陳焱

摘 要：盾構(gòu)法施工對城市軌道交通工程的施工質(zhì)量具有重要影響，其中關(guān)鍵在于正確選擇盾構(gòu)機(jī)。本文分析了盾構(gòu)施工技術(shù)的種類，根據(jù)工程概況與地質(zhì)條件，探討了施工中盾構(gòu)機(jī)的選型原則，以期為施工人員提供理論參考，使其加強(qiáng)對盾構(gòu)機(jī)選型原則的了解，根據(jù)工程的地質(zhì)條件與水文條件，合理選擇盾構(gòu)機(jī)，有利于增強(qiáng)開挖的安全性與穩(wěn)定性，防止地面出現(xiàn)隆起或沉降，為順利完成掘進(jìn)工作提供有力保障。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)機(jī)形式;工程地質(zhì)條件;盾構(gòu)機(jī)功能要求

中圖分類號：U455.39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

經(jīng)濟(jì)水平的快速提升，促進(jìn)了城市軌道交通工程的建設(shè)，而軌道交通一直是人們重點關(guān)注的話題。在工程建設(shè)過程中，通常使用軌道交通盾構(gòu)法，其中盾構(gòu)機(jī)的選型原則具有重要影響，關(guān)系著施工質(zhì)量與效率，應(yīng)當(dāng)引起施工單位的充分重視，掌握選擇原則，確保順利施工，完成軌道交通建設(shè)，從而改善人民出行條件。

1 盾構(gòu)施工技術(shù)的種類

盾構(gòu)施工技術(shù)的種類主要分為以下幾點：第一，橢圓斷面盾構(gòu)法，其主要工作原理是盾構(gòu)機(jī)在一定角度下，利用圓形刀盤挖掘土體，從而挖掘出橢圓形的斷面，可以增強(qiáng)開挖的穩(wěn)定性，最大化縮減開挖面積與渣土量，確保符合工程要求。第二，多圓盾構(gòu)法，在連接若干圓形刀盤過程中，一般采用前后錯位的方式，確保刀盤中心出現(xiàn)相互重合的現(xiàn)象，可以使斷面的形式更加多樣化。第三，自由斷面盾構(gòu)法，在挖掘隧道的過程中，采用小行星刀盤和主刀盤進(jìn)行挖掘，可以充分發(fā)揮刀盤上的調(diào)節(jié)功能，從而獲得非圓形的斷面，以此滿足工程的實際需求。第四，球體盾構(gòu)法，球體盾構(gòu)機(jī)主要采用球體、大盾構(gòu)、小盾構(gòu)等組成，由于球體蘊含在盾構(gòu)內(nèi)，因此可以自由調(diào)整挖掘方向，為施工提供便利[1]。

2 工程概況與地質(zhì)條件

南通市城市軌道交通1號線一期工程土建施工07標(biāo)段屬于長江三角洲太湖沖湖平原，位于南通市開發(fā)區(qū)，根據(jù)歷史背景與地表形態(tài)可知，南通地區(qū)地貌可以分為兩大單元，一單元是長江三角洲沖積平原，而另一單元是低山殘丘。巖土工程地質(zhì)包括多種土層，例如，填土、粘質(zhì)粉土、粉砂夾粉土、砂質(zhì)粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉砂等。在盾構(gòu)區(qū)間擁有河流、橋梁、道路等眾多建構(gòu)筑，由于沉降作用較大，將會對社會造成十分不利的影響，本工程施工的難點在于如何選擇適合的盾構(gòu)機(jī)，有效處理區(qū)間隧道的樁基，為施工質(zhì)量與安全提供保障，除此之外，在使用盾構(gòu)機(jī)的過程中，應(yīng)當(dāng)控制盾構(gòu)機(jī)有效參數(shù)，確保高效施工。

3 城市軌道交通盾構(gòu)法施工中盾構(gòu)機(jī)的選型原則

3.1 分析水文條件

從地表水的角度上分析，本工程主要途經(jīng)兩個河道，分別是三谷鎮(zhèn)北橫河和天星橫河，部分小水塘和水溝等主要集中于場地1號的東側(cè)荒地，天星橫河片區(qū)總面積40.38 km2，緊鄰?fù)▎⑦\河、朝陽豎河、長江，排澇控制水位2.30m，正?？刂扑?.80 m。在南通地區(qū)，不但雨量充沛，而且氣候濕潤，臺風(fēng)期與梅雨期是降雨較多的階段，具有水量集中、強(qiáng)度大、歷時短等特點。從地下水的角度分析，潛水主要埋藏于粉砂夾砂質(zhì)粉土和層填土中，主要補(bǔ)給地表徑流、人工用水、大氣降水等，水位標(biāo)高超過0.22，低于2.82 m，而承壓水主要埋藏于7層細(xì)砂和1層粉砂中，具有豐富的水量，排泄途徑主要有兩種，分別是地下水側(cè)向徑流和人工開采，施工人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃臈l件，選擇適合的盾構(gòu)機(jī)[2]。

3.2 掌握盾構(gòu)機(jī)功能要求

由于土體無法形成自然拱，其自穩(wěn)能力較差，在盾構(gòu)機(jī)通過時，地面容易產(chǎn)生隆起或者沉降等現(xiàn)象，嚴(yán)重的會產(chǎn)生塌陷，對工作面具有嚴(yán)重影響，因此，需要根據(jù)工程實際要求， 正確選擇盾構(gòu)機(jī)的類型，從地層情況來看，可以采用土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)，完成施工掘進(jìn)工作，特別注意的是，需要選擇正確的技術(shù)參數(shù)，可以從刀盤形式和盾構(gòu)刀具配置方面入手。對于刀盤形式，施工人員需要注意以下幾點：第一，需要分析輻條的強(qiáng)度與剛度，根據(jù)工程的需求，可以選擇輻條式的刀盤結(jié)構(gòu)。第二，在設(shè)計刀盤時，需要提高其開口率，確保大于38%，才能更好地滿足工程需求。第三，可以對刀盤本體正面進(jìn)行處理，增加耐磨板，提高刀座的耐磨性，避免刀盤出現(xiàn)嚴(yán)重磨損。第四，在刀盤中心，需要設(shè)置改良劑的注入口，主要位置包括刀盤中心，以及其它輻條和面板，并且還要進(jìn)行分散布置。第五，需要將攪拌棒設(shè)置在土倉內(nèi)壁，進(jìn)行主動攪拌與被動攪拌。

此外，對于盾構(gòu)刀具配置，需要注意以下幾點：第一，在設(shè)計刀具時，需要配備齊全各種刀具，其中包括仿形刀、周邊刀、刮刀、撕裂刀等，尤其是在配置周邊刀具時，應(yīng)當(dāng)將保護(hù)刀放置在刀盤邊緣處，可以起到保護(hù)刀盤的作用，同時，需要綜合分析刀具的抗沖擊性與耐磨性，盡量降低刀具的磨損，降低了換刀的概率。第二，在挖掘過程中，對刀具的周邊具有較大磨損，增加了換刀的次數(shù)，因此，需要適當(dāng)增加刀盤的開挖直徑，使掘進(jìn)數(shù)據(jù)變大，降低刀具的磨損程度。第三，需要將盾尾密封刷設(shè)置在盾尾密封裝置中，可以承受同步注漿、水壓力、土壓力等作用力。第四，在選擇渣土改良材料時，可以選擇泡沫，主要用于中風(fēng)化砂巖、中風(fēng)化泥巖、強(qiáng)風(fēng)化泥巖等，除此之外，還可以選擇泡沫混合液和膨潤土等作為材料，對渣土進(jìn)行改良。第五，在刀盤前面，需要盡量增加泡沫孔或泥孔，并且還要分散布置，確保刀盤前方土體內(nèi)順利注入材料。

特別注意的是，對刀盤額定扭矩具有一定限制，需要大于5 000 kN·m。需要根據(jù)最大推力，分析工程的管片強(qiáng)度與地層條件，設(shè)置盾構(gòu)推進(jìn)系統(tǒng)，將推力控制在30 000 kN以上。同時，需要控制推進(jìn)速度與同步注漿相符合，填充管片與地層之間的空隙，防止管片上浮，地表沉降。

3.3 確定盾構(gòu)機(jī)形式

經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性、安全性是盾構(gòu)機(jī)選型原則，施工人員需要以安全可靠為原則，確保人員安全，防止發(fā)生安全事故。同時，需要確保技術(shù)具有先進(jìn)性，符合時代的發(fā)展規(guī)律，可以更好地滿足工程實際需求。在選擇盾構(gòu)機(jī)的形式時，需要確保地質(zhì)類型與盾構(gòu)機(jī)的功能相符合，對于不同的工程進(jìn)行綜合性分析，確保選擇適合的盾構(gòu)機(jī)類型，以此滿足工程實際需求。目前常用的盾構(gòu)類型主要有土壓平衡式盾構(gòu)和泥水平衡式盾構(gòu)，二者的使用范圍不同，例如，在選擇盾構(gòu)的類型時，需要分析當(dāng)?shù)氐耐翆訚B透性與水壓強(qiáng)度，泥水盾構(gòu)主要應(yīng)用于透水系數(shù)超過10 m/s～4 m/s的地層，而土壓平衡盾構(gòu)主要應(yīng)用于透水系數(shù)低于10 m/s～7 m/s的地層[3]。

3.4 了解實際選型的注意事項

本工程的盾構(gòu)施工步驟主要包括加固處理盾構(gòu)進(jìn)出洞地層、盾構(gòu)機(jī)吊出、盾構(gòu)進(jìn)洞、盾構(gòu)掘進(jìn)等，當(dāng)使用盾構(gòu)施工法時，容易出現(xiàn)地表裂縫或變形等情況，產(chǎn)生地表隆起的方向一般在掘進(jìn)前方，在開挖過程中，產(chǎn)生沉降的原因主要是土體損失，并且在完成拼裝后，因為沒有及時填充盾尾空隙，所以發(fā)生固結(jié)沉降，一般在施工前期，就可以發(fā)現(xiàn)地面沉降，需要采取有效措施解決，例如，科學(xué)設(shè)置掘進(jìn)參數(shù)，采用土壓平衡式對軟土底層進(jìn)行施工，對盾構(gòu)機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，及時調(diào)整土壓力，盡量減小對地層的影響。同時，需要合理控制盾構(gòu)機(jī)停頓的次數(shù)，確?？梢赃B續(xù)的進(jìn)行掘進(jìn)工作。此外，在施工過程中，施工單位需要成立突發(fā)事故應(yīng)急小組，一旦發(fā)生噴涌現(xiàn)象，可以快速采取應(yīng)急措施，使用污水泵進(jìn)行抽水，避免噴涌出的泥水影響施工效果。

4 結(jié)論

綜上所述，在使用盾構(gòu)機(jī)前，施工單位需要分析工程的水文條件與地質(zhì)概況，以及盾構(gòu)機(jī)的性能與形式，根據(jù)工程的實際需求，選擇適合的盾構(gòu)機(jī)，為施工質(zhì)量提供保障，促進(jìn)城市軌道交通的建設(shè)與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]周雙禧，李志華，雷珊，等.城市軌道交通盾構(gòu)法隧道施工新技術(shù)及應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2020，49（19）：87-92.

[2]楊洲，姜嘉男，方略，等.城市軌道交通盾構(gòu)法施工盾構(gòu)機(jī)選型原則研究[J].智能城市，2020，6（13）：143-144.

[3]楊鑫.城市軌道交通盾構(gòu)法綠色施工技術(shù)研究與應(yīng)用[J].鐵道建筑技術(shù)，2020（02）：89-92.