地鐵施工盾構(gòu)法的施工技術(shù)研究論文
引言
隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的逐步加快，城市建設(shè)水平逐步提高，與之相對(duì)應(yīng)的龐大的城市人群給城市交通帶來(lái)巨大壓力。為了緩解城市交通壓力，保障人們出行正常，各級(jí)政府千方百計(jì)尋找新的交通解決方案。地下鐵路就是其中重要一項(xiàng)內(nèi)容。地鐵以其低碳環(huán)保、高效便捷的優(yōu)點(diǎn)有效緩解了大型城市人群出行交通困難的問(wèn)題，廣泛應(yīng)用于世界各國(guó)大型都市中，已經(jīng)成為城市現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志。我國(guó)第一條地鐵于上世紀(jì)70 年代初期在北京投入使用，至今已有四十多年。目前，各地大中城市都已經(jīng)或正在實(shí)施地鐵工程，地鐵建設(shè)已經(jīng)成為我國(guó)城市建設(shè)的一項(xiàng)重要組成部分，受到社會(huì)各界的普遍關(guān)注。由于地鐵工程大部分工程都在地面以下，地下施工的特殊性給地鐵項(xiàng)目工程建設(shè)帶來(lái)很多與其它交通工程截然不同的特點(diǎn)和問(wèn)題。作為地鐵工程中的關(guān)鍵部分，隧道施工目前普遍使用盾構(gòu)法進(jìn)行施工。該技術(shù)相對(duì)成熟，其以盾構(gòu)機(jī)為主要施工設(shè)備，在土層中實(shí)施迅速的挖掘作業(yè)。在盾構(gòu)機(jī)外殼強(qiáng)大的支護(hù)作用和千斤頂?shù)绕渌O(shè)備的配合下，盾構(gòu)挖掘作業(yè)施工速度快，安全系數(shù)高，受到世界各地地鐵工程建設(shè)單位的普遍歡迎，進(jìn)而廣泛應(yīng)用于地下工程隧道挖掘施工中。我國(guó)地鐵事業(yè)正處于高速發(fā)展階段，加強(qiáng)盾構(gòu)施工技術(shù)研究，深入把握盾構(gòu)施工技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)于改進(jìn)我國(guó)地鐵工程建設(shè)質(zhì)量，提高施工水平，保障施工安全，降低工程成本，促進(jìn)地鐵事業(yè)順暢健康發(fā)展具有極為有利的促進(jìn)作用。
1 地鐵工程盾構(gòu)施工技術(shù)的施工原理
盾構(gòu)施工技術(shù)，顧名思義，其以盾構(gòu)機(jī)為主要施工設(shè)備進(jìn)行施工。盾構(gòu)機(jī)具有堅(jiān)強(qiáng)的盾構(gòu)鋼殼，可以為地下挖掘施工提供極為可靠的安全保障。在盾構(gòu)機(jī)挖掘行進(jìn)過(guò)程中，盾構(gòu)機(jī)的尾部同步進(jìn)行持續(xù)的注漿作業(yè)。注漿作業(yè)可以最大限度降低盾構(gòu)機(jī)挖掘過(guò)程中對(duì)周圍土層的擾動(dòng)，從而保障隧道的穩(wěn)定。盾構(gòu)機(jī)由刀盤、壓力艙、盾型鋼殼、管片和注漿體等部分組成，各部分各有作用，又相互配合，協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，使得盾構(gòu)機(jī)挖掘作業(yè)得以順利實(shí)施。盾構(gòu)機(jī)在土層中的挖掘作業(yè)實(shí)際上包括三方面內(nèi)容，一是確保開(kāi)挖面穩(wěn)定，二是挖掘并排出土壤，三是進(jìn)行補(bǔ)砌和注漿作業(yè)。
2 地鐵工程盾構(gòu)施工技術(shù)的施工特點(diǎn)
盾構(gòu)施工技術(shù)屬于較為先進(jìn)的隧道挖掘技術(shù)，和傳統(tǒng)地鐵隧道施工技術(shù)相比，盾構(gòu)施工技術(shù)在施工過(guò)程中具有如下特點(diǎn)：一是盾構(gòu)施工大部分過(guò)程位于地下，對(duì)施工地點(diǎn)周邊環(huán)境影響很小，非常適合建筑密集、人群活動(dòng)頻繁的城市環(huán)境施工。在采用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行地鐵隧道施工時(shí)，施工活動(dòng)位于地面以下，施工過(guò)程中產(chǎn)生的噪音非常微弱，對(duì)周圍土層的振動(dòng)也小，不必像其它工程施工那樣需要線路沿線施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行特殊的布置安排，對(duì)地面活動(dòng)，特別是交通運(yùn)輸和周邊環(huán)境影響微弱。二是施工精度要求高。地鐵工程對(duì)于施工質(zhì)量和工程安全可靠性有著很高的要求，為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，在工程施工時(shí)必須嚴(yán)格控制施工精度。在使用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工時(shí)，由于盾構(gòu)機(jī)管片制作精度很高，從而保障了施工誤差能夠控制在一個(gè)極小的范圍內(nèi)。此外，盾構(gòu)機(jī)發(fā)掘作業(yè)時(shí)，只能向前行進(jìn)，無(wú)法做出后退動(dòng)作，一旦施工過(guò)程中出現(xiàn)后退現(xiàn)象，必然會(huì)造成盾構(gòu)裝置受到嚴(yán)重?fù)p傷，從而產(chǎn)生不可預(yù)估的后果，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度和施工安全。為確保施工安全，在施工前期，施工人員一定要做好充分準(zhǔn)備，防止任何可能導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)后退現(xiàn)象的發(fā)生。另外，盾構(gòu)機(jī)屬于專業(yè)設(shè)備，其設(shè)備參數(shù)與施工條件之間具有較為嚴(yán)格的針對(duì)性，施工隧道斷面不同，盾構(gòu)機(jī)的設(shè)備參數(shù)也不一樣。在進(jìn)行斷面面積大小不同的隧道施工時(shí)，必須對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)改造，甚至是專門設(shè)計(jì)制造，否則無(wú)法保證施工質(zhì)量。
3 地鐵工程盾構(gòu)施工中的技術(shù)控制要點(diǎn)
盾構(gòu)施工技術(shù)含量很高，為保障工程質(zhì)量，必須對(duì)各工序和操作予以嚴(yán)格控制，確保施工質(zhì)量。下面對(duì)盾構(gòu)施工各主要階段的施工技術(shù)控制要點(diǎn)逐一進(jìn)行分析，以幫助大家更好的理解和把握：
3.1 盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞時(shí)的作業(yè)控制
在使用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行挖掘作業(yè)時(shí)，進(jìn)洞和出洞作業(yè)是盾構(gòu)機(jī)工作的基礎(chǔ)操作和主要組成，其操作質(zhì)量對(duì)于盾構(gòu)施工來(lái)說(shuō)具有極其重要的影響。如果進(jìn)洞或出洞作業(yè)出現(xiàn)問(wèn)題，藉由可能導(dǎo)致整個(gè)工程的失敗。為此，必須切實(shí)做好盾構(gòu)進(jìn)出洞作業(yè)，確保施工質(zhì)量。盾構(gòu)進(jìn)洞前，首先要正確選擇隧道施工路線，防止軸線發(fā)生過(guò)大偏差。同時(shí)，要做好施工路線周圍地質(zhì)環(huán)境勘察，針對(duì)可能會(huì)對(duì)盾構(gòu)施工造成負(fù)面影響的因素，提前制定科學(xué)可靠的防范措施，避免施工事故發(fā)生。在盾構(gòu)出洞前，也要做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，嚴(yán)格審查各項(xiàng)出洞條件，確認(rèn)各項(xiàng)條件符合出洞標(biāo)準(zhǔn)后方可出洞。
3.2 盾構(gòu)機(jī)挖掘前進(jìn)時(shí)施工作業(yè)控制
盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)作業(yè)是盾構(gòu)施工的主體，在整個(gè)盾構(gòu)施工過(guò)程中占據(jù)最大的比例。在進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，最主要的是要盡量減少盾構(gòu)施工對(duì)周圍土層的影響，防止對(duì)土層產(chǎn)生過(guò)大的擾動(dòng)，確保盾構(gòu)開(kāi)挖面的穩(wěn)定性。為達(dá)到這一目的，在施工過(guò)程中一般通過(guò)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工過(guò)程中，盾構(gòu)姿態(tài)是一個(gè)非常重要的概念，其指的是盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中的現(xiàn)狀空間位置，盾構(gòu)姿態(tài)是評(píng)價(jià)盾構(gòu)軸線與設(shè)計(jì)軸線之間的偏差是否滿足設(shè)計(jì)要求的重要指標(biāo)，盾構(gòu)姿態(tài)的.好壞，直接影響到盾構(gòu)掘進(jìn)施工的順利進(jìn)行和后面管片拼裝作業(yè)的質(zhì)量高低。所以，在進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，必須嚴(yán)格控制盾構(gòu)姿態(tài)。施工過(guò)程中，對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)的控制是通過(guò)對(duì)注漿量、注漿方式、盾構(gòu)坡度等十項(xiàng)參數(shù)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為確保各項(xiàng)參數(shù)控制精準(zhǔn)，準(zhǔn)確可靠的實(shí)地測(cè)量是必不可少的。施工人員通過(guò)一系列規(guī)范化的科學(xué)測(cè)量，并結(jié)合盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中地面沉降的情況對(duì)掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從而保證盾構(gòu)開(kāi)挖面的穩(wěn)定。此外，為保障掘進(jìn)過(guò)程中土體壓力波動(dòng)始終處于允許范圍內(nèi)，必須隨時(shí)注意盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)速度和排土量的調(diào)整。
3.3 盾構(gòu)穿越粉砂層時(shí)施工作業(yè)控制
隧道線路周圍地質(zhì)條件對(duì)于盾構(gòu)施工影響巨大。對(duì)于盾構(gòu)施工來(lái)說(shuō)最為理想的施工環(huán)境是淤泥質(zhì)粘土或淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土等軟土地層，如果施工線路途經(jīng)粉砂層，那么施工難度將會(huì)大幅提高，必須運(yùn)用一些特殊的方法。土體液化和出土口噴砂是粉砂層土體盾構(gòu)施工的主要困難。要解決這個(gè)問(wèn)題，就必須提升正面土體的流動(dòng)性與止水性。具體施工中，可以通過(guò)適當(dāng)提高土艙壓力和向土艙內(nèi)加泥的方法予以處理。
4 結(jié)束語(yǔ)
盾構(gòu)施工技術(shù)是目前地鐵隧道施工應(yīng)用最為普遍的施工技術(shù)。隨著我國(guó)地鐵建設(shè)事業(yè)的逐步推進(jìn)，盾構(gòu)施工技術(shù)勢(shì)必發(fā)揮出更大的積極作用。技術(shù)人員要注意加強(qiáng)盾構(gòu)施工技術(shù)的深入研究。在進(jìn)行盾構(gòu)施工時(shí)，要注意觀察各項(xiàng)參數(shù)和周圍環(huán)境的變化，結(jié)合以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)排除異常情況，將施工參數(shù)始終控制在工程運(yùn)行范圍內(nèi)，確保工程質(zhì)量和施工安全。
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