地鐵隧道盾構(gòu)始發(fā)施工技術(shù)分析

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摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，地鐵隧道工程技術(shù)的使用也更為專(zhuān)業(yè)化和精細(xì)化。地鐵隧道盾構(gòu)始發(fā)施工過(guò)程是整個(gè)工程系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的一部分。盾構(gòu)始發(fā)工作不僅與工程的進(jìn)度、質(zhì)量、安全等息息相關(guān)，還與其整個(gè)工程的使用壽命緊緊相連，影響經(jīng)濟(jì)效益和長(zhǎng)久發(fā)展。本文將就地鐵隧道盾構(gòu)法概述、地鐵隧道盾構(gòu)始發(fā)施工技術(shù)的前、中、后工作準(zhǔn)備和過(guò)程等進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：地鐵隧道工程；盾構(gòu)法；施工技術(shù)；安全

地鐵隧道是目前城市交通區(qū)間投入相對(duì)較大的一部分，但其工程的開(kāi)展，不僅需要資金鏈的支持還需要相應(yīng)條件下的技術(shù)施加。地鐵隧道一般常修建于繁華人流量較大的路段或是周?chē)貏?shì)對(duì)于普通公路不易施工的路段，所以從地質(zhì)、地勢(shì)條件等方面而言，地鐵隧道的施工比其他交通區(qū)間更具有難度。而盾構(gòu)始發(fā)施工技術(shù)則是在地鐵隧道工程技術(shù)應(yīng)用中最為重要的環(huán)節(jié)，在利用一定施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，大大降低了施工的難度。

1地鐵隧道盾構(gòu)法概述

在地鐵隧道施工工程中，盾構(gòu)法相對(duì)于其他工程方法而言，更具有工程安全的保障且其在施工的過(guò)程中對(duì)其周?chē)沫h(huán)境的影響是極小的，大大提高了其施工速度。就工程內(nèi)部施工計(jì)劃而言，首先，地鐵隧道等工程采用的盾構(gòu)施工方法是為了工程的安全性。眾所周知，地層開(kāi)挖是地鐵隧道工程最為基本的環(huán)節(jié)，但同時(shí)也是安全隱患較大的一個(gè)環(huán)節(jié)，使用盾構(gòu)法對(duì)地層開(kāi)挖工作進(jìn)行防護(hù)支撐，既是對(duì)地層開(kāi)挖工作的幫助也是為整個(gè)工程順利進(jìn)行、長(zhǎng)久發(fā)展做鋪墊。其次，需要根據(jù)地質(zhì)土層要求，設(shè)計(jì)挖法。在明確挖法的基礎(chǔ)上，不僅需要多次地對(duì)土層進(jìn)行測(cè)量還要建造基坑并保證合理性。一般而言，基坑的內(nèi)部都會(huì)安裝盾構(gòu)機(jī)，而在盾構(gòu)機(jī)的滯洪等設(shè)備安裝完畢后，則需要在其內(nèi)部進(jìn)行土體護(hù)砌的工作準(zhǔn)備。通常情況下，土體襯砌的厚度在1.4米到1.7米之間，不會(huì)太厚更不會(huì)太薄，當(dāng)然具體的施工數(shù)據(jù)要根據(jù)地形地勢(shì)地質(zhì)條件等來(lái)決定[2]。再然后，是保持工程進(jìn)程的可持續(xù)發(fā)展。將盾構(gòu)反力架安裝在砌完備的土層處，用盾構(gòu)反力架對(duì)相匹配的內(nèi)容進(jìn)行裝配，從而減少各環(huán)節(jié)在時(shí)間上的浪費(fèi)，保證工程施工進(jìn)程的進(jìn)展速度。

2地鐵隧道盾構(gòu)始發(fā)施工工作

地鐵隧道盾構(gòu)始發(fā)施工，首先需要對(duì)端頭進(jìn)行加固措施，在加固之后，再進(jìn)行洞門(mén)的施工。而盾構(gòu)始發(fā)的施工地層的加固則需要使用攪拌樁和旋噴樁注漿相結(jié)合的加固方案。在多方面進(jìn)行加固之后再進(jìn)行依次的施工，以確保在此環(huán)節(jié)的施工過(guò)程中，可以在自穩(wěn)性和防水等方面對(duì)土層有較好的保護(hù)。盾構(gòu)始發(fā)，指的是在整個(gè)環(huán)節(jié)完全進(jìn)入?yún)^(qū)間隧道之前從組裝調(diào)試到試掘進(jìn)的施工過(guò)程[5]。盾構(gòu)始發(fā)施工流程一般如下，第一步，在對(duì)始發(fā)端頭地層進(jìn)行加固防水等環(huán)節(jié)施工；第二步，需要對(duì)上一步的端頭進(jìn)行鑿除；第三步，鑿除之后，在相應(yīng)的位置，安裝始發(fā)基座；第四步，也是最為重要的一部分，需要對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行組裝并調(diào)試，然后再投入使用；第五步，需要對(duì)洞口進(jìn)行密封并安裝反力架；第六步，是需要安裝負(fù)環(huán)管片并進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)負(fù)載調(diào)試；第七步，是對(duì)盾尾的完善，通過(guò)對(duì)洞口進(jìn)行密封并進(jìn)行注漿、回填來(lái)保證盾尾的施工安全。最后一步，便是盾構(gòu)的掘進(jìn)與安裝[3]。2.1地鐵隧道盾構(gòu)始發(fā)前的準(zhǔn)備工作。地鐵隧道盾構(gòu)始發(fā)前的準(zhǔn)備工作，分為加固端頭土層和鑿除洞門(mén)圍護(hù)結(jié)構(gòu)、密封洞口以及安裝反力架等幾個(gè)方面。首先，是對(duì)端頭的土層進(jìn)行加固防護(hù)。盾構(gòu)始發(fā)前，需要依據(jù)自然條件等對(duì)端頭土層進(jìn)行加固處理，在加固確保無(wú)安全隱患之后，再進(jìn)行洞門(mén)的施工。盾構(gòu)始發(fā)的土層加固主要是為安全起點(diǎn)做準(zhǔn)備。其次，是鑿除洞門(mén)圍護(hù)結(jié)構(gòu)。在盾構(gòu)設(shè)備組裝、調(diào)試并下井投入使用的同時(shí)，需要利用對(duì)洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)打一定的探孔來(lái)確認(rèn)這一方面所要施工的地質(zhì)條件以及其土層加固的質(zhì)量，確保土層不滲水、不滲漏。除此之外，鑿除洞門(mén)圍護(hù)結(jié)構(gòu)還需要把握時(shí)間上的安排，需要根據(jù)吊裝能力、吊裝空間等方面對(duì)需要鑿除的部分等進(jìn)行合理的分模塊施工。鑿除圍護(hù)樁之后，還需要針對(duì)于所出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行補(bǔ)救處理。如斷面土層穩(wěn)定的情況以及其暴露的時(shí)間的長(zhǎng)短，決定了土層再次加固的工作安排，以及決定是否進(jìn)行防范噴漿的加固處理[1]。然后，是密封洞口的工作。對(duì)洞口進(jìn)行密封實(shí)際上是為安全防護(hù)設(shè)施做出的多層準(zhǔn)備。洞口密封按其安裝種類(lèi)可分為壓板式和折葉式兩大類(lèi)，其中折葉式是適用于多種土層環(huán)境的，所以是較為常用的[3]。對(duì)密封洞口這個(gè)環(huán)節(jié)的施工過(guò)程一般分為兩個(gè)部分，首先是在施工的過(guò)程中要提前做好洞口預(yù)埋的埋設(shè)工作。其次，是要在盾構(gòu)正式始發(fā)施工之前，先清理洞口的碎土，然后再去對(duì)洞口進(jìn)行密封保護(hù)。最后，是安裝反力架的工作。安裝反力架這一工作環(huán)節(jié)，主要是在盾構(gòu)設(shè)備的主機(jī)和配套機(jī)器設(shè)備連接之前，這樣安裝好的反力架能使連接部位的間隙更為堅(jiān)實(shí)，不至于滲漏，更能夠保證反力架腳板有足夠的抗壓力度，不至于塌陷。2.2地鐵隧道盾構(gòu)始發(fā)施工過(guò)程。地鐵隧道盾構(gòu)始發(fā)施工工作，主要分為三個(gè)大的環(huán)節(jié)進(jìn)行施工處理。主要分為對(duì)始發(fā)臺(tái)、盾構(gòu)等進(jìn)行加固處理、對(duì)負(fù)環(huán)管片的安裝準(zhǔn)備工作，然后才是盾構(gòu)的始發(fā)以及掘進(jìn)等。第一部分，是對(duì)始發(fā)臺(tái)的加固工作。由于盾構(gòu)始發(fā)施工過(guò)程是極為重要的，其始發(fā)臺(tái)在盾構(gòu)始發(fā)時(shí)不僅要承受各方面的壓力、推力，還要對(duì)盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)的扭矩工作進(jìn)行約束，所以這就需要在盾構(gòu)始發(fā)工作中對(duì)始發(fā)臺(tái)的兩側(cè)進(jìn)行更為細(xì)致的加固工作[4]。第二部分，是對(duì)負(fù)環(huán)管片的安裝工作。從做好安裝準(zhǔn)備到對(duì)管片支撐方木的管理，再到負(fù)環(huán)管片后移工作和負(fù)環(huán)管片和負(fù)環(huán)鋼管片的連接工作實(shí)施，再然后是對(duì)負(fù)環(huán)管片進(jìn)行拼裝。其一，關(guān)于負(fù)環(huán)管片的安裝準(zhǔn)備。為保證負(fù)環(huán)管片的適用性以及無(wú)損傷性，通常在對(duì)負(fù)環(huán)管片和尾盾刷進(jìn)行擦刷實(shí)驗(yàn)之后進(jìn)行安裝使用，保證安裝的過(guò)程中負(fù)環(huán)管片在拼裝完成后可以進(jìn)行有效的向后推進(jìn)工作而不對(duì)尾盾刷產(chǎn)生不良的影響[6]。如果在測(cè)試的過(guò)程中有所影響，則需要在盾殼之內(nèi)安設(shè)一定厚度的方木或是型鋼，而具體的厚度選取，則取決于盾尾間隙的大小。其二，是負(fù)環(huán)管片的后移工作。由第一部分內(nèi)容可知，負(fù)環(huán)管片與盾殼聯(lián)系較為密切，所以在負(fù)環(huán)管片后移的過(guò)程中要注意方木或是型鋼位置的影響，不可使管片從上面滑落。一般來(lái)說(shuō)，將第一環(huán)的負(fù)環(huán)管片拼裝完備之后，需要用4或5組的油缸來(lái)輔助管片的后移工作，且在后移的過(guò)程中要嚴(yán)格控制油缸的推動(dòng)大小，推進(jìn)的行程長(zhǎng)度差距應(yīng)小于10毫米。其三，是負(fù)環(huán)管片與負(fù)環(huán)鋼管片的連接工作。對(duì)兩個(gè)管片進(jìn)行連接調(diào)試依然需要油缸的作用輔助，負(fù)環(huán)管片的最終工作位置是以油缸行程的推進(jìn)加以控制的。在連接的過(guò)程中，不論是否有滲漏的事故出現(xiàn)，一般常在負(fù)環(huán)管片與負(fù)環(huán)鋼管片之間的縫隙用砂漿、鋼板等填滿(mǎn)。其四，是負(fù)環(huán)管片的拼裝工作。為保證工作的順利開(kāi)展，在工程的每一個(gè)環(huán)節(jié)中，都需要采用適當(dāng)?shù)姆椒?，所以?fù)環(huán)管片的拼裝一般采用的是錯(cuò)縫拼裝的方法，不僅可以保證在施工的過(guò)程中能夠有效地出渣、進(jìn)管片，還能保證快速地對(duì)負(fù)環(huán)管片進(jìn)行撤除。第三部分，是盾構(gòu)的始發(fā)工作。盾構(gòu)的始發(fā)工作，一方面是盾構(gòu)初始的掘進(jìn)，另一方面是盾構(gòu)始發(fā)工作運(yùn)行中的掘進(jìn)，最后是對(duì)盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)控制。首先，是盾構(gòu)的初始掘進(jìn)。盾構(gòu)開(kāi)始掘進(jìn)的階段稱(chēng)為初始掘進(jìn)，一般保持在開(kāi)始掘進(jìn)的45米左右，當(dāng)掘進(jìn)工作進(jìn)程進(jìn)行到90米時(shí)，則需要對(duì)負(fù)環(huán)管片進(jìn)行拆除。其初始掘進(jìn)階段的主要目的是通過(guò)了解和認(rèn)識(shí)地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，以收集、整理、分析以及歸納總結(jié)各地層的掘進(jìn)數(shù)據(jù)，制定適合該地質(zhì)條件的盾構(gòu)施工方法，確保后續(xù)正常掘進(jìn)工作[7]。其次，是盾構(gòu)的正常掘進(jìn)工作。由以上可知，在掘進(jìn)45米之前屬于初始掘進(jìn)工作階段的內(nèi)容，主要是為了后續(xù)工作開(kāi)展所進(jìn)行的測(cè)驗(yàn)。那么，如果初始掘進(jìn)已經(jīng)達(dá)到了測(cè)驗(yàn)的要求，為了正常掘進(jìn)工作的最優(yōu)化開(kāi)展，則需要根據(jù)地質(zhì)條件進(jìn)一步優(yōu)化掘進(jìn)的各項(xiàng)參數(shù)，不斷加強(qiáng)工程監(jiān)測(cè)并完善其中發(fā)展的不足或是可以更加精細(xì)化的地方。經(jīng)多方監(jiān)測(cè)研究，在盾構(gòu)掘進(jìn)的過(guò)程中，坡度要求盡可能緩沖變化，而隧道折線(xiàn)和折角的變化不能超過(guò)0.4%。最后，是對(duì)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)控制。在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)工作的過(guò)程中，受多方面的地質(zhì)條件的影響，它的推力、出土量以及工作進(jìn)行中的最佳速度等都是需要嚴(yán)格控制的內(nèi)容。所以在盾構(gòu)機(jī)工作的過(guò)程中，技術(shù)人員會(huì)根據(jù)地形、地勢(shì)、地質(zhì)以及人群活動(dòng)區(qū)間等對(duì)盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)方向、推進(jìn)路線(xiàn)等進(jìn)行參數(shù)分析，而后投入工作。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，盾構(gòu)始發(fā)施工過(guò)程是整個(gè)工程系統(tǒng)中最為重要的一部分，同時(shí)盾構(gòu)始發(fā)試掘進(jìn)等措施，是有利于地鐵隧道盾構(gòu)環(huán)節(jié)可快速、安全進(jìn)行施工的重要施工起點(diǎn)。在地鐵隧道盾構(gòu)始發(fā)施工過(guò)程中，盾構(gòu)始發(fā)施工技術(shù)都展現(xiàn)出了獨(dú)特的安全防護(hù)作用，并在工作開(kāi)展的前、中、后等各個(gè)小環(huán)節(jié)都有不一樣的使用發(fā)展。雖然地鐵隧道盾構(gòu)法都有方方面面的技術(shù)智慧措施進(jìn)行保護(hù)，但地質(zhì)是復(fù)雜多樣的，所以，地鐵隧道盾構(gòu)始發(fā)施工技術(shù)在地鐵隧道工程依然需要根據(jù)自然條件、工程所需等進(jìn)行合理利用。

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作者:岳承歡 單位:中建交通建設(shè)集團(tuán)有限公司