地鐵工程土壓平衡式盾構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)分析

曹呂兵

摘 要：地鐵工程是現(xiàn)代城市軌道交通的一項(xiàng)重要工作，目前國內(nèi)的地鐵項(xiàng)目采用的是土壓平衡式盾構(gòu)法，它對(duì)地面的影響很小，可以確保高質(zhì)量的施工，因而得到了眾多的地鐵項(xiàng)目業(yè)主的青睞。為了確保隧道施工中能更好地使用土壓平衡式盾構(gòu)法，文章就土壓平衡式盾構(gòu)法在地鐵工程中的應(yīng)用重點(diǎn)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：地鐵工程;城市軌道;土壓平衡式盾構(gòu);探討

引言：隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國家對(duì)于軌道交通建設(shè)的重視程度也日益提高，大力支持大中型城市建設(shè)自己的地鐵項(xiàng)目，既能緩解地面交通的壓力，又能讓人民的出行更加便捷，從而提高人民的生活質(zhì)量。盡管目前的軌道交通項(xiàng)目能夠?yàn)槭忻竦娜粘Ｉ顜砗艽蟮姆奖?，但由于其施工工藝的特殊性，?duì)施工單位的技術(shù)要求也很高，目前最常用的就是土壓平衡盾構(gòu)法，它能很好的應(yīng)付各種復(fù)雜、不利的地質(zhì)環(huán)境，保證了地鐵項(xiàng)目的質(zhì)量。在采用土壓平衡式盾構(gòu)法時(shí)，應(yīng)注意保持土倉壓力與開挖面土壓的平衡性。同時(shí)，采用土壓平衡式盾構(gòu)施工技術(shù)，其主要采用的是將土沙直接儲(chǔ)存密閉的土倉內(nèi)，然后通過螺旋運(yùn)輸機(jī)將其運(yùn)輸?shù)胶竺妗Ｒ虼?，在?shí)際工程中，必須對(duì)刀盤、螺旋機(jī)、掘進(jìn)速度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，才能更好地控制切割的土壤和出土量。

1.土壓平衡式盾構(gòu)施工技術(shù)概述

盾構(gòu)法是當(dāng)前大部分地鐵項(xiàng)目中應(yīng)用的一種技術(shù)，它不但能有效地提高施工效率，而且能保證施工過程中不存在任何安全隱患，從而保證施工人員在良好的工作條件下進(jìn)行工作。由于盾構(gòu)的構(gòu)造比較復(fù)雜，在實(shí)際工程中，需要各種不同的機(jī)械設(shè)備協(xié)同工作，其中最關(guān)鍵的是挖掘和襯砌管片，只要達(dá)到了施工的要求，就可以任意組合、組裝、布置。采用土壓平衡式盾構(gòu)法進(jìn)行隧道施工時(shí)，必須保證土體的壓力與開挖面的土壓均衡。在此項(xiàng)技術(shù)中，采用了一把旋轉(zhuǎn)的大刀盤進(jìn)行切削，將泥土中的沙子儲(chǔ)存在密閉的容器中，然后通過螺旋運(yùn)輸機(jī)將泥土運(yùn)送到盾構(gòu)機(jī)的后面。在特定的掘進(jìn)過程中，為了保證土壓均衡，可以合理調(diào)整刀盤、螺旋機(jī)和掘進(jìn)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到控制切削土量和出土量的目的。在實(shí)際工程中，它的優(yōu)勢(shì)在于：（1）土壓平衡式盾構(gòu)施工是機(jī)械化的，工人只需操縱機(jī)械即可完成，節(jié)約了人力、物力、財(cái)力，提高了工程的效率和質(zhì)量。（2）土壓平衡式盾構(gòu)法施工時(shí)的振動(dòng)、噪聲低，對(duì)周邊建筑物或構(gòu)筑物的安全無影響，且施工技術(shù)相對(duì)成熟。（3）土壓平衡盾構(gòu)既能完成跨界，又保證了土體壓力的均衡，是其他工程技術(shù)無法比擬的。

2.將盾構(gòu)施工技術(shù)應(yīng)用于地鐵工程中的重要性

在地鐵建設(shè)中，大部分都是在地下進(jìn)行的，采用這種方式既能降低地面的占用，又能有效地緩解當(dāng)前的交通壓力。然而，由于地下工程的環(huán)境變化和復(fù)雜，在工程建設(shè)中往往會(huì)遇到各種各樣的危險(xiǎn)問題。例如，在地鐵建設(shè)中，會(huì)給周圍的建筑（構(gòu)筑物）基礎(chǔ)帶來很大的影響，而且地下管道數(shù)量眾多，因此，在施工中存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。在工程建設(shè)中，若發(fā)生安全、質(zhì)量問題，不但給周圍的建筑、構(gòu)筑物帶來危險(xiǎn)，而且可能危及到居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，并造成嚴(yán)重的社會(huì)影響。因此，在隧道施工中，必須確保隧道開挖時(shí)的土壓力均衡，這是由于隧道開挖時(shí)會(huì)造成土壓力和水壓力的損失，必須采用有效的控制措施，確保隧道施工的安全、有序、質(zhì)量可控。而對(duì)其進(jìn)行深入的探討，將有助于推動(dòng)該項(xiàng)目的建設(shè)，并對(duì)整個(gè)地鐵項(xiàng)目的建設(shè)具有十分重要的意義。

3.土壓平衡式盾構(gòu)的原理和特點(diǎn)

3.1原理

在土壓平衡式盾構(gòu)的過程中，刀片切割后的渣土?xí)惠斔偷酵羵}的內(nèi)部，經(jīng)過攪拌和加工，變成流塑狀態(tài)，盾構(gòu)中發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推動(dòng)力通過隔板、土倉中的渣土和單板傳遞到設(shè)備前端的工作臺(tái)上，這樣可以確保土壓和地下水的壓力達(dá)到一個(gè)平衡，同時(shí)工作面也會(huì)一直保持穩(wěn)定，再由螺旋槳進(jìn)入到土倉中進(jìn)行排出。土壓平衡盾構(gòu)機(jī)二維圖如圖一所示。

3.2技術(shù)特點(diǎn)

土壓平衡式盾構(gòu)是利用機(jī)械對(duì)切割后的殘?jiān)M(jìn)行改良，使其形成流塑型，能確保土倉壓力滿足要求，同時(shí)對(duì)挖掘結(jié)構(gòu)進(jìn)行支護(hù)。這個(gè)過程是在瞬時(shí)的動(dòng)態(tài)條件下進(jìn)行的，一方面可以利用刀盤進(jìn)行切割加工，另一方面可以使螺旋機(jī)持續(xù)排渣，螺旋機(jī)在出渣和保壓的動(dòng)態(tài)階段，利用葉片的結(jié)構(gòu)可以保證保壓壓力在一定的范圍之內(nèi)，特別是在施工過程中，當(dāng)水壓達(dá)到一定程度時(shí)，渣土很快就會(huì)被沖淡，從而造成壓力急劇降低，當(dāng)土壓增加時(shí)，刀盤的攪拌阻力也會(huì)隨之增大，超過了本體傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩，就會(huì)造成堵塞。所以，盡管土壓盾構(gòu)具有顯著的優(yōu)越性，但在河流湖泊等環(huán)境下，應(yīng)避免使用，以免造成不良影響。

3.3土壓平衡式盾構(gòu)施工技術(shù)的適用范圍分析

土壓平衡式盾構(gòu)法是一種特殊的盾構(gòu)技術(shù)，它在地下工程中的應(yīng)用是非常理想的，它適合于軟弱沖擊土層，同時(shí)，還可以通過改變地層的土質(zhì)，使之符合盾構(gòu)施工技術(shù)的要求，從而在礫石層和砂土層中使用。土壓平衡式盾構(gòu)技術(shù)常用于軟弱沖擊土層的開挖，在砂礫層和砂層中添加適量的粘土，也能充分發(fā)揮其優(yōu)越性。在強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化、微風(fēng)化、軟硬性不均勻的情況下，必須進(jìn)行鉆具的更換，并對(duì)有關(guān)工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。另外，在高水壓條件下，螺桿式運(yùn)輸機(jī)很難實(shí)現(xiàn)正常的壓力遞減，并容易造成渣土的噴射。在大深度、高含水區(qū)及粉質(zhì)土壤中，容易出現(xiàn)泥餅，采用土壓平衡盾構(gòu)技術(shù)難以控制艙內(nèi)壓力。

4.土壓平衡式盾構(gòu)施工技術(shù)的注意內(nèi)容

盾構(gòu)施工是一個(gè)系統(tǒng)性很強(qiáng)的工程，難免會(huì)出現(xiàn)一些危險(xiǎn)問題。同時(shí)，明挖式基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定也是影響其穩(wěn)定的重要因素。在進(jìn)行盾構(gòu)工程前，必須先找出可能存在的障礙，并采取相應(yīng)的措施加以解決。在常規(guī)施工條件下，采用土壓平衡盾構(gòu)法的施工技術(shù)需要合理選擇設(shè)備和采用端部加固技術(shù)。合理選擇盾構(gòu)是確保盾構(gòu)工程順利進(jìn)行的關(guān)鍵。首先，根據(jù)開挖的大小，計(jì)算出截面的大小。其次，要依據(jù)工程的地質(zhì)情況，合理確定其開挖的作用，以確保工程的安全、可靠。在此基礎(chǔ)上，對(duì)盾構(gòu)的施工工藝參數(shù)進(jìn)行了合理的計(jì)算，確保其工作性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。對(duì)于某些自穩(wěn)性差、滲水性較差的土體，需要進(jìn)行端部加固技術(shù)，計(jì)算出加固后的土體強(qiáng)度，并進(jìn)行嚴(yán)密的檢測(cè)，以保證始發(fā)的安全。

5.土壓平衡式盾構(gòu)施工技術(shù)的技術(shù)要點(diǎn)

通過上文內(nèi)容可知，土壓平衡式盾構(gòu)施工技術(shù)經(jīng)常會(huì)被應(yīng)用在一些復(fù)雜地質(zhì)施工過程中，因此除了上文中提及的施工要點(diǎn)之外。在面對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下，施工技術(shù)要點(diǎn)也要引起重視，針對(duì)四種常見的復(fù)雜地質(zhì)條件展開分析，分別為：砂質(zhì)淤泥地質(zhì)、球狀風(fēng)化地層條件、不均勻地質(zhì)條件、斷裂帶地層條件。

首先是對(duì)砂質(zhì)淤泥的地質(zhì)情況，應(yīng)注意：嚴(yán)格控制出土的出土量，保持倉內(nèi)壓力，防止工作面不穩(wěn)定，防止地面嚴(yán)重塌陷。采用技術(shù)改進(jìn)方法，既能減少水泥漿的凝膠期，又能保證工程質(zhì)量。其次為球形風(fēng)化地層，在進(jìn)行這類地層時(shí)，要加強(qiáng)前期的勘察，制訂合理的施工方案，并對(duì)異常進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如有參數(shù)不正常，應(yīng)及時(shí)停運(yùn)。其次是非均勻地質(zhì)條件下的施工技術(shù)要點(diǎn)：在這樣的地層中，要確保前期數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，只有了解軟巖層的分布及分布規(guī)律，才能更好地把握巖體的受力特征。另外，在不均勻的情況下，通過合理利用物料、設(shè)備進(jìn)行施工，進(jìn)行有效的控制。在此基礎(chǔ)上，分析了斷層巖層的構(gòu)造特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)該巖層存在著大量的涌水、堵塞等問題，并對(duì)其機(jī)械的工作性能提出了更高的要求。所以，需要使用具有較好破巖性能的單刃滾刀，并適時(shí)地調(diào)節(jié)土倉的壓力，確保土壓的均衡，同時(shí)，還需要使用泥水、泡沫等材料，來解決井筒的堵塞和涌水問題。最后，要對(duì)地面沉降進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，對(duì)工期的質(zhì)量進(jìn)行有效的控制，確保工程的穩(wěn)定。

6.地鐵工程中土壓平衡式盾構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

6.1盾構(gòu)機(jī)械設(shè)備的合理選型

在地鐵工程中，為了更好的滿足地鐵工程的施工要求，必須對(duì)盾構(gòu)進(jìn)行合理的選擇。但在具體選擇時(shí)，要注意以下問題：一是要保證盾構(gòu)掘進(jìn)的隧道尺寸與盾構(gòu)區(qū)間的設(shè)計(jì)截面尺寸相符。二是盾構(gòu)掘進(jìn)作用必須與區(qū)間隧道的地質(zhì)情況相適應(yīng)，以最大限度地降低地面塌陷，有效地保障了地鐵施工的安全、可靠。三是在施工前要對(duì)盾構(gòu)機(jī)的各種參量進(jìn)行計(jì)算，并密切考慮到盾構(gòu)段的地質(zhì)情況。四是要確保盾構(gòu)機(jī)的壽命，它的長度和軸承的壽命都要符合工程要求。同時(shí)，如果預(yù)算允許，也要優(yōu)先選用壽命較長的機(jī)器。

6.2端頭加固處理技術(shù)及各項(xiàng)安裝工作

通常，從盾構(gòu)開始到末端的巖層，其穩(wěn)定性很差，主要是疏松的沙土和含水的粘土。因此，在不進(jìn)行防滲加固的情況下，將導(dǎo)致洞口開挖后產(chǎn)生大量的土、水向工作面坍塌，對(duì)鄰近建筑的安全構(gòu)成了直接的威脅。但由于加固后的地基必須具有一定的自立性、防水性和強(qiáng)度，因此必須對(duì)起始處和抵達(dá)端的加固范圍和強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，確保盾構(gòu)的始發(fā)和抵達(dá)的安全。洞口防水密封裝置的安裝：盾構(gòu)施工初期易造成洞口土壤侵蝕，采取封閉措施，可防止因侵蝕造成的地面塌陷，確保灌漿效果。洞口的防水封堵裝置是由簾布橡膠板和管片密貼組成，使用時(shí)要小心將卷板壓緊，以確保在灌漿壓力下不發(fā)生傾覆。在盾尾沒有安裝密封件的情況下，應(yīng)采用防水措施，在盾尾穿過孔洞后，及時(shí)采用盾尾式注漿管將管片周邊的孔洞進(jìn)行同步注漿，然后進(jìn)行二次灌漿。始發(fā)架和反力架的安裝：為避免盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入土體后機(jī)頭下沉，始發(fā)架的標(biāo)高要比設(shè)計(jì)多3cm，根據(jù)盾構(gòu)機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置，始發(fā)架安裝完畢后，將盾體吊至其上，然后安裝反力架。

6.3盾構(gòu)加固技術(shù)運(yùn)用

根據(jù)工程實(shí)踐，在盾構(gòu)施工開始至結(jié)束時(shí)，由于地層的穩(wěn)定性差，一般會(huì)存在大量滲水的疏松砂土、含水粘土等，如果不及時(shí)治理，在開挖后會(huì)發(fā)生地基或地下水沉降，影響建筑的安全。因此，在端頭補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，必須保證端頭的自立性、防水性、強(qiáng)度等指標(biāo)符合規(guī)范的要求，為整體的安全性和可靠性提供了良好的依據(jù)。在地鐵建設(shè)項(xiàng)目地質(zhì)條件較差時(shí)，可以采取必要的加固措施，防止隧道施工中出現(xiàn)的沉陷、塌方等問題。在施工過程中，應(yīng)根據(jù)加固施工要求、目標(biāo)、土體的性質(zhì)和類型、土體深度等因素，選用合適的加固方法，但必須保證土體的強(qiáng)度符合要求，使其具有一定的自立和防水能力，并按技術(shù)方案要求進(jìn)行土體強(qiáng)度加固的計(jì)算、驗(yàn)證與分析，并做好端部加固施工和土體采樣，以保證各構(gòu)件的性能符合要求。

6.4盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)運(yùn)用

在盾構(gòu)施工中，應(yīng)正確選擇盾構(gòu)的初始掘進(jìn)方法，主要有以下幾種：第一，充分運(yùn)用化學(xué)注漿、高壓噴射注漿等技術(shù)，對(duì)開挖后的地表進(jìn)行加固，并使開挖面的水壓達(dá)到均衡，從而使盾構(gòu)機(jī)可以直接進(jìn)入到開挖面。二是采用擋墻確定開挖面，運(yùn)用盾構(gòu)機(jī)具進(jìn)行開挖，以有效地預(yù)防開挖面塌方。這樣一來，既可以將豎井變成兩層，又可以在另一條豎井上挖出一條通道，從而避免被破壞。另外，在盾構(gòu)施工中，水泥土墻是一種十分重要的施工方法。傳統(tǒng)的盾構(gòu)施工模式有三種：土壓平衡式、敞開式和半開式。然而，由于隧道施工中巖體的不穩(wěn)定特性，往往會(huì)產(chǎn)生大量的水流，因此必須采用土體壓力均衡方式。這樣，充分利用該模型來充填切割后的土壤，可以有效地確保土壤壓力和土壓和水壓之間的平衡，有效地保障了工作面的穩(wěn)定。特別是當(dāng)工作面的巖體穩(wěn)定性比較好時(shí)，可以采用開放的方式。但地鐵施工圍巖條件較差時(shí)，必須通過注入壓縮空氣來抑制隧道突水，從而從根本上預(yù)防隧道坍塌時(shí)采用半開放模式。為了使隧道工程的土壓平衡式盾構(gòu)施工技術(shù)達(dá)到最大，必須結(jié)合實(shí)際情況，選擇合適的盾構(gòu)施工方式。

6.4.1始發(fā)施工

在盾構(gòu)始發(fā)時(shí)，起始底座要承擔(dān)起盾構(gòu)的旋轉(zhuǎn)、橫向和縱向推力所帶來的力矩，所以在開始施工前，必須對(duì)始發(fā)底座的兩端進(jìn)行嚴(yán)密的緊固，以防止盾構(gòu)在使用中出現(xiàn)磕頭現(xiàn)象，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，適當(dāng)抬高始發(fā)基座的安裝高度，以保證始發(fā)基座的強(qiáng)度和剛性，并保證導(dǎo)軌的平直。在后輔助設(shè)備與盾構(gòu)主機(jī)的連接前，要進(jìn)行合理的安裝和反力架，在開動(dòng)時(shí)，反力架的主要作用是反作用力，而反力架的安裝要保證起始平臺(tái)和反力架的端面彼此垂直，同時(shí)保證隧道的設(shè)計(jì)和布置。在安裝時(shí)，要把盾構(gòu)井體與反力架的連接處墊緊，保證反力架底板的抗壓強(qiáng)度。負(fù)環(huán)管片由負(fù)環(huán)混凝土管片和負(fù)環(huán)鋼管片組成，它們能使反力框架與負(fù)環(huán)混凝土管片之間高效地結(jié)合。

6.4.2掘進(jìn)施工

在地鐵工程施工場(chǎng)地100米以內(nèi)進(jìn)行試掘，認(rèn)真校核盾構(gòu)施工路線，合理控制推進(jìn)速度，設(shè)置最優(yōu)推進(jìn)參數(shù)，有效地控制土倉出土量、土壓力和渣土狀態(tài)，根據(jù)實(shí)際土層狀況，科學(xué)設(shè)定出土量和土壓，確保土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)。在盾構(gòu)施工中，要根據(jù)拼裝管段的長度，對(duì)出土量進(jìn)行有效的控制，每環(huán)管片的出土量必須在一定范圍內(nèi)。并在土倉內(nèi)維持適當(dāng)?shù)膲毫?，以避免出現(xiàn)最小或最大沖程。盾尾間隙得到了有效的控制，并改善了尾部的平衡。特別是在工地上，要采取特別的控制措施。強(qiáng)化注漿壓力、出渣量、土倉壓力、掘進(jìn)參數(shù)，并提前進(jìn)行障礙治理。

6.4.3到達(dá)施工

在盾構(gòu)工程到達(dá)前200米處，進(jìn)行精確的定位、精確的測(cè)量，并在100米處進(jìn)行了重新測(cè)量、調(diào)整，以保證盾構(gòu)機(jī)能精準(zhǔn)地抵達(dá)洞口，并提前拆除洞口;在5環(huán)處，及時(shí)切除剩余的構(gòu)件，逐步放慢掘進(jìn)速度;當(dāng)土倉土體積減小時(shí)，可適當(dāng)?shù)販p小土倉壓力，使刀片的旋轉(zhuǎn)速度維持在適宜的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。

6.5盾構(gòu)施工中的同步注漿與二次注漿

對(duì)同步注漿質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，必須對(duì)漿液的生產(chǎn)工藝進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，對(duì)漿液的配合比、稠度、漿液凝結(jié)時(shí)間等進(jìn)行合理的控制，并根據(jù)施工期間的出渣量來調(diào)節(jié)注漿量?？刂坪盟酀{的凝固時(shí)間，及時(shí)進(jìn)行二次注漿，補(bǔ)償?shù)貙訐p失。在軟弱地區(qū)應(yīng)注意注漿的充填，在硬巖區(qū)應(yīng)重視注漿壓力。

6.6超挖刀的應(yīng)用

在盾構(gòu)施工過程中，施工刀具會(huì)自行伸直，從而對(duì)施工軸線產(chǎn)生一定的影響。所以在盾構(gòu)機(jī)井下的安裝和調(diào)試中，應(yīng)先切斷超挖刀油管的封頭，然后重新連接，完成后繼續(xù)切斷。在加固區(qū)啟動(dòng)超挖機(jī)時(shí)，超挖機(jī)的伸縮范圍由小至大，以減小對(duì)超挖機(jī)的傷害。在設(shè)置超開挖區(qū)時(shí)，應(yīng)充分考慮超挖刀由于伸出、縮進(jìn)引起的超掘滯后，以及超開挖末端區(qū)域的擴(kuò)展。其中，超挖起始點(diǎn)即為超挖刀開始伸出的位置，而終點(diǎn)即為超挖刀開始縮進(jìn)的位置。

6.7工作井加固

針對(duì)地鐵工程的具體情況，采取了有效的加固措施，并結(jié)合地層的特點(diǎn)，采取有針對(duì)性的措施，既可以防止涌水沖入隧道段、工作井，對(duì)地鐵工程的施工造成不利的影響;如果工作井周邊的土壤比價(jià)穩(wěn)定，盾構(gòu)機(jī)處于無水狀態(tài)，則在滿足隧道工程的開挖要求時(shí)，可以不采用任何加固措施，如果工程場(chǎng)地存在較差的情況，則采用相應(yīng)的加固措施，以改善地基的穩(wěn)定性。在地鐵工程施工中，可以采用攪拌樁、旋噴樁等方法進(jìn)行地基處理，并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸蹋?duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸烫幚?，使其與加固區(qū)域內(nèi)的樁身進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇罱?，并將其搭接至隔水層。在盾?gòu)施工完畢后，對(duì)洞口進(jìn)行了拆除，并對(duì)防水結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，然后進(jìn)行了盾構(gòu)施工。

7.復(fù)雜地質(zhì)條件下的施工技術(shù)要點(diǎn)

7.1砂質(zhì)、淤泥地質(zhì)條件下的施工技術(shù)要點(diǎn)

在地鐵建設(shè)中，經(jīng)常會(huì)碰到?jīng)_積沙層和淤泥質(zhì)地層，但該地質(zhì)狀況總體穩(wěn)定性和承載力都很低。在采用土壓平衡式盾構(gòu)法的同時(shí)，必須加強(qiáng)對(duì)土體的土壓控制，確保土體的有效壓力不會(huì)發(fā)生明顯的下陷。在施工推進(jìn)時(shí)，要適當(dāng)加入物料，以提高渣土的性質(zhì)，以避免發(fā)生涌流、流砂、噴涌等問題。要正確掌握盾構(gòu)的行進(jìn)路線，以有效地防止盾構(gòu)的抬高。要改進(jìn)工藝，有效地減少水泥漿凝固的時(shí)間，使盾構(gòu)施工的整體質(zhì)量得到較好的保障。

7.2球狀風(fēng)化地層條件下的施工技術(shù)要點(diǎn)

球形的風(fēng)化地層往往會(huì)對(duì)盾構(gòu)工程的施工質(zhì)量造成一定的影響，提高各種設(shè)備的損失率，因此在此地質(zhì)環(huán)境中進(jìn)行工程建設(shè)要注意：一是在施工前要充分做好地質(zhì)勘察工作，掌握好風(fēng)化巖石的分布，并依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，制訂相應(yīng)的施工方案，以便于實(shí)施深孔爆破。二是對(duì)地鐵盾構(gòu)施工中的各種不正?，F(xiàn)象進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，就應(yīng)及時(shí)停止檢修，合理使用可收縮刀片，并及時(shí)更換專用工具。三是對(duì)球形風(fēng)化巖體周邊的軟土進(jìn)行加固，以防止風(fēng)化巖石隨刀片一起滾動(dòng)，從而不會(huì)影響正常的施工進(jìn)度。

7.3不均勻地質(zhì)條件下的施工技術(shù)要點(diǎn)

在地鐵工程施工中，往往會(huì)碰到軟硬不勻的地層，而此類地層又對(duì)盾構(gòu)的施工控制有很高的要求，因此，在具體的施工中，必須準(zhǔn)確把握好以下幾點(diǎn)：一是要對(duì)地鐵工程勘察的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析，準(zhǔn)確把握軟硬地層的分布，并對(duì)整個(gè)工程的力學(xué)特性進(jìn)行全面的分析。二是在采用土壓平衡模型時(shí)，應(yīng)注重加入適當(dāng)?shù)奈锪?，以改善其特性。三是在不均勻地層情況下，必須對(duì)地層軟硬土的分布進(jìn)行全面的分析，同時(shí)還要靈活運(yùn)用超挖刀、千斤頂?shù)炔僮鲄?shù)，對(duì)不均勻巖層情況下的盾構(gòu)軸線和姿態(tài)進(jìn)行有效的控制。

7.4斷裂帶地層條件下的施工技術(shù)要點(diǎn)

在斷層的地層中，盾構(gòu)施工往往會(huì)產(chǎn)生大量的涌水，而且由于大量的巖石速度較大，因此很容易造成螺旋輸送機(jī)的阻塞。同時(shí)，以蝕變花崗巖、硅化巖為主要成分的伏基巖具有較高的強(qiáng)度，這就需要盾構(gòu)機(jī)的破碎性。在這樣的地質(zhì)情況下，應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：首先，必須使用具有較好的破巖力的單刃滾子進(jìn)行作業(yè)。二是將泥漿、泡沫等物料注入土倉，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送帶的堵塞、涌水的合理控制。

8.施工中的風(fēng)險(xiǎn)控制8.1盾構(gòu)始發(fā)環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)控制

盾構(gòu)施工初期的施工風(fēng)險(xiǎn)很大，所以對(duì)盾構(gòu)施工的安全與質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)十分必要。在盾構(gòu)開始施工前，要檢驗(yàn)端頭的加固效果，合理地選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)的拆除順序，負(fù)荷測(cè)量盾構(gòu)和測(cè)量控制。施工中應(yīng)注意的問題有：一是在快速出強(qiáng)化區(qū)時(shí)，盾構(gòu)始發(fā)應(yīng)將土壓控制在稍大于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，避免因土壓太低引起地面坍塌。二要保證整個(gè)推力和轉(zhuǎn)矩不超過反力架和起動(dòng)底座所能承受的極限。三是在盾構(gòu)達(dá)到進(jìn)入加強(qiáng)區(qū)后，逐步降低土壓力到零值，并對(duì)出土量進(jìn)行嚴(yán)格的控制。第四，在盾構(gòu)施工中，要對(duì)隧道入口進(jìn)行10～15個(gè)圓周的縱向拉伸。

8.2管片問題

在盾構(gòu)隧道施工中，管片容易發(fā)生斷裂、錯(cuò)臺(tái)、滲漏，并伴隨而生。為了防止這種危險(xiǎn)，必須對(duì)管材的出廠質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，采用優(yōu)質(zhì)的管材。發(fā)現(xiàn)問題要立即改正，并注重對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)進(jìn)行改進(jìn)。對(duì)盾構(gòu)進(jìn)行參數(shù)控制。采取相應(yīng)的預(yù)防措施，防止隧道內(nèi)的管段上浮。

8.3盾構(gòu)掘進(jìn)

為了避免由于刀片與工作面接觸而造成盾構(gòu)的扭曲，盾構(gòu)的左右兩邊應(yīng)設(shè)置限位機(jī)構(gòu)。在盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，只有在刀片到達(dá)工作面后才能轉(zhuǎn)動(dòng)。盾構(gòu)機(jī)也會(huì)出現(xiàn)機(jī)頭下陷的情況，在推進(jìn)時(shí)，中、下兩個(gè)氣缸的推力要比上個(gè)氣缸大，總推力不能超過1200 kN，轉(zhuǎn)矩不超過3500 kN，而且速度要控制在20 mm/min，這樣才能有效地避免盾構(gòu)機(jī)頭下陷。

8.4反力架、負(fù)環(huán)管片的拆除

在進(jìn)行土壓平衡式盾構(gòu)施工中，將負(fù)環(huán)和反力架的拆除計(jì)算公式如下： F=管片與地面摩擦因數(shù)×π×管片外徑×安裝管片的長度×管片后的平均土壓力，這樣，在同步注漿漿液強(qiáng)度達(dá)到一定程度后，即可進(jìn)行拆除工作。8.5盾構(gòu)掘進(jìn)中的同步注漿和二次注漿

對(duì)同步注漿質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，必須對(duì)漿液的生產(chǎn)工藝進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，對(duì)漿液的配合比、稠度、漿液凝結(jié)時(shí)間等進(jìn)行合理的控制，并根據(jù)施工期間的出渣量來調(diào)節(jié)注漿量?？刂坪盟酀{的凝固時(shí)間，及時(shí)進(jìn)行二次注漿，補(bǔ)償?shù)貙訐p失。在軟弱地區(qū)應(yīng)注意注漿的充填，在硬巖區(qū)應(yīng)重視注漿壓力。

8.6超挖刀的使用

在盾構(gòu)施工過程中，施工刀具會(huì)自行伸直，從而對(duì)施工軸線產(chǎn)生一定的影響。所以在盾構(gòu)機(jī)井下的安裝和調(diào)試中，應(yīng)先切斷超挖刀油管的封頭，然后重新連接，完成后繼續(xù)切斷。在加固區(qū)啟動(dòng)超挖機(jī)時(shí)，超挖機(jī)的伸縮范圍由小至大，以減小對(duì)超挖機(jī)的傷害。在設(shè)置超開挖區(qū)時(shí)，應(yīng)充分考慮超挖刀由于伸出、縮進(jìn)引起的超掘滯后，以及超開挖末端區(qū)域的擴(kuò)展。

結(jié)束語

總之，土壓平衡式盾構(gòu)法是目前地鐵工程建設(shè)中應(yīng)用最廣泛的一種技術(shù)，它既可以節(jié)約人工，又能保證工程質(zhì)量。簡而言之，土壓平衡式盾構(gòu)施工技術(shù)在工程應(yīng)用時(shí)，主要采用的是打圓法，將挖掘出來的土沙直接儲(chǔ)存在密閉的土倉內(nèi)。在地鐵工程中，合理運(yùn)用土壓平衡式盾構(gòu)法，可確保隧道的快速開挖，確保隧道施工的安全。所以，作為一名隧道工程的建設(shè)者，必須熟練地掌握這一技術(shù)，才能使其達(dá)到最大的施工質(zhì)量。

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