关键词：地铁隧道；盾构法；施工；新技术
1.地铁盾构施工概述
地铁隧道盾构法施工就是在盾构的掩护下连续安全地进行地层开挖与管片衬砌支护工作。盾构法施工时，首先根据地铁规划设计，在隧道某段的一端用明挖法建造基坑，然后在其内安装盾构机，当盾构就位后，先向开挖面掘进相当于装配式衬砌宽度的土体（一般为1.5m），安装盾构反力架等设备，形成外部支撑，然后在盾壳的掩护下利用千斤顶将切口环向前项入土层进行地层开挖、装配衬砌，随后盾构靠顶在已拼装好的衬砌环上的千斤顶向前的推力来克服盾构掘进中所遇到的地层阻力，保持盾构能均匀连续前进。
2.地铁隧道盾构法的主要施工技术
2.1孤石处理
在地铁隧道工程施工过程中，经常会遇到球状风化体，也就是孤石，属于岩体风化过程中所特有的地质现象。在采用盾构法进行隧道掘进施工作业的项目中，由于孤石的形状以及强度不一，盾构机难以将孤石破碎，造成掘进的困难，影响隧道工程施工安全性以及施工进度。因此，必须采取合理的措施对孤石进行破碎处理。
对于孤石的处理，应当首先选择在地面处理的方式进行处理，地面预处理主要考虑采取：深孔爆破、旋挖桩结合人工爆破、人工挖孔桩结合人工爆破取出的处理方法，当地面处理条件不具备时再考虑洞内处理。对已探明基岩突起及孤石采用地面处理方案时，应该采用地面跟管钻机及地质钻机垂直打孔装入炸药爆破破碎隧道断面范围内的孤石，将孤石爆破破碎为块径小于30cm的块体。以广州市轨道交通六号线二期工程盾构工程的孤石处理为例，其地面预处理流程如下图所示。
2.2在隧道的起始端和终端各建一个工作井
解决好地铁隧道中的孤石问题后才能进行地铁隧道的盾构施工，首先是在隧道的起始端和终端各建一个工作井。始发井采用明挖法施工，施工方法和明挖车站的施作方法基本相同，围护结构采用钻孔灌注桩+ 钢支撑的形式。始发井考虑到在盾构施工阶段的降雨，需要在工作竖井内设置一个集水井，将盾构掘进时施工排放的污水及雨水等收集起来，用水泵排至地面的沉淀池内。为了方便工作人员安全上下竖井，工作井内布置钢梯一部，钢梯布置在始发井的一角，钢梯由槽钢、角钢、花纹钢板、钢管及圆钢焊接而成。
2.3盾构机在起始端的工作井内安装就位
在始发井结构施工结束后，开始安装盾构基座，为盾构初始掘进做准备。盾构基座采用钢结构，盾构基座水平位置按设计轴线准确进行放样。盾构基座高程安装时使盾构机就位后比设计高程高15mm，以利于调整盾构机初始掘进的姿态。
2.4盾构机的初始掘进
将推进油缸顶在反力装置上，启动切削刀盘和推进油缸即可进行掘削推进，推进油缸推进到一个行程，收回推进油缸，在推进油缸与反力装置间加垫临时支撑垫，即可进行推进。在盾构刀盘切入土体前，为防止正面土体突然被切削而过量流失引起工作面坍塌，应通过螺旋输送器倒转方向向土仓内加注粘土，至满仓后才启动刀盘切削土体和出土。盾体进入隧道后，进行管片安装和后部辅助设备平车的拼装，推进油缸顶在管片上继续推进，这样，推进一节，拼接一节，直至盾构设备完全进入隧道。
2.5盾构机的正常掘进
盾构机完全进入隧道后，盾构按预先设定的方向掘进，该过程由盾构设备的计算机控制系统控制。当盾构设备出现左右或上下偏差时，由计算机系统对推进油缸进行控制，确保条件方向按预定设置方向前进。同时，在保证开挖面土压平衡的基础上，调节刀盘转速与推进速度及螺旋输送机速度的比率，使开挖与排土保持恒定。
2.6衬砌
在盾构机掘进完一个节距以后，即可进行管片衬砌，由管片运输车运送到安装台位，再由管片衬砌台车将管片送至安装位置安装就位。管片安装完毕后，进行下一个循环的掘进，直至整个隧道工程的完成。
2.7进洞
盾构由区间隧道进入接收竖井前，需首先对端头土体的加固和渗水情况进行取芯测试，在确保土体稳定和物大量渗水的情况下方可凿除洞口混凝土。洞口混凝土凿除应分层分块进行。在盾构距洞口越10m时，将洞口混凝土全部拆除。待盾构机刀盘露出洞口时，清除端头井内盾构机所带出的土体后，将盾构接受架准确地定位安设在洞口的底板上，高层比盾构机略低，并将接受架固定，以便盾构机顺利滑行上架。
3.地铁隧道盾构法施工的新技术分析
随着科学技术的不断发展，地铁隧道盾构施工法也必将朝着更为完善的方向不断进步，以地铁隧道球体盾构施工新技术为例进行分析，球体盾构施工根据变换方法可分为纵、横连续掘进和横、横连续掘进两种（均只使用一台盾构机）。其中纵、横方向连续掘进施工是从地面开始连续沿直角方向进行竖并开挖和隧道掘进的施工方法，横、横方向连续掘进则指不需旋转竖井，在地面下朝直角方向进行连续掘进的施工法。
球体盾构在所使用的主盾构里设有内装次盾构的球体，在施工中必须慎重研究盾构自重、开挖反力、推进反力的平衡关系。尤其在采用纵、横掘进盾构进行竖井施工时，在进行方向改变的过程中，次盾构的球体需要旋转900，此时极易发生涌水和涌砂现象，因此要充分考虑球体部的防水结构，以防止砂土及地下水流入隧道内。
使用球体盾构，可以在狭窄的施工场地上直接进行地下隧道的掘进，省去了构筑竖井所需要的场地、时间，因此采用球体盾构掘进可以缩短修筑工期，是一种应用前景广阔的新型盾构施工技术。
结束语：
综上，采用盾构法施工地铁区间隧道是非常复杂、严谨和科学的施工活动，这里对其主要施工工艺和技术要点进行了简明和概要的探讨，以作为总结和交流。而在我国城市建设日程逐渐加快的形势下，地铁的建设也在逐步增加，这就需要我们不断对地铁隧道盾构施工的新技术方法进行研究，以更好地发挥盾构在地铁隧道施工中的应用。
参考文献
[1]李楠.地铁隧道盾构施工掘进技术要点[J].江西建材.2014.
[2]纪松岩.地铁隧道盾构施工中的地面沉降分析[J].建筑工程技术与设计.2015.
[3]范丽.地铁隧道盾构施工关键技术[J].城市建设理论研究.2015.
论文作者:陈德莹
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/7
标签：盾构论文; 隧道论文; 地铁论文; 管片论文; 球体论文; 竖井论文; 地面论文; 《建筑学研究前沿》2017年第29期论文;