地铁盾构法施工问题及解决方案

时间：2024-05-19

张伟

（四川成都610031）

0 引言

在地铁隧道的施工过程中，要科学规划工程项目。要依据施工范围的地质条件，制定科学的施工方案，进行合理施工技术的选择，针对具体施工中出现的实际问题，要制定妥善的处理办法，根据工程实际情况，制定的措施要保证在较长时期内均可使用，从而有效避免以后施工中的问题出现。只有选取正确的施工技术，科学分析施工范围内的地质条件，才能顺利完成地铁隧道的施工任务。

1 地铁盾构施工

盾构是地下隧道挖掘的专用设备，它的技术含量非常高，盾构设备内部装配有推进装置、挡土装置、出土运输装置和一些辅助设备等，它的自动化程度很高。而且地铁盾构施工的流畅性很强，能够在高效运行的同时，不受到外界和地上交通流量等的影响。随着科技的逐渐进步，地铁盾构施工技术也在日益的完善和突破，机械化和自动化水平逐渐提高，能够适应不同类型的地层。地铁盾构施工属于暗挖隧道的范畴，这种施工技术被广泛使用是因为盾构施工能够在城市中心或者交通流量较大、使用频率高的场所进行施工，但是对这些地上环境的影响和干扰非常少。地铁盾构施工，能够适应城市的多种地质，而且施工精确度较高，能够提高地铁工程的整体质量，并且相对其他挖掘措施较为经济。

2 施工中具体问题预防及处理措施

2.1 刀盘及土仓聚积泥饼的处理和预防

在粘土地层中，盾构机掘进易造成泥饼，致使盾构掘进荷载增加，进而提升喷涌发生的危险系数，所以为防止此类问题导致的出土和掘进困难，应采用以下对策:为改善土体的和易性，防止粘土结块，应在掘进时注人适量的泡沫剂；为提高搅拌的范围和强度，应在刀盘背面和土仓隔板上设置搅动棒，如此还可借此在土仓隔板的预留注水孔内注水，以对刀盘和土仓进行及时的清洗；提高空转刀盘的旋转速度，以确保泥饼在离心力作用下尽数脱落；在开挖面稳定的基础上，可进行人工人仓的泥饼清除工作。

施工时，盾构以均匀速度穿越河道，要避免由于盾构设备故障而停止在河道下部。加强盾构机前方管理及注人防水剂等措施，以防止漏水。通过调整盾构掘进速度及出土量和实施背后注浆，减少地基沉降。

2.2 盾构法施工精度控制及纠偏

通过利用盾构机的ROBOTEC 导向测量系统可以实现在掘进中盾构机的定位、管片定位和管片安装顺序的测算。为确保该自动导向系统的准确性，在盾构机零位测量时安装人工测量标志，对其进行定期检查和不定期检查，避免因系统自身原因而引起施工误差，从而保证整个隧洞的贯通。加强同步注浆管理，合理注浆量和适当注浆压力，防止隧洞下沉或上浮。如果由于地质条件的突变或盾构机操作的失误，引起线路偏移，必须进行纠偏，在盾构机纠偏过程中必须注意如下事项:在改变刀盘转动方向时，应保留适当时间间隔，切换速度不宜过快;根据掌子面地层情况及时调整掘进参数，避免引起更大的偏差;蛇行的修正应以长距离慢慢修正为原则，如修正得过急，蛇行反而更加明显。在直线推进的情况下，应选取盾构当前所在位置点与设计线上远方的一点作一直线，然后再以这条线为新的基准进行线形管理。在曲线推进的情况下，应使盾构当前所在位置点与远点的连线同设计曲线相切。

2.3 泥饼问题

在穿越粘性土层时，盾构机刀盘一般是在高温、高压中进行掘进的，在这种环境中，粘性土易压实固结产生泥饼，特别是在刀盘的中心部位。当产生泥饼时，掘进速度急剧下降，刀盘扭矩也会上升，大大降低开挖效率，甚至无法掘进。施工中主要采取下列预防措施防止泥饼的产生：加强盾构掘进时的地质预测和泥土管理，特别是在黏性土中掘进时，应密切注意开挖面的地质情况和刀盘的工作状态；增加刀盘前部中心部位泡沫注入量并选择较大的泡沫注入比例，改善土体的和易性,减小渣土的黏附性，降低泥饼产生的几率，必要时螺旋输送机内也加入泡沫，以增加碴土的流动性，利于碴土的排出；在到达黏性土地层之前把刀盘上的部分滚刀换成刮刀，增大刀盘的开口率；在刀盘背面和土仓压力隔板上设搅拌棒，以加强搅拌强度和范围；一旦产生泥饼，可空转刀盘使泥饼在离心力的作用下脱落，必要时也可在确保开挖面稳定的前提下进行人工进仓清除。

2.4 盾构机滚动处理措施

2.4.1 盾构机的滚动监测方法

将水准仪架设在盾尾，选盾构机左右对称的两根千斤顶进行测量，所选千斤顶间距离要适中不能过短。测量时要求两干斤顶伸长量相等，然后在两千斤顶相对的同一位置立尺，测量其高差，再根据两千斤顶间设计距离。

2.4.2 盾构机滚动处理措施

在盾构掘进过程中，主要采取以下措施来防止盾构机的旋转：掘进时，应对症下药，即采用加注泡沫，或者膨润土的方式减小刀盘扭矩，从而达到有效消除盾构机产生旋转的外力的目的。为保证注浆量，应及时进行注浆，并灵活使用活性浆液等对策提高盾构周边摩檫力，以达到有效控制盾构旋转的目的。若盾构旋转出现偏差，则应用改变刀盘旋转方向的方式进行调整。为达到有效控制盾构机旋转角度的目的，应适当放慢推进速度，并使用刀盘正、反转予以控制。

2.5 开挖面失稳

可能造成开挖面失稳的风险因素是开挖中前方遭遇流沙或发生管涌，盾构机将发生磕头或突沉；开挖中前方地层出现空洞，导致盾构机轴线偏移、沉陷以及隧道塌方冒顶；盾构机推进过程中，出现超浅覆土，则会导致冒顶；盾构推进中突然遇到涌水，导致盾构机正面发生大面积塌方等。可采取以下措施预防开挖面的失稳：控制推进速度，维持排土量和开挖量的平衡；控制好压力舱的应有压力，防止开挖面失稳；使开挖下来的渣土具有塑性流动性，并使渣土确实充满压力舱内，同时还应使开挖下来的渣土具有止水性；超浅覆土段，一旦出现冒顶、冒浆随时开启气压平衡系统。

3 提高盾构施工法的工程质量措施

3.1 培训必须全面持久，具有良好的施工技能技巧

为了进一步提高施工质量，减少安全事故的发生，施工企业一定要不断地对工人进行各方面的培训和学习，比如技能培训、安全知识培训等。根据实践证明，较多的安全事故发生其大部分主要原因是由于施工人员缺乏一定的技能水平，这部分施工人员由于缺乏对所处岗位的认识，不懂得工程本质特点、机械设备性能、不知道如何去规避风险，因而出现违规操作的现象就常有发生，使得安全事故频发。所以我们要进一步加强对员工的技能培训，以便能减少事故的发生率。

3.2 注重纠偏和进度

在盾构设备推进的过程中，需要进行相应的纠偏工作，需要分片、分段进行，对相关的数据、参数进行密切检测，减少涂层损失、围岩干扰，以使得线路能够避免受到影响，对盾构的姿态不能进行过度的调整。一般来说，进度应该保持在持4R/d。施工中，需要对施工参数进行密切的监控，对最大隆起量限定在一定的范围内，这样才能更好地对地铁隧道的运行进行保护。