袁紅亮

中鐵十九局集團軌道交通工程有限公司 北京 101300

引言

隨著城市化的加劇，地面交通系統(tǒng)面臨的運輸壓力日益增大，建設地鐵成為分流交通、改善城市運輸狀態(tài)的有效手段。地鐵不僅提升了城市交通效率，還極大地改善了城市居民的生活品質(zhì)。作為一種先進的隧道施工技術，盾構(gòu)法在全球多個城市地鐵建設中得到了廣泛應用。盾構(gòu)技術憑借其高度自動化和安全性能，以及較低的人力勞動強度，已經(jīng)成為現(xiàn)代隧道施工的代表性技術。本文將詳細討論盾構(gòu)技術在地鐵工程中的應用及其對城市交通和居民生活質(zhì)量的積極影響。

1 地鐵盾構(gòu)技術的工作原理和技術特點分析

地鐵盾構(gòu)技術是一種先進的地下工程施工方法，該技術使隧道施工機械化程度大幅提升，相比傳統(tǒng)的礦山法有著諸多優(yōu)越性。盾構(gòu)法工作原理是利用一種特制的大型設備——盾構(gòu)機，該設備在隧道的掘進端進行作業(yè)，通過旋轉(zhuǎn)的刀盤切割土層，并借助盾構(gòu)體自身的推進系統(tǒng)推進隧道。同時，盾構(gòu)機后部將預制的管片組裝成環(huán)形隧道襯砌，確保了隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和防水性能。在掘進過程中，還需要對地表沉降、土壓力等進行實時監(jiān)測，以保障施工安全。

1.1 地鐵盾構(gòu)技術的工作原理

在地鐵建設過程中，盾構(gòu)技術是核心的機械化施工方法，其工作原理核心在于使用盾構(gòu)機進行地下連續(xù)挖掘，并及時支撐挖掘面和環(huán)形管片組裝。在具體操作中，盾構(gòu)機通過旋轉(zhuǎn)刀盤對土體進行切割，利用主推缸生成推進力推進油缸，推動盾構(gòu)機體前行，確保挖掘作業(yè)的連續(xù)進行。盾構(gòu)機的外殼提供臨時的地面支撐，防止土壤塌陷，并通過液壓系統(tǒng)中的千斤頂?shù)仍O備，對新裝配的管片進行推力支撐。挖掘作業(yè)隨后進行，盾構(gòu)機的尾部裝有注漿系統(tǒng)，在盾構(gòu)機推進過程中同步注漿，配合密封油脂達到管片不滲地表不沉降的目的。

1.2 地鐵盾構(gòu)施工的主要特點分析

地鐵盾構(gòu)施工技術，作為一種高效的隧道建設手段，擁有以下顯著的施工特點：①對場地要求低：地鐵盾構(gòu)施工技術在施工期間對場地的占用極小，它僅需要挖掘用于盾構(gòu)機啟動和到達的基坑和豎井，不需其他輔助作業(yè)空間。施工影響范圍有限，不會對地面交通和建筑物產(chǎn)生重大干擾，這意味著在繁忙的城市環(huán)境中尤為適用。②精確度要求高：在施工過程中，對精度控制的要求極高。例如，制作的管片必須達到機械制造的精度水平，任何偏差都必須嚴格控制在毫米級別（通常為5mm以內(nèi)），以確保管片能夠準確拼接，保障隧道的結(jié)構(gòu)安全和密封性。③作業(yè)不可逆：盾構(gòu)施工的不可逆性要求施工隊伍必須一次性正確完成每個環(huán)節(jié)，因為一旦管片安裝或者隧道推進出現(xiàn)問題，返工將會非常困難且成本高昂。因此，在施工前的準備工作需要非常細致，包括全面的風險評估和詳盡的參數(shù)檢查，確保設備的性能和安全性。④環(huán)境適應性設計：盾構(gòu)機的操作參數(shù)需根據(jù)具體的地質(zhì)條件、隧道埋深和斷面大小進行調(diào)整。這就需要在施工前進行詳細的地質(zhì)勘查，以便盾構(gòu)機可以針對性地適應不同的土質(zhì)、水文條件和壓力環(huán)境，從而保障施工質(zhì)量和進度。

2 地鐵盾構(gòu)施工質(zhì)量與安全控制保障措施

2.1 基坑圍護結(jié)構(gòu)的安全保障措施

在地鐵盾構(gòu)施工中，基坑圍護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是保證整個工程安全的關鍵因素。圍護結(jié)構(gòu)需要承受土壓力的作用，并通過合理的設計來分散這些力，避免對工程安全造成威脅。圍護樁結(jié)構(gòu)的軸力是其設計的核心，需要確保能夠承受地面及周邊建筑施加的荷載。通過適當?shù)挠嬎愫驮O計，圍護結(jié)構(gòu)必須能夠安全地傳遞這些力至基坑支撐體系。

土壓力通常通過擋土墻側(cè)向傳遞，而一個有效的側(cè)向支撐體系能夠有效分散這些壓力，確保它們不會直接影響圍護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。這通常涉及環(huán)向橫撐和斜撐結(jié)構(gòu)的使用，這些結(jié)構(gòu)可以大大增強圍護體系的整體穩(wěn)定性[1]。

2.2 盾構(gòu)掘進作業(yè)的質(zhì)量與安全控制措施

2.2.1 詳細記錄與監(jiān)控。施工團隊必須嚴格按照設計方案執(zhí)行，并對所有掘進參數(shù)進行詳細的記錄和監(jiān)控。這包括對每個環(huán)節(jié)的土壓力、挖掘量、盾構(gòu)機的速度和姿態(tài)等信息進行準確記錄，以便進行數(shù)據(jù)分析和風險評估。

2.2.2 實時數(shù)據(jù)分析。掘進作業(yè)需要動態(tài)的監(jiān)控和調(diào)整。技術人員應該利用實時數(shù)據(jù)分析來調(diào)整操作參數(shù)，確保土壓力平衡和掘進效率。同時，還要實時監(jiān)控隧道的形狀和軸線偏差，以及檢測周邊建筑和地面的沉降情況。

2.2.3 風險評估與管理。對于每一環(huán)節(jié)的施工掘進參數(shù)和具體情況進行詳盡的記錄和分析，基于這些數(shù)據(jù)判斷當前施工所面臨的風險類型，并采取相應的控制措施。風險管理團隊應評估并預測潛在的問題，及時調(diào)整施工策略以防止事故發(fā)生。

2.2.4 掘進設備的維護。定期對盾構(gòu)機及其相關設備進行維護和檢查，確保設備處于最佳狀態(tài)，減少由于設備故障導致的風險。

2.3 澆筑作業(yè)質(zhì)量實時監(jiān)測及位移問題處理

2.3.1 監(jiān)測樁頂位移的重要性和措施。水下澆筑作業(yè)的不精確性容易導致泥漿沉積，進而影響混凝土質(zhì)量。特別是樁頂?shù)膴A泥現(xiàn)象，可能會嚴重影響混凝土的結(jié)構(gòu)完整性和功能性能。在預埋鋼護筒移除和混凝土固化的過程中，不均勻的施工力度可能會對混凝土造成損傷。此外，施工人員在移除混凝土樁頂時，如果使用高功率的風鎬等工具，可能會破壞樁周圍的混凝土結(jié)構(gòu)，這對工程的質(zhì)量和穩(wěn)定性構(gòu)成威脅。

針對上述問題，實施實時監(jiān)測至關重要。監(jiān)測團隊需配置專業(yè)技術人員，利用精確的測量設備如位移傳感器、傾角計、應變計等，對樁頂位移進行持續(xù)監(jiān)控。一旦監(jiān)測到異常位移，技術人員需迅速分析原因，并立即實施相應的處理措施，如調(diào)整澆筑技術、重新進行泥漿處理或加強施工質(zhì)量管理，以確保整個施工過程的安全性和混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。通過這樣的實時監(jiān)測和快速響應，可以有效防止?jié)撛诘墓こ虇栴}，保障施工作業(yè)的安全和質(zhì)量。

2.3.2 監(jiān)控膨脹型防水劑的應用。在建筑工程中，膨脹型防水劑通過其補償混凝土收縮的特性，增強了防水性能和建筑的結(jié)構(gòu)強度。然而，這種添加劑的準確配比和補償收縮率對最終的工程質(zhì)量有直接的影響。因此，監(jiān)控膨脹型防水劑的用量和效果對確保工程成功至關重要。

實施施工前，監(jiān)測團隊須對膨脹型防水劑進行詳細的檢測。這包括驗證其材料性質(zhì)，確保其補償收縮率在規(guī)定范圍內(nèi)，通常介于1.4×104至2.9×104。只有在這些參數(shù)得到滿足并確認其科學配比后，技術人員才能將膨脹型防水劑加入到混凝土中，以優(yōu)化混凝土的防滲性能。在此過程中，檢測工作應詳盡嚴謹，以確保膨脹型防水劑的用量和效果達到預期，從而不會對后續(xù)的施工流程或工程質(zhì)量造成負面影響。通過這樣精確的監(jiān)測和調(diào)控，能夠有效提升工程結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性[2]。

2.4 地鐵盾構(gòu)施工的結(jié)構(gòu)完整性與防水性能確保

在地鐵盾構(gòu)施工中，保障結(jié)構(gòu)的強度和防水性是至關重要的。為了準確評估結(jié)構(gòu)完整性，技術團隊需部署先進的監(jiān)測設備于站點內(nèi)部。這些設備的核心任務是詳細監(jiān)測潛在的裂縫和滲漏點，評估結(jié)構(gòu)沉降的范圍、位置以及應力分布狀況，從而及時識別和處理任何結(jié)構(gòu)問題。

保證預制管片的質(zhì)量是實現(xiàn)結(jié)構(gòu)完整性和防水性的關鍵一環(huán)。每個管片都必須在出廠前經(jīng)過嚴格的質(zhì)量控制，以確保其滿足施工標準。此外，在現(xiàn)場的安裝過程中也需細致監(jiān)督每個步驟，確保各個環(huán)節(jié)的工作質(zhì)量，以強化最終結(jié)構(gòu)的防水效能。施工期間，技術人員要發(fā)揮監(jiān)督作用，確保防水措施正確實施，以及施工質(zhì)量的持續(xù)保障。此外，技術人員還需要利用高效的止水螺栓設施來加強模板的固定工作。在施工過程中，如止水環(huán)等裝置的廣泛應用對于提升結(jié)構(gòu)的防水性能非常關鍵。通過這些措施，可以有效地提高地鐵結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。

3 地鐵盾構(gòu)施工安全技術保障措施分析

3.1 項目概述

寧波市軌道交通7號線項目是連接市中心南北向交通的關鍵工程，它在促進區(qū)域交通流動性方面扮演著重要角色。此項目的安全施工的關鍵是在盾構(gòu)施工階段采用合理的技術設計方案，以及對施工設備的精準操控和使用。這要求每個安全措施都必須有效實施，以確保施工過程中的安全性。工程的安全分析基于盾構(gòu)施工的主要特征、地下水文地質(zhì)狀況，以及工地上方地表的環(huán)境狀況來展開。通過這樣的系統(tǒng)分析，能夠識別出工程潛在的主要風險點，進而采取適當?shù)念A防措施[3]。

3.2 安全控制措施

在盾構(gòu)隧道施工現(xiàn)場，操作人員必須保持高度專注，對盾構(gòu)機的掘進方向進行精確控制，避免出現(xiàn)盾構(gòu)機偏軌或“蛇形行進”的情況。應當遵循“及時糾正、微量調(diào)整”的原則，以便在盾構(gòu)機出現(xiàn)軸線偏移跡象時能迅速作出調(diào)整。在每掘進9環(huán)節(jié)管片后，需對新安裝的管片和盾構(gòu)機的姿態(tài)進行復核和調(diào)整，確保管片的預設位置和周圍間隙的均勻性，以及管片姿態(tài)與盾構(gòu)機的同步。如果在掘進過程中盾構(gòu)機的姿態(tài)偏離預定軌道，應立即暫停作業(yè)，并向項目管理層報告，依據(jù)專家意見制定合理的糾偏方案，并采用千斤頂?shù)仍O備對盾構(gòu)機進行精細調(diào)整?；炷两Y(jié)構(gòu)的收縮功能會受到多種因素的影響，自然風力對此影響尤為顯著。施工完成后，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的水分會逐漸蒸發(fā)，這一過程主要受外部自然風的影響。此外，若過早拆除混凝土模板，也會促進裂縫的產(chǎn)生，進而在應力作用下裂縫可能擴展，形成更深、更長的結(jié)構(gòu)性裂縫。因此，對混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的全面檢測不容忽視，以確保結(jié)構(gòu)符合質(zhì)量合格標準[4]。

3.3 補充措施

在盾構(gòu)隧道施工過程中，土體改良是一個關鍵環(huán)節(jié)。常見的土體改良方法包括使用膨潤土材料和聚合物添加劑。這些材料的正確使用可以有效改善渣土的穩(wěn)定性和防水性能，為盾構(gòu)掘進作業(yè)提供堅實的安全保障。

對于本次地鐵車站工程而言，混凝土結(jié)構(gòu)是施工的核心環(huán)節(jié)。這要求將自防水能力的混凝土工程結(jié)構(gòu)作為重點，并注重接縫防水處理技術的運用，確保地鐵工程最終的完工效果符合預期標準。施工人員必須充分理解所使用混凝土材料的特性，并確保材料的合理運用，以實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的良好建成效果，即使在潮濕條件下也能保持正常運行。

為了進一步提高混凝土結(jié)構(gòu)的密實度和控制裂縫發(fā)生，技術人員必須精準控制材料的配比，以減少混凝土結(jié)構(gòu)的收縮可能性?？刂苹炷潦湛s的有效手段之一是加入適量的膨脹型防水劑。在盾構(gòu)掘進的同步注漿和二次注漿作業(yè)中，必須確保注漿材料不會進入土艙空間，并且要對管片后方的空隙進行及時填充處理，以保證密封性達到設計標準，防止地面沉降問題的加劇。在注漿作業(yè)期間，實時監(jiān)控注漿壓力和注漿量是至關重要的，監(jiān)控數(shù)據(jù)將作為判斷實際注漿效果的基礎。通過這種動態(tài)化的控制方式，可以確保注漿結(jié)果達到預期的效果[5]。

4 結(jié)束語

地鐵工程施工面臨的環(huán)境因素多變且復雜，使得盾構(gòu)施工作業(yè)的難度加劇，并伴隨著一系列的施工安全問題。因此，在施工過程中必須采取科學的預判措施，保證潛在危害的識別和風險評估的準確性，從而確保施工的安全與高效。實時嚴格監(jiān)控盾構(gòu)機的運行參數(shù)和施工的進度，以及在檢測到問題時立即進行參數(shù)調(diào)整和策略改進，是保障地鐵施工安全和工程質(zhì)量的關鍵。只有這樣，才能為地鐵工程的順利進行提供更加堅實和可信的保障。