地铁盾构掘进机施工技术分析

地铁盾构掘进机施工技术分析

贺星

四川隆建工程顾问有限公司   四川  610000

摘要：随着我国城市建设工作的不断推进，城市轨道交通建设工程大幅增加，为满足地下工程施工质量要求，地跌盾构掘进机被广泛应用在城市地跌施工中。城市地铁施工复杂，在地下掘洞时会遇多种多样地质结构，需穿过建筑群的地下施工时常发生，对地铁工程施工标准要求更加严格，为保障上层建筑群的安全性与稳定性，应强化地铁盾构掘进机的施工技术水平，最大程度减少地铁施工质量问题的出现。

关键词：地铁；盾构掘进机；施工技术

引言

我国城市轨道交通结构安全保护技术规范中根据结构的施工方法及其与外部作业的空间位置关系、外部作业的施作方法，采用工程影响分区和接近程度综合确定既有隧道外部作业的影响等级。研究盾构隧道群下穿对既有隧道变形影响及其控制问题，提出了穿越施工“调查是前提、评估是基础、监测是关键、控制是核心”的信息化施工综合控制理念。

1.盾构机设备优化

管片吊机水平运输采用链轮链条啮合驱动，斜坡段角度仅为8°，可有效避免大纵坡段打滑；皮带机斜坡段角度为7.5°，提高在大下坡掘进时的携渣能力；优化罐体液位传感器位置，防止大纵坡情况下液位发生误报警；预留同步B液注入接口，在必要时可以进行双液注浆，使浆液及时凝固防止流窜；同步注浆系统具备惰性浆液的注入能力，防止浆液流窜；人员工作区域采用防滑式走道板；盾尾处配备2台80mm口径的气动隔膜泵，能及时有效地将盾尾处积水抽至台车污水箱，且污水箱配备大功率污水泵，能快速将箱内污水抽至井口。

2.穿越施工中控制措施

（1）盾构施工参数控制措施。穿越施工过程中通过既有地铁实测变形数据对盾构施工参数进行实时调整，考虑黏土加碎石和中风化硅质白云岩的抗压强度和硬度差异大，应适当降低掘进速度和刀盘转速，避免软硬交接面处刀盘的滚刀受力大造成刀具损坏。由于上软下硬地层岩土交界面呈上坡趋势，为保证盾构机具备破除下部硬岩的能力，应加大下部油缸推力。（2）渣土改良控制措施。采用康达特分散型泡沫剂加水进行渣土改良，压缩空气与泡沫溶液配比由90%～95%压缩空气和5%～10%泡沫溶液形成；泡沫溶液的组成为泡沫添加剂3%、水97%的比例进行配制。每环开始掘进前和掘进结束刀盘停止转动后，分别对刀盘前方提前注入泡沫20~30s。（3）出土量控制措施。在施工过程中出渣量采用体积、重量双重控制，即通过龙门吊称重及渣斗显示的体积进行双控。7号线右线盾构下穿2号线期间每环出土方量控制在61.7～63.8m³，与设定值64±1m³相比已控制在较合理范围内。

3.螺旋输送机喷涌的控制

出现喷涌时，通过调整螺机上下闸门开度，减少喷涌量，并调整斜皮带角度，通过从动轮手拉葫芦抬高从动端，降低皮带漏渣量。掘进时，始终保持土仓内压力稳定，向刀盘前掌子面注入纳基膨润土（发酵后的膨润土，其体积使用量为25%～40%），在刀盘前形成一层泥膜，阻止地下水流入。同时，向土仓注入化学改良剂如高分子吸水材料，用刀盘充分搅拌以改良渣土。在下坡段，采取每5环进行管片双液注浆，形成止水环封堵隧道背后汇水通道，阻挡来自盾尾后方的水流；尽量保持连续掘进施工，避免掌子面前方土体内部形成流水通道；对螺机出渣口进行改装，减小喷涌面积，减少喷涌时盾尾处清理工作量。

4.侧穿建筑群保护措施设计

（1）合理控制盾构掘进机的侧穿参数，减少盾构掘进机推进过程中对土层产生的影响。同时需加大刀盘面和土舱的注料量，有效调整渣土的流动性和止水性，控制前方土体压力。（2）采用降低推进速度，增加刀盘转数的方法，减少侧方土体所产生的土压力。同时，在实际施工中，应根据实际出土量和理论出土量的比例变化情况，及时调整渣土出土量，避免超挖或欠挖事件的出现，以免出现横向土基变形。（3）加强盾尾注浆控制，避免出现盾尾脱空情况。（4）强化同步注浆控制，避免土体出现水平位移。（5）实施信息化控制，对整个施工过程采用信息化实时监控，一旦出现施工偏差及时调整施工措施。（6）加强地面构筑物跟踪注浆、袖阀管注浆加固。如下穿建筑群时，若建筑物发生沉降或倾斜，应采用袖阀管注浆方法，对洞体进行加固处理，确保建筑群的稳定性和安全性。在下穿或侧穿建筑群时，需加强洞体与建筑结构的监控，一般为3次/d，若发生异常现象，如地下水位异常变化、地面下沉等，要及时调整土舱压力，加大注浆量和二次注浆量，同时加强监控防止发生水流失，造成地表变化。

5.区间盾构掘进联络冻结法

（1）区间盾构掘进和联络通道冻结加固同步施工、两个联络通道共用一个冻结站同时加固的技术方案及相关措施安全可行，使盾构贯通时间提前约60天、联通通道开始时间提前约45天，相应节省施工成本。（2）类似联络通道下部冻结壁为含承压水砂层且水头在6~7m情况下，冻结管按照3~4根为一组进行编组，在载冷剂循环正常情况下，预测安全开挖所需的冻结时间为40~60天，实际施工过程中开挖条件还应根据过程监测分析制冷系统运行、冻结壁发展、泄压孔、开挖探孔等情况进行综合判定。（3）地层中同一孔内孔深越深温度越低，反之越高，浅孔位置地层温度受隧道内环境温度影响较大。（4）针对现场环境温度问题可采取加快冷却水循环、增加安装轴流风机，加厚冻结面管片保温层等措施。（5）隧道内冷冻站布置除考虑工期、成本等因素外，还要考虑施工时期环境温度、排风距离、排风方向。

6.深孔注浆补强

（1）重要管线下方隧道均采用全断面劈裂注浆加固，范围为管片外径往外2m，呈环状，采用水泥单液浆，水灰比0.8，水泥采用PO42.5普通硅酸盐水泥;注浆量为加固土体体积的25%，每环加固需用20m3水泥浆液，压力控制在0.3～0.5MPa。(2)加固前将注浆吊装孔及增加的注浆孔用φ38mm冲击钻将孔打开后打入加工的花管;注浆管采用φ32壁厚2mm钢管，单根钢管长度为2m，沿洞体四周一圈布置，共11个孔;钢管前端加工成锥体状，沿钢管1.5m范围内钻孔，孔眼直径3mm，间距0.3m，孔眼呈梅花型布置，钢管前端50cm不打设孔眼，钢管在洞体打设完成后进行注浆加固。(3)在预留注浆管安装注浆头，在两端头一点位置安装泄水阀，注浆过程中当泄水阀有浆液漏出或注浆压力上升过大时，停止注浆，换下一个点位继续进行注浆过程，若注浆过程中压力持续稳定，则继续进行。

结束语

地铁盾构掘进机施工所面对的施工环境复杂，经常需要下穿或侧穿建筑群，对盾构掘进机施工质量存在较大影响，故此，需要严格控制地铁盾构掘进机下穿建筑群的施工质量。在施工前要对施工周边地质与环境进行详细勘察，结合施工计划合理制定盾构掘进机的各项参数，实际施工中根据现场监控参数变化，及时调整盾构掘进机的各项参数。在管片拼装前，严格检查管片质量，采用柔和方式进行管片拼装避免损坏管片导致漏水事件，完成管片拼装后要进行二次注浆甚至是三次、四次注浆处理，保障管件外充密实避免上层建筑出现下沉事件，保障盾构掘进机的施工质量。

参考文献

[1]杨富军.地铁盾构隧道掘进同步注浆施工技术分析[J].江西建材,2022(08):296-297+302.

[2]谭春腾.地铁隧道盾构掘进施工技术要点分析[J].江西建材,2021(04):160-161.

[3]舒明江.顶管法联络通道施工始发技术要点分析[J].建筑科技,2020,4(05):40-42.

[4]韩健.地铁盾构下穿建筑群的掘进施工技术分析[J].佳木斯大学学报(自然科学版),2019,37(05):695-697+732.

[5]韩喜忠.地铁工程土压平衡式盾构施工技术要点分析[J].建筑技术开发,2017,44(05):78-79.