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摘要：随着城市地面交通压力逐渐增大，各个城市相继开始兴建地铁，地铁给人们的生活出行带来了诸多便利。在当前的地铁隧道施工中应用地铁施工盾构法的程度已日益加深，其重要作用和优势得到了充分的发挥，成为地铁施工建设的重点。本文概述了盾构施工法的含义，介绍了地铁施工盾构法的施工技术，对构施工中常见的质量问题和控制措施进行了分析，以供参考。
关键词：盾构工法；施工质量；控制重点；措施
1 盾构施工法的概念
1.1 盾构施工法的原理
地铁盾构施工使用的是盾构机，施工人员利用盾构机钢壳的支护作用，以千斤顶为动力顶推着盾构机前进，进行切削土体、输送土渣、拼装隧道衬砌等作业。盾构，从字面上理解，盾是指钢壳，支护围岩以保证挖掘工作的安全性；构是指管片衬砌、注浆体的构成，可以保证隧道断面的稳定。
1.2 盾构施工阶段划分
依据盾构施工在时间顺序上的不同，可以将盾构法施工进行三阶段的划分，具体为：始发作业阶段、盾构掘进阶段和盾构到达阶段。盾构施工始发作业阶段，其实施的主要内容为：建造盾构工作井、进洞口土体加固、盾构掘进机安装等；掘进阶段的主要作业内容为：初推段掘进施工、盾构连续掘进施工以及掘进机设备转换等；第三个阶段的主要作业内容包括：接收井洞口土体加固以及盾构机拆卸并运出地面等操作。
2 存在的质量问题
2.1 管片上浮
出现管片上浮的现象，分析后得出原因有以下几点：（1）由于此盾构区间地层含水量丰富，地下水产生的浮力使刚安装好的管片上浮偏移，这是管片上浮的根本原因；（2）在下坡段，盾构机千斤顶推力与水平方向形成一个夹角，而千斤顶对管片的推力有一个竖向分力，管片在此作用力下出现上浮现象。（3）采用的惰性浆液初凝时间较长又很容易被地下水稀释，处理不当就无法对管片有足够的约束力反而产生了上浮力。（4）盾构掘进速度过快，浆液不能及时凝结也造成了管片上浮。
2.2 联络通道处成型隧道质量问题原因探析
因为联络通道位于隧道内部的最低点，实践中尤其是那些采用“V”型纵坡设计的隧道区间，一般情况下，联络通道处于隧道纵坡拐点处附近。如若隧道区间平面曲线也位于该曲线上时，隧道便位于线型控制最不利的位置点，一旦盾尾间隙、转弯环管片点位选择、推进油缸行程差不能够精准的匹配地铁区间后期线性时，将导致盾尾内的管片脱出盾尾后的管片，进而导致错台、错缝、挤裂等现象的发生。
3 地铁施工盾构法的施工技术
3.1 盾构始发、接收
盾构始发、接收在盾构法进行盾构施工过程中的地位非常重要，是其不可或缺的关键部分。在破除洞门围护结构后，要仔细检查掌子面正面土体，要让后面的盾构机及时顶到掌子面得到保障。如果发现有渗漏现象出现在洞口，就要采取切实有效的措施进行及时的补救。同时还要加强检查前仓土和土仓内的力度，对存在的混凝土块做到及时清理。
3.2 正式开始掘进
掘进工作一般在盾构机始发后进行，此时需要对盾构的管片拼装和姿态位置还有注浆等内容进行反复的检查。对于掘进时的推力、刀盘转速、扭矩等相关数据和地面的沉降状况要定时观测，试掘进通常设置100米的试验段，在试验段内采集相关的掘进参数指标，根据试验数据对设计提供的相关参数进行修正，从而保障良好的盾构施工质量。同时要全程监督和控制掘进过程中盾构的姿态，将盾构轴线控制在合理的偏差水平中。
3.3 盾构接收
作为盾构施工的最终环节，盾构接收在盾构施工中同样有着非常关键的位置，其对于隧道施工的质量问题往往起着决定性作用。因此，要从隧道轴线复测、盾构机接收托架铺设、加固，洞门止水帷幕、翻版安装，盾构机导轨（防磕头装置）设置等工作着手，逐一落实盾构接收准备工作，从而保证盾构机接收时能够顺利入洞。除此之外，要想让盾构进洞能够保证最佳姿态，还可以对控制点导线进行合理布置。
4 施工质量控制重点
4.1 盾构装备制造与选型
对于地铁施工中，盾构机的装备技术在近些年的发展中取得了较大的进步，我国已经可以独立制造盾构设备，但是在刀盘主轴、关键刀具等部件上的制作与国际具有一定的差距。另外，我国城市地面环境比较复杂、建筑物密度比较大，因此，在地铁建设中，一般采用的盾构设备为土压平衡式盾构式设备。但是我国环境差别比较大，对于不同地层的盾构设备的选用是一项关键的步骤。
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4.2 开挖土体和开挖面支护
盾构架在进行施工的过程中，被铲除下来的土层，应当直接存储在盾构架刀盘之后的土体存储仓之中，而刀盘的切口位置则必须要和刀盘自身的切削面产生相互的作用，这一过程中主要是利用刀盘自身的切口部分。当盾构法施工进行开挖的过程中，其土层的水土压力出现了不平衡的状态，就需要通过土舱内部的土里压力来对水土压力进行平衡，所以，为了能够有效的保证盾构法施工的挖土的效率以及舱体内部的平衡，就需要螺旋输送机的转动速度以及千斤顶的推进速度进行调节。利用螺旋输送机的调节速度，对输送机的输送土量、刀盘转动速度、切削扭矩、千斤顶推力等进行调节，能够决定开挖土量的多少以及体积。
4.3 盾构掘进与管片拼装
通过盾构上千斤顶所产生的推力，能够使得盾构不断的前进，而盾构在不断前进的过程中，必须要充分的克服由于不断开挖所来自土体的压力、盾构机械设备阻力、盾体自身摩擦阻力，其盾构的推力要根据所有总阻力值以及机械设备自身推力的富裕量来对其盾构的推力进行计算。
4.4 防水施工工艺控制
（1）同步注浆质量控制：为了保证注浆时填充盾尾间对位隧道的首道防水线，需要在进行注浆时进行同步注浆，注浆需要注实，避免发生漏注的现象，这样可以更好地提高防渗性能。（2）管片接缝处的防水质量控制：管片接缝处的防水质量是隧道防水的重要工序，对于管片接缝处的防水控制，主要从防水的材料质量、管片的粘贴质量、以及管片的止水条凹槽质量进行全面的控制。对于防水材料的质量控制上，需要进行生产厂家的实地考察，分析生产厂家的生产工艺以及生产质量保证体系，需要保证生产厂家的生产能力符合国家的标准，然后需要对防水条每一批次进行见证取样，并进行实际的实验，试验合格后才可以进行实际的使用，此外，需要对防水条进行水压实验，保证防水条的水压能力达到合格的要求。对于止水条的粘贴质量控制，要在管片进行拼装前进行认真地检查，防止止水条产生松动的现象，在变形缝处需要进行防水保护。对于管片止水条的凹槽处，主要检查凹槽附近是否存在破损现象，对于细微处的凹槽裂缝要进行仔细的检查，对于发现的止水条的破损处，需要进行报废处理。（3）手孔封堵及嵌缝：隧道内的管片进行拼装后，为了防止手孔和管片拼装的接缝间出现漏水的现象，需要在道床表面下手孔封堵与道床混凝土浇筑同时完成。其他的手孔封堵可以采用微膨胀水泥进行施工作业。隧道的螺栓以及螺帽等需要进行防锈处理，在进行管片拼装安装前，对管片拼接的螺栓进行拧紧检查，并保持手孔内的干净整洁，禁止垃圾杂物的出现。（4）堵漏的控制：在进行日常的检查中，应当对管片的破损渗漏现象进行及时的检查，并针对出现这种现象的原因进行总结。保证在掘进隧道结束后，对于管片出现渗漏的现象进行防渗漏方案的制定，并及时采取措施进行解决。
4.5 特殊地段的盾构施工措施
4.5.1 盾构在砂砾层中的掘进施工技术
砂砾层卵石直径较大，地下水位基本在隧道顶部以上。施工时，受卵石层的影响，刀盘、刀具由于不均匀的受力或外力的冲击，容易产生异常损坏。盾构在该类地层掘进时，刀盘、刀具的磨损严重，盾构姿态调整与控制难度较大，对此，采取如下措施：a.进行合理的盾构选型；b.有计划的刀具检查、维修与更换。
4.5.2 盾构在曲线地段的推进
盾构在小曲线段进行掘进施工时，盾构机轴线拟合难度较大，容易发生管片错台、开裂、偏移以及开挖超挖等情况。施工中主要采用如下措施：a.进入曲线段施工前，调整好盾构的姿态。尽量减小盾构机中心轴线与隧道中心轴线的夹角和偏移量。b.精确计算每一推进循环的偏离量与偏转角的大小，合理调整推进油缸的推力、分区与组合方法。
5 地铁隧道盾构施工质量控制的措施
5.1 构法施工中避免管片上浮的措施
在地铁施工过程中，常常遇到管片上浮的情况，这就要求施工人员必须深入了解施工现场的地质条件，更加精准的利用相关数据参数来吧工作做好，以数据为参考做好现场实际操作，并以此为盾构施工的基本依据，这也要求相关施工人员素质和技术应该更高。对于地铁隧道的掘进施工，首先必须要对其施工方法、速度及推力做到精确控制，其次还要加强盾构机的操作控制，对千斤的形成差进行调整和优化，从而使千斤顶的作用得以充分发挥，避免超出等问题的出现，最后结合测量得出的最终结果，对盾构机的相关参数等进行进一步优化和调整，这样不仅能对施工进程和质量能够保证，而且还能使设备寿命得到延长。
5.2 盾构法施工中控制地面沉降的措施
要控制好注浆时间、注浆量、注浆压力等参数，尤其是要严格的按照试验段采集的参数对浆液的配合比进行控制，使注浆效果得以确保。在实际施工中为了防止地表发生剧烈沉降的情况，可以采用同步注浆和二次注浆相结合的方法；其次，正面均衡、稳定的土仓压力可以使切削的掌子面保持良好的支撑，也可以有效地避免土体发生坍塌。
总之，盾构法隧道工程是一项综合性施工技术（如包括盾构机械技术、隧道测量技术、地下防水技术、盾构施工安全技术等），通过多年不断摸索和实践已经形成了一套比较成熟的施工技术，在地铁建设中得到了广泛的应用。盾构法施工技术也在原有的基础上不断发展（单元、小直径逐步向多元、大直径），国内盾构施工技术也取得了可喜的成绩。这对施工人员素质提出了更高的要求，更需施工人员通过不断学习和实践，熟悉这些相关的施工技术，掌握盾构法隧道施工质量监控重点及相应对策，才能为今后盾构法隧道施工质量、施工安全提供有力的保证。
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论文作者:刘长霞
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期
论文发表时间:2018/8/23
标签：盾构论文; 管片论文; 隧道论文; 地铁论文; 推力论文; 质量控制论文; 措施论文; 《建筑学研究前沿》2018年第10期论文;