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摘要：随着社会的发展与进步，重视盾构法在地铁工程施工的技术要点分析具有重要的意义。本文主要对盾构法在地铁工程施工的技术要点进行探讨。
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关键词盾构法 地铁 施工 技术 要点
Abstract: With the social development and progress, the emphasis in the subway shield construction techniques analysis is of great significance. This article focuses onthe shield of the subway construction techniques and makes discussion.
Key Words: shield method, subway, construction, technology, points
中图分类号： U231文献标识码：A 文章编号：
引言
随着我国城市轨道交通建设的发展，各地大力兴建地铁使我国地铁施工技术不断发展和提高。在城市中实施大规模地下工程建设由于受到施工场地、地面道路交通、市政公共设施、隧道间相互交叉以及地下结构物的穿插重叠等城市环境因素的制约，传统的施工方法难以普遍适用。为适应这一实际条件，安全、快速、高质量的盾构新技术应运而生，现已成为我国城市地铁隧道的主要施工方法。
1、盾构始发阶段
盾构始发阶段是控制盾构掘进施工的首要环节。在盾构始发(出洞)前、后各项准备工作中做好充分的技术、人员、材料、设备准备，并对盾构是否具备出洞条件予以审查，确保盾构在安全可靠的前提下能顺利出洞。
1．1盾构出洞土体加固
为了确保盾构出洞施工的安全和更好地保护附近的地下管线和建(构)筑物，盾构出洞前需对出洞区域洞口土体进行加固。土体加固的方法较多(如水泥搅拌桩加固、旋喷桩加固等)，但无论采用何种加固方法，对土体加固的效果检验应作为重点控制的内容。在确保加固效果满足设计要求前提下，才能同意盾构出洞，否则应及时采取补救措施。
1．2盾构始发基座设置
盾构始发前需将盾构机准确地搁置在符合设计轴线的始发基座上，待所有准备工作就绪后，沿设计轴线向地层内掘进施工。因此，盾构出洞前盾构始发基座定位的准确与否。直接影响到盾构机始发姿态好坏，应重点复核以下内容：
1．2．1洞门位置及尺寸。在基座设置前．应采用测量工具对洞口实际的净尺寸、直径、洞门中心的平面位置及高程进行复核。
1．2．2盾构始发基座位置
盾构始发基座的设置依据不仅包括洞门中心的位置、还包括设计坡度与平面方向。在始发基座设置完毕，为确保盾构机能以最佳的姿态出洞。技术人员应复核基座顶部导向轨的位置(平面位置及高程)，确保盾构搁置位置和方向满足设计轴线的要求。
1．3盾构机及后配套设备
盾构法隧道施工主要依靠盾构掘进机及配套设备完成掘进任务，由于受工作井内空间限制，需将盾构机及后配套台车分节吊装运至井下，并在井下安装、调试和试运转。土压平衡式盾构机及后配套设备构成主要由盾构壳体(包括刀盘及切口环、支撑环、盾尾)、推进系统、拼装系统、油脂润滑系统、监控系统等组成。
1．4后盾支撑系统安装
盾构前进的动力是通过千斤顶来提供。而盾构始发时千斤顶顶力是作用在后盾支撑系统之上。一般后盾支撑体系是由钢反力架、钢支撑、临时衬砌(负环管片)等组成。应重点关注后盾支撑系统是否满足其技术要求，即后盾支撑系统必须有足够的刚度和强度，确保在顶力作用下不发生变形。
1．5洞门围护结构凿除(出洞侧)
地铁盾构法隧道施工一般以车站主体结构两端端头井作为盾构始发井和接收井。盾构在始发前需对始发井出洞侧洞口围护结构进行分次凿除，一方面清除盾构出洞前障碍，另一方面第一次凿除围护结构后通过打探孔可进一步直观地观察盾构出洞土体加固的效果。可在洞门围护结构凿除后应对其后土体自立性、渗漏等情况进行观察，判断出洞区域土体的实际加固效果是否满足盾构安全出洞的要求。
1．6盾构出洞装置安装
由于隧道洞口与盾构之间存在建筑间隙，易造成泥水流失，从而引起地面沉降及周围建筑物、管线位移，因此需安装出洞装置。一般包括帘布橡胶板、圆环板、扇形板及相应的连接螺栓和热圈等。应重点对帘布橡胶板上所开螺孔位置、尺寸进行复核，对出洞装置安装的牢固情况进行检查，确保帘布橡胶板能紧贴洞门，防止盾构出洞后同步注浆浆液泄漏。
2、盾构试掘进和正式掘进阶段
根据盾构法施工艺的特点，盾构安全出洞后需通过前100环试推进寻求最佳施工参数，为全线的正常推进提供符合实际土层特点的技术参数。不论在试掘进还是正式掘进阶段，可以通过观察盾构机控制室内仪器仪表显示的数据、分析隧道及地面沉降情况等手段进行动态监控，及时掌握和分析施工技术参数变化，检查看构掘进中的姿态、管片拼装的质量、注浆作业的效果等，采取相应的措施确保盾构掘进施工质量和周边环境的安全。
2．1盾构掘进姿态控制
所谓盾构姿态具体是指盾构掘进中现状空间位置(包括高程和平面位置)。盾构姿态控制就是将盾构轴线控制在与设计允许偏差范围内。盾构姿态控制的好坏，不仅关系到盾构轴线是否能在已定的空间内在设计轴线允许偏差内推进，而且还影响到后续工序管片拼装的质量(只有盾构掘进姿态控制在允许误差之内，才能确保管片拼装能在理想的位置)。因此，在盾构掘进阶段对盾构姿态的控制始终是重中之重。
2．2管片拼装控制
根据盾构法施工工艺管片成环的特点：管片是在盾壳的保护下在盾尾拼装成环形成隧道的。它是盾构法施工的关键工序，管片拼装的质量好坏直接影响到隧道结构的安全和使用功能。
2．3注浆作业监控
盾构法工艺施工隧道，由于盾构壳体与拼装管片之间存在“建筑空隙”，如不及时填充，势必产生土层扰动变形，造成地面变形(严重的危及到地面建筑和地下管线的安全使用)或隧道结构变形。注浆作业是盾构法隧道施工控制地面和隧道结构变形主要技术措施之一。通过压浆填充“建筑空隙”控制变形量。施工中的注浆工艺分为同步注浆、衬砌后补注浆，无论采用哪种工艺，在施工过程中都应重点注意浆液配合比、注浆量、注浆压力等主要技术指标。
3、盾构接收(进洞)
盾构接收(进洞)阶段掘进是盾构法隧道施工最后一个关键环节。盾构能否顺利进洞关系到整个隧道掘进施工的成败。在盾构进洞前后应做好充分的盾构接收的准备工作，确保盾构以良好的姿态进洞，就位在盾构接收基座上。
3．1盾构进洞土体加固
盾构进洞区域土体加固一般与出洞区域土体加固是同时进行，对盾构进洞土体加固效果的检验可参照对盾构出洞土体加固。
3．2盾构接收基座设置
盾构接收基座用于接收进洞后的盾构机，由于盾构进洞姿态是未知的。在盾构接收(进洞)前仍需复核接收井洞门中心位置和接收基座平面、高程位置(一般以低于洞圈面为原则)，确保盾构机进洞后能平稳、安全推上基座。
3．3进洞前盾构姿态监控
在盾构进洞前100环对已完成隧道内布置的平面导线控制点及高程水准基点做贯通前复核测量，是准确评估盾构进洞前的姿态和拟定进洞段掘进轴线的重要依据。
4、常见施工事故预防及处理措施
4．1 防止盾构法结泥饼施工技术措施
盾构机穿越易结泥饼的地层时，盾构机掘进时会在刀盘特别是刀盘的中心部位产生泥饼。当产生泥饼时，掘进速度急剧下降，刀盘扭矩也会上升，大大降低开挖效率，甚至无法掘进。施工中采取的主要技术措施为：
1)在到达这种地层之前把刀盘上的部分滚刀换成齿刀，增大刀盘的开口率。
2)加强盾构掘进时的出土管理，密切注意开挖面的地质情况和刀盘的工作状态。
3)刀盘前部中心部位布置有数个泡沫注入孔，在这种地层掘进时可以适量增加泡沫的注入量，减小渣土的黏附性，降低泥饼产生的几率。
4)刀盘背面和土仓压力隔板上设有搅拌棒，以加强搅拌强度和范围，并通过土仓隔板上搅拌棒的泡沫孔向土仓中注射泡沫，改善渣土和易性，增大渣土流动性。
5)必要时螺旋输送机内也要加入泡沫，以增加渣土的流动性，利于渣土的排出。
6)一旦产生泥饼，可空转刀盘，使泥饼在离心力的作用下脱落。确保开挖面稳定后，可采用人工进仓处理的方式清除泥饼。
4．2 防止盾构机螺旋输送器喷涌的技术措施
由于基岩裂隙水发育，且得到地下水的补给，进入土仓的渣土不具有一定的塑性，承压水与无塑性渣土容易形成螺旋输送器喷涌。针对这种情况采用下列措施：
1)隧道下坡并处于硬岩含水地层中必须切断管片与围岩间隙汇集的地下水与开挖面的水力联系，管片处于硬岩含水层中长度越长，管片背后存储的水力和压力就越大，这就要求同步注浆效果必须达到完全封闭衬砌空隙并阻水，避免土仓与管片背后形成水力通道。
2)采取土压平衡模式掘进，严格控制进尺、出土量，保证盾构机连续均衡快速通过该区域。如图1。
3)及时对盾尾密封刷添加足量的油脂，确保盾尾的密封性，防止因盾尾密封性不好发生涌水、涌沙现象。
4)如果发现有涌水现象，将螺旋输送器前端退出土仓，并关闭土仓闸门。启用保压泵，将渣土直接泵送至渣土车。在关闭螺旋输送器的情况下继续掘进，让切削下来的土体挤出土仓内的水，但要预防仓内压力过高，造成盾构机前方隆起、冒浆和击穿盾尾密封等事故。
5)加强地面监测，及时进行信息反馈。
5、结束语
盾构法隧道工程是一项综合性施工技术，通过多年来前人的不断摸索和实践已经形成了一套比较成熟的施工技术。盾构法施工技术也在原有的基础上不断地发展(单元、小直径逐步向多元、大直径)，而且国产盾构的制造及施工技术也取得了可喜的成绩。
参考文献
1．王锡军、周林生.地铁盾构穿越暗挖风道施工技术.建筑技术．2009．11．15
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。 |
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发表于 2018-7-16 20:32:24