地铁盾构法隧道施工技术探析

地铁盾构法隧道施工技术探析

摘要：隧道盾构法施工主要是利用盾构防止围岩的土砂坍塌，进行开挖、推进，并在盾尾进行衬砌作业从而修建隧道的方法，它具有掘进速度快、质量优、对周围环境影响小等特点。

关键词：地铁 盾构法 隧道施工技术 前言

盾构法是暗挖施工的一种形式，主要是利用机械进行施工。利用盾构机械在地表下面进行挖掘，运用盾构外壳和管片对隧道的四周进行支撑，防止围岩的坍塌。在盾构机工作的同时，还会有切削装置进行配合工作，利于盾构机的挖掘，并且由出土机把土输送出去。盾构法能够使隧道的埋深小于或者等于隧道的直径，使隧道的修筑面临最小的地表沉降。盾构法的突出优势就是不会对城市的交通造成大的影响，并且无污染。

一、盾构法的原理和施工程序

传统技术最为显著的特点就是埋藏浅，通常距离地表较近。在施工中由于地层的损失会造成地面的明显移动，会对周边环境造成影响，所以对施工中的支护、排水、灌浆等都有较高的要求，增加了具体的施工难度。盾构法结合了我国隧道建设的实际特点，充分关注地质、水文条件。在施工中采取了多种辅助措施来巩固围岩，增加围岩的承受力，并且在开挖后，及时的支护，和围岩形成一个完整的支护体系。

盾构法施工需要在隧道终端和始端建造基坑或者是竖井，以便可以对设备进行拼装，当隧道过长时，还需要设置检修井。工作井的大小需要根据盾构的具体形状和大小决定。一般井的宽度需要超出盾构机2m左右，这样可以方便盾构机的维修。井的长度需要满足盾构机的安装和拆卸的要求，此外还需要考虑到盾构机进出洞。此外盾构法的施工程序还有土层的开挖、盾构机的推进、衬砌拼装、衬砌背后压注等。在进行这些工序时，必须确保这些工序及时的进行，不能出现耽搁，长时间的的停顿会对路面产生影响，可能会造成路面或者建筑物的下沉。

盾构法施工依赖的是盾构这种施工器具，盾构除开挖外，还可以起到强有力的支撑，盾构机钢管机似的外形可以抵挡来自外界水和地层的较大压力。盾构主要由三部分组成，分别是切口环、支撑环、盾尾。经常用到的盾构有圆形、椭圆形、半圆形。盾构法施工速度快，并且开挖的洞体比较稳定，对周围的环境影响小，尤其是对建筑物造成的影响不大。此方法适用于粘性土层、砂层、全面断岩层、上软下硬地层等地质，在城市建设中有很大的优势。

二、盾构法的应用

1、 测量准备工作

(1)尽快和业主、监理办理测量桩点的交接。采用全站仪、水准仪等测量仪器对业主所交桩点进行复测，复测成果上报业主和施工监理审定。

(2)根据施工图纸的平面图将线路在地面放样出来，以便进行建筑物、管线的调查和监测点的埋设。

(3)做好前期的测量工作，为盾构始发做好准备。前期的测量工作主要包括建立测量控制网、联系测量、洞门精度测量、盾构机导轨测量、反力架测量。

(4)在盾构机到达施工现场前，按监测方案要求布设好前200m的监测点，并读取初始值。

2、管片模具的设计和制造、管片预生产进行管片模具的设计和制造时，最好派专人到管片模具厂负责现场监造工作，控制生产的每个环节，确保管模精度满足质量要求以及管模如期交付使用。进行管片的预生产时，还需注意以下几点：

(1)施工前尽早与管片模具生产厂家签定合同，制定管片模具生产计划，提早生产，确保管片模具准备充足。

(2)管片模具到达施工现场前，作好管片预制场的场地和养护设施的修整和建造。

(3)提前做好接收管片模具的工具和场地的准备，缩短管片模具安装时间，保证按时生产管片。

(4)做好管片的原材料的进场检验。确定好混凝土配合比，并上报监理和业主。

(5)按计划提前生产800环管片，确保管片满足盾构掘进的要求。

3、其它准备工作

(1)进行沿线的建筑物及地下管线的调查，并实施建筑物保护施工。

(2)盾构机的筹备、盾构始发架、反力架、预埋件等设备材料的加工、制作。

(3)做好实施性的场地规划和设计，准备临建材料。

(4)积极协助设计单位，确保按时拿到施工蓝图。

(5)联系好盾构碴土运输单位，主要工程设备及耗材的购买准备。

(6)始发端头加固施工。

三、环保技术

1、施工中注意对周围环境的影响，如扩挖时对围岩的影响，以及造成的地表下沉等。要有效的控制地表的下沉，对周围环境的影响降到最低。在建设施工的全过程中，根据客观存在的粉尘、污水、噪声和固体废物等环境因素，实施全过程污染预防控制，尽可能地减少或防止不利的环境影响。预防为主，宣传引导，全面规划，合理布局，改进工艺，节省资源，为企业争取最佳经济效益和环境效益。严格遵守国家和地方政府部门颁布的环境管理法律、法规和有关规定。对加固区域的管线和影响建筑物实施监测，在加固实施期间每天监测2 次，若沉降出现异常时相应增加监测次数。

四、风井的施工方法

根据风井的地质情况和具体要求，对端头进洞的地基进行加固，长度为6m，其中5.4m要采用钻孔灌注施工，同时要确保钻孔灌注和风井围护桩之间有600mm的间隙，便于使用高压旋喷桩进行施工。由于风井主要位于城镇居民区周围，受影响比较大，因此出洞地基要分两部分完成，首先，在风井围护桩施工完成后，进行加固钻孔灌注桩施工。然后，风井开挖完工，进行高压旋喷桩施工。

地基加固主要包括纵向和横向，纵向为接收井的外井壁向外6m；横向的是以洞圈为中心，向两侧延伸4m，确保洞圈上的加固深度为3m，洞圈下的加固深度为4m，隧道直径为7m，水泥的掺量要达到20%，洞圈上3m外的地区主要是弱加固区，水泥掺量为7%。此外还需要对搅拌桩和钻孔灌注桩间的间隙进行加固，主要采取旋喷桩进行连接补强加固。

五、特殊地段的盾构施工

1、盾构穿过含水砂层时的注意事项

含水砂层由于其结构较松散，且颗粒较细，在盾构掘进通过此段时，容易发生掌子面砂层坍塌，引起地表沉降。为保证盾构机能顺利的穿过，应对此类地段进行详细探测，可采取以下处理措施：

(1)减慢掘进速度，降低盾构机推力和刀盘转速，防止由于掘进过快，造成掌子面失稳，一般控制在20mm／min之内。

(2)通过地质资料的分析，盾构机在通过不良地质前，必须做好刀具和盾尾密封的检查工作。

(3)掘进时加强渣土、泥水管理、渣土改良和泥水浓度控制。

(4)盾构机背填注浆。

2、盾构在砂砾层中的掘进施工技术

砂砾层卵石直径较大，地下水位基本在隧道顶部以上。施工时，受卵石层的影响，刀盘、刀具由于不均匀的受力或外力的冲击，容易产生异常损坏。盾构在该类地层掘进时，刀盘、刀具的磨损严重，盾构姿态调整与控制难度较大，对此，采取如下措施：

(1)进行合理的盾构选型；

(2)有计划的刀具检查、维修与更换。

3、盾构在曲线地段的推进

盾构在小曲线段进行掘进施工时，盾构机轴线拟合难度较大，容易发生管片错台、开裂、偏移以及开挖超挖等情况。施工中主要采用如下措施：

(1)进入曲线段施工前，调整好盾构的姿态。尽量减小盾构机中心轴线与隧道中心轴线的夹角和偏移量。

(2)精确计算每一推进循环的偏离量与偏转角的大小，合理调整推进油缸的推力、分区与组合方法。

(3)根据SLS—T导向系统的测量结果，确定下次推进的纠偏量与推进油缸的组合运用方式。经常对盾构机的姿态进行人工测量。

(4)为防止管片移动错位，要求分组油缸的推力差尽量减小，并尽量缩短同步注浆浆液的凝胶时间。

结束语

盾构法隧道工程是一项综合性施工技术，通过多年不断摸索和实践已经形成了一套比较成熟的施工技术，在地铁建设中得到了广泛的应用。

参考文献

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