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地铁盾构工法施工技术应用与探析

[摘 要]地铁是现代城市重要的交通工具,为人们的出行节约了时间和财力成本。地铁建设是一项耗费大量时间和财力的工程,隧道开挖是这项工程最主要的工作之一,其中最常用的一项技术是地铁盾构法,具有很强的综合性,能够最大限度的保证隧道施工的安全程度、施工进度和施工质量。
  为了保证地铁盾构工法在地铁施工中正确应用,本文对该施工技术进行了应用分析,希望能为相关工作人员提供借鉴,进一步控制施工质量。
  我国经济的快速发展带动了交通事业的快速发展,使人们的出行更加的便捷,但是由于城市人口激增,地面交通拥挤,城市用地紧张,当前仅依靠地面交通系统难以解决居民的交通需要,有效利用地下空间成为缓解用地紧张和城市地面交通的重要途径,地铁的建设也成为近些年城市基础设施建设的重要内容。地铁其实是铁路运输的一种形式,不同于公路运输,以地下运行为主,根据城市用地规划和地况,在一些区域会转化成地面或高架路段。本文主要就地下地铁建设施工技术为分析对象,对各个阶段的技术应用进行了详细剖析,并提出了应用该技术时应注意的问题。以下主要围绕着地铁盾构施工技术的应用展开简单的分析与探讨 。
1 地铁盾构施工技术的应用
1.1 准备阶段
  准备阶段的关键技术工作是盾构出洞,这个环节需要做的工作包括三个方面。
  第一,首先安排好盾构出洞前和出洞后的设备和材料,按照行业和工作标准严格检查盾构出洞的条件是否满足,确保工作人员各就各位,熟悉工艺流程和技术,为了保证周边建筑物和地下管道等受到地铁施工的影响,盾构出洞前要对周围土体进行加固,以保证在安全可靠的环境下完成盾构出洞,为接下来的工作打下坚实的基础。
  第二,设置盾构出洞的基座,基座的精准定位决定了盾构机的始发姿态,因此盾构出动前必须将盾构准确地放置在与设计轴向相符的始发基座上,使施工人员沿着设计轴向在底层内施工。
  第三,设备验收,即检查盾构施工的两项主要设备:盾构机和配套设备。
1.2 掘进阶段
  地铁盾构掘进阶段分为试掘和正式掘进两个方面,试掘是为正式掘进探索最佳施工参数。前者要求工作人员根据施工方案和施工技术要点掘进后分析掘进一百环的参考数据,由此确定正式掘进时该工程土层的最佳施工参数。在此基础上,工作人员对盾构机的参数进行调整,包括通过计算技术操控盾构机刀盘的转速、掘进方向和速度。另外,正式掘进过程中的监督工作非常重要,工作人员要密切关注盾构机的运转情况和周围土层的环境状况,制定预设解决方案,在发生异常的情况下能够灵活处理。
1.3 挖掘粉砂层阶段
  周边地质条件是决定地铁施工难度的关键,施工队伍常用的盾构施工法的最佳应用环境时粉质黏土类型的软土土层,实际工作中往往会遇到穿越粉砂层的地况,导致施工难度大大增加。穿越粉砂层的难度在于控制出土口喷砂和土体液化,因此提高土体的止水性和流动性是施工队伍技术攻克的重点。一般情况下,施工队伍会采用增加土舱压力或者是向土舱内加泥的方式来环节粉砂层的问题。
1.4 盾构机进出洞技术
  地铁盾构机掘进的基本原理是通过圆柱体的钢组件沿着预先设计的隧洞轴线边不断向前推进,以实现对土壤的挖掘。圆柱体组件的壳体是护盾,能够承受周围土层的压力、低下水压,并在一定程度上能够将地下水挡在壳体外侧,同时也对已经挖掘完成但尚未衬砌的隧道起到临时支撑的作用。由此可见,盾构机进出洞技术对隧道掘进工作至关重要。为了保证轴线误差在规定范围内、施工进度符合预定计划、减少成本投入,施工队伍和技术检测专家密切合作,对盾构机施工路线进行合理的设计和严格的检查。盾构机进洞施工时宝恒盾构机在始发基座导轨上进行推进,通过将设备壳体完全切入洞中以降低土体暴露的时间。盾构机出洞时要提前检查好出洞的条件,根据周围土质和环境特点预设最为合适的出洞方法。
2 地铁盾构施工技术应用须注意的问题
2.1 地质勘探
  地铁盾构施工法的关键要素是稳定开挖面、掘进和排土、衬砌和壁后灌浆。使用盾构施工法挖掘隧洞自动化程度高,可以节约大量的人力,能够在不受气候影响的条件下一次性成洞,并且在挖掘的过程中控制地面沉降,非常适合于隧洞洞线较长、埋深较大的环境,开挖速度也比较迅速。为了保证开挖工作的顺利进行,盾构施工开始前的地质勘探动作尤为重要,工作人员要对地质环境恶劣的路段进行重点研究,比如断层、土层薄弱等,对盾构机及时进行保养,开挖过程中也要定期通过多方向支撑液压钻机对地况进行勘测,及时有效的掌握施工信息。当盾构机每天施工的进度超过 30 米时要使用地质雷达进行探测,以充分掌握地质信息。
2.2 盾构参数
  正确设置盾构机的参数是保证掘进稳定性的重要保障。一般盾构机的设置参数是通过试掘和实际地况分析综合得出的,以埋深和施工地点土质信息为基础,结合水土合算测算出土舱的理论压力,根据实际要求和科学原理完成土舱压力微调和盾构参数设定。科学合理的盾构参数是保证盾构工程稳定性和高质量的核心,因此施工人员要重点关注盾构参数的设定,避免因盾构参数导致的项目进度和质量问题。
2.3 管片上浮
  采用盾构施工法时经常出现拼装好的管片上浮的现象,导致隧道轴线高程远远超过设计要求,偏差程度难以控制。为了避免管片上浮的问题,负责施工的技术人员要对现场的地质进行详细勘查,对盾构机推进的速度和力度进行严格的把控,定期检查并设置盾构参数。另外,盾构机推进油缸的动力输出程度会影响管。
2.4 地面沉降
  盾构机开挖过程中,由于内部和外部各种因素的影响,会出现地面沉降的现象,为了减少这种现象,施工人员要注意注浆的时候选择合适的盾构机。因为大部分隧道采用的是土压平衡式盾构方法进行开挖,盾构机前面的全断面切削刀盘将正面土体切下来后存入刀盘后面的密封舱内,做好这部分的平衡工作将会有效避免地面沉降的现象。除了地面沉降,施工渗漏也是经常发生的状况,为此,施工队伍要重点检查止水带的性能和规格,保证防水表面的清洁程度。
3 结语
  综合上文所述我们可以知道,从盾构机问世到现在已有一百八十年的历史,我国从英国、日本、德国等发到国家引进此项技术,根据本国的地质情况对盾构机进行科学的改良,以适应我国多种多样的地形地质。盾构机综合了光、电、机、液、传感和信息技术等多项技术为一体,广泛应用于铁路、公路、水电等隧道工程项目,地铁盾构施工法的应用为城市地铁建设创造了高效率和高质量,相关的技术和工作人员应该更加密切的合作,从理论和实践两个方向不断推进地铁建设技术的更新,不断改进工程测量、定位等控制技术,为城市铁路建设贡献更多的力量。

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