地鐵施工中盾構(gòu)法應(yīng)用技術(shù)淺析

楊 光（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南長(zhǎng)沙410000）

地鐵施工中盾構(gòu)法應(yīng)用技術(shù)淺析

楊 光（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南長(zhǎng)沙410000）

隨著城市化進(jìn)程的加快，為了緩解城市交通壓力，地鐵工程建設(shè)項(xiàng)目不斷增多，施工中盾構(gòu)法的應(yīng)用比較常見。本文首先概述了盾構(gòu)法施工的原理和技術(shù)特點(diǎn)，然后闡述了盾構(gòu)法在地鐵施工中的應(yīng)用，最后指出相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)，以供參考，希望促進(jìn)我國地鐵工程的健康發(fā)展。

地鐵施工；盾構(gòu)法；應(yīng)用；技術(shù)要點(diǎn)

在我國，盾構(gòu)法用于地鐵施工，是近些年興起的新型技術(shù)，而且在應(yīng)用中不斷改進(jìn)性能，使其更加適合城市地鐵的建設(shè)工作。在盾構(gòu)法的應(yīng)用下，取代了傳統(tǒng)的挖掘方式，尤其適用于平原地區(qū)，具有效率高、安全性高的優(yōu)勢(shì)?？v觀國外，日本、歐美發(fā)達(dá)國家普遍將盾構(gòu)法用在地下管道施工。以日本為例，城市隧道施工中盾構(gòu)法的應(yīng)用比例達(dá)到90%以上。

1 盾構(gòu)法施工概述

1.1 工作原理

盾構(gòu)施工使用的機(jī)械是盾構(gòu)機(jī)，指的是利用盾構(gòu)鋼殼的支護(hù)作用，進(jìn)行挖掘、出渣等流程，同時(shí)在尾部進(jìn)行襯砌、注漿，從而保證圍巖的穩(wěn)定性。從字面上理解，盾是指鋼殼，作用是支護(hù)圍巖，保證掘進(jìn)工作的安全性；構(gòu)是指襯砌管片、注漿體的構(gòu)成，作用是保證開挖后隧道斷面的穩(wěn)定性。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

城市地鐵施工和普通地鐵施工相比，最大的不同就在于施工條件，因此盾構(gòu)法施工期間，技術(shù)特點(diǎn)如下[1]：①對(duì)周邊建筑和環(huán)境的影響小。在豎井施工、基坑施工中，需要占用地面施工場(chǎng)地，其余施工階段不會(huì)占用地面場(chǎng)地，而且不會(huì)產(chǎn)生噪音和公害，不影響正常的交通狀況。②施工精度高。一方面，盾構(gòu)的掘進(jìn)采用先進(jìn)設(shè)備進(jìn)行測(cè)量觀測(cè)，對(duì)隧道軸線的偏差控制嚴(yán)格；另一方面，襯砌管片在制作時(shí)，誤差控制在0.5mm以內(nèi)。③設(shè)備專用性。盾構(gòu)機(jī)的制造，是依據(jù)隧道的斷面參數(shù)進(jìn)行的，包括埋深、直徑大小、地質(zhì)條件等，因此盾構(gòu)機(jī)具有專用性，隧道完工后，機(jī)械不會(huì)重復(fù)使用。④具有一定風(fēng)險(xiǎn)。盾構(gòu)機(jī)在施工期間只可前進(jìn)、不可后退，成為施工中的一大風(fēng)險(xiǎn)。如果掘進(jìn)期間發(fā)生重大故障，會(huì)直接影響施工進(jìn)行，甚至造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

2 盾構(gòu)法在地鐵施工中的應(yīng)用

2.2 盾構(gòu)拼裝

豎井用來拼裝盾構(gòu)機(jī)械，因此在施工前，應(yīng)該首先根據(jù)拼裝工藝要求確定建筑尺寸。一般情況下，井寬比盾構(gòu)機(jī)的直徑多處1.6～2.0m，長(zhǎng)度要滿足設(shè)備安裝和作業(yè)空間要求[2]。同時(shí)，還要考慮到覆蓋土層的厚度、進(jìn)發(fā)方式等，土層厚度不同，進(jìn)發(fā)方式不同，豎井的施工尺寸也不同。另外，豎井的護(hù)壁材料主要是鋼板、噴射混凝土；根據(jù)施工需求，起重設(shè)備主要采用貨物升降機(jī)、龍門式起重機(jī)等。盾構(gòu)在拼裝前，首先將分解的零部件運(yùn)至始發(fā)立坑，組裝后設(shè)置反力裝置和進(jìn)發(fā)導(dǎo)口。

2.1 始發(fā)豎井

錨桿機(jī)注漿是根據(jù)其設(shè)備性能進(jìn)行的鉆孔操作，從應(yīng)用效果來看，該流程能夠?yàn)樗酀{灌輸提供對(duì)應(yīng)通道。技術(shù)難度較大，但是對(duì)穩(wěn)定工程基礎(chǔ)可起到重要推進(jìn)效果，建筑的安全性、可靠性是施工第一要求，所以要對(duì)基坑錨桿機(jī)注漿十分重視，需要注意的是，地下環(huán)境較為復(fù)雜，技術(shù)人員在作業(yè)時(shí)要提高對(duì)周圍的觀察，如果發(fā)現(xiàn)四周存在疑似障礙物，要立刻停止對(duì)應(yīng)工作，并針對(duì)障礙物進(jìn)行合理分析，確定其影響程度低才能繼續(xù)后續(xù)處理。具體工藝操作流程要嚴(yán)格按照工程標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，不能貪圖一時(shí)簡(jiǎn)單而忽略重復(fù)灌漿的重要性，只有將規(guī)則落實(shí)到細(xì)節(jié)，才能保證土建工程的有效性。

盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入洞口時(shí)，審核相關(guān)技術(shù)參數(shù)，控制好進(jìn)洞技術(shù)，為后續(xù)掘進(jìn)施工提供基礎(chǔ)。尤其是動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)前進(jìn)軸線，及時(shí)糾正偏差，為隧洞的長(zhǎng)度、方向奠定基礎(chǔ)。盾構(gòu)機(jī)在出洞前，依然要做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，審查出洞技術(shù)和條件，并對(duì)機(jī)械進(jìn)行有效防護(hù)。

云南省確定126家企業(yè)為“十三五”期間全國民族特需商品定點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè) 根據(jù)國家相關(guān)要求，經(jīng)省民族宗教委、省財(cái)政廳、中國人民銀行昆明市中心支行審核批準(zhǔn)，確定昆明斑銅廠有限公司等126家企業(yè)為云南省“十三五”期間全國民族特需商品定點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè)。126個(gè)企業(yè)遍及16個(gè)州市，幾乎涵蓋了服裝鞋帽等少數(shù)民族群眾生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。

隧道洞口的外徑和盾構(gòu)的外徑之間具有一定的差距，因此會(huì)形成環(huán)形空隙，容易導(dǎo)致水源涌出、土體滲出，繼而造成地表沉降，影響盾構(gòu)施工的安全性。為了避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，靠近盾構(gòu)上洞門的土體前方，會(huì)設(shè)置環(huán)形的橡膠止水帶、鋼板，用來封堵空隙[4]。當(dāng)盾構(gòu)進(jìn)入土體之后，對(duì)環(huán)形鋼板和預(yù)埋件管片進(jìn)行焊接，將洞口空隙完全封堵。

再介紹一下進(jìn)洞。盾構(gòu)在掘進(jìn)活動(dòng)中，從隧道進(jìn)入豎井時(shí)，首先通過取芯試驗(yàn)，測(cè)試端頭土的加固情況、滲水情況，保證沒有大量滲水、土體穩(wěn)定，才能夠?qū)Χ纯诘幕炷吝M(jìn)行鑿除處理。具體到鑿除工作，應(yīng)該遵循分層、分塊的原則。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)和洞口的距離為10m時(shí)，就應(yīng)該清除洞口混凝土；刀盤露出洞口后，清除帶出的土體，并對(duì)接收架進(jìn)行定位，準(zhǔn)確安設(shè)在洞口底板上。完成進(jìn)洞工序之后，再次緊固隧道內(nèi)的管片螺栓，并進(jìn)行止水處理。

進(jìn)發(fā)導(dǎo)口是在開挖方向設(shè)置的，作用包括三個(gè)：①保證開挖面的穩(wěn)定性；②防止土體坍塌；③避免地下水滲出。在掘進(jìn)前方，土體加固主要采用注漿法、冷凍法，加固范圍應(yīng)該比盾構(gòu)的長(zhǎng)度大，直徑控制在盾構(gòu)直徑的2倍左右。

將機(jī)電一體化技術(shù)充分應(yīng)用個(gè)到工程機(jī)械工作裝置中，可通過該技術(shù)對(duì)機(jī)械工程的傳統(tǒng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦其在運(yùn)行的過程中，發(fā)生異常現(xiàn)象，該技術(shù)就會(huì)準(zhǔn)確找出故障發(fā)生的位置，并通過報(bào)警系統(tǒng)發(fā)生警報(bào)提示；可以說，通過機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障，并采取有效的解決措施，保障生產(chǎn)的順利進(jìn)行。同時(shí)，也在一定程度上提高了設(shè)備的使用壽命，為企業(yè)節(jié)省了一定的資金。

2.5 盾構(gòu)始發(fā)

◎青霉素 使用要注意是否過敏。其實(shí)引起過敏的不是青霉素，而是對(duì)生產(chǎn)過程中的雜質(zhì)產(chǎn)生的過敏，一般價(jià)錢貴的雜質(zhì)少些，不能清楚是否過敏的建議還是用頭孢。常見的有阿莫西林、阿莫西林克拉維酸鉀分散片，阿莫西林舒巴坦酯片，克拉維酸和舒巴坦能對(duì)付細(xì)菌的耐藥性。

完成各項(xiàng)準(zhǔn)備工作后，盾構(gòu)進(jìn)行始發(fā)工作，推進(jìn)油缸頂在反力裝置上，切削刀盤、推進(jìn)油缸啟動(dòng)后，即可實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)切削工作。盾構(gòu)的刀盤切入土體時(shí)，為了避免土體因?yàn)榍邢鞫斐蛇^量流失，引發(fā)斷面坍塌現(xiàn)象，應(yīng)該在螺旋輸送器的輔助下，在土壓艙內(nèi)加注粘土，確保滿艙后再啟動(dòng)刀盤切削土體。盾構(gòu)進(jìn)入隧道以后，同時(shí)還要安裝管片、拼接平車，為后續(xù)施工做好準(zhǔn)備。推進(jìn)油缸在管片上推進(jìn)，推進(jìn)工序和拼接工序循環(huán)進(jìn)行，直至盾構(gòu)機(jī)完全進(jìn)入隧道。

2.6 盾構(gòu)掘進(jìn)

當(dāng)盾構(gòu)機(jī)完全進(jìn)入隧道后，嚴(yán)格按照預(yù)定的方向進(jìn)行掘進(jìn)，此時(shí)的盾構(gòu)機(jī)由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，一旦發(fā)生左右偏差、上下偏差，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)控制推進(jìn)油缸，保證掘進(jìn)方向的誤差控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。掘進(jìn)期間，要保證開挖面土壓平衡，在此基礎(chǔ)上合理調(diào)整刀盤的轉(zhuǎn)速、推進(jìn)速度、螺旋輸送機(jī)的速度等參數(shù)，以確保開挖工作的穩(wěn)定性[5]。

2.7 襯砌和進(jìn)洞

先介紹一下襯砌。按照預(yù)設(shè)目標(biāo)，盾構(gòu)機(jī)完成一個(gè)節(jié)距的施工后，就要及時(shí)使用管片完成襯砌工作。首先在管片運(yùn)輸車的幫助下，將管片輸送到安裝臺(tái)位；然后利用管片襯砌臺(tái)車，將其置于預(yù)定位置并安裝。安裝工作完成后，即可進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)，如此反復(fù)操作，直到整個(gè)隧道施工完畢。

2.4 洞口止水

2.3 進(jìn)發(fā)導(dǎo)口

3 地鐵施工中盾構(gòu)法的技術(shù)要點(diǎn)

3.1 進(jìn)洞出洞技術(shù)要點(diǎn)

⑦魏金枝：《柔石傳略》，丁景唐，瞿光熙編《左聯(lián)五烈士研究資料編目》，上海文藝出版社1981版，第218頁。

盾構(gòu)機(jī)的頭部，一般是在生產(chǎn)廠商組裝完成，然后將其整體運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)。然而，考慮到我國城市道路的運(yùn)輸能力、通過能力，多采用分體運(yùn)輸方式，將其分為切削刀盤、上部盾殼、下部盾殼、主機(jī)四個(gè)部分，然后在豎井內(nèi)進(jìn)行組裝?？紤]到單件重量在30t左右，在起重設(shè)備的選擇上，可以使用龍門式起重吊機(jī)，或者汽車起重機(jī)。具體拼裝時(shí)：①安裝盾構(gòu)的基座，對(duì)盾構(gòu)的推進(jìn)軸線、始發(fā)導(dǎo)口進(jìn)行測(cè)量；②吊裝盾殼，將其準(zhǔn)確安裝在基座上，保證固定牢靠；③吊裝主機(jī)，將刀盤固定在主機(jī)上；④安裝上部盾殼和下部盾殼，并對(duì)其焊接，整個(gè)拼裝工作完成[3]。其中，反力裝置包括兩個(gè)部分：①固定支撐座；②臨時(shí)支撐墊，負(fù)環(huán)管片常作為支撐反力架使用，是由預(yù)制的隧道管片拼接組裝而成的，而且全部采用閉口環(huán)。

從本次奇異變化的特征看，與地震前兆異常有一定的相似性(魏慶汝，2000)。另外，汶川地震前，全國地?zé)崤_(tái)網(wǎng)的256口觀測(cè)井，有40口觀測(cè)到了疑似異常，震前陡降異常有15口，占異?？倲?shù)的37.5%。這類異常出現(xiàn)時(shí)間與地震發(fā)生時(shí)間相差多為幾天至幾十天。雖然蘭考豫11井水溫、水位突降形態(tài)與某些疑似前兆異常類似，但此異常已持續(xù)長(zhǎng)達(dá)一年，期間并沒有對(duì)應(yīng)的地震發(fā)生。因此，此異常為地震前兆異常的可能性很小。

3.2 掘進(jìn)施工技術(shù)要點(diǎn)

必需氨基酸包括蘇氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸等。測(cè)定結(jié)果，A1組必需氨基酸在雞胸肉、腿肉和肝臟中分別為0.175%、0.037 9%和1.98%，B1組雞胸肉、腿肉和肝臟中分別為0.042 3%、0.039 2%和3.72%。表明在舍養(yǎng)條件下，無抗養(yǎng)殖雞胸肉中必需氨基酸高于有抗養(yǎng)殖。

盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)施工時(shí)，首要遵循的原則就是減少對(duì)周圍環(huán)境的影響，尤其是減少周圍土體的擾動(dòng)，從而保證開挖斷面的穩(wěn)定性?？紤]到掘進(jìn)參數(shù)包括盾構(gòu)姿態(tài)、盾構(gòu)坡度、注漿方式等，施工中應(yīng)該進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并結(jié)合地表沉降情況，對(duì)掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

3.3 不良地質(zhì)施工技術(shù)要點(diǎn)

掘進(jìn)期間可能會(huì)遇到不良地質(zhì)，常見如淤泥粉質(zhì)粘土，對(duì)于施工而言具有一定難度。針對(duì)于此，應(yīng)該采用相應(yīng)的掘進(jìn)施工技術(shù)，例如提高土艙壓力，避免土體液化；或者向土艙內(nèi)加適量泥，以避免噴砂現(xiàn)象。實(shí)踐表明，這兩種方法均能夠在保證安全性的基礎(chǔ)上，提高施工效率。

4 結(jié)語

綜上所述，盾構(gòu)法應(yīng)用在城市地鐵施工中，對(duì)周邊建筑和環(huán)境的影響小，施工精度高，設(shè)備具有專用性，而且施工具有一定風(fēng)險(xiǎn)。通過分析可知，盾構(gòu)法施工的具體流程，包括始發(fā)豎井、盾構(gòu)拼裝、進(jìn)發(fā)導(dǎo)口、洞口止水、盾構(gòu)始發(fā)、盾構(gòu)掘進(jìn)、襯砌和進(jìn)洞。嚴(yán)格把握施工技術(shù)要點(diǎn)，有利于提高掘進(jìn)效率，保證施工安全性。

[1]吳 江.地鐵施工中盾構(gòu)法應(yīng)用技術(shù)探析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（04）：153.

[2]張國軒.地鐵施工盾構(gòu)法的施工技術(shù)研討[J].黑龍江科學(xué)，2014，05（03）：56.

[3]袁存防，盧昌松，魏學(xué)強(qiáng)，等.VMT自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)在盾構(gòu)法施工中的應(yīng)用和研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2011，48（03）：148～153.

[4]王小紅.小議地鐵施工盾構(gòu)法施工技術(shù)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（34）：220.

[5]葛東杰.淺談盾構(gòu)法地鐵施工中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（32）.

U455.43

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2095-2066（2016）36-0240-02

2016-12-2

楊 光（1984-），男，工程碩士，主要從事地鐵施工管理工作。