摘要：城市化建设进程也在不断地加快。地铁因其承载力大、节能环保备受青睐。为了提升地铁建设质量我们通常使用地铁隧道盾构的施工方式，但是施工区域复杂的地质状况给盾构施工带来了很大影响以及不确定的风险。鉴于此，文章根据地铁隧道盾构施工中存在的问题及控制措施进行了分析，以供借鉴。
关键词：地铁隧道；盾构施工；问题；控制措施
1盾构法施工技术工作原理
盾构法是指在地表以下土层或松软岩层中采用盾构机掘进施工方法，即以盾构机为核心的一套完整的建造隧道的施工方法。目前，主要的盾构机种类分为土压平衡式和泥水加压式。土压平衡式盾构机是依靠盾构机千斤顶的推力，千斤顶提供的推力可以给土室内的开挖土体加压，这样土压就可以作用于开挖面来保持稳定。泥水加压式盾构机的总体构造与土压平衡式盾构机相似，开挖面的稳定是靠密封舱内的泥水来维持的。盾构机的钢壳可以保持开挖时内外压力平衡，使开挖面保持稳定。盾构机内的千斤顶可以利用拼装好的管片，利用衬砌提供的反力使盾构机向前掘进。整个隧道施工过程可以简单地描述为“开挖-衬砌-再开挖-再衬砌”的往复循环过。
2地铁隧道盾构施工问题
尽管盾构法施工技术在修建城市地铁时有许多的优点，但它仍然有一些无法克服的问题。盾构机的体积大，在隧道曲线半径小的情况下，盾构法很难满足施工要求。盾构机在穿越江河时，如果上方的土层太薄，盾构法施工很难在水下进行施工，一旦隧道漏水，后果不堪设想；盾构法施工会造成一定程度的地表沉降，在盾构施工，会破坏土体原平衡态，改变土体四周的应力状态，造成土体塑性变形与弹性变形，甚至引起地表沉降，继而造成地下管线受到更大的附加应力，发生位移、破损。同时在进行盾构施工时，施工方所面对的最大挑战就是不断变化的地质因素。由于在进行前期地质勘测时缺乏准确性、数据汇总不及时和施工之间出现了时间差导致的，给整个地质工程的风险评估造成了很大影响，最终影响其分析的结果。
3地铁隧道盾构施工控制措施分析
3.1管片质量控制
首先，随时关注盾构机的姿态以及掌握盾构机和管片之间的相对位置，合理地调整推进油缸压力，使盾构机的实际轨迹和设计轴线尽量同步，在曲线段纠偏做到“勤纠、缓纠”，正确选择管片类型和拼装点位，保证合适均匀的盾尾间隙，使盾构机趋势和管片趋势一致，以盾尾间隙控制为主，线形控制为辅，防止因盾尾间隙过小出现盾尾磨损管片和管片错台现象。其次，管片拼装之前必须把盾尾拼装区域内的杂物清理干净，管片拼装应遵循由下至上、左右交叉的顺序，保证管片位置和前一环管片平顺；拼装完成后及时紧固管片螺栓，待管片脱出盾尾时加强螺栓复紧，保证成型管片在有关规范要求的椭圆度、错台标准内，保证管片安装质量满足规范要求。再者，安排专人驻厂质量把关管片的生产过程，严格把控管片生产质量，发现质量缺陷时应禁止出厂；施工单位对进场的管片和止水条要严格把关，会同监理共同验收，同时注意运输吊装过程中对管片的保护。最后，安装管片螺栓时需要添加合格的防水密封垫，密封垫要做好防水措施，以免在未安装之前遇水膨胀失效；进行螺栓紧固时，控制好合理的紧固扭矩，防止密封垫损坏而使其防水失效，当发现安装的密封垫不合格时应当及时更换，以防管片螺栓孔处出现渗漏现象。
3.2重视盾构法施工流程
3.2.1盾构始发工作井施工
竖井是地层中开挖的直通地面的竖直通道。首先要有竖井将盾构机设备吊装到始发位置，井宽要大于盾构直径1.6m-2.0m，这样才能有足够的距离保障人员安全。竖井的护壁可采用钢筋喷射混凝土护壁或钢板护壁。起重设备取决于施工运输的要求，一般采用货物升降机或者龙门式起重机。
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3.2.2洞门加固
当盾构始发井（到达井）周围地层是饱和含水粘土或为透水性强、自稳能力差的松散砂土时，应对该地层进行加固处理。通过加固可以提高土体强度和降低土体的渗透系数。加固范围一般在隧道边线外上下及两层3米范围内。注浆、旋喷、井点降水、冻结法等都是常用的加固方法。土体加固后会有一定的强度、自立性和防水性。
3.2.3盾构掘进
盾构机分解件分别吊到坑内，就可以设置反力装置和盾构进发导口。完成反力装置、进发导口和洞口止水等工作后就可以进行始发。将推进油缸顶在反力装置上，利用刀盘和油缸进行掘进，油缸推行一个行程后收回，在反力装置与推进油缸间放临时支撑垫，继续推进，进入隧道后即可进行管片拼装与后部设备安装。盾构设备全部进入隧道后，即可安装预定方向掘进。
3.2.4衬砌
盾构隧道衬砌主要有装配式衬砌和格式混凝土衬砌。衬砌类型分为单层衬砌和双层衬砌。衬砌断面形式常采用箱形、中子形和平板形。平板形管片应用最多，预制管片分块一般有两种，一种由四块标准件、两块相邻管片和一块封顶管片构成；另一种由三块标准件、两块相邻管片和一块封顶管片构成。环宽一般为1200~1500mm。管片强度需达到设计要求，衬砌环的安装形式分为错缝和通缝两种。衬砌防水措施分为管片自防水和管片接缝防水。管片自防水依靠混凝土的抗渗能力和管片制作的精度来达到要求。管片接缝防水主要包括螺栓孔防水、嵌缝防水和密封垫防水。管片衬砌在盾构机掘进一个节距后即可进行，管片由运输车送到安装台位，再由衬砌台车送到安装位置。一轮管片安装结束后，即可进行后续掘进。隧道工程就在这不断循环工作中建成。
3.2.5注浆
盾构施工过程中的注浆方式主要分为三种：同步注浆、及时注浆和二次补浆。同步注浆的材料分为单液型和双液型，单液型因其早期强度高和能较好的填充盾尾空隙，得到了广泛的应用。及时注浆是在盾构推进结束后进行注浆，通过管片上的预留孔进行注浆。二次补浆是在盾构后方一定距离处，也是从预留的注浆孔向衬砌后进行注浆，该方法主要用于隧道上方有重点建筑物的位置。注浆的作用主要是防止地层变形，尽快使管片环稳定下来，千斤顶推力平滑地向地层传递。能减小作用于管片的应力和管片产生的变形。同时也可以形成有效的防水层。
3.3做好盾构施工风险应急处理
对盾构机的始发端头和到达端头分别进行固定，确保其稳定性；保护盾构机端头周边的围护结构，同时加强洞门的稳定性能。做好相应的防水措施。确保盾构机的始发架、接受架以及反力架的整体结构具备一定的安全性和可靠性；制订科学合理的掘进速度，确保盾构机所承受的压力、推进力以及扭矩符合其设备要求，同时在施工时要注意及时的进行注浆，确保土仓内部的压力与来自地层之间的压力之间保持平衡；做好碴土的管理工作，通过计算出土量来推算土层内外之间的作用力是否处于平衡状态，避免出现土体超挖的情况；注意在施工过程中周边建筑结构或管线结构出现沉降的情况。为了能够有效地避免这一问题的发生，我们需要做好监测工作。通过对地面进行监测和对盾构机作业信息的监测，不断调整掘进过程中的设备参数，以确保工程能够顺利推进；对于情况不明的地质区域施工，首先应当进行补充性的地质勘察，以了解施工区域的地质存在的不安全因素，从而能够提前做好工作，降低地质风险对施工带来的影响。
4结论
总之，城市地铁是改善城市交通系统的重要方式。越来越多的地铁线在各大城市里开通，将盾构施工运用到这些城市地铁的建设中来。盾构施工能以其施工速度快、安全、高效等优势逐渐成为隧道施工的主流技术。这一技术的不断发展将推动城市发展进入新阶段。
参考文献：
[1]王丽.盾构施工方法在地铁隧道的运用[J].黑龙江科学，2018，9（12）：136-137.
[2]李蒙，龚雨洁，余宏亮.隧道盾构施工关键风险因素辨识研究[J].中国安全科学学报，2018，28（06）：141-146.
[3]黄智.地铁盾构施工风险管理方略谈[J].江西建材，2015（22）：174+179.
论文作者:姜禹成
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/24
标签：盾构论文; 管片论文; 隧道论文; 地铁论文; 注浆论文; 螺栓论文; 地质论文; 《基层建设》2019年第7期论文;