地铁隧道盾构施工掘进技术要点

曾雪松

（广州海瑞克隧道机械有限公司，广东广州 511458）

0 引言

盾构法凭借其安全可靠、机械化程度高、施工成本低、施工进度快等优点在地铁隧道施工中有广泛的应用。地铁隧道施工环境地质条件较为复杂、地下水位较高，并且隧道埋深较大，这就导致隧道施工中只能使用盾构进行施工。隧道盾构法施工不会影响到城市的正常秩序，因此被广泛应用于地铁隧道施工中。但由于地铁隧道的地质和水文有较大的差异，因此需要以实际施工环境为基础，对施工掘进技术进行严格的控制，进而为地铁隧道的质量提供保障。

1 地铁隧道盾构法施工的基本原理以及特点

隧道盾构法指的是盾构机借助护盾的帮助在地下开展掘进工作，在掘进的同时，进行管片衬砌作业，以此来构建隧道。在使用隧道盾构法之前，需要设置用于安装盾构机的基坑或者竖井。盾构机的工作路线是工作人员在隧道内提前设计好的，只需沿轴线前进即可。盾构机在前进过程中会将土体从盾尾输出，但是盾构机输出土体的过程中会对盾尾产生较大的压力，且随着前进距离的增大，盾尾土体受到的压力也会越来越大。为了封闭水源、防止隧道地面下沉，工作人员需要在盾构机的盾尾进行衬砌工作。现阶段，城市地铁建设为了减少对城市和环境的影响，已经放弃了传统的明挖施工，并且逐渐扩大盾构法施工在隧道建设中的应用。盾构机的种类较多，主要有泥浆式、压缩空气式、土式平衡式以及敞开式。对于不同的土质要选取不同类型的盾构机。例如在松软土质和砂砾层进行施工时，就可以选用土式平衡时盾构机。

城市地下施工常用的施工手段就是地铁隧道盾构施工。我国1996年第一次使用隧道盾构法修建地铁，后来在全国范围内推广，并取得较好的成果。在进行掘进施工时采用盾构机，提高了工作效率，减轻了工人的负担，加快了工程进度的同时也保障了施工的质量，有效保障了地铁施工的安全，但盾构法存在投资费用较高、装运烦琐等缺点[1]。

2 地铁隧道盾构掘进施工准备

工程的施工质量和施工效率与盾构机的类型有着紧密的联系。因此为了保障施工质量、提高施工效率，施工单位要科学合理地选择盾构机的类型。施工人员需要在选择盾构机之前，对工程的地质、水文地质条件、工期、施工环境、机器寿命等因素进行综合考察，选择最符合施工条件的盾构机。盾构机的开挖尺寸要严格符合地铁隧道设计断面的尺寸，其功能也要满足整条地铁路线的地质条件的要求。合适的盾构机可以将工程施工的安全性和可靠性尽可能地提升到最大，并且保障工程施工的经济效益。首先要对始发以及到达端头进行加固，并且对盾构机进行相应的调试。现阶段，我国的地铁工程虽然有了较好的发展，但许多城市的地铁工程建设地段的土体的自稳能力不强，这给盾构掘进施工带来了许多困难。如果遇到了透水性较强的松散沙土土质，就必须检查土体的范围和透水性等性能，加固土体，并增强土体的防水性，使土体的一系列性能满足施工要求。施工人员需要在加固主频庄区场地面的基础后再将盾构机下井，并进行一系列硬化加固处理，保障主频庄区场地有足够的承重能力。与此同时，还需要确保盾构托架的强度和刚度，为盾构的安全移动提供保障。

3 地铁隧道盾构施工掘进技术施工要点

3.1 盾构始发及初始掘进阶段

在地铁隧道实际施工过程中，盾构始发及初始掘进对整体施工有着重要的影响。现阶段的隧道埋深和尺寸以及严峻的施工环境给盾构工程始发和初始掘进带来了较大的挑战，施工单位在施工过程中需要以实际情况为依据，同时使用多种施工技术，为开挖面地层的稳定性提供保障。为了避免出现开挖面崩塌的情况，往往会对土墙进行水泥加固。为了提高施工的可靠性和安全性，在初始掘进进行到洞口后，需要对初始开挖面施加压力，加强洞口的稳定性。在使用盾构机进行实际施工的过程中，需要将润滑油膏涂抹在基座轨道上，尽可能地减少推进盾构机产生的阻力。为了将刀盘上的刀头对洞门的破坏降到最低，可以将润滑油膏涂抹在刀头和密封装置。除此之外，在施工过程中需要严格控制始发基座导轨的标高、中心轴线以及间距，避免出现盾构旋转和上飘的情况。盾构掘进的参数对于掘进施工有着重要的作用。因此需要加强对参数的监控，保障盾构掘进始终处于一个平稳的姿态。为了提高盾构掘进参数的精准度，在掘进之前，需要在试验段进行掘进实验。地标隆陷以及地层位移规律都可以作为调整掘进参数的依据[2]。

3.2 盾构正常掘进阶段

盾构始发以及初始掘进阶段获得的准确的盾构掘进各项参数是盾构机进入正常盾构掘进阶段的重要依据。要想获得理想的掘进效果，施工人员不仅要维持刀盘与道具的适应性，碴土的流动性以及止水性，还需要选择合适的掘进模式。地质与掘进模式的选择有着密不可分的联系，通常在进行掘进施工时，主要有三种模式，分别是土式平衡模式、半敞开式和敞开式。在盾构掘进过程中，随着掘进深度不断加深，地层也会出现变化，通过不同的地层时，需要根据地层的特征改变盾构的掘进工况，并调整盾构机的各项参数，保证盾构机在不同的地层也能正常工作。在保障不破坏土体结构的基础上，尽可能地提高施工效率。在正式施工之前，施工人员必须要对沿线地质情况和土层变化有一个清楚的了解。一般情况下，施工人员会在施工前采用钻探设备进行数据勘测，在得到准确的地质数据后，以数据为基础，调整盾构机的掘进模式。需要注意的是，盾构机在不同地层进行掘进模式的切换时，需要保留10m以上的施工过渡段，给予盾构机足够的时间进行掘进模式的改变，以此来保障不同地层的施工效果。除此之外，还需要时刻监测螺旋输送机的排土速度，调整盾构机的掘进姿态，并时刻监测地基变形情况，以此来为地铁隧道盾构掘进施工的顺利开展提供保障。在对坡度段进行施工的过程中，还需要对开挖土量、注浆材料以及隧道内的排水情况进行严格的控制，保障注浆材料始终处于一个稳定的状态。与此同时，工作人员在上坡进行操作时，需要加大盾构千斤顶的推动力，并增强后方台车的稳固性[3]。

3.3 盾构达到掘进阶段

盾构机到达掘进阶段意味着在完成正常的掘进工作后，盾构机已经到达了竖井端头，在这时就可以根据实际情况对掘进的姿态进行一定的调整。盾构到达掘进阶段时，需要对地铁隧道的土体进行保护，施工人员需要及时采取各种保护措施，保障地铁隧道土体的稳定性，在这个阶段施工人员需要根据所规定的路线将盾构机向竖井内推进。一般情况下，在盾构到达掘进阶段时的施工主要有两种方法，一种是在盾构机到达后，将土墙拆除然后再继续推进盾构机，还有一种是在盾构机到达之前就拆除挡土墙，然后再进行盾构机到达掘进施工。前面一种施工方法施工环节较少且施工效率较高，施工性能也较好，因此在一些地层稳定性较好的中小断面盾构工程中往往会采用这种施工方法。使用盾构机到达前拆除挡土墙进行再到达的方法就对地基有着较高的要求，一般在使用这种方法前会对地基进行高强度的改良加固，以此来提高洞口的防水性，避免地基坍塌的情况出现，对于底层的稳定有着重要的作用。在实际盾构到达掘进阶段，为了提高盾构机到达端头竖井的准确性，需要采取相应的技术。一般会采用自动探测与人工测量相结合的方法，在距离端头100m和50m的地方调整盾构的姿态，并且及时纠正盾构的方向。在这个过程是需要缓慢降低盾构掘进的速度，适当减少掘进的推动力。但需要注意的是，这个过程中的施工会导致盾构推力的减少，管片的反力降低，进而使管片接缝处缝隙变大，甚至出现漏水的情况，严重影响到隧道施工。为了避免这一情况的发生需要将4个固定板依次安装在每环管片中[4]。

4 结语

综上所述，加强隧道盾构法在地铁隧道掘进施工中的应用对于地铁隧道施工有着重要的作用。随着现代化城市建设进程的不断加快，地下工程的数量越来越多，地铁隧道建设面临着新的挑战。在地铁隧道建设中应用隧道盾构法进行掘进施工，不仅提高了施工速度，而且还为隧道施工的安全和隧道质量提供了保障。施工单位需要根据地质情况合理选择施工技术和盾构机，实时监控盾构机的掘进状态，提高地铁隧道施工的质量，进而为城市地下交通的正常运转提供保障。