地铁盾构施工技术改进的方法研讨

陈宗旭

【摘要】地铁盾构施工，开挖、支护、地表沉降控制、地下管线保护、地表建筑物保护、防水均为工程的主要工序，任何一道工序关系到工程的整体质量。为保证这些工序的质量，文章将以某地铁工程为例，在明确该工程盾构工程施工技术要求的基础上，深入研讨该工程各道工序技术改进的方法。

【关键词】地铁工程，盾构施工，技术改进

1某地铁盾构工程施工技术改进要求

某地铁工程全长20km，沿线经过17座车站，地层以粉细砂、中粗砂、粉土、粉质粘土、卵石砂砾为主。根据工程的地质条件及周边环境特征，选择盾构浅埋暗挖法的施工区间隧道有20个，每个区间隧道的断面开挖跨度在6.2-15.2m之间，其中沉降值在10-200mm之间，且部分地段洞顶存在砂层，在开挖期间，地表沉降大有扩大趋势，尤其纵向和横向范围，超出开挖的两侧，出现沉降裂缝。为保证本地铁工程盾构施工的质量，在此就工程的主要施工工序，提出相应的施工技术改进要求：

①开挖工序：借助机械实施全断面开挖，同时利用计算机进行自动控制，采用分部开挖和人工开挖相结合方式，目的是实现该道工序的工厂化管理。

②支护工序：设置混凝土管片之后，进行壁厚注浆，期间主要工序涵盖喷混凝土、锚杆设置、钢拱架与钢筋网布设、模注混凝土，目的是为地铁盾构施工奠定安全管理基础。

③地表沉降控制工序：在土压平衡控制的基础上，最大限度限制工作面的变形，主要原因是初期支护期间，隧道的变形会加剧下沉，最大下沉量可能达到60mm，而地表沉降控制，目的就是减缓地表下沉量，本工程的沉降控制目标为30mm以下。

④地下管线、地表建筑物保护工序：为保护地下管线和地表建筑物，进行地表注浆加固，然后适当拆线地表建筑物，但大多数情况下，以原位保护为主。

⑤防水工序：借助土压平衡和水压平衡控制的方法，在注浆的基础上，加设混凝土管片和膨胀橡胶止水带，所浇筑混凝土需具备一定防水性能，确保完工后的隧道，能达到"滴水不漏"的质量水准。

2案例地铁盾构工程施工技术改进方法

根据以上提到的案例地铁盾构工程施工技术改进要求，本工程的盾构施工，需要分别对开挖技术、支护技术、地表沉降控制技术、地下管线保护技术、地表建筑保护技术、防水技术等进行如下改进：

2.1开挖技术改进

由于本工程盾构施工的开挖工序，在隧道拱部位置埋设小导管，用于注浆护顶，而人工分台阶开挖的方式，上台阶和下台阶之间相距1.5倍洞径左右，其中开挖上导台阶时，管棚起到护顶作用，隧道上方正常情况下不会发生塌方事故，但施工期间发展暴露在外的掌子面稳定性可能会出现问题，并且波及整个隧道的稳定性，因此笔者认为有必要在相关开挖技术应用的基础上，强化掌子面的稳定性工作。针对敞开的下半断面，检查其底层的完好性，对于断面面积比较大，且地质条件不佳的区域，融入应用CRD施工技术，以本工程的软土地层区域开挖施工为例，利用盾壳保护隧道的顶部，进而借助土压平衡维持掌子面的稳定，在确保围岩稳定性趋于标准状态后，采用机械设备进行全断面开挖，以及连续机械化出渣。

2.2支护技术改进

本工程在开挖的同时，借助复合衬砌的支护方法，其中初期支护以人工操作的方式，联合采用喷射砼、钢筋网、连接筋、钢拱架支护，形成盾构的承载结构体，目的是承受盾构施工所产生的基本荷载，期间，初期支护属于柔性支护体，即可在位移允许值范围内，但必须兼顾潜藏的各种不安全隐患，而二次衬砌利用模板台车，现场模筑砼，与初期支护共同发挥承载地铁隧道永久荷载的作用。笔者认为包括开挖、顶管片衬砌拼装、场外管片预制等，均可在盾壳保护下进行，适时砼抗渗性能可得以保证，并简化支护的程序，以及提高支护的机械化程度、安全性、可操作性。

2.3地表沉降控制技术改进

地铁通常位于城市的交通主干道和建筑密集地区下方，一旦出现地表沉降问题，很有可能酿成极大的工程事故。本工程在盾构施工过程中，为避免周边围岩被扰动，并引起地层应力场的变化，需要借助地表沉降控制技术，控制隧道周围切向应力的位移增大。具体的施工方法是利用岩层自身的承载力，按照既定标准控制围岩的变化范围，尤其针对地质条件较差的盾构区域，地表沉降值至少要控制在30mm以内，笔者认为在开挖工作面位置，可通过维持土压力和水压力的盾构平衡，避免土层往隧道内部位移，即减少土层的损失，而对于超挖引起的地表沉降，要填充开挖部位，以释放部分围岩的应力。通过这些施工过程，在本工程施工期间一定程度控制地表沉降问题的出现，具有较高的实用性效果。

2.4地下管线、地表建筑保护技术改进

地表沉降的控制，尽管对地下管线和地表建筑物起到良好的保护作用，但从工程现场的情况来看，本工程地下管线和地表建筑物的保护，还需要构建完整的盾构支护系统，即在开挖面位置，以增减压力调控的方式，对地层应力状态进行灵活调整，将地表沉降值，控制在最低状态，同时进行壁后注浆加固，尤其是在地表建筑物的下方区域，提高围岩的强度水平，以及可利用管片作为止浆岩墙壁，解决注浆压力的问题，直至达到预期注浆效果，方可切实保护好工程盾构施工区域内的地下管线和地表建筑物。施工期间，盾构机经过某中等专业学校正下方，由于地下沉降控制不当，A栋教学楼墙面有开裂迹象，在接到投诉后，工程单位即刻将其列为三级风险工程，除了控制掘进的开挖速度和开挖量，还加强监测力度，并采用同步注浆和二次补充注浆的方式，注浆加固了沉降区域。至于其他地面建筑物，尽管没有出现以上学校的地面沉降问题，但同样需要以注浆加固的预防方法，根据实际情况加固局部位置，最大限度减少地面沉降问题对地表建筑物的影响。

2.5防水技术改进

本工程的防水施工，分别需要在开挖期间和开挖后进行技术改进。在盾构开挖期间，利用盾构机将压力施加至工作面之上，使得土压力和水压力趋于平衡，控制土层内的水渗入到隧道内，以此起到工作面的防水效果，本工程所选用的盾构机，钢制机壳长度6.5m、厚度4m，同时管片连接于盾壳位置，有钢刷密封盾构机，因此可确定盾构机的结构，能够有效阻止地下水的渗入，但考虑到隧道开挖正前方出现大量涌水，笔者建议以预注浆的方式，控制开挖面的涌水量，另外在经过含水地层时，也要借助注浆技术手段堵水，尤其是软土地层，要予以重点堵漏。在盾构开挖完成后，安装厚度至少30cm的钢筋混凝土管片，其中管片与管片之间，以高强螺栓连接在一起，如果管片壁后存在空隙，要将水泥砂浆加注到空隙位置，直至整个管片与隧道壁形成一体，另外将PVE防水塑料板加挂在模筑襯砌背后，同样可以起到良好的防水效果。通过盾构期间和盾构完成后的防水施工，将所有深入隧道内的地下水通道堵住，现场试验表明，区域内地下水任何态势的水位变化，都不会导致地表沉降，由此说明隧道防水效果已经趋于最佳状态。

3结束语

综上所述，地铁盾构施工，需要进行施工技术改进的工序，包括开挖工序、支护工序、地表沉降控制工序、地下管线和地表建筑物保护工序、防水工序，这些工序在工程实际施工过程中，由于受到主客观因素的影响，技术的有效应用受到明显的制约，从侧面要求我们紧扣工程施工现场实际情况，因地制宜地进行技术改进。文章通过研究，基本明确了案例地铁工程盾构施工技术改进的方法，但考虑到不同地铁工程盾构施工技术应用要求和条件的差异性，以上技术改进建议，还需要在施工实践中，通过不断地补充和完善，使其更具工程的指导性和适用性。

参考文献

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