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摘要：随着城市的快速发展，铁路作为人们出行和货物运输的重要方式之一，也在稳步前进，在城市经济发展中发挥了关键的作用。但是，铁路建设中，隧道的开挖和建设是整体工程中施工最难的部分，施工技术的先进性和有效性直接关系着隧道建设的程度。近些年，大直径盾构施工技术受到了施工企业的广大欢迎，在隧道开挖中具有很好的稳定性。本文对铁路隧道大直径盾构施工技术要点进行分析，阐述了此技术的具体应用。
关键词：铁路隧道 大直径盾构施工技术 大直径变形
一、盾构法隧道概述
盾构法隧道主要的修筑目标是软土隧道，并且是在盾构保护下进行施工的方法。这种方法主要是通过对地层进行挖掘，然后出土运输，衬砌拼装，接缝防水和盾尾间隙注浆充填等作业工序来完成整体的施工内容，在施工过程中，对地下水进行及时排除，并对地面的沉降进行严格控制，从而实现完整施工。
盾构法施工的特点：首先，当施工地区穿越地面建筑群和地下管线密集区时，由于它在作业时占用场地较小，具有很好的隐蔽性。因此，施工过程对周围环境的影响较小。其次，盾构法施工自动化程度较高，劳动强度较低，施工速度快，可以有效的提高施工作业率。
盾构法施工的不足：盾构法施工中，需要配置的设备费用较高，在覆土交钱的施工位置，很难控制地表沉降程度。同时，在小曲率隧道施工中，此技术掘进比较困难。
二、直径对开挖面稳定性的影响
盾构开挖面的直径如果较大，在开挖范围之内的土体压力也会相应增大，而且是从上至下的逐渐变大。因为开挖面不单单面对一个土层，而是多个，就会导致前方土体的压力以非线性方式呈现出来。然而，开挖面支护的压力只能以线性的方式进行分布。所以，两者很难达到真正的平衡。盾构穿越多层土体的时候，如果每种土层特点具有较大的差异时，就会使得开挖面出现局部超挖或者欠挖的情况，从而导致局部土体不平衡。由此可以看出，直径对开挖面稳定性的影响较大。
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三、铁路隧道大直径盾构施工技术要点分析
1、初期掘进
在初期掘进阶段，主要是对隔膜多包裹的盾构机整体的洞口混凝土内开始掘进，当掘进冻土6米，深度地基达到52.3米以后，就可以对普通地层土进行70米长的掘进。在此过程中，容易出现隔膜内的隧道上浮问题。此处的隔膜主要是为了抵抗高水压力，防止水流进入，在开挖面接界处，盾构机的后方使用圆筒钢板作为内膜版进行密封，将其设置成水密性较高的入口处洞室。带袋管片衬砌是一种很好的防止上浮方式。对于局部隔膜来说，可以在盾构机下半部分敷设型钢轨道，实现盾构机推空作业。此时，要将隔膜和盾构机保持180毫米的距离，而隔膜和衬砌管片之间需要保持300毫米的距离。同时，需要使用稳定液和后背压法对材料进行填充，盾构机和管片衬砌由于受到浮力作用可能上浮。更为严重的，如果孔隙中缺少掘削土砂，当开挖面达到6kg/m2的土压力时，就会出现稳定液喷发的情况。因此，为了防止这种情况的出现，可以使用钢制衬砌管片，与入口处进行焊接达到密封的效果。而在其他位置可以使用带袋管片进行衬砌。同时，为了避免开挖面压力向隔膜内部传送，可以使用后背注浆的方式，在防止后背注浆材料返回开挖面，导致衬砌管片上浮方面，可以将所有管片块件都可以安装带袋办法。
2、正式掘进
在正式掘进过程中，一般使用大直径盾构施工办法，而这里的大直径一般是指衬砌外径为13.9米，高水压为6kg/m2，并使用自动化拼装管片，在地下软地基中进行长距离的掘进。一般情况下，可以使用密闭型的你谁加压式盾构机，而使用的衬砌管片的长度为1.5米，厚度为1.65米，每块管片重量大概在10吨左右的钢筋混凝土管片衬砌结构，同时，在第一和第二次衬砌的中间设置相应的密封层。盾构机在掘进中，使用的是互相重迭的方式，在开挖过程中，必须与自身实际情况相结合，保证开挖面的稳定性。
3、掘进和管片的拼装
在大直径盾构机掘进和管片拼装中，必须确定盾构机掘进的时间和速度，与每拼装20环衬砌管片所需要的平均时间。一般情况下，在冻结区间中，盾构机掘进的速度为2～3mm/min，大概需要的时间为600分/R；而对于较为深层的改良地基土区间，所需要的速度和时间一般为3～9mm/min、约250分/R；对于一般地基的土区间来说，需要的速度和时间为25～35mm/min、约50分/R。在这些区间中，只有改良区间所需要的速度和时间较短外，其他的掘削时间不部分都较为一致。由此，在管片短时间内的拼接中就会存在一定的不同。在初期掘进的管片拼装中，可以对铸铁管片和钢筋混凝土管片进行组合使用。但是，在拼装的过程中，接卸系统会经常发生事故，不能保证正常的拼装速度，必须使用人工拼装的方式来进行完善。在这种情况下，不可能在规定的时间内完成拼装。但是，通常情况下，在工作一段时间以后，可以使得机械事故进行情况，并且拼装技术和水平都不断的完善，可以在规定的时间内来完成任务。对于当前大直径盾构施工技术来说，在正式掘进过程中，一天最大的掘进效率为8环，而日平均量已经达到5.4环的水平。总的来说，自动化拼装方式，在初期掘进过程中，因为其正圆度的精度不足，管片联结螺栓孔的位置出现偏移等多种因素的影响，使得拼装效果和成功率较小。但是随着拼装时间的不断延长和正圆度精度不断提高，可以逐渐的提高作业的成功率。
结束语：
铁路隧道大直径盾构施工技术在当前铁路隧道开挖和建设中应用较为广泛。由于它需要的场地较小，具有很好的隐蔽性，而且产生的噪音和震动较小，对环境影响小。同时，此技术在隧道施工中的费用和技术难度不会受到覆土深浅的影响，对于覆土较深的隧道非常适用另外，它的自动化程度较高，劳动强度低，施工速度较快，在很大程度上降低了企业施工成本投入，提高了施工效率，也具有很好的环境效益。
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论文作者:隋国义
论文发表刊物:《防护工程》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/27
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