地铁盾构施工技术分析

地铁盾构施工技术分析

郭跃广

中铁隧道局集团路桥工程有限公司

摘要：在经济建设的不断推进下，城市地铁的发展已经成为城市建设不可缺少的重要组成部分。然而，由于城市空间的限制，大多数地铁项目都在地下，因此对施工过程有较高的技术要求。盾构法作为地铁工程的关键部分，目前隧道施工普遍采用技术相对成熟的盾构法，随着地铁工程的不断发展，盾构法在国内得到了广泛的应用。然而，由于施工场地往往受到城市道路和建筑物的限制，地铁车站需要分段开挖，这导致地下近井定向边导盾构隧道的距离较短，增加了控制风险，甚至发生质量事故。因此，应对地铁盾构施工技术进行进一步的研究

关键词：地铁；盾构施工技术

一、盾构施工技术的优势

1、掘进速度快

地铁隧道的施工大多在地下空间完成，地下空间极易出现内部坍塌的情况。它严重威胁着建筑工人的生命安全。因此，在地铁隧道工程施工中，管理人员不仅要注重工程质量，还要注重现场施工的安全，严格控制整体施工速度，确保地铁隧道工程能够顺利有序地完成。盾构施工技术的应用可以通过机械壳和管片的支撑作用，提高隧道的整体稳定性，大大降低隧道工程内部坍塌的概率[2]。施工人员的生命安全得到了很好的保障。此外，盾构施工技术在地铁隧道施工中的应用，可以显著提高开挖和衬砌阶段的工作效率，从而有效地控制工程的整体进度。

2. 自动化程度高

盾构施工技术在地铁隧道工程中的应用，可以实现推进、开挖、拼装衬砌等全过程的自动化操作，使最终的工程效果符合施工要求，更好地保证了地铁隧道工程的施工质量。而且盾构施工技术的应用，显著提高了地铁隧道施工的自动化水平，不仅减少了对施工人员的需求，而且大大降低了人工成本。也大大降低了施工作业的劳动强度，缓解了施工人员的工作压力[3]。我国地铁隧道工程建设正朝着标准化、自动化、安全化的方向逐步快速发展。

3、对周围环境影响小

在地铁隧道工程的施工中，工作人员不仅要考虑工程的内部问题和条件，还要注意施工对周围环境的影响。采用盾构施工技术进行地铁隧道施工，既不影响地面交通和设施，又能保证地下管线的正常使用。即使地铁隧道工程过河，也不会影响船舶的有序通行[4]。而且，采用盾构施工技术开挖地铁隧道时，不会产生较大的噪声和干扰。使周边居民的日常生活，仍保持着原有的习惯和条件。

4、经济成本低

盾构施工技术在地铁隧道施工中的应用，既能保证工程质量的稳定可靠，又能在预定时间内完成工程施工。还可以大大降低经济成本，降低地铁隧道工程的总支出。

二、地铁盾构施工中的常见技术

1. 隧道开挖施工技术的应用

盾构机在地铁工程中的主要技术应用是隧道开挖。由于盾构掘进机本身由盾构运动小车两部分组成，且两部分紧密相连，因此盾构掘进机的盾体部分将在未开挖土层段跟随前小车进行供水供电和注浆。在实际开挖过程中，盾体会旋转其各种工具和刀具进行切割，剩余物暂时储存在盾机的土仓中，然后剩余物通过输送带专门向外输送。盾构掘进机施工完成后，将地上管段安装在开挖的隧道壁上，以承受土压力，避免开挖隧道坍塌，便于后续隧道施工过程。

2、隧道加固成型技术的应用

在实施隧道加固成型技术时，应提前准备好管段，用刀头和管段装配机以每组6个管段的形式组装成圆管。随着盾构掘进机的不断推进，在开挖的隧道内依次布置管片，支撑周围土层，形成固定隧道，达到隧道加固成型的最终目的。在实际施工过程中，存在衬砌隧道临时支护的技术问题。当内部开挖深度达到1.5m甚至更深时，应相应停止开挖工作。在加固位置沉降区布置测点，控制盾构开挖速度和开挖姿态，开挖工作面土压力平衡始终处于绝对平衡稳定状态，为后续注浆施工奠定良好基础。

3、吊装施工技术应用

地铁盾构机施工中吊装施工也是关键技术之一，其要求盾构施工方面合理选择吊装起重设备，并比简直专项方案用于实际吊装施工。在吊装施工过程中首先要进行安全复核验算，围绕地基承载力进行计算，适当增加尺寸为1600mm×5000mm×30mm的钢板（2块），然后结合主起重机位置进行盾构吊装。在吊耳复核方面主要采用盾构机配合焊接吊耳，这样能够确保吊装安全。在起吊以后还要对吊耳进行复查。在吊装过程需要注意几点问题：（1）工作荷载必须做到时刻明确，清晰可辨；（2）观察吊耳主体以及吊环部件是否已经发生变形；（3）观察是否有明显的机械性划伤或者是否存在强受力部位。在整个盾构吊装过程中，还要对其维护结构进行监测并达到以下技术目标：要合理把握各个吊装环节中的盾构井端头维护结构，判断其支撑体系是否已经发生变化。主要是结合监测数据进行深度分析，判断盾构对维护结构所产生的实际影响，时刻维持基坑安全度。

4、双高压旋喷施工技术

双高压旋喷施工技术在城市轨道交通盾构施工技术中应用比较多，因其具有3个明显的优势：（1）双高压旋喷施工技术在城市轨道交通工程施工中应用范围非常广泛；（2）双高压旋喷施工技术单桩能够实现大深度和大直径土体的加固；（3）双高压旋喷施工技术进行加固时，能实现均匀的加固强度。传统的三重管旋喷技术加固深度可以达到

30m、加固直径可以达到1.5m。而目前双高压旋喷施工技术的加固深度最大可以达到50m，最大加固直径可以达到2.4m，远超过原有的三重管旋喷技术。地铁盾构施工过程中，采用双高压旋喷施工技术可以充分消除施工地面气泡凸起的现象，这也是双高压旋喷施工技术优于其他混凝土注浆施工技术的又一显著特点。双高压旋喷施工技术在某市城市地铁5号线修复工程施工中被广泛采用。在对5号线进行修复时，对轨道中坑内裙边和坑外接缝等地方进行施工时采用了双高压旋喷施工技术。坑内裙边加固桩共计816根，坑外防水加固用了256根桩。每根加固桩的加固深度达50m，加固直径最大值为1.8m，达到了工程施工的技术标准。

5、MSJ高压旋喷施工技术

MSJ高压旋喷技术是地铁工程中常用的盾构施工技术。MSJ高压旋喷技术采用压力平衡的高压旋喷技术，可实现大深度的围护和加固，从而在地铁隧道施工中有效保护周边车站。例如，MSJ高压旋转射流技术应用于某城市地铁枢纽C站的设计和施工。在枢纽C站施工中采用MSJ高压旋喷技术，成功实现了围护深度15m、加强桩直径2.5m的设计要求，有效控制了地铁C站周边地面的沉降和变形。

三、总结

城市地铁是完善城市交通系统的重要途径。各大城市开通的地铁线路越来越多，盾构施工技术也被应用到这些城市的地铁建设中。盾构施工技术以其施工速度快、安全高效等优点，逐渐成为隧道施工的主流技术。这项技术的不断发展将推动城市发展进入一个新的阶段。

参考文献：

[1]范文卿.浅谈地铁盾构施工安全风险防范[J].居舍，2018（03）：110.

[2]王晓军.城市地铁盾构施工关键技术及要注意的若干问题[J].建材与装饰，2018（36）：246.

[3]王凯龙，周默.浅谈盾构施工安全管理[J].现代制造技术与装备，2018（09）：188-190.