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摘要：盾构作为一种先进的施工设备，在地下工程中的应用比较普遍，能够加快掘进速度、缩短施工时间，保证工程的安全性。本文首先概述了地铁盾构施工技术的应用现状，然后介绍了在区间过站施工中的应用，最后阐述了施工质量的控制措施，以供参考。
关键词：盾构；区间过站；施工技术；应用；质量控制
随着我国城市化进程的加快，国家在基础设施建设上的投入力度不断加大，其中就包括隧道工程、轨道交通等。随着施工技术的进步，盾构在地铁施工中的应用更加普遍，具有安全性高、效率高的特点，得到施工企业的青睐。其中，区间过站是一个关键部位，对于盾构施工提出了更高的要求，以下对此进行深入探讨。
1、地铁盾构施工技术概述
分析盾构的施工原理，就是在盾构外壳和管片支承的作用下，促使盾体沿着开挖轴线向前推进，确保开挖、排土、衬砌等工序有序开展，最终实现开挖目标。在盾构机的构造上，主要包括护盾、挖掘系统、推进系统、排土系统、衬砌系统、辅助系统，尤其适用于松软含水地层，以及地下线路设施埋深达到10m以上的工程。实践应用表明，盾构施工的优势在于：开挖和衬砌速度快，推进、出土、衬砌可以实现自动化，因此降低了劳动强度；不会影响地面设施和交通情况；施工不受气候、季节等因素的影响，而且施工噪音和干扰小。
盾构施工技术最早起源于英国，后来德国和日本在应用期间得以发展，近年来盾构机械的特点，主要包括两个方面：一是盾体的密封性更强，有利于稳定开挖面，控制隧道隆起、地面塌陷等现象；二是刀具的强度提高，延长了使用寿命，针对一些恶劣的地质环境也能够应用，且减少了维修工作量。我国从上个世纪50年代开始引进该技术，并且开展了自主研发工作，经过数十年的发展，目前已经在多个隧道工程、地铁项目中成功应用。
2、盾构区间过站施工技术的应用
2.1 工艺流程
以西安地铁4号线工程的和平门地下车站为例，盾构区间过站施工技术的工艺流程如下图1所示：
2.2 施工准备
第一，材料方面包括钢板、反力马镫、橡胶帘布、钢垫块、型钢轨枕、脚手架、走道板、钢丝绳、扇形压板、混凝土等；设备方面包括电焊机、冲击钻、液压钻、千斤顶、导链等。第二，施工人员配置方面，包括盾构施工队、机修班组、地面保障队伍等，实现协作配合施工。第三，铺设过站钢板和导轨。首先浇筑上下钢轨的垫层，垫层断面设计为三角形，坡面设置考虑到垫层和钢轨表面的高差，上方铺设厚度为16mm的钢板。然后铺设平移钢板，长度、宽度、厚度控制在6m、1.5m、16mm，按照盾构的平移方向，对钢板之间的缝隙进行焊接，并打磨焊缝保证平整度。铺设完成后清理托架范围内的钢板，并涂抹黄油降低摩擦阻力。最后铺设过站钢轨，钢轨共计3排，间距按照过站托架的尺寸而定，为了保证轨距的稳定性，中间采用对拉拉杆进行交错布置。准备期间的注意事项如下：对托架进行精确定位和加固，保证刚度达标；将站台部位的钢筋等预埋件砸平，保证底板的平整性；盾构机前进时要调整姿态，保持直线运行，横移时则辅助应用千斤顶。
2.3 技术要点
盾构机过站施工技术主要分为三种形式，一是车站主体已经完工，站内净空满足盾构施工条件，过站后继续掘进；二是车站主体未完工，或者净空不满足盾构施工条件，必须吊出、转场、下井重装；三是先掘进通过车站，然后车站主体施工，即先隧后站法。以过站拖车底部放置滚筒、铺设钢板为例，介绍其中的技术要点如下：
第一，破洞前的掘进。为了保证盾构机出洞时保持良好的姿态，在破洞前30m就要控制掘进参数，加强测量工作，确保盾构机从预埋的洞门环中破洞而出。按照施工标准，破洞偏差允许值为±10mm，仰角偏差为2mm/m，避免出现俯角姿态。如此操作的另外一个好处，是能减小对土体的扰动，避免发生土体坍塌。
第二，洞门凿除。在盾构机到达之前，应该首先凿除洞门，但也要保证掌子面的露空时间满足相关标准，一般控制在48小时以内，能够避免掌子面坍塌。洞门的凿除应该从上到下，可以保留最后一层钢筋网，当盾构机的刀具接近时再割断钢筋，以保证土体的稳定性。
第三，盾构上接收托架。盾构机上始发架时，技术关键如下：一是在洞门底部铺设碎石，避免盾体离开洞门后出现头部下沉现象；二是调整刀盘的位置，防止刀具和始发架发生碰触；三是接触始发架的前体耐磨层，应该使用薄钢板进行衬垫，能够减小摩擦力，避免损伤始发架。
第四，盾构平移。横向平移时，将盾体、过站拖车使用钢丝绳捆绑在一起，并在拖车一侧安装两台千斤顶，实现横向推移的效果。平移期间注意两台千斤顶保持相同的推进速度；并在始发架和千斤顶接触的部位，使用焊接板进行加强。纵向平移时，将千斤顶安装在始发架的后侧，并在架底设置钢板和滚轮，实现纵向平移的效果。
3、盾构区间过站施工质量的控制措施
从施工实践来看，在环境、机械、技术、人员等因素的影响下，理论分析和实际施工之间存在一定差异，因此要对施工质量进行控制，具体如下：
3.1 控制管片位置
如下图2所示，掘进线路的半径越小，那么夹角θ越大，相应的T1值越大，此时管片容易向外侧偏移，隧道掘进就会偏离预定轴线。因此，应该从管片下手，对位置进行控制，常用措施是及时在管片外注浆。另外，如果是在风化岩层中掘进，还应该同步注双液浆，以保证管片尽早固定，改善受力状态，避免发生错台、受损等情况。基于此，盾构机配置了两套背填注浆系统，在隧道左转弯、右转弯时，方便注浆施工操作。
3.2 控制盾构位置
对管片进行及时注浆的同时，还应该从盾构机自身出发，制定相应的防范措施。由于管片可能向外侧位移，因此盾构机掘进时的水平偏差，应该控制在轴线内侧±15mm以内。对于曲线半径在200m以内的掘进工程中，在盾构机进入曲线50m之前，就应该调整盾构机的位置，从设计线路逐渐偏移到内侧100mm，此时管片拼装后即使发生外侧位移，也处于偏差范围以内，如图3所示。
3.3 调整盾构姿态
盾构机姿态的调整，应该辅助应用SLS-T系统进行实时监测，通过改变推进速度和力度，实现调整目标，具体方式包括：一是滚动纠偏，通过反转刀盘实现纠偏；二是竖直纠偏，盾构机抬头或叩头，能增加上部千斤顶或下部千斤顶的推力，从而进行纠偏；三是水平纠偏，盾构机分别向左、向右偏移，能增加左侧千斤顶、右侧千斤顶的推力，实现纠偏效果。
3.4 加强跟踪监测
在掘进曲线路段、急转弯路段，要求施工人员加强监测频率，指引盾构机准确运行；当盾构机过后，跟踪监测管片的形态，并将数据信息反馈给操作人员，用来调整掘进参数，提高施工质量。
4.结语：
盾构施工技术具有诸多优势，例如开挖和衬砌速度快、不会影响地面设施和交通情况、不受气候和季节等因素的影响，因此在地铁工程中应用广泛。本文以区间过站施工为例，介绍了工艺流程、施工准备、技术要点。在质量控制措施上，应该控制管片位置、控制盾构位置、调整盾构姿态，并加强跟踪监测，希望为实际施工提供一些参考借鉴。
参考文献：
[1] 殷波,童刚强.盾构进洞盐水冻结加固施工技术[J].城市轨道交通研究,2012,15(06):93-96.
[2] 杨诚.浅谈西安地铁盾构过车站施工技术[J].科技信息,2013,(12):467.
[3] 迟维英.地铁区间盾构下穿公铁立交桥施工技术[J].建筑技术开发,2016,43(05):55,94.
论文作者:欧阳晨光
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/17
标签：盾构论文; 管片论文; 千斤顶论文; 施工技术论文; 区间论文; 钢板论文; 地铁论文; 《基层建设》2017年4期论文;