地铁隧道盾构掘进施工技术要点分析

杨浩

摘 要：地铁隧道工程盾构法施工的方法基本上是明确的，但鉴于地铁盾构法隧道施工条件和要求的差异。上述方法在其他项目中的应用，还应结合具体工程的建设情况，因地制宜地灵活运用。

关键词：地铁隧道;盾构掘进;施工技术要点

中图分类号：U231.3 文献标识码：A

0 引言

近年来我国很多大中型城市都将地铁作为了城市公共交通体系的重点发展方向，地铁工程项目的数量以及规模不断增加，因此对地铁隧道施工质量和效率都提出了较高的要求。目前盾构掘进已经成为了地铁隧道工程建设中的主要施工方法，其与传统地铁施工技术相比，具有施工效率高、安全性好以及自动化程度高等特点。盾构掘进是目前地铁施工中的重要方式，其具有较高的自动化水平，极大地提高了施工效率。在应用盾构掘进技术进行地铁隧道工程的施工时，施工单位应充分了解施工区域的地质水文情况，准确把握施工中的重难点环节，加强对施工质量的控制。同时还要通过施工监测等信息化手段来保证施工的安全，确保地铁隧道工程整体施工的质量安全。

1 盾构施工概述

1.1 基本原则

盾构机是在开挖过程中保持周围土壤稳定性以避免倒塌的主要施工机械，具有隧道开挖和排渣功能。在施工过程中，盾构机械可以在内部完成管片组装，形成完整的衬砌结构，同时保证周围的土壤处于稳定状态，进而在安全的环境中成功完成隧道的施工。盾构法的基本目标是尽可能降低围岩扰动的程度，以最快的速度完成地铁隧道的施工，同时形成地铁隧道的主体结构，维护周围现有建筑物的安全稳定性。

1.2 阶段划分

盾构施工包括三个阶段：（1）始发阶段，如施工工作井，根据设计要求选择并安装适当类型的盾构机等;（2）掘进阶段，需要连续开挖，工作量较大;（3）盾构机到达阶段，主要涉及整理工作，如对接收轴入口处的土壤进行加固处理，以及适当拆卸盾构机。

2 工程概况

某地铁站盾构区间下行线起、终点里程为XK8+353.421～XK9+550.390，长链3.983 m，长度为1 200.952 m。上行线起、终点里程为SK8+353.421～SK9+550.390，长链1.632 m，长度为1 198.632 m。

3 工程重难点

3.1 盾构掘进加固体

在盾构掘进施工过程中，于起始位置和端头位置进行土体加固，在加固处理后土体相对较硬，为有效保护刀盘，促进盾构掘进顺利进行，这两处的掘进压力相较于理论值可略微降低，同时将掘进速度控制在1.0 cm/min以内。在推进过程中，应注意在盾构正面位置添加发泡剂，利用此来降低刀盘掘进中受到的扭矩力，从而让总推力降低，同时也有助于挖掘土体的顺利排出。在盾构经过加固区域之后，可适当提升平衡土压力值，加强对地层变形量的实时监测，然后对具体的平衡压力、推进速度等做出适当调节。

3.2 隧道防水施工

在盾构隧道施工过程中，防水是一项非常重要的工程项目。防水效果直接影响隧道工程的质量，属于施工过程中的关键内容。在实际施工中，根据盾构工程结构的防水形式，结合隧道的地质构造，采取防水施工措施，做好防水处理。

4 地铁盾构正式掘进施工控制技术

4.1 土压力设定

盾构施工时，应注意保证开挖面土层的稳定性，尽量减少对天然土层的干扰，减少对地表的不利影响。本工程开挖采用土压平衡盾构法施工。为保证开挖面稳定，主要通过控制开挖面土仓土压力来实现。开挖施工前，采用预先计算的压力值作为预设土压力，确保土仓内土压力与开挖面土压力和地下水压力平衡，可有效促进盾构机稳定掘进。

4.2 控制掘进过程速度

盾构机操作人员应注意在启动和结束阶段控制设备的推进速度，使之以较为缓慢的速度推进，然后逐渐提升推进的速度。通常在一环掘进施工时，应尽可能使掘进速度值处于恒定的状态，降低其产生的波动，以此确保切口位置的土压处于相对稳定的状态。此外，应注意保证推进速度与同步注浆系统注浆量之间的协调性，同时保证掘进过程中开挖面具有较高的稳定性，正常状态下将掘进速度控制为6 cm/min，如果在盾构掘进过程中遭遇到障碍物，应适当降低掘进速度，将之控制在2 cm/min左右。

4.3 管片拼装

盾构隧道采用的管片外径为660 cm、内径为590 cm、厚度为35 cm、环宽为120 cm。管片由6小块预制钢筋混凝土管片拼装完成，主要分为封顶块、邻接块、标准块、拱底块四种类型，预制用混凝土应用C55高强度混凝土，同时要求其抗渗等级达到P10。在安装封顶块的时候，应首先保证相连接的两个接块之间有充分的空间插入。在整个拼装过程中，从隧道底部开始安装，安装顺序为：标准块→相邻块→拱底块→封顶块，在进行封顶块安装的时候，先使之在径向上保持2/3左右的管片宽度搭接，然后将之逐渐推送到位。各管片安装就位后，应及时推动油缸，使管片紧固，然后将安装机移开。安装完毕后，使管片紧固，都应安排人工对其做紧固处理，在盾构隧道中，管片衬砌是一种非常有效的防水方法。装配和连接质量将对隧道的使用寿命产生重大影响。因此，必须进行永久性防水处理，严格控制管片安装质量。

4.4 管片纠偏

在进行管片安装的过程中，应注意做好纠偏工作，以保证衬砌环面与设计轴线处于垂直状态，通常在对轴线进行纠偏处理时，需要一个较长的过程才能顺利实现，该过程需要连续几环才能有效控制。在实际施工中一旦发现偏离轴线的情况，便需要对千斤顶做出调整，必要的情况下可加贴纠偏楔子。

（1）应用千斤顶的行程差来调节轴线偏差。为提升轴线吻合度，在纠偏时应提升测量纠正频率，保证每环纠正偏差量低于4 mm，避免出现过度性纠偏，以致对地层造成较大的扰动，引发地面沉降、建筑结构不稳等危害，同时也可能使得環缝增大，漏水风险加大;（2）在进行管片拼装之前，应对上一环的管片拼装报表进行分析，然后在本环拼装中采取有效纠偏措施，控制纠偏量;（3）在对管片进行拼装时，应严格控制安装精度，不能出现内外张角、踏步等不良情况;（4）当盾构过程中出现纵坡时，可采用边坡稳定法进行控制。但在实际开挖过程中，曲率半径更容易达不到要求，使曲线与实际设计不符，进而对后期管片拼装产生不利影响。在这种情况下，可以在竖曲线上粘贴石棉橡胶板，以达到曲率校正的目的。但应注意控制石棉橡胶板的粘结厚度，使其在设计要求范围内，避免后期泄漏。

4.5 管片防水

4.5.1 管片结构自防水

本工程衬砌混凝土采用强度为C55的高强砼，其抗渗等级≥P10。管片的抗渗和检漏标准：在0.8 MPa水压力作用下，恒压3 h，渗透深度小于5 cm。管片在預制厂制作时防水检查和检测的内容主要有：砼的抗渗强度报告、管片检漏试验报告、外观检查报告、成环拼装精度检查报告等。在进行外观检查时，应满足内实外光的基本要求，不能存在气孔、小蜂窝等明显质量不良问题。

4.5.2 吊装孔（注浆孔）防水

当吊装孔与灌浆孔联合使用时，可在吊装孔外预埋30 mm素砼，以便进行早期节段安装。当衬砌后面需要进行二次混凝土灌浆时，可先破坏预设的素混凝土，孔内可用于灌浆。此外，灌浆后的孔内还设置了膨胀水螺孔密封圈，以提高防水性能。

4.5.3 同步注浆和二次注浆

本研究标段隧道盾构施工土壤主要为粉质粘土和淤泥质粘土层，地层本身稳定性相对较弱。盾构掘进过程中，易对土体产生较大扰动，造成大变形、塌方、大沉降等异常情况，因此盾构掘进施工时应同时进行注浆，并在个别部位进行二次钢筋灌浆，以提高结构的稳定性。

5 地铁盾构掘进施工质量控制措施

5.1 盾构掘进施工过程中的质量安全保证措施分析

地铁盾构隧道施工前，应结合初测资料对施工技术参数进行相应调整，并进行技术交底，确保施工人员准确掌握线路设计及各项技术要点。盾构掘进过程中，各项技术参数的设置应严格按照主管工程师的指示进行。施工过程中如遇紧急情况，施工人员应立即暂停施工，并及时报告。未经值班工程师处理指示，严禁擅自施工。施工单位应指派专业技术人员和工程师值班，对盾构施工过程进行远程监控，及时解决现场突发事故，确保施工指令的安全。

5.2 加强施工中的质量安全监测

在盾构掘进过程中，为了更好地保证施工质量和安全，应全面监督管理施工全过程，对掘进参数进行动态监测，对各环掘进数据进行详细记录和科学分析。在此基础上，根据盾构施工的实际情况，及时调整掘进参数。同时，在地铁隧道盾构隧道施工中，还应动态监测隧道轴线和线形的精度，加强对施工区周围建筑物和土地沉降的监测，通过对各种监测数据的综合分析，调整施工技术参数。

5.3 准确把握盾构掘进施工过程中的重难点环节

由于盾构掘进的施工环境较为复杂，发生喷涌等突发情况的几率较高，这会对施工的安全和指令产生较大的威胁。因此在施工中应结合施工现场的实际现场特征以及地质条件等对渣土采取必要的改良措施，从而使掘削面更加稳定。同时为了避免喷涌事故的发生，在选择盾构设备时螺旋输送机应采用在断电时能够将后阀门自动关闭的型号，并应准确控制加水量，避免出现空仓操作的情况。

5.4 对施工操作人员进行施工技术和安全培训

地铁盾构隧道施工对施工人员的技术水平有很高的要求。因此，施工单位应积极组织施工人员进行技术培训，帮助他们准确掌握盾构掘进作业的各种技术要点和操作规程，全面提高其专业技术能力和综合素质。同时，加强对施工人员的安全教育，提高其安全意识，为保证地铁盾构隧道施工的质量和安全打下良好的基础。

6 结束语

目前盾构掘进已经成为了地铁工程建设中的主要施工方法，其与传统地铁施工技术相比，具有施工效率高、安全性好以及自动化程度高等特点。在应用盾构掘进技术进行地铁工程的施工时，施工单位应充分了解施工区域的地质水文情况，准确把握施工中的重难点环节，加强对施工质量的控制。

参考文献：

[1]张杉，王利龙.浅析地铁盾构始发、接收关键施工技术[J].建材与装饰，2020（3）：282-283.

[2]王岚.地铁盾构施工技术问题分析[J].中华建设，2020（1）：112-113.