石良濱

（中鐵十八局集團(tuán)第三工程有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130062）

盾構(gòu)法施工是暗挖隧道施工中一種較為先進(jìn)的施工方法。這種施工方法具有施工進(jìn)度快；無(wú)噪聲與振動(dòng)傷害；對(duì)地鐵沿線(xiàn)設(shè)施、地面交通、地面居民生活影響較小等特點(diǎn)。盾構(gòu)機(jī)作為地鐵隧道施工中的專(zhuān)用大型機(jī)械，其選型的正確與否，直接關(guān)系到地鐵區(qū)間施工進(jìn)度和工程安全狀況。

1 盾構(gòu)機(jī)概述

盾構(gòu)機(jī)是由動(dòng)力機(jī)構(gòu)、切削刀盤(pán)、液壓頂進(jìn)機(jī)構(gòu)、巖土排運(yùn)機(jī)構(gòu)及檢測(cè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等多個(gè)相互配合的部分組成的一種隧道掘進(jìn)機(jī)械。它較適用于礫石、軟土、硬巖等不同地質(zhì)構(gòu)造的隧道暗挖，具有較好的施工穩(wěn)定性和掘進(jìn)性能。

盾構(gòu)機(jī)在一個(gè)可以有效支撐地層壓力，并且可以在地層中推進(jìn)的圓形、矩形或馬蹄形等特殊形狀的鋼筒結(jié)構(gòu)的掩護(hù)下，完成挖掘、出土、隧道支護(hù)等工作。這種施工方式具有施工速度快、自動(dòng)化程度高、節(jié)省人力、經(jīng)濟(jì)合理、減少對(duì)地面建筑物的影響和不影響地面交通等特點(diǎn)。

2 盾構(gòu)機(jī)類(lèi)型的選擇

地鐵隧道施工時(shí)，盾構(gòu)機(jī)的選型及配置是極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。特定的施工環(huán)境中隧道地質(zhì)狀況的不同，決定了盾構(gòu)機(jī)選型的不同。采用盾構(gòu)施工的地層通常是復(fù)雜多變的，在選定盾構(gòu)機(jī)型時(shí)，地質(zhì)條件是最重要的參考因素。

盾構(gòu)機(jī)選型有以下兩方面的內(nèi)容：一是對(duì)盾構(gòu)機(jī)出土方式與工作面的平衡方式的選擇；二是對(duì)盾構(gòu)機(jī)保持工作面穩(wěn)定時(shí)對(duì)盾構(gòu)機(jī)密封倉(cāng)狀態(tài)的選擇。對(duì)于復(fù)合地層的盾構(gòu)施工其主要考慮的因素則是施工地層的地質(zhì)情況。

3 盾構(gòu)機(jī)選型影響因素

盾構(gòu)機(jī)的選型應(yīng)當(dāng)根據(jù)施工工期、施工地點(diǎn)的地質(zhì)水文情況、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境狀況、安全狀況等綜合考慮。綜合起來(lái)，影響盾構(gòu)施工的因素較多：主要有地層條件、隧道長(zhǎng)度與線(xiàn)形、地下水的含量及水壓、后續(xù)設(shè)備與盾構(gòu)機(jī)的配套能力等。

盾構(gòu)機(jī)經(jīng)過(guò)土層的流動(dòng)性、可塑性、滲透性等情況，是盾構(gòu)選型最基本的依據(jù)；盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中，對(duì)地上建筑物、地下建筑會(huì)帶來(lái)不同程度的影響。因此，對(duì)施工周?chē)h(huán)境的保護(hù)，也是影響盾構(gòu)型式選擇的因素之一；隨著我國(guó)城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快，城市對(duì)各種施工影響的承受力會(huì)逐步降低。綜合效益較理想但造價(jià)較昂貴的盾構(gòu)施工法會(huì)成為各有關(guān)單位不得不仔細(xì)研究的問(wèn)題。

4 地鐵盾構(gòu)施工的技術(shù)分析

4.1 曲線(xiàn)施工

由于城市交通網(wǎng)的規(guī)劃狀況以及城市地鐵的使用狀況，地鐵隧道必然存在曲線(xiàn)部分。另外，地鐵隧道在設(shè)計(jì)或?qū)嶋H施工時(shí)，難免會(huì)遇到或避開(kāi)原有的構(gòu)筑物，從而不得不改變地鐵線(xiàn)形，由此也會(huì)出現(xiàn)曲線(xiàn)。這就為盾構(gòu)施工提出了新的要求。因此，盾構(gòu)機(jī)所裝備的功能，應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足曲線(xiàn)推進(jìn)的要求。

在實(shí)際施工過(guò)程中，為減少曲線(xiàn)施工對(duì)土層的干擾，一般情況下，通常在曲線(xiàn)段在盾構(gòu)機(jī)上采用楔形管片施工。筆者認(rèn)為除了采用楔形管片施工外，還可以考慮采用油壓分區(qū)控制、實(shí)現(xiàn)千斤頂可自由編組；或采用仿形刀裝置、鉸接機(jī)構(gòu)等功能綜合解決盾構(gòu)機(jī)曲線(xiàn)施工時(shí)遇到的困難。

4.2 加泥及加泡沫系統(tǒng)

實(shí)際施工過(guò)程中，盾構(gòu)切削的部分砂土和黏質(zhì)黃土混合在土倉(cāng)中被攪拌，可能會(huì)在刀盤(pán)上造成“糊刀”或“泥餅”等情況，因此，有必要在盾構(gòu)機(jī)施工時(shí)采用加泥或泡沫系統(tǒng)。對(duì)于不同地質(zhì)條件，這種系統(tǒng)通過(guò)添加塑流化的改性材料，進(jìn)而起到改善盾構(gòu)機(jī)密封艙內(nèi)切削土體的塑流性的作用。這種方法能有效地平衡開(kāi)挖面水與土的壓力，使盾構(gòu)機(jī)向外順利排土，有效拓寬了盾構(gòu)對(duì)不同地層的適應(yīng)能力。

4.3 減少盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)阻力

根據(jù)不同地質(zhì)條件以及標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)值的大小，刀盤(pán)盤(pán)圈外徑、切削刀最大切削軌跡外徑及盾構(gòu)機(jī)外徑這三個(gè)外徑的尺寸之間存在細(xì)微的差別。倘若處理方式不合理，會(huì)增大推進(jìn)阻力，給盾構(gòu)機(jī)整機(jī)推進(jìn)性能帶來(lái)較大程度的影響。

因此，在設(shè)計(jì)主切削刀最大切削軌跡外徑時(shí)，應(yīng)當(dāng)使它略大于盾構(gòu)機(jī)外徑；應(yīng)選擇合適的刀具切削深度，合理設(shè)置刀盤(pán)盤(pán)圈刀具。這樣既減少盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)盤(pán)圈和盾構(gòu)機(jī)外周的摩擦阻力，減少了推進(jìn)阻力、切削噪聲和切削時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，又不會(huì)過(guò)多的影響盾構(gòu)機(jī)控制土體沉降的能力和整體掘進(jìn)效果。

4.4 盾構(gòu)機(jī)機(jī)體接收

施工過(guò)程中，為避免發(fā)生地下水沿開(kāi)挖間隙涌入作業(yè)井內(nèi)。當(dāng)坍塌土體清理工作結(jié)束之后，盾構(gòu)機(jī)應(yīng)當(dāng)立即加快推進(jìn)速度；刀盤(pán)通過(guò)防水簾幕后，應(yīng)當(dāng)立即拉緊防水簾幕壓板上的鋼絲繩，使防水簾幕緊壓在盾構(gòu)機(jī)前盾的盾體外；隨后，保持盾構(gòu)機(jī)勻速緩慢地前進(jìn)，當(dāng)同步注漿結(jié)束漿液凝固，封水管片安裝完成之后，盾構(gòu)機(jī)應(yīng)當(dāng)按照正常掘進(jìn)速度前進(jìn)；盾體全部出洞門(mén)后，盾構(gòu)機(jī)接收成功。

5 結(jié)束語(yǔ)

盾構(gòu)機(jī)以其自動(dòng)化程度高、施工速度快、不受地面及氣候影響等優(yōu)勢(shì)在地鐵隧道施工中發(fā)揮著重要作用。作為盾構(gòu)法施工的大型機(jī)械設(shè)備，盾構(gòu)機(jī)選型的正確與否，關(guān)系到盾構(gòu)施工的技術(shù)水平以及地鐵盾構(gòu)施工整體經(jīng)濟(jì)效益。

因此，我們應(yīng)高度重視地鐵施工用盾構(gòu)機(jī)選型及施工組織，解決施工過(guò)程中遇到的難題，從而提升城市地鐵交通的運(yùn)輸效率，拓展城市的立體發(fā)展空間。

1 袁大軍等.盾構(gòu)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2005

2 陳揆.地鐵工程盾構(gòu)刀盤(pán)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)[J].建筑機(jī)械化，2010