地铁区间盾构施工技术探究

地铁区间盾构施工技术探究

孙明星

中国电建市政建设集团有限公司天津253000

摘要：通常情况下，地铁工程涉及范围较广、建设周期长，且施工地质条件较为复杂，整体施工难度较大。在地铁区间隧道施工过程中，盾构法是一种常见且有效的施工方法。然而，在盾构法具体实施过程中，也会受到诸多因素影响而产生一定风险。为保证盾构法顺利实施，且发挥成效，就必须加强相关风险管理。基于此，本文对地铁区间盾构施工技术进行了综合性探讨，以供参考。

关键词：地铁区间；盾构；施工技术

前言

地铁区间隧道盾构施工是一项较为复杂过程，会受到多种因素干扰。因此，在施工过程中需要做好事先探查，充分掌握施工现场情况，并拟定出针对性的风险管控策略，以保证施工的安全性与顺畅性。

1地铁区间盾构施工技术探究

1.1土压平衡盾构过溶洞群掘进技术

某地铁盾构区间，穿越二束广从断裂。在两断裂带间的石炭系灰岩地层149.105m(YDK7+903.505～YDK8+052.610)范围内，分布溶洞群。其溶蚀空洞和溶洞大部分在盾构隧道之中或隧道洞身上下部，为潜在不良地质。盾构掘进施工时，存在岩溶水和泥沙大量涌入隧道，导致地面塌陷等环境岩土工程问题和盾构机陷落的工程风险[1]。地铁盾构已顺利通过溶洞群，填补该项国内空白。为确保探明溶洞的分布与填充状况，在工程初勘和详勘工作成果基础上，采用以钻探为主，多种方法联合运用相互印证的综合探测方案。

首先，采用高密度电阻率法进行地面物探，总体探查溶洞分布情况。然后在此基础上，利用部分加密钻孔，采用电磁波深孔CT剖切面勘查，判断溶洞边界。最后，结合溶洞注浆孔布置，进行加密钻孔，直观掌握溶洞及充填物状况。采用分区及跳注完成溶洞注浆处理。处理隧底5m，隧道洞身周围3m范围，重点是隧道下部填充物为淤泥、松散砂层、软塑状泥炭质粘土的溶洞(即高风险区)。当填充物为粘土、粉质粘土和泥炭质土，注浆扩散半径按照1～1.5m设计，填充物为砂、碎块按照3m设计。盾构过溶洞群主要掘进技术措施如下:严格控制盾构机掘进姿态[2]。盾构机刀盘切削面地层软硬不均，切口环切削地层时的阻力不同以及盾构机表面与隧道间的摩擦阻力不均匀，方向不容易控制，容易形成偏差。按照给定的容许偏差值进行控制。减缓掘进速度，使刀盘上下部位掘进的瞬间受力尽量相同，减少盾构机的仰俯现象。做好渣样分析和管理。掘进中密切观察出土排渣量、渣土成分和含水量等，分析判断前方地层异常，做好盾构超前钻探和双液注浆加固溶洞地层准备。另外，严格控制出渣量，维持掘进速度与出渣量的相对平衡。足量同步注浆，并及时进行二次双液注浆，对地下水通道进行封堵，稳固管片等。

1.2应用新材料盾构过砂层掘进技术

在国内地铁盾构隧道施工中首次成功应用了TAC高分子聚合物。这种材料具有出色的亲水性能迅速吸收砂层中的水分，使砂层流动性降低，转变为流塑状。另外，高分子材料附着于粘粒表面，增粘效果显著，在掌子面形成一层非常粘稠泥膜，维持掌子面上土压真实平衡。相对添加泡沫或膨润土等外加剂方法，这种材料效果较为理想，避免了盾构过砂层极易引起地面沉陷，甚至塌通天等环境岩土工程问题[3]。本盾构区间左右线将通过约100m不良地层，里程范围为YDK23+303.557～YDK23+209.107，砂层侵入隧道最大厚度达5.4m。本区间采用2台三菱土压平衡盾构机。通过对刀盘注入孔和注入设备的改造，灵活实现注水、注泡沫和注高分子材料的转换。另外，在螺旋机前端增加一条注入管路，注入的原液高分子材料TAC吸收渣土中水分，液状渣土转变为塑性渣土，形成土塞效应以防喷涌。盾构掘进速度20mm/min左右。高分子材料浓度5‰，注入率(注入的高分子材料量和掘削渣土量的比值)10%～20%，注入流量62～125L/min。出土量15m3左右/300mm。每环壁后双液注浆，注浆压力0.4～0.6MPa，注浆量不少于5.0m3。

2地铁区间盾构施工技术措施

2.1优化刀盘结构、泡沫系统以及搅拌系统

对于含透镜体粉细砂层施工的盾构机，刀盘开口率调整增大的重点是面板中央部位。优先调整面板中央部位的开口率，有助于含透镜体粉细砂层顺畅地进入土仓，避免结泥饼现象的出现。刀盘设计时应重视中心滚刀的布置和刀盘搅拌棒的设置，建议刀盘采用有利于渣土的流动的中间支撑式。与此同时，中心部位易结泥饼的问题还需要在刀盘中心设置有效的泡沫系统，在刀盘支撑臂增加有效的搅拌系统加以解决。

2.2改进同步注浆浆液配比和特性，保持仓内气密性

带压进仓换刀同步注浆，浆液建议采用可硬性浆液，浆液由水泥、细砂、粉煤灰、膨润土配合而成。向盾体周边各个注浆孔注入膨润土泥浆，使盾体周围土体形成泥膜，封堵漏气通道;同时，向刀盘前方注入膨润土泥浆，使掌子面形成泥膜，封堵前方土体漏气通道。注浆前应探索合适的注浆量和注浆压力[4]。盾构机停止掘进后要持续转动一段时间后方可出土。带压换刀时首先出土至土仓三分之一位置高度，同时，采用2～4台空气压缩机向土仓输送工业用气，使土仓气压上升至设定气压值;在30分钟内土仓气压能保持在设定值附近，然后出土至土仓二分之一位置高度，在此过程中采用空气自动加气系统对土仓进行加气，同时逐步关闭工业压缩气进气口，直至完全使用空气保持土仓内气压接近设定值;30分钟内土仓内气压变化值小于0．05bar时可认为土仓气压稳定，气密性较好，此时应立即实施带压换刀。

2.3土压平衡盾构要坚持两级螺旋出土器防治地下水喷涌的方法

调整面板结构型式、加大刀盘开口率和螺旋出土器直径以后，喷涌的潜在可能加大，尽管目前成都地铁的喷涌问题还不突出，尚未成为主要矛盾，但受下穿河流等地段的许多不定因素影响，为防患于未然，采用双螺旋出土器是必要的。同时，配合采用碴土改良工艺减少喷涌的发生条件。

3地铁区间盾构施工技术监测分析

每一个监测断面都布置了10个监测点，监测点的布置位置基本上是在繁华市区的公路上，具体做法是施工单位根据设计图监测点的地理坐标，在相对应的地点用钻机在地面上打一个直径在10cm左右的大钻孔，深度也在10cm左右，接着在大钻孔中打一个小钻孔，然后把钢筋通过小钻孔打入岩土中1.2m中左右，目的是为了保证钢筋和土体连为一体，并露出钢筋顶部几厘米，测量时测尺立于该钢筋顶部以便测量。为了工程的安全，在拱顶的中部埋设了预埋件，拱顶沉降监测与地表隆陷监测原理大致相同，测量出各测点与测量基准点的相对高差，计算出拱顶沉降量，再用采集并处理后的数据画出拱顶沉降时间曲线图和沉降距离曲线图，直观地反映出每个监测点的沉降变化，预测沉降的发展趋势，倘若沉降量过大，适当地改变施工方法，减少对原有土体结构的扰动，并且进行注浆加固土体，保证工程施工的安全。

总结

隧道内设置移动通信信号切换区域的方案选择直接关系到无线网络的服务质量，本文提出并分析了不同速度等级铁路的几种方案，对无线网络规划和优化设计具有一定的指导和借鉴作用。同时高速环境下移动通信切换区域的确定也是急待解决的问题，因为它不仅受移动速度和切换时间的制约，还受高速移动带来的信号快衰落及不同制式移动通信系统切换机制的影响。

参考文献

[1]眭文,尹小波.地铁区间盾构施工过程中监测技术的探讨[J].科技视界,2017(24):124-125.

[2]迟维英.地铁区间盾构下穿公铁立交桥施工技术[J].建筑技术开发,2016,43(05):55+94.

[3]张军.成都地铁火科区间盾构到达施工技术研究[J].中国高新技术企业,2016(01):99-100.

[4]霍元盛.深圳地铁2号线东黄区间盾构隧道重叠段施工技术[J].铁道建筑技术,2012(01):90-94.