探析地铁盾构法施工技术

摘要：目前，地铁盾构法的施工技术在地铁施工中应用的程度逐渐加深，发挥着不可比拟的作用和优势。要想增强地铁施工的安全性与稳定性，不断满足于城市对于地铁施工的实际需求，就必须要应用好地铁施工盾构法的施工技术，并且要不断改进和完善。从而进一步缓解城市交通环境带来的压力和负担，实现地铁事业的发展建设目标。基于此，本文对地铁盾构法施工技术进行探讨分析。

关键词：地铁；盾构法；要点；优化策略

1、引言

在经济不断发展的背景下，我国的交通事业的发展日新月异。很多一、二线城市都开始进行地铁方面的建设，城市交通网络基本已经形成以地铁为核心的网络。在城市轨道建设工程项目中主要应用的施工方法是盾构法。因此，需要施工单位工作人员对盾构法进行一定的研究与了解，对盾构法的信息进行全方位的掌握，以提高地铁工程建设的质量，保证城市地铁工程设计目标的实现，满足人们的出行需求，提高社会服务水平。

2、地铁盾构法施工技术概述

2.1地铁盾构法施工技术简介

地铁盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧道轴线边向前推进边对土体进行挖掘。该钢组件的壳体即为护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑作用，承受周围水土的压力，挖掘、排土、衬砌、注浆等作业全在护盾的掩护下进行。

2.2地铁盾构施工法的原理

随着施工技术的不断发展以及各种新型设备的广泛应用，盾构机已经成为了城市地铁盾构法施工过程中所采用的最主要的机械设备，由挖掘系统、稳定支撑系统和注浆系统组成的盾构机，其主要的功能是在不断向前挖掘的过程中，利用其自身的支撑和稳定系统，达到保挖掘好的孔洞的目的，而盾构机尾部的注浆系统则是在盾构机作业的过程中，起到加固隧道周围岩石的作用，从而起到进一步加强隧道支撑的目的。

2.3地铁盾构法施工的特点

（1）安全性较高。盾构法的施工地点通常在地下，这使得整个施工过程受地面情况和季节因素的影响较小，可以随时随地安排施工。与其他城市建设工程施工容易受到地面交通、气候等外部因素的影响不同，城市地铁隧道工程采用盾构法施工可以避免这些外部因素的干扰，进而可以有效确保施工进度。

（2）工作效率较高。在盾构法中，选用的盾构机的质量非常优良，在施工中，无论是支护和挖掘，还是排土和衬砌，都能够精确而快速地一次性完成，从而使施工工作的效率很大程度地提升了。

（3）经济性更佳。我国的地域跨度较大，不同城市的地质条件可能存在一定的差异，而无论是哪种地质条件，盾构法施工技术都具有较好的适用性，是多种施工技术中性价比较高的一种城市隧道施工技术，值得在城市地铁施工作业中进行广泛推广和应用。

（4）产生危害较小。运用盾构法进行施工，施工场地需要的比较少，只竖井占用适量的场地面积，地下水的水位降低及拆迁都不需要，在施工的进行中，不会产生震动和噪音，无论是对城市的交通和居民的居住，还是商业方面，所造成的影响都非常小。

3、地铁盾构法施工技术要点

3.1盾构机掘进施工的技术要点

盾构机不仅在地铁建设的过程中揮着极为关键的作用，同时也是地铁工程建设过程中最关键的技术要点，而盾构掘进的过程中是盾构机在进出洞之前最重要的工作内容，这一施工环节的施工原则就算必须尽可能的降低盾构施工对周边环境所产生的影响，只要最大限度的降低盾构施工对周围土体所造成的影响，才能确保盾构开挖的正常稳定进行。而盾构掘进阶段盾构姿态的控制和保持是确保整个盾构掘进施工作业顺利进行的关键，这一过程中的作业主要包括了注浆方式、盾构的坡度、盾构姿态等环节。在盾构施工作业的过程中，必须严格的按照施工技术的要求进行现场施工数据的测量，详细的进行地表沉降数据的试验，才能为盾构开挖面的正常稳定进行奠定良好的基础。

3.2盾构机进出洞技术要点

盾构机进出洞是重大风险源的施工环节，在人员、设备、技术、环境、工艺等各项强制要求合格以后才能进行。一定要建立支持推进施工的良好稳定后盾和接受系统，确保始发接收的加固洞口处土体稳定，洞口与盾构外壳建筑空隙的密封技术以及完善的应急抢险的预案和指挥行动体系等都是缺一不可的必要关键所在。

3.3不良地质地铁盾构法施工的技术要点

首先，可以采取提升土舱压力的方式，也达到预防正面土体出现液化的目的；其次，可以采取向土舱内加泥的方式，以达到避免喷砂现象的出现。只有严格的按照施工技术的要求施工，才能从根本上确保盾构施工的顺利进行，而这也是促进城市地铁盾构法施工水平和效率稳步提升的关键手段。

3.4盾构穿越粉砂层技术要点

地铁施工常受到城市地铁隧道线路周边地质条件的影响。对盾构法而言，粉质黏土类型的土层等软土地层是最为有利的环境，然而在实际作业过程中，还是会遇到穿越粉砂层的情况，这在很大程度上增加作业难度，因此必须要采用有效施工技术来确保该阶段施工得以顺利完成。通常主要是因为出土口喷砂以及土体液化的原因而导致施工难度提高，因此该阶段施工技术重点在于提高土体的止水性与流动性。通常可以采用往土舱内加泡沫剂或者膨润土等或是增加土舱压力等方法来实现。

4、地铁盾构法施工技术的优化策略

4.1盾构施工开挖前要做好地质勘探工作

在地铁轨道建设中，经常会遇到某些地质环境恶劣的情况，如断层、土层薄弱等情况，这些都会给工程的进行带来影响，因此必须实现对要挖掘的现场进行勘测，确保工程的安全和顺利。及时对盾构机进行保养，为了确保盾构施工的顺利，可利用多方向支撑液压钻机预先对要施工场地进行勘测，及时掌握有效的施工信息，以便于及时做出相应的处理方案。当盾构每天的施工进度超出20～30m，要使用地质雷达，充分掌握施工现场的地质信息，以便于接下来的施工。

4.2减少盾构法施工的中的管片上浮现象

要施工建设中，管片上浮情况时有发生。要充分了解和掌握施工地点的地质状况，通过与规划使用数据的对比来不断深入到实际操作环境中。在俱进施工过程中，要控制好相应的速度与推力，进一步强化对盾构机作业的控制力度，尽可能地避免管片上浮现象的发生。一方面是增加同步注浆的抵抗力，使盾构同步注浆尽快凝固，抵抗管片的上浮力。二是增大相邻管片之间的约束力，可考虑用槽钢把突出盾尾的管片连成整体，即增加成型隧道的刚度。同时复紧螺栓，适当减缓掘进进度。

4.3防喷涌技术改进

在盾构开挖施工的过程中，要充分利用盾构机在施工工作面上所产生的压力，确保土压力与水压力之间始终保持平衡的状态，防止发生掌子面土体隆沉和螺旋机出土口喷涌。所以如果推进过程中发现异常，需进行进行土体改良，打入发泡剂或者膨润土等改良材料。使切削的土体在压力仓内调整成比较理想的状态。同时在螺旋机与压力仓出土口处假设自动闸门，在紧急情况下强行关闭闸门。

4.4注重纠偏和进度

地铁施工盾构法技术中主要推进的就是盾构设备，在具体的施工过程中要保证技术力量的实现，就需要相关的施工人员与技术人员在推进的过程中进行相应的纠偏工作，一般需要分片与分段进行，不能猛纠猛调，以不破损管片为原则。主要是对相关的数据与参数进行密切的检测，减少干扰因素对线路的影响。在后续的施工过程中，施工人员与技术人员需要对施工参数进行密切的监控，将最大隆起量进行一定的限定，以此来实现对地铁隧道的保护。

4.5盾构法施工中控制地面沉降的措施

目前，大部分的隧道都是使用土压平衡式盾构方法。土压平衡式盾构主要施工原理是充分地利用最前面的全断面切削刀盘，然后將正面土体切削下来的土进入刀盘后面的密封舱内。在这个过程中，还需要做好土压平衡控制，在实际施工时应根据盾构上方土体的隆陷和荷载变化进行调整，同时密切注意地上地下施工监测数据及时调整参数。从而能够降低盾构对土层的影响，防止地层发生沉降现象。因此，在进行盾构施工的时候，需要合理地选择盾构机，从而有效控制沉降现象的发生。地面沉降还受到注浆的影响，因此在盾构施工时要加强同步注浆、二次注浆等方面的控制，包括注浆的速度、配比、注浆量等方面，将其控制在合理的范围内，从而防止发生地层变形情况。地面的沉降主要是受到内在和外在的因素影响，对于地质条件，需要进行实际的勘察，从土体性质、覆土厚度、地下水变化等方面进行判断，从而能够有效掌握上述情况，防止发生地层变形现象。

5、结束语

城市地铁盾构施工法，是现阶段地铁施工过程中安全性最高的地铁施工技术。随着地铁施工企业的不断发展以及施工机械的不断改善，在加上先进的工程测量、定位、控制技术的广泛应用，相信我国地铁盾构施工技术的运用一定可以有效的促进地铁施工质量和效率的全面提升，从而发挥出其在我国地铁工程项目建设过程中的积极作用。

参考文献：

[1]地铁盾构施工风险管理[D].张竣洋.复旦大学2013.

[2]地铁盾构同步注浆对地表沉降的影响规律及机理研究[D].罗海燕.太原理工大学2017.

（作者单位：天津第三市政公路工程有限公司）