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摘要:随着社会、经济等方方面面的飞速发展，现代化程度不断提高，我国城市交通阻塞以及交通网发展不够完善等突出矛盾渐渐体现出来。近几年来我国的交通需求量飞速增长，我国城市的道路、桥梁、隧道等基础设施工程建设的成果已经无法满足人们日益增长的出行需要，并且很多大城市地面之上的可利用空间资源已经是微乎其微，故而城市地下空间资源的利用慢慢成为了城市发展的重要方向。与此同时，在城市交通网建设中，基于多方因素的综合考虑，对于沿江城市来说跨江隧道的建设在城市交通发展建设中扮演着越来越重要的角色。
关键词：隧道建设；盾构法；路表沉降
1工程施工盾构法概述
盾构法是一种建造隧道的方法，这种方法适用在建造软土地层或含水量很高的地层掘进隧道。盾构（shielding）是用于保护地层稳定的掘进机的防护结构，材质为混凝土、铸铁或钢制。实际上盾构为掘进机提供了工作时的临时支撑。同时在工程建设与盾构法施工技术密切相关，该技术为工程做出了巨大的贡献。该技术工程中应用的频率越来越高，也促使着该项施工技术得到了快速发展与完善。从该项技术所带来的效益方面看，使用盾构法施工可以提升工程建设的质量，进而减少修建投入的资金，增高修建所带来的社会效益。从该项技术本身的效率来看，使用盾构法施工，一方面可以提高工程的效率；另一方面，以盾构机为主的大机械化施工设备可以提升施工中的安全性能。盾构机在掘进的同时还可以借助盾构机的盾壳，对挖掘的洞身起到支撑的作用，这样可以进一步优化施工效果。
2盾构法施工技术的优点以及施工工序
（1）优点分析
开挖和衬砌，掘进速度快；盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程实现自动化作业，施工劳动强度低。不影响地面交通与设施，同时不影响地下管线等设施；穿越河道时不影响航运，施工中不受季节、风雨等气候条件影响，施工中没有噪音和扰动；在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性。
（2）盾构法施工的工序主要有以下几个步骤：
第一，在放置盾构机械的地方打一个垂直的工作井(室)，再浇筑混凝土墙来对工作井（室）进行加固。
第二，将盾构在井底进行安装，并且装设配套的千斤顶。
第三，利用千斤顶产生向前的推力来驱动盾构机沿设计方向掘进，形成隧道。
第四，将已经开挖的隧道周边用提前预制成的混凝土管片进行加固，在地压比较高的情况下可以使用钢制衬砌管片代替混凝土衬砌来进行加固。
盾构机施工过程中，通常采用预制的混凝土管片拼装成圆形衬砌来对隧道进行加固，也可以采用挤压混凝土圆形衬砌，有必要时可以另外再浇筑一层内衬砌以形成双层衬砌，这样可以提高隧道衬砌的防水功能。
3盾构施工技术要点
3.1管片结构
某工程盾构区间使用的是普通环管片，该种管片所使用的钢筋混凝土型号为单层C50，其中防水等级可达到P10。管片的类型主要包括：标准衬砌环、左（右）转弯楔形衬砌环。管片的内、外径长度分别为5.5m和6.2m。环宽可达1.2m。此处以标准衬砌环为例分析，其构造如图1所示。在图１中共包含6个管片，其中标准块（A）的数量可达到3块，与之相邻的是B1、B2，另外还有一个封顶块（C）。用错缝拼接的方式，将接头处用螺栓进行连接。
3.2端头井土体加固
在盾构施工期间，还需要确保盾构机掘进的精度须符合设计标准，这是为了确保盾构机始发部位和到达部位的地层的稳定。在盾构机入口及出口处需要对地层进行加固处理，始发站端土体加固的最小距离为11m，其加固的宽度需达到3m。在本工程中，土体加固的施工方法为地面袖阀管注浆，浆液的水灰比最低值为0.45，最高值为0.55，进行加固之后的土体密封性能、强度指数都会得到明显改善。
3.3初始掘进
盾构初始掘进的过程中，使用的施工方法为土压平衡施工，在施工中需要监测地面沉降的变化情况。为了及时掌握这一数据，本工程中每２个沉降监测断面的间隔距离为10m，并用相关的监测仪器记录地层位移的情况和水压的变化情况，并将其监测结果及时反馈给相关的操作人员。根据沉降变化的规律，使施工方方法不断得到优化与调整，这样才可以确保地面沉降的变化与土仓压力的变化达到一致。
调试好盾构机之后，施工人员需要将负环管片安装于盾构机之上并启动盾构机靠近洞圈。当洞口与刀盘之间的距离达到1.5m之后，停止靠近，利用盾构机将洞门处的混凝土破除。在施工之前，施工人员会提前涂抹好润滑油，其位置一般选在刀盘和洞口的密封处。盾构的头部慢慢进入土体，向洞门慢慢靠近后由刀盘切薄，等到盾构的土仓内装满了泥土以及碎渣，就可以开始平衡盾构整体的土仓内部压力水平，最后要保证土体移动的距离达到最短。盾构机在掘进的过程中，要注意观察周围的结构是否被破坏以及支撑是否变形，防止过程中土体移动的位置过大导致结构破坏。为了使推进过程顺利，可以推进前在盾构的基座上抹一些润滑油以减少因为摩擦而产生的阻力。当盾构的尾部完全进入后，首先要保证周围的密闭性，可以用橡胶板等物体对其进行封闭处理，完成此步骤后，要用特殊材料对土体与外环之间的空隙进行填补，此步骤完成后，开始进行灌注。
3.4直线段推进和地层变形的控制
土压平衡式盾构技术顺利进行的前提是保证压力的平衡，要利用土仓内的压力来使土体达到整体平衡，从而对盾构起到一定的保护作用，所以平衡压力是此次施工的重中之重，压力值的设定也是施工中很重要的步骤，其中推力、推进速度以及出土量这三者在盾构施工中起着主导性的地位，所以在施工过程中要根据各方面因素对土压力值及时进行调整。推进的坡度不能过大或者过小，要保持稳定，否则容易对施工造成影响，过程中要减少土体发生变化，尽量为施工创造良好的条件。在此基础上，再考虑注浆量以及出土量等相关因素，从而使各项步骤达到施工要求。
3.5曲线段推进和地面变形的控制
在本次施工过程中采用盾构机的最小半径为250m，满足总体施工对于曲线半径的要求。盾构技术在曲线阶段进行施工时，要考虑推进速度以及出土量等多种因素，及时地对相关参数进行相应的调整，从而达到推进过程所要求的各项数值，最终促进施工的顺利进行。盾构的曲线推进技术要想得以顺利实施，最关键的一步就是控制装置头部，由于在推进过程中容易出现偏斜的状况，各个相关装置都在尽力纠正，但是即便如此，也要加大纠正的频率，保证每次的纠正量都要比之前一次的纠正量减少，从而确保环面位置准确。
结语
本文通过对盾构法的施工工艺进行分析，指出盾构法造成地面沉降五个阶段的影响因素，指出盾构机到达之前和盾尾间隙过程的沉降速率最大。对于不同地质的市政隧道开挖，其地面沉降的安全阈值是不同的需要综合的根据岩土的地质条件、地面环境、隧道埋深、上部结构对地基变形的适应能力等等情况进行综合的考虑，进而对地面沉降的安全性进行判断，并采取相应的地面沉降的加固措施确保地面沉降趋于稳定。
参考文献：
[1]何小林,王涛.盾构法隧道施工引起的地面沉降机理与控制[J].科技资讯,2012(17):71-72.
[2]太原市工程2号线大南门段盾构法施工对地面及建筑物的影响研究[D].太原理工大学,2015.
[3]赵继生.不良地质条件下盾构法施工隧道地表沉降规律研究[J].交通运输研究,2012(3):128-130.
论文作者:陈莹
论文发表刊物:《城镇建设》2019年15期
论文发表时间:2019/11/1
标签：盾构论文; 管片论文; 隧道论文; 地面论文; 地层论文; 混凝土论文; 压力论文; 《城镇建设》2019年15期论文;