地铁隧道工程TBM施工工艺分析

地铁隧道工程TBM施工工艺分析

管庆波

中国水利水电第十四工程局有限公司

摘要：地铁隧道工程中，隧道施工方法具有多种，其中TBM是一种暗挖法，对隧道施工发展至关重要，在施工中还需要科学选择TBM设备。本文通过分析TBM施工工艺，探讨了其在地铁隧道工程中的应用，介绍了TBM工作的优势，详细分析了TBM在隧道始发施工环节、掘进施工环节、接收施工环节等方面对TBM施工工艺进行探讨，旨在为地铁隧道工程的TBM施工提供参考和借鉴。

关键词：地铁隧道；TBM工艺；施工分析

引言：随着城市化进程的加快，地下空间的利用越来越重要，而地铁隧道工程作为城市交通的重要组成部分，其施工工艺的稳定性和高效性对于工程质量和进度的控制至关重要。TBM作为地铁隧道工程中常用的施工设备，具有施工速度快、施工质量高等优点，对于工程的顺利进行具有重要意义，因此，在地铁施工中，TBM施工工艺被广泛应用于地铁隧道工程中。

一、地铁隧道工程中应用TBM的优势

地铁隧道工程中，TBM是一种先进的隧道掘进设备，它在隧道施工中具有许多优势。（1）高效快速。TBM能够以较快的速度进行隧道掘进，相比传统的爆破法，TBM能够提高施工效率，大大缩短工期，可以连续进行掘进作业，无需停工清理爆破碎石，因此能够更快地完成隧道施工任务。（2）安全可靠。TBM采用机械化掘进方式，相比传统的爆破法，其施工过程更加安全可靠。TBM在掘进过程中不会产生明火、震动等，减少了对周边环境和建筑物的影响，降低了施工风险。（3）环保节能。TBM在掘进过程中不会产生爆破碎石和大量的粉尘，减少了对环境的污染。此外，TBM具有较高的能源利用效率，能够减少能源消耗，降低施工对能源的需求。（4）减少噪音振动。TBM在掘进过程中产生的噪音和振动较小，相比传统的爆破法，对周边居民和建筑物的干扰更小。[1]这对于城市地铁隧道工程来说尤为重要，能够减少施工对周边居民生活的影响。（5）高精度掘进。TBM采用先进的导向系统，能够实现高精度的掘进，它能够保持隧道的设计轨迹，避免了传统施工中可能出现的偏差和误差，提高了隧道质量。（6）适应复杂地质条件。TBM具有较强的适应性，能够应对各种地质条件，它能够适应软土、硬岩、砂砾等不同的地质层，减少了施工风险。（7）灵活性。TBM可以根据隧道施工的实际情况进行调整和改进。它可以根据需要进行模块化组装和拆卸，适应不同的隧道工程需求。随着科技的不断进步和TBM技术的不断发展，相信TBM在未来的地铁隧道工程中将发挥更加重要的作用。

二、地铁隧道工程中应用TBM的工艺分析

（一）选择合适的设备

地铁隧道工程是一项复杂而重要的工程，为确保工程的顺利进行和质量的保障，科学选择TBM（隧道掘进机）设备至关重要。地质条件直接决定了隧道施工的难度和可能遇到的问题。例如，如果地质条件是坚硬的岩石，那么选择盾构机（硬岩TBM）会更合适；如果是松软的土壤层，那么选择土压平衡盾构机（软土TBM）会更合适。因此，在选择TBM设备时，需要对地质勘察结果进行充分分析，确保选用的设备能够适应地质条件。不同的工程要求对TBM设备的性能和功能有不同的要求，如果需要施工高速隧道，那么选用具有更高推进速度和更稳定性能的TBM设备更合适；如果需要施工曲线隧道，那么选用具有更好曲线适应性的TBM设备更合适，因此，在选择TBM设备时，还需要根据具体的工程要求进行评估和比较，选择最适合的设备。[2]此外，经济性也是选择TBM设备的重要考虑因素之一，TBM设备的价格和使用成本对工程的投资和运营费用有直接影响，选择经济性最佳的设备，还需要考虑设备的可靠性和售后服务等因素，以确保设备的长期运行和维护。

（二）TBM始发施工工艺分析

在进行TBM始发施工之前，需要对施工现场进行详细的勘察和设计，这包括确定隧道的轨迹和横断面形状、确定TBM的进场口和出场口位置、进行地质勘察和岩土力学分析等。这些工作的目的是为了确保TBM施工的安全和顺利进行。基于此，需要对TBM进行检修和调试。这包括对TBM的各个部件进行检查和维修，并进行相关的试运行和调试工作，这些工作的目的是为了确保TBM的正常运行和施工效率。在进行TBM始发施工时，需要按照事先制定的施工方案进行操作，根据隧道的轨迹和横断面形状，确定TBM的开挖路径和进场口位置，将TBM逐渐推进到施工现场，并进行固定和定位。[3]接下来，根据TBM的开挖能力和进场口的尺寸，确定TBM的开挖速度和进场口的开挖方式。在进行开挖时，需要根据地质情况和TBM的性能，选择合适的推进速度、刀盘转速和刀具的使用方式，还需要进行相关的支护和排水工作，以确保隧道的稳定和安全。在TBM始发施工完成后，需要对施工现场进行清理和整理，这包括清理TBM的进场口和出场口，清理施工现场的杂物和废料，并进行相关的检查和记录工作，这些工作的目的是为了确保施工现场的整洁和安全，从而促使TBM的安全运行和施工效率，确保地铁隧道工程的顺利进行。

（三）TBM掘进施工工艺分析

在地铁正式施工前，需要对地质情况进行详细的勘察和分析，以确定合适的TBM类型和参数，还需要制定详细的施工方案，包括掘进起点和终点的确定、掘进速度的控制、支护结构的设计等。TBM掘进施工工艺的核心是TBM的操作和控制，通过推进装置将自身推进到地下，同时使用刀盘旋转切削地层，掘进过程中，需要严格控制掘进速度和刀盘的旋转速度，以保证掘进的平稳进行，还需要根据地质情况调整刀盘的切削参数，确保切削效果最佳。在掘进过程中，采用的支护方式有预制管片、喷射混凝土等，支护工作的质量直接影响到隧道的安全性和使用寿命，因此需要严格按照设计要求进行施工。[4]此外，TBM掘进施工工艺还需要考虑排水和通风等问题，在掘进过程中，地下水会对施工产生影响，因此需要进行排水处理。为了保证施工人员的安全和通风条件，还需要进行通风设计和施工。同时，还需要及时处理施工中的问题和隐患，以保证施工的顺利进行，可以保证隧道工程的安全和质量，提高施工效率。

（四）TBM接收施工工艺分析

在进行TBM施工时，合理的工艺分析对于保证施工质量和项目进度至关重要，地层的稳定性和坚固性是进行TBM施工的基础条件。例如，在软土地层中，可以采用土压平衡法进行施工；而在坚硬岩石地层中，可以采用盾构法进行施工。根据不同的隧道断面形状和尺寸，需要选择适当的TBM类型和尺寸，对于圆形隧道，可以选择盾构机进行施工；而对于矩形或其他非圆形断面的隧道，可以选择钻爆法进行施工。此外，TBM施工工艺分析还需要考虑隧道的倾斜度和弯曲度，对于具有较大倾斜度或弯曲度的隧道，需要选择具有相应能力的TBM进行施工，并采取相应的措施来保证施工的稳定性和安全性。同时，还需要考虑周围环境的影响，如地下水位、地下管线等，以避免对施工过程和结果造成不利影响，对于水文条件复杂的隧道，需要采取相应的防水措施，以保证施工的安全和质量。TBM施工工艺分析还需要考虑施工过程中的监测和控制措施，通过对隧道施工过程中的位移、振动、沉降等参数进行监测和控制，可以及时发现和解决问题，确保施工的安全和质量，进而保证TBM施工的高效、快速、安全完成。

结论：综上所述，施工单位在使用TBM时，施工单位在使用隧道盾构机（TBM）进行施工时，需要确保其适用性，包括机械设备的性能、施工人员的技术水平和施工场地的条件等方面。在实际施工过程中，施工单位还需要做好TBM的掘进和接收工作，重视掘进控制推进速度、掘进工艺等，提高工程施工安全性，以确保施工的顺利进行和工程质量。

参考文献：

[1]任汀.复合岩层双线地铁隧道TBM施工力学特性研究[D].重庆三峡学院,2023.

[2]刁志武.TBM技术在地铁工程施工中的应用[J].江西建材,2023(01):225-226+229.

[3]王张军. 地铁隧道TBM施工进度风险管理研究[D].兰州交通大学,2020.

[4]陈雷.双护盾TBM穿越断层破碎带地铁隧道施工技术[J].建材与装饰,2020(03):270-271.