地鐵盾構施工技術改進的方法研討

陳宗旭

【摘要】地鐵盾構施工，開挖、支護、地表沉降控制、地下管線保護、地表建筑物保護、防水均為工程的主要工序，任何一道工序關系到工程的整體質量。為保證這些工序的質量，文章將以某地鐵工程為例，在明確該工程盾構工程施工技術要求的基礎上，深入研討該工程各道工序技術改進的方法。

【關鍵詞】地鐵工程，盾構施工，技術改進

1某地鐵盾構工程施工技術改進要求

某地鐵工程全長20km，沿線經過17座車站，地層以粉細砂、中粗砂、粉土、粉質粘土、卵石砂礫為主。根據工程的地質條件及周邊環境特征，選擇盾構淺埋暗挖法的施工區間隧道有20個，每個區間隧道的斷面開挖跨度在6.2-15.2m之間，其中沉降值在10-200mm之間，且部分地段洞頂存在砂層，在開挖期間，地表沉降大有擴大趨勢，尤其縱向和橫向范圍，超出開挖的兩側，出現沉降裂縫。為保證本地鐵工程盾構施工的質量，在此就工程的主要施工工序，提出相應的施工技術改進要求：

①開挖工序：借助機械實施全斷面開挖，同時利用計算機進行自動控制，采用分部開挖和人工開挖相結合方式，目的是實現該道工序的工廠化管理。

②支護工序：設置混凝土管片之后，進行壁厚注漿，期間主要工序涵蓋噴混凝土、錨桿設置、鋼拱架與鋼筋網布設、模注混凝土，目的是為地鐵盾構施工奠定安全管理基礎。

③地表沉降控制工序：在土壓平衡控制的基礎上，最大限度限制工作面的變形，主要原因是初期支護期間，隧道的變形會加劇下沉，最大下沉量可能達到60mm，而地表沉降控制，目的就是減緩地表下沉量，本工程的沉降控制目標為30mm以下。

④地下管線、地表建筑物保護工序：為保護地下管線和地表建筑物，進行地表注漿加固，然后適當拆線地表建筑物，但大多數情況下，以原位保護為主。

⑤防水工序：借助土壓平衡和水壓平衡控制的方法，在注漿的基礎上，加設混凝土管片和膨脹橡膠止水帶，所澆筑混凝土需具備一定防水性能，確保完工后的隧道，能達到"滴水不漏"的質量水準。

2案例地鐵盾構工程施工技術改進方法

根據以上提到的案例地鐵盾構工程施工技術改進要求，本工程的盾構施工，需要分別對開挖技術、支護技術、地表沉降控制技術、地下管線保護技術、地表建筑保護技術、防水技術等進行如下改進：

2.1開挖技術改進

由于本工程盾構施工的開挖工序，在隧道拱部位置埋設小導管，用于注漿護頂，而人工分臺階開挖的方式，上臺階和下臺階之間相距1.5倍洞徑左右，其中開挖上導臺階時，管棚起到護頂作用，隧道上方正常情況下不會發生塌方事故，但施工期間發展暴露在外的掌子面穩定性可能會出現問題，并且波及整個隧道的穩定性，因此筆者認為有必要在相關開挖技術應用的基礎上，強化掌子面的穩定性工作。針對敞開的下半斷面，檢查其底層的完好性，對于斷面面積比較大，且地質條件不佳的區域，融入應用CRD施工技術，以本工程的軟土地層區域開挖施工為例，利用盾殼保護隧道的頂部，進而借助土壓平衡維持掌子面的穩定，在確保圍巖穩定性趨于標準狀態后，采用機械設備進行全斷面開挖，以及連續機械化出渣。

2.2支護技術改進

本工程在開挖的同時，借助復合襯砌的支護方法，其中初期支護以人工操作的方式，聯合采用噴射砼、鋼筋網、連接筋、鋼拱架支護，形成盾構的承載結構體，目的是承受盾構施工所產生的基本荷載，期間，初期支護屬于柔性支護體，即可在位移允許值范圍內，但必須兼顧潛藏的各種不安全隱患，而二次襯砌利用模板臺車，現場模筑砼，與初期支護共同發揮承載地鐵隧道永久荷載的作用。筆者認為包括開挖、頂管片襯砌拼裝、場外管片預制等，均可在盾殼保護下進行，適時砼抗滲性能可得以保證，并簡化支護的程序，以及提高支護的機械化程度、安全性、可操作性。

2.3地表沉降控制技術改進

地鐵通常位于城市的交通主干道和建筑密集地區下方，一旦出現地表沉降問題，很有可能釀成極大的工程事故。本工程在盾構施工過程中，為避免周邊圍巖被擾動，并引起地層應力場的變化，需要借助地表沉降控制技術，控制隧道周圍切向應力的位移增大。具體的施工方法是利用巖層自身的承載力，按照既定標準控制圍巖的變化范圍，尤其針對地質條件較差的盾構區域，地表沉降值至少要控制在30mm以內，筆者認為在開挖工作面位置，可通過維持土壓力和水壓力的盾構平衡，避免土層往隧道內部位移，即減少土層的損失，而對于超挖引起的地表沉降，要填充開挖部位，以釋放部分圍巖的應力。通過這些施工過程，在本工程施工期間一定程度控制地表沉降問題的出現，具有較高的實用性效果。

2.4地下管線、地表建筑保護技術改進

地表沉降的控制，盡管對地下管線和地表建筑物起到良好的保護作用，但從工程現場的情況來看，本工程地下管線和地表建筑物的保護，還需要構建完整的盾構支護系統，即在開挖面位置，以增減壓力調控的方式，對地層應力狀態進行靈活調整，將地表沉降值，控制在最低狀態，同時進行壁后注漿加固，尤其是在地表建筑物的下方區域，提高圍巖的強度水平，以及可利用管片作為止漿巖墻壁，解決注漿壓力的問題，直至達到預期注漿效果，方可切實保護好工程盾構施工區域內的地下管線和地表建筑物。施工期間，盾構機經過某中等專業學校正下方，由于地下沉降控制不當，A棟教學樓墻面有開裂跡象，在接到投訴后，工程單位即刻將其列為三級風險工程，除了控制掘進的開挖速度和開挖量，還加強監測力度，并采用同步注漿和二次補充注漿的方式，注漿加固了沉降區域。至于其他地面建筑物，盡管沒有出現以上學校的地面沉降問題，但同樣需要以注漿加固的預防方法，根據實際情況加固局部位置，最大限度減少地面沉降問題對地表建筑物的影響。

2.5防水技術改進

本工程的防水施工，分別需要在開挖期間和開挖后進行技術改進。在盾構開挖期間，利用盾構機將壓力施加至工作面之上，使得土壓力和水壓力趨于平衡，控制土層內的水滲入到隧道內，以此起到工作面的防水效果，本工程所選用的盾構機，鋼制機殼長度6.5m、厚度4m，同時管片連接于盾殼位置，有鋼刷密封盾構機，因此可確定盾構機的結構，能夠有效阻止地下水的滲入，但考慮到隧道開挖正前方出現大量涌水，筆者建議以預注漿的方式，控制開挖面的涌水量，另外在經過含水地層時，也要借助注漿技術手段堵水，尤其是軟土地層，要予以重點堵漏。在盾構開挖完成后，安裝厚度至少30cm的鋼筋混凝土管片，其中管片與管片之間，以高強螺栓連接在一起，如果管片壁后存在空隙，要將水泥砂漿加注到空隙位置，直至整個管片與隧道壁形成一體，另外將PVE防水塑料板加掛在模筑襯砌背后，同樣可以起到良好的防水效果。通過盾構期間和盾構完成后的防水施工，將所有深入隧道內的地下水通道堵住，現場試驗表明，區域內地下水任何態勢的水位變化，都不會導致地表沉降，由此說明隧道防水效果已經趨于最佳狀態。

3結束語

綜上所述，地鐵盾構施工，需要進行施工技術改進的工序，包括開挖工序、支護工序、地表沉降控制工序、地下管線和地表建筑物保護工序、防水工序，這些工序在工程實際施工過程中，由于受到主客觀因素的影響，技術的有效應用受到明顯的制約，從側面要求我們緊扣工程施工現場實際情況，因地制宜地進行技術改進。文章通過研究，基本明確了案例地鐵工程盾構施工技術改進的方法，但考慮到不同地鐵工程盾構施工技術應用要求和條件的差異性，以上技術改進建議，還需要在施工實踐中，通過不斷地補充和完善，使其更具工程的指導性和適用性。

參考文獻

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