浅谈城市地铁隧道盾构法施工技术

浅谈城市地铁隧道盾构法施工技术

胡刚

广东华隧建设集团股份有限公司广东广州528000

摘要：人类利用盾构法施工技术进行城市地铁的修建已有一百多年的历史。英国最早运用这一技术的国家，伦敦地铁的修建也揭开了城市地铁建设的序幕。我国的城市地铁建设开始于20世纪50年代，北京是我国最早修建城市地铁的城市，这也拉开了盾构施工技术在我国城市地铁建设的序幕。现在，我国已有40多个城市修建地铁，盾构法施工技术也被更多的运用到城市地铁的建设中来。

关键词：城市地铁；盾构法：施工技术

1导言

在低碳环保，科学发展观的践行之下，尽管，我国的私家车数量越来越多，为交通带来了很大的压力，交通堵塞问题已经是整个城市最常见的一种场面，对空气造成了很大的污染，在一定程度上阻碍了社会的发展，有效解决交通堵塞问题。必须行，绿色出行，比如说公共交通轻轨地铁有轨电车等各种交通线路的实施，可以更好的在保证时间与安全的情况下，为人民的出行带来便利。在地下轨道交通的发展之中，在1969年的时候，第一条铁路在北京开始正式运行，时至今日，我国的很多城市都已经有了正式的轨道交通，并且各种线路在逐渐的发展和扩大，地铁轨道的运行在我国有了很大的突破和进步，取得了很大的成绩，对于社会的发展具有很强的推动作用。地铁轨道的优点有很多，比如说地下轨道交通的快捷，对资源的节约，没有破坏环境，以及可以抵抗自然风雪的伤害，安全舒适。但是，有利也有弊，地下轨道交通，想要建成的成本要求非常的高，并且需要一定的基础和对工地的严格考察，因此想要建设一个良好的地铁工程是非常的复杂的。

2盾构法施工

盾构施工法是指使用特定的盾构机械设备在土体中进行钻掘，并利用盾构外壳及管片对地下土体进行保护的一种隧道暗挖施工方法。随着盾构法在此次工程中的成功运用，一时间围绕着盾构施工的设备及工艺改进等成为热门，关于盾构法的理论如气压盾构等也陆续被建立起来。而我国应用盾构法的时间并不长，直到2004年我国才在上海上中路越江隧道中使用盾构法进行施工，此后盾构法在我国的发展呈现出极为迅猛的势头，时至今日我国已经实现了大型盾构设备的国产，摆脱了对昂贵进口设备的依赖。

3盾构施工技术的适用条件

首先，松软的含水地层中适合使用盾构法进行施工，或者地下线路埋深不小于10m的情况，且盾构法施工适合用于相对匀质的地质条件；其次，城市地铁在市区修建时，要有足够的空间进行工作井的修建，工作井是为了盾构机的进出和土料的运输工作；盾构法施工也有其埋深要求，隧道上方的覆土深度要大于6m且不能小于盾构机的直径；最后，盾构法施工进行隧道的修建，隧道间的距离也有要求，隧道间水平方向夹土体加固厚度小于等于10m，竖直方向小于等于1.5m，隧道与相邻建筑的加固土体厚度要求也是如此。

4施工准备

盾构隧道工程的第一步首先需要对隧道的周围环境进行详细的考察，比如说下穿的各种管道的铺垫和实施，热水，铁路，下层建筑，桥梁、河流等的具体情况；在对水文地质进行检测时，需要严格对岩土层进行考察，及时的记录发展过程；工程的统筹规划，是在最基本的条件基础之上，根据各个城市不同的分布和构成，在施工的技术，周边环境，以及工程的地质与水文的地质等因素进行比较分析，在工程的计划当中选取最适合发展的方案，并且进行多种层次的总结和分析，最后确定正式施工的方案，在工程的实施当中，最重要的一部分是土建工程部分的盾构施工组织设计，因此，需要得到足够的重视；在盾构隧道工程的结构设计之中，施工的技术，防水的设计，附属的结构设计都必须根据城市的发展进行科学合理的设计，在科学技术的引导之下，施工的技术水平，行车的速度控制，环境的保护政策，防水，防灾，防腐蚀和防空等因素都要有良好的提高；盾构机的选择也是占有重要的一部分，工程的地质条件，水工的地质条件，环境的条件，曲线施工和测量、工期的要求、经济性的要求，以及隧道外径，都会对盾构机有一定的影响。

5城市地铁隧道盾构法施工技术

5.1盾构始发工作井施工与洞门加固

5.1.1盾构始发工作井施

竖井是地层中开挖的直通地面的竖直通道。首先要有竖井将盾构机设备吊装到始发位置，井宽要大于盾构直径1.6m-2.0m，这样才能有足够的距离保障人员安全。竖井的护壁可采用钢筋喷射混凝土护壁或钢板护壁。起重设备取决于施工运输的要求，一般采用货物升降机或者龙门式起重机。

5.1.2洞门加固

当盾构始发井（到达井）周围地层是饱和含水粘土或为透水性强、自稳能力差的松散砂土时，应对该地层进行加固处理。通过加固可以提高土体强度和降低土体的渗透系数。加固范围一般在隧道边线外上下及两层3米范围内。注浆、旋喷、井点降水、冻结法等都是常用的加固方法。土体加固后会有一定的强度、自立性和防水性。

5.2盾构掘进

盾构机分解件分别吊到坑内，就可以设置反力装置和盾构进发导口。完成反力装置、进发导口和洞口止水等工作后就可以进行始发。将推进油缸顶在反力装置上，利用刀盘和油缸进行掘进，油缸推行一个行程后收回，在反力装置与推进油缸间放临时支撑垫，继续推进，进入隧道后即可进行管片拼装与后部设备安装。盾构设备全部进入隧道后，即可安装预定方向掘进。

5.3衬砌

盾构隧道衬砌主要有装配式衬砌和格式混凝土衬砌。衬砌类型分为单层衬砌和双层衬砌。衬砌断面形式常采用箱形、中子形和平板形。平板形管片应用最多，预制管片分块一般有两种，一种由四块标准件、两块相邻管片和一块封顶管片构成；另一种由三块标准件、两块相邻管片和一块封顶管片构成。环宽一般为1200~1500mm。管片强度需达到设计要求，衬砌环的安装形式分为错缝和通缝两种。衬砌防水措施分为管片自防水和管片接缝防水。管片自防水依靠混凝土的抗渗能力和管片制作的精度来达到要求。管片接缝防水主要包括螺栓孔防水、嵌缝防水和密封垫防水。管片衬砌在盾构机掘进一个节距后即可进行，管片由运输车送到安装台位，再由衬砌台车送到安装位置。一轮管片安装结束后，即可进行后续掘进。隧道工程就在这不断循环工作中建成。

5.4注浆

盾构施工过程中的注浆方式主要分为三种：同步注浆、及时注浆和二次补浆。同步注浆的材料分为单液型和双液型，单液型因其早期强度高和能较好的填充盾尾空隙，得到了广泛的应用。及时注浆是在盾构推进结束后进行注浆，通过管片上的预留孔进行注浆。二次补浆是在盾构后方一定距离处，也是从预留的注浆孔向衬砌后进行注浆，该方法主要用于隧道上方有重点建筑物的位置。注浆的作用主要是防止地层变形，尽快使管片环稳定下来，千斤顶推力平滑地向地层传递。能减小作用于管片的应力和管片产生的变形。同时也可以形成有效的防水层。

5.5到达

盾构机到达进入接收井前要对洞口土体取样，检查土体是否满足要求。主要检查土体加固和渗水情况。在土体稳定性和渗水量符合要求时，方可凿掉洞口混凝土。洞口混凝土在盾构机距洞口10m左右时可凿除，盾构机刀盘露出时，可将井内土体清除，准备接收架进行盾构机进洞准备，接收架放置在略低于盾构机的位置，这样盾构机可顺利滑行上架。盾构机到达后即可进行洞口止水处理和隧道内管片螺栓复紧工作。

6结束语

综上所述，在我国经济不断的发展之下，各个城市的经济都有所提高，人们的生活质量也有了很大水平的进步。越来越多的地铁线在各大城市里开通，盾构法施工技术也运用到这些城市地铁的建设中来。盾构法施工技术以其施工速度快、安全、高效等优势逐渐成为隧道施工的主流技术。这一技术的不断发展将推动城市发展进入新阶段。

参考文献：

[1]袁杰.盾构施工引起地表和土层形变的有限元分析与试验研究[D].天津：天津大学，2018.

[2]袁文华.地下工程施工技术[M].武汉：武汉大学出版社，2013.

[3]周文波.盾构法隧道施工技术及应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2017.