地鐵盾構(gòu)機(jī)穿越復(fù)雜地質(zhì)施工技術(shù)

孔玉琦

摘要：地鐵項(xiàng)目與一般建筑工程比較，其操作難度更大，需要消耗大量的人力、物力和資金。并且由于其在地下開(kāi)展施工，必將面臨十分復(fù)雜的地質(zhì)問(wèn)題，若缺少合理的操作技術(shù)容易出現(xiàn)安全問(wèn)題。在現(xiàn)代技術(shù)的支撐下，盾構(gòu)技術(shù)廣泛運(yùn)用在地鐵項(xiàng)目中，有效化解操作問(wèn)題。因此，本文結(jié)合地鐵的復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境，科學(xué)分析了盾構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用問(wèn)題，希望可以為類(lèi)似施工提供較好的借鑒。

關(guān)鍵詞：地鐵；盾構(gòu)施工技術(shù)；復(fù)雜地質(zhì)

地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)體現(xiàn)出創(chuàng)新特點(diǎn)，在實(shí)際操作中，尚未積累豐富的操作經(jīng)驗(yàn)。因此，在實(shí)際研究過(guò)程中應(yīng)密切聯(lián)系本地水文、地質(zhì)和地形特點(diǎn)，最大程度保證盾構(gòu)操作水平。在這樣的環(huán)境中，對(duì)復(fù)雜地質(zhì)深刻研究盾構(gòu)施工技術(shù)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

一、地鐵盾構(gòu)機(jī)施工技術(shù)

（一）土壓式平衡施工

1.選擇模式

具體包括三種模式，在科學(xué)選擇掘進(jìn)模式時(shí)，結(jié)合不同地層特點(diǎn)開(kāi)展施工。一般情況下，掘進(jìn)操作全斷面巖層時(shí)，優(yōu)先采取敞開(kāi)式，采取泡沫劑有效改進(jìn)渣土；針對(duì)軟弱層產(chǎn)生的復(fù)雜地質(zhì)，建議采取土壓平衡模式，選擇泡沫與一定的膨脹土有效改進(jìn)渣土。應(yīng)用該種模式的過(guò)程中，應(yīng)避免反復(fù)調(diào)整入倉(cāng)壓力，只要其明顯超出掌子面水土壓力即可；對(duì)砂卵石或上軟下硬土層科學(xué)處置時(shí)，由于土層體現(xiàn)出的復(fù)雜特點(diǎn)，依然采取土壓平衡掘進(jìn)模式，由于不能輕松控制土倉(cāng)形成的壓力，應(yīng)嚴(yán)格處理各個(gè)階段[1]。

2.明確掘進(jìn)參數(shù)

正式操作之前，應(yīng)結(jié)合工地環(huán)境特點(diǎn)和埋置隧道深度對(duì)關(guān)鍵參數(shù)有效明確。并且按照監(jiān)測(cè)掘進(jìn)試驗(yàn)段情況，科學(xué)調(diào)節(jié)工地實(shí)際參數(shù)。采取土壓平衡模式，應(yīng)利用螺旋機(jī)保持出土平衡，因此還應(yīng)嚴(yán)控設(shè)備操作速度和壓力。

3.控制設(shè)備狀態(tài)

掘進(jìn)操作復(fù)雜地層時(shí)，應(yīng)嚴(yán)控設(shè)備狀態(tài)，尤其是相對(duì)改變較大的硬巖地層與土層區(qū)域，糾正設(shè)備狀態(tài)比較困難。若采取對(duì)千斤頂推力調(diào)節(jié)對(duì)狀態(tài)有效調(diào)節(jié)，效果一般不理想，并且增加了道具磨損程度，甚至發(fā)生管片錯(cuò)臺(tái)的不良結(jié)果。所以在操作中，應(yīng)認(rèn)真按照相關(guān)準(zhǔn)則，防止集中較大用力[2]。

（二）泥水加壓式平衡施工

1.明確泥水性能

首先明確泥水形成密度，在開(kāi)挖操作時(shí)，利用泥水可以對(duì)開(kāi)挖面有效控制。一般泥水擁有較大密度，滿(mǎn)足開(kāi)挖土體的密度要求。但在具體操作中，泥水產(chǎn)生的較大密度，容易威脅泥漿泵操作運(yùn)行以及增加處置難度，所以需要根據(jù)土層構(gòu)成和設(shè)備使用性能，科學(xué)明確泥水密度；泥水將含砂量作為另一關(guān)鍵因素，當(dāng)針對(duì)較強(qiáng)透水性土體實(shí)施操作時(shí)，含砂量以及最大粒徑都會(huì)嚴(yán)重影響形成泥膜的速度。

2.明確掘進(jìn)參數(shù)

在復(fù)雜地質(zhì)下開(kāi)展操作時(shí)，應(yīng)保證獲得穩(wěn)定的切口壓力，推力與刀盤(pán)采取相對(duì)較低的轉(zhuǎn)速。憑借對(duì)導(dǎo)向油缸長(zhǎng)度和推進(jìn)壓力科學(xué)調(diào)節(jié)，對(duì)設(shè)備狀態(tài)嚴(yán)控。當(dāng)掘進(jìn)操作上軟下硬土層時(shí)，由于上部砂層缺少較強(qiáng)的穩(wěn)定性，減少了切削形成的扭矩，形成較高的土層硬度，隨之增加了刀具阻力，尤其是在軟硬土壤交接位置，會(huì)發(fā)生更加嚴(yán)重的磨損，要想成功消除巨大的沖擊荷載，適度控制刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度；若掘進(jìn)速度相對(duì)較快，則影響處理和輸送水泥的情況，形成嚴(yán)重的超挖問(wèn)題。

3.控制盾構(gòu)姿態(tài)

良好的姿態(tài)能夠降低操作阻力以及有效擾動(dòng)地層，提高操作水平。在保證掘進(jìn)操作速度的前提下，憑借降低推力的方式對(duì)姿態(tài)有效控制。若發(fā)生問(wèn)題，避免迅速糾正，防止產(chǎn)生較大的蛇形開(kāi)挖面；可以憑借控制油壓與調(diào)整油缸形成對(duì)其嚴(yán)格控制；并科學(xué)調(diào)節(jié)差異數(shù)值，進(jìn)一步嚴(yán)控壓力差值。

二、施工組織管理

（一）準(zhǔn)備工作

在實(shí)際操作中，容易產(chǎn)生各種風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)認(rèn)真做好準(zhǔn)備工作。首先勘察需要操作的地質(zhì)環(huán)境，經(jīng)過(guò)對(duì)路基整體勘察，把握地質(zhì)出現(xiàn)改變的情況，根據(jù)實(shí)際變化狀況提升決策的準(zhǔn)確性，加固處理始發(fā)路段，只有掌握充分的數(shù)據(jù)信息，才可以更好地開(kāi)展操作。同時(shí)，要想順利開(kāi)展施工，應(yīng)科學(xué)設(shè)計(jì)操作方案，并安排好技術(shù)交底工作，牽涉到加固技術(shù)方案等，整體思考突發(fā)事故和風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。

（二）控制加固區(qū)域盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)

當(dāng)接收端頭加固區(qū)域進(jìn)入盾構(gòu)后，由于提高加固區(qū)域土體強(qiáng)度，產(chǎn)生較大盾構(gòu)扭矩，要想對(duì)推進(jìn)軸線嚴(yán)格控制，應(yīng)綜合把握整體推力，從而降低掘進(jìn)速度，保持在10mm/min之內(nèi)，相應(yīng)降低刀盤(pán)轉(zhuǎn)速0.8r/min，在與操作區(qū)接近盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)操作中飽滿(mǎn)注漿每一環(huán)，并開(kāi)展二次注漿操作。

當(dāng)盾構(gòu)機(jī)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)接近時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格注意盤(pán)扭矩、總推力等參數(shù)嚴(yán)格控制，防止過(guò)度擠壓刀盤(pán)前方土體。

（三）科學(xué)管理方案與工序

這項(xiàng)操作表現(xiàn)出顯著的持續(xù)性，對(duì)機(jī)械化操作產(chǎn)生極高的要。同時(shí)表現(xiàn)出高消耗、大投資特性。當(dāng)正式操作以后，消耗電力、材料等方面的成本也隨之增加，要想壓縮費(fèi)用，應(yīng)對(duì)方案不斷改進(jìn)。比如，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)場(chǎng)以后，應(yīng)迅速設(shè)計(jì)加固和換刀等操作方案，安排有關(guān)的人員配置工作，并做好設(shè)備與材料組織工作，進(jìn)一步順利開(kāi)啟盾構(gòu)機(jī)。

（四）嚴(yán)格遵守技術(shù)要求

通過(guò)調(diào)查可知，開(kāi)展盾構(gòu)操作體現(xiàn)出較強(qiáng)的復(fù)雜性，這部分操作環(huán)節(jié)之間出現(xiàn)了密切關(guān)聯(lián)，若其中一個(gè)操作環(huán)節(jié)難以達(dá)到質(zhì)量要求，必將嚴(yán)重威脅整體操作質(zhì)量。

（五）追蹤監(jiān)測(cè)盾構(gòu)操作

要想提升操作的安全水平，應(yīng)追蹤服務(wù)施工監(jiān)測(cè)工作，不僅要整體獲取監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息，還應(yīng)根據(jù)建設(shè)要求開(kāi)展追蹤監(jiān)測(cè)。需要注意的是，每一次測(cè)量都應(yīng)重視施工操作的凹凸需求，并認(rèn)真監(jiān)測(cè)盾構(gòu)出洞操作。第一，在盾構(gòu)出洞之前設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并持續(xù)追蹤監(jiān)測(cè)，積極改進(jìn)操作參數(shù)。第二，長(zhǎng)時(shí)間追蹤監(jiān)測(cè)沉降井，穿越盾構(gòu)過(guò)程中，增加監(jiān)測(cè)次數(shù)，并始終保持跟蹤監(jiān)測(cè)，直到獲得穩(wěn)定的數(shù)據(jù)才可以終止監(jiān)測(cè)。

針對(duì)大多數(shù)盾構(gòu)機(jī)操作來(lái)講，由于復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境造成的影響，產(chǎn)生不同的建設(shè)情況，不僅需要項(xiàng)目建設(shè)人員嚴(yán)控技術(shù)，還應(yīng)深刻探索操作工藝。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜合分析，我國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的過(guò)程中，出現(xiàn)了大量地鐵類(lèi)項(xiàng)目，傳統(tǒng)操作方法不能有效滿(mǎn)足復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生的操作要求，作為有機(jī)結(jié)合了先進(jìn)技術(shù)與機(jī)械設(shè)備的盾構(gòu)施工，可以很好適應(yīng)各種復(fù)雜的操作環(huán)境。本文高度聯(lián)系理論和實(shí)踐，從若干角度深刻分析復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中采取的施工技術(shù)，為有關(guān)工作提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳家興.昆明地鐵1號(hào)線下穿復(fù)雜地段盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)研究[J].云南科技管理，2016（12）：62-65.

[2]王全，林成.芻議復(fù)雜地質(zhì)條件下地鐵施工技術(shù)探討[J].中國(guó)建材科技，2016（10）：167.

（作者單位：中鐵十四局集團(tuán)有限公司）