地鐵工程施工中存在著諸多不確定性因素和風(fēng)險(xiǎn)。因此，在地鐵工程項(xiàng)目建設(shè)過程中必須要對(duì)地鐵隧道進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，以便于提高地鐵隧道的安全系數(shù)[2]。但是因?yàn)槭艿蕉喾N原因的影響導(dǎo)致地鐵工程項(xiàng)目施工中出現(xiàn)了很多問題。例如：盾構(gòu)掘進(jìn)速度過快或者是地下管線埋深較淺等都會(huì)造成地面沉降現(xiàn)象發(fā)生；同時(shí)還有可能會(huì)使得地鐵工程施工區(qū)域周圍土體結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞?；诖?，為了有效避免上述問題的發(fā)生，就需要采用合理的措施來降低地鐵工程施工中產(chǎn)生的地表變形以及沉降量。通過這種方式可以將盾構(gòu)施工引起的地表沉降降至最低程度，并且也能夠保證后續(xù)工作順利開展。根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，目前國內(nèi)外關(guān)于盾構(gòu)施工引發(fā)地表沉降的主要原因有以下幾點(diǎn)：（1）盾構(gòu)施工引起地層應(yīng)力集中、地層壓力增大、地層溫度升高等一系列不良地質(zhì)情況；（2）盾構(gòu)施工時(shí)會(huì)破壞原有地層結(jié)構(gòu)，進(jìn)而形成較大范圍內(nèi)的軟土；（3）盾構(gòu)掘進(jìn)速度過快，從而引起地表沉降過大等。針對(duì)以上所提出的幾點(diǎn)問題，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的解決辦法來減小或消除盾構(gòu)掘進(jìn)引起的地表沉降。具體來講就是首先應(yīng)對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)引起的地表沉降進(jìn)行預(yù)測，然后再制定相應(yīng)的預(yù)防措施來控制盾構(gòu)施工引起的地表沉降。

2.3 盾構(gòu)施工引起地表沉降的控制措施

在地鐵工程建設(shè)中，為了避免出現(xiàn)地面沉降問題。需要采取有效的措施對(duì)其進(jìn)行處理，以確保地鐵工程施工安全性和穩(wěn)定性[3]。首先，要加強(qiáng)對(duì)掘進(jìn)機(jī)設(shè)備及管片等部件的管理與維護(hù)；其次，要嚴(yán)格控制盾構(gòu)施工期間地下水位的變化情況；最后，還要做好地鐵隧道開挖過程中的排水工作，防止因地下水滲入而引發(fā)地層變形現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)，在地鐵工程施工中，如果遇到地下連續(xù)墻時(shí)，可以采用人工挖除的方式來解決問題。此外，在盾構(gòu)施工時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)該注意以下事項(xiàng)：（1）當(dāng)盾構(gòu)施工人員進(jìn)入地下空間后，必須要立即停止作業(yè)，并且將所有機(jī)械設(shè)備全部撤離出來；（2）當(dāng)發(fā)現(xiàn)有土體出現(xiàn)松動(dòng)或者是隆起的時(shí)候，就說明已經(jīng)存在了不均勻沉降問題，因此，施工單位必須要第一時(shí)間上報(bào)給上級(jí)主管部門，然后由專業(yè)人員負(fù)責(zé)分析原因并制定相應(yīng)的解決方案；（3）當(dāng)盾構(gòu)法施工結(jié)束以后，施工方應(yīng)該按照規(guī)定組織驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可投入使用。除此之外，施工單位也應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際施工情況、地質(zhì)條件以及盾構(gòu)法的具體使用要求，選擇合適的材料，從而提高整個(gè)盾構(gòu)施工的整體質(zhì)量水平，滿足后續(xù)工序開展的基本需求。

3 盾構(gòu)施工對(duì)上部建筑物的影響分析

3.1 盾構(gòu)施工對(duì)上部建筑物影響的機(jī)理分析

在城市軌道交通建設(shè)中，由于其特殊性、復(fù)雜程度等因素，使得地鐵工程施工難度較大。為了確保地鐵工程項(xiàng)目順利進(jìn)行，必須做好相應(yīng)的防護(hù)工作，避免出現(xiàn)安全事故。而盾構(gòu)法是一種新型的地下工程開挖方法，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性與適用性[4]。因此，在地鐵工程施工過程當(dāng)中應(yīng)用該項(xiàng)施工技術(shù)時(shí)，需要充分考慮到盾構(gòu)施工對(duì)周圍環(huán)境造成的不良影響，并采取有效措施進(jìn)行處理。具體來說，一方面，要加強(qiáng)對(duì)地鐵隧道結(jié)構(gòu)的保護(hù)措施；另一方面，要定期檢查和維護(hù)盾構(gòu)設(shè)備，一旦發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)當(dāng)立即停止作業(yè)，并向相關(guān)部門報(bào)告，以免給后續(xù)施工人員帶來嚴(yán)重的安全隱患。同時(shí)，還要注意控制掘進(jìn)速度，防止因掘進(jìn)過快導(dǎo)致土體發(fā)生變形現(xiàn)象。此外，如果掘進(jìn)速度過大，可能會(huì)引發(fā)地面沉降或地表沉降，從而威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。所以，在實(shí)際施工期間，相關(guān)管理者一定要高度重視掘進(jìn)進(jìn)度，一旦發(fā)現(xiàn)異常狀況就應(yīng)立即停工，并將掘進(jìn)計(jì)劃調(diào)整至正常狀態(tài)，以便保證掘進(jìn)施工能夠有序展開，進(jìn)而保障人們的人身安全及財(cái)產(chǎn)安全。

3.2 盾構(gòu)施工對(duì)上部建筑物影響的控制措施

為了保證地鐵工程施工質(zhì)量和進(jìn)度、降低安全風(fēng)險(xiǎn)。在進(jìn)行地鐵隧道下穿施工時(shí)必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范要求執(zhí)行，并做好相應(yīng)防護(hù)措施。首先要確保地鐵隧道下穿施工過程中不會(huì)出現(xiàn)較大沉降問題；其次是加強(qiáng)對(duì)盾構(gòu)設(shè)備及人員的管理工作；最后還要注意避免盾構(gòu)下穿施工對(duì)周邊居民生活造成不良影響，如噪聲過大等。此外，在開展地鐵隧道下穿施工前，應(yīng)該提前制定科學(xué)合理的應(yīng)急方案。當(dāng)遇到突發(fā)狀況或是掘進(jìn)機(jī)無法正常運(yùn)行時(shí)，可以通過緊急停車或者停機(jī)等方式來減少不必要的損失。另外，在掘進(jìn)機(jī)作業(yè)期間，需要根據(jù)實(shí)際情況合理調(diào)整掘進(jìn)速度，防止出現(xiàn)過快或過慢現(xiàn)象。同時(shí)，在正式開始掘進(jìn)之前，也應(yīng)該及時(shí)檢查機(jī)械設(shè)備的性能是否滿足施工需求，如果發(fā)現(xiàn)存在故障，則需立即采取相應(yīng)處理措施。除此之外，針對(duì)掘進(jìn)機(jī)的使用壽命以及維護(hù)保養(yǎng)工作，也應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。

4 盾構(gòu)施工對(duì)既有建筑物的影響分析

4.1 盾構(gòu)施工對(duì)既有建筑物影響的機(jī)理分析

由于地鐵隧道在建設(shè)時(shí)會(huì)受到各種因素影響，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)安全性能下降[5]。為了保證地鐵隧道的穩(wěn)定性以及正常使用功能，需要采取有效措施來減少盾構(gòu)施工對(duì)城市交通造成的負(fù)面影響。目前，我國已經(jīng)建成了多條地下隧道和地面交通線路，但是仍然有很多地方存在著嚴(yán)重的沉降問題。因此，針對(duì)這種情況，可以采用盾構(gòu)施工方式將地鐵隧道下穿到既有的建筑中去。通過研究發(fā)現(xiàn)，掘進(jìn)過程會(huì)產(chǎn)生大量的土石混合體并且這些混合體具有很強(qiáng)的流動(dòng)性，如果不能及時(shí)地進(jìn)行處理就可能出現(xiàn)較大的沉降現(xiàn)象。另外，還要注意的是，當(dāng)下穿施工區(qū)域內(nèi)存在著較高強(qiáng)度的圍巖或者軟弱地層時(shí)，要想有效地避免出現(xiàn)二次災(zāi)害事故，則必須要做好相應(yīng)措施。例如：在進(jìn)行盾構(gòu)施工之前，應(yīng)該先對(duì)該地區(qū)地質(zhì)條件及周圍環(huán)境等方面的實(shí)際狀況進(jìn)行全面調(diào)查與評(píng)估；同時(shí)，根據(jù)勘察結(jié)果制定科學(xué)合理的施工方案，從而確保后續(xù)工作順利開展。此外，在盾構(gòu)施工期間，相關(guān)管理人員也要加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場的監(jiān)管力度，嚴(yán)格控制好盾構(gòu)設(shè)備運(yùn)行速度，防止發(fā)生超速行駛等不良現(xiàn)象，以免給整個(gè)項(xiàng)目帶來不必要的損失。除此之外，在盾構(gòu)施工前，施工單位還應(yīng)組織專業(yè)化的質(zhì)檢隊(duì)伍，對(duì)施工作業(yè)區(qū)實(shí)施全方位的檢測，以此來保障施工質(zhì)量。

4.2 盾構(gòu)施工對(duì)既有建筑物影響的控制措施

在進(jìn)行地鐵盾構(gòu)施工時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)問題。（1）嚴(yán)格控制好地鐵隧道下穿施工中的各項(xiàng)參數(shù)；（2）做好地鐵隧道開挖過程中的安全管理工作；（3）加強(qiáng)對(duì)地鐵盾構(gòu)下穿施工的監(jiān)控工作；（4）確保盾構(gòu)下穿施工期間不會(huì)發(fā)生地面沉降等現(xiàn)象；（5）合理設(shè)置盾構(gòu)下穿施工的標(biāo)高和仰角，避免出現(xiàn)過大或過小的誤差。同時(shí)還要考慮到地鐵隧道下穿施工會(huì)給周圍居民帶來一定的生活不便，因此需要相關(guān)部門制定完善有效的應(yīng)急預(yù)案。另外，為了防止掘進(jìn)作業(yè)出現(xiàn)意外狀況而導(dǎo)致事故的發(fā)生，應(yīng)當(dāng)安排專業(yè)化的施工隊(duì)伍來完成掘進(jìn)任務(wù)。當(dāng)遇到突發(fā)事件時(shí)，可以采用人工方式或者機(jī)械設(shè)備來應(yīng)對(duì)，并且要及時(shí)處理，以免造成更大的損失。除此之外，施工人員必須具備較高的綜合素質(zhì)與技能水平，能夠熟練操作各種盾構(gòu)設(shè)備，并且具有良好的溝通能力以及協(xié)調(diào)能力，從而更好地保障盾構(gòu)機(jī)在其正常運(yùn)行及順利運(yùn)行。

5 結(jié)論

通過上述分析可以看出，在地鐵工程施工中盾構(gòu)的應(yīng)用是十分廣泛和重要的?？偠灾?，疊落式盾構(gòu)隧道施工技術(shù)，作為一種具備科學(xué)性、有效性的施工技術(shù)手段，對(duì)地鐵施工帶來了強(qiáng)大技術(shù)支撐，有利于促進(jìn)我國城市建設(shè)工作的開展。在實(shí)際開展疊落式盾構(gòu)隧道施工的過程中，應(yīng)該結(jié)合不同工程的實(shí)際情況，制定出科學(xué)合理的施工方案，高效保障施工技術(shù)質(zhì)量，全面保障施工效率。