中鐵二十局集團(tuán)第四工程有限公司，山東 青島 266061

1 工程概況

呼和浩特地鐵學(xué)府康都站—海亮廣場站區(qū)間的起訖點(diǎn)里程范圍為CK12+004.668～CK12+864.178，區(qū)間長度為859.51m。該工程中，C50、P10預(yù)制鋼筋混凝土管片11057m3，出渣量58828m3，同步壓漿水泥砂漿量9457m3。

2 盾構(gòu)施工概述

2.1 基本原則

盾構(gòu)機(jī)是在開挖過程中保持周圍土壤穩(wěn)定性以避免倒塌的主要施工機(jī)械，具有隧道開挖和排渣功能。在施工過程中，盾構(gòu)機(jī)械可以在內(nèi)部完成管片組裝，形成完整的襯砌結(jié)構(gòu)，同時保證周圍的土壤處于穩(wěn)定狀態(tài)，進(jìn)而在安全的環(huán)境中成功完成隧道的施工。盾構(gòu)法的基本目標(biāo)是盡可能降低圍巖擾動的程度，以最快的速度完成地鐵隧道的施工，同時形成地鐵隧道的主體結(jié)構(gòu)，維護(hù)周圍現(xiàn)有建筑物的安全穩(wěn)定性。盾構(gòu)施工示意圖見圖1。

圖1 盾構(gòu)施工示意圖

2.2 階段劃分

盾構(gòu)施工包括三個階段：（1）始發(fā)階段，如施工工作井，根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇并安裝適當(dāng)類型的盾構(gòu)機(jī)等；（2）掘進(jìn)階段，需要連續(xù)開挖，工作量較大；（3）盾構(gòu)機(jī)到達(dá)階段，主要涉及整理工作，如對接收軸入口處的土壤進(jìn)行加固處理，以及適當(dāng)拆卸盾構(gòu)機(jī)。

3 地鐵隧道盾構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)與質(zhì)量控制措施

該工程使用ZTE系列復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，通過刀盤切削土壤進(jìn)行入土和出渣，土體壓力通過螺旋輸送器的出土量進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，保證將施工中的土體壓力控制在合理范圍內(nèi)。

3.1 始發(fā)階段

始發(fā)是盾構(gòu)施工的重要階段，打開隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)后，應(yīng)檢查隧道區(qū)域周圍的土壤狀況，以便為盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)行創(chuàng)造有利條件，并有效地到達(dá)隧道施工區(qū)域。該工程使用SMW工法進(jìn)行端頭加固，對周邊土壤造成的擾動較小，具有較好的止水性能。盾構(gòu)始發(fā)應(yīng)注意出洞技術(shù)的應(yīng)用，這關(guān)系到盾構(gòu)始發(fā)作業(yè)的成敗。

組裝和調(diào)試盾構(gòu)設(shè)備后，開始組裝負(fù)環(huán)部分，并在負(fù)環(huán)部分后面安裝一個0.4m寬的鋼環(huán)，使混凝土部分均勻受壓。洞門入口處地下連續(xù)墻的混凝土墻應(yīng)被切割，切割應(yīng)分為6個區(qū)塊，從下至上分別在井外進(jìn)行。為了確保隧道的安全，在隧道環(huán)上安裝橡膠止水帶和扇形板，以形成密封裝置。施工人員要用刷子給盾構(gòu)設(shè)備的后擋板密封刷注脂，布置地面監(jiān)測點(diǎn)。

始發(fā)施工必須先進(jìn)行洞口破除施工。首次打開隧道門后，施工人員要安裝和固定保護(hù)裝置，滿足啟動條件后，在保護(hù)頭和隧道環(huán)之間建立支撐，并從下方切割隧道門加強(qiáng)件。盾構(gòu)應(yīng)及時靠在洞口的位置上，防止出現(xiàn)塌方。在開門過程中，如果有滲水現(xiàn)象，則應(yīng)使用2倍的水泥和水玻璃來連接泄漏處，并相應(yīng)地加快鋼筋的切割速度。如果在切割鋼筋時有流動的泥漿或流沙，應(yīng)立即停止切割鋼筋，并在泥漿和流沙的位置進(jìn)行兩種液體的漿化，堵塞后再進(jìn)行切割。

洞口密封是為了防止盾構(gòu)機(jī)離開洞口后注漿砂漿泄漏。制作入口密封件分為兩個步驟：一是洞口預(yù)埋件的施工，應(yīng)特別注意預(yù)埋件要與原有結(jié)構(gòu)相連接；二是將盾構(gòu)機(jī)從洞口正式拆下來之前，必須先清潔洞口入口，然后再安裝密封件。

3.2 掘進(jìn)階段

盾構(gòu)機(jī)始發(fā)后，馬上進(jìn)行掘進(jìn)施工，在此期間應(yīng)注意檢查管片組件和設(shè)置盾構(gòu)機(jī)位置，實(shí)時監(jiān)控隧道施工過程中的推力和扭矩，將所有參數(shù)控制在合理的范圍內(nèi)。為了給隧道施工提供正確的指導(dǎo)，應(yīng)選擇一個有代表性的試驗(yàn)段（以100m為宜），并根據(jù)該段的盾構(gòu)施工效果修改設(shè)計(jì)參數(shù)，使盾構(gòu)施工順利進(jìn)行。此外，盾構(gòu)位置對施工效果有很大影響，因此必須加強(qiáng)監(jiān)視，嚴(yán)格控制盾構(gòu)軸的偏差，且不得超出允許范圍。

（1）掘進(jìn)模式選擇。根據(jù)該工程使用的機(jī)械情況，刀盤配有揚(yáng)聲器型面板和復(fù)合工具，刀盤的硬度和強(qiáng)度可以滿足該部分的鉆孔需求。盾構(gòu)機(jī)在隧洞掘進(jìn)階段具有三種模式：開放式、半開放式和土壓力平衡式。為了在安全的前提下最大程度上提高施工效率，主要基于土的自穩(wěn)性和負(fù)荷水平進(jìn)行選擇，即根據(jù)工程地質(zhì)實(shí)際，該工程使用土壓力平衡式進(jìn)行施工，提高出渣速度，保證沉降在可控范圍內(nèi)。

（2）土倉壓力調(diào)整。在實(shí)際掘進(jìn)過程中，除了靜水壓力和理論土壤壓力，還必須根據(jù)土壓力、實(shí)際掘進(jìn)量和土沉降來計(jì)算土壓力。在鉆進(jìn)過程中，應(yīng)始終注意土壓力的變化并適當(dāng)調(diào)整土壓力。例如，計(jì)算土壓力為120kPa，實(shí)際掘進(jìn)量很高，高土壓力保持不變，而低土壓力降低，這時必須隨著氣壓增加土壓力。為了使盾構(gòu)掘進(jìn)引起的渣土量最小化，土壓力控制應(yīng)盡可能接近原始狀態(tài)下的挖掘面壓力水平。

（3）切割速度控制。根據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，由于土壓平衡開挖方式的特點(diǎn)，地層和土壤層中的渣土切削阻力大，為了避免破壞刀盤，應(yīng)控制切割速度。該工程的切割速度控制在1.2～1.4r/min。

（4）刀盤扭矩控制。結(jié)合該節(jié)的實(shí)際施工情況，在這種類型的結(jié)構(gòu)中，掘進(jìn)過程中的刀盤扭矩應(yīng)控制在2.5～3.5MN·m。當(dāng)?shù)侗P由于扭矩過大而卡住時，可以通過縮回部分氣缸來重新啟動刀盤。

（5）掘進(jìn)控制。盾構(gòu)掘進(jìn)控制是整個盾構(gòu)項(xiàng)目最直接、最根本的目標(biāo)。在此過程中，控制土體沉降是施工過程的關(guān)鍵，獲得的掘進(jìn)結(jié)果將直接影響整個項(xiàng)目目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。盾構(gòu)的掘進(jìn)速度隨著環(huán)路數(shù)量的增加而表現(xiàn)出周期性的波動。為了使刀盤的經(jīng)濟(jì)利益最大化，應(yīng)盡可能避免刀盤的異常磨損，以降低工具的穿透力。當(dāng)盾構(gòu)的前進(jìn)速度出現(xiàn)周期性變化時，應(yīng)檢查刀盤上是否有花餅或某些切口是否損壞。此外，在盾構(gòu)的掘進(jìn)過程中，必須注意推進(jìn)缸的沖擊與缸的前進(jìn)量之間的差異，即在掘進(jìn)過程中每組推進(jìn)缸的沖擊差。隧道掘進(jìn)過程中，推進(jìn)缸的差異主要是因?yàn)槠畹男Ｕ凸苄ǖ拇嬖?，而推進(jìn)缸的前進(jìn)主要是由于偏差的校正。

3.3 盾構(gòu)接收階段

盾構(gòu)接收階段是最后環(huán)節(jié)，其對盾構(gòu)效果仍然有很大影響，一般以隧道貫通前最后50m范圍為到達(dá)段。因此，施工人員在實(shí)際工作中需要考慮多個要點(diǎn)，如隧道軸線的重新評估、隧道門的防水帷幕構(gòu)造以及盾構(gòu)機(jī)導(dǎo)軌的安裝。除非所有準(zhǔn)備工作都正確，否則無法達(dá)到接收盾構(gòu)的條件。此外，應(yīng)在現(xiàn)場布設(shè)適當(dāng)?shù)目刂泣c(diǎn)導(dǎo)線，使盾構(gòu)機(jī)根據(jù)既定的姿態(tài)要求平穩(wěn)地進(jìn)入孔中。盾構(gòu)掘進(jìn)至離洞口封門結(jié)構(gòu)100m時，必須做一次盾構(gòu)推進(jìn)軸線的方向傳遞測量，以逐漸調(diào)整盾構(gòu)軸線；在切口離封門10m時應(yīng)開始控制出土量；在切口離封門結(jié)構(gòu)300～500mm時，停止推進(jìn)，并使切口開挖面壓力降到最低值，以確保洞口封門拆除的施工安全。盾構(gòu)機(jī)到站前20d，開始進(jìn)行盾構(gòu)到達(dá)的一切準(zhǔn)備工作。

4 施工監(jiān)測方法

4.1 地面沉降監(jiān)測

地面沉降可以反映盾構(gòu)隧道期間圍巖變形的整個過程，尤其是對于現(xiàn)有或附近的建筑物。地面沉降監(jiān)測需要建立一個監(jiān)測沉降的網(wǎng)絡(luò)，按二等監(jiān)測基點(diǎn)埋在沉降影響區(qū)域之外的穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，該基點(diǎn)用作沉降的標(biāo)準(zhǔn)水平點(diǎn)，據(jù)此繪制隨時間變化的沉降曲線，從而評價圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)。

4.2 地下管線變形監(jiān)測

地鐵施工中通常有很多管片負(fù)載變化導(dǎo)致地面移位。位移不均勻會導(dǎo)致地下管線變形，管片過度變形會導(dǎo)致管片損壞。應(yīng)根據(jù)地下管線的位置圖進(jìn)行嚴(yán)格控制，并定期在管線的關(guān)鍵路口處嵌入輪胎標(biāo)志，在建造過程中保護(hù)測量點(diǎn)。在不宜開挖的地方，將鋼管直接推入地面，其深度與管板齊平，并用測量點(diǎn)的水平儀直接測量高度，以計(jì)算沉降值。

5 結(jié)束語

綜上所述，盾構(gòu)施工是地鐵隧道技術(shù)的重要組成部分，盾構(gòu)機(jī)作為重要的建筑機(jī)械，具有很強(qiáng)的承載能力；千斤頂提供推力，使盾構(gòu)機(jī)向前移動，進(jìn)行切土和出渣工作，有序進(jìn)行管片和襯砌的相關(guān)工作。目前，盾構(gòu)法是地鐵隧道的主要施工方法，相關(guān)部門要將該方法作為重要技術(shù)積極引入，同時還要創(chuàng)新技術(shù)，以確保盾構(gòu)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量能夠跟上時代發(fā)展的步伐。