1、.盾構法在城市地鐵特殊地段的施工對策探討摘要：隨著城市軌道交通事業的快速發展，盾構法施工技術以其自動化程度高、工效高、施工速度快、安全可靠性高等優勢在在北京、上海、廣州、深圳等城市地鐵建設中得到廣泛應用。但其地質適應性太差，施工時會面臨一些難題，本文結合工程實例探討了盾構法在城市地鐵特殊地段的施工對策。關鍵詞：盾構法；城市地鐵；特殊地段；施工對策Abstract: along with the urban rail transportation business fast development, the shield tunneling technology with its high de

2、gree of automation, high efficiency, construction speed is quick, and the safe reliability in higher advantage in Beijing, Shanghai, guangzhou, shenzhen and other cities in the construction of subway used widely. But the poor geological adaptability, construction may face some problem, this paper di

3、scussed with an engineering example of shield method in urban subway construction strategies of the special area.Keywords: shield law; Urban subway; Special area; Construction strategies中圖分類號：U455.43文獻標識碼：A 文章編號：目前在世界上主要有明挖法（含蓋挖法等變化形式）、新奧法（NATM）和盾構法三大施工法以及各種輔助工法。盾構法是現階段在軟弱地層中修建地鐵和交通隧道以及各種用途管道的最先進的施工

4、方法之一。但盾構隧道施工方法及施工參數的選擇與其它任何一種地下工程一樣，無不受制于施工環境，特別具有遇水易軟化、崩解、強度急劇降低的地質特性，工程地質條件較差。施工時會面臨一些難題，下文根據工程實例及作者的工作實踐，談談盾構法在城市地鐵特殊地段的施工對策一、工程概況 某城市地鐵盾構區間段掘進過程中遇到近40 m高強度基巖，屬粗粒花崗巖，微風化巖最高凸入隧道開挖限界37m，飽和狀態下最大單軸抗壓強度超過110 MPa，地質斷面圖見圖1。盾構機正常掘進受阻，因而必須針對本工況采取必要的綜合措施進行處理，施工過程采用地面注漿加固并輔助降水后，盾構機直接破巖通過。 圖1二、施工技術難點1)始發的刀具配

5、置為滾刀 中心羊角刀，僅僅考慮了破除局部孤石的需要，且已經掘進了近800m，刀具的現狀不具備直接通過基巖區的能力，必須就地檢查更換刀具。2)現場不具備常壓開倉或壓氣作業條件，場地為填海區，地質情況特殊，微風化花崗巖與砂層間過渡不明顯，加固地層受潮汐影響明顯，動壓富水地層，常規加固工藝難以保證地層加固質量。3)盾構機停機位置地面為高爾夫球場的球臺，地面加固占地、施工物資設備進出、人員進出、作業時間協調困難。4)典型的上軟下硬地層掘進參數難以控制，無法確保地面安全。 1、設備保護 1)刀盤回縮：盾構機在硬巖段掘進主要破巖機理在于滾刀對圍巖的碾壓破碎，掘進過程中往往出現偏磨、崩裂等非正常磨損，滾刀劃

6、過的軌跡深淺不一，此時掌子面并不平整，部分刀具在實施換刀之前已嵌入巖面之中，須采取措施將刀盤回縮至少50mm，給換刀作業留出必要的空間，以避免換刀時刀具拆卸困難，以及換刀后刀盤啟動時貫入度過大而導致崩刀。刀盤回縮的具體措施是：盾尾鉸接設置為放松狀態，盾構機推進使鉸接伸長至120mm；在盾尾間隙內塞人木楔子，關閉PLC，在尾盾上緊貼管片端面焊接鋼擋塊；每次放松千斤頂1020mm，正常情況下盾體在土倉壓力下會回縮；累計回縮50mm即可，如果回縮量不足，可通過泡沫管向刀盤內注入泡沫，增大土倉壓力，進行回頂。回縮過程中密切關注土倉壓力，確保土壓平衡，避免地面塌陷。 2)盾體保護：通過前盾和中盾處球閥注

7、入聚氨酯來保護整個盾體。通過氣動泵將聚氨酯注入盾體內，每個孔注3桶，共l3個孔。完成后注入黃油以潤滑盾體，并保證聚氨酯的效果。可與螺旋輸送機保護方案同時進行。 3)主軸承密封保護：采用惰性漿液填充土倉。采用同步注漿泵，由土預留孔注人水泥砂漿。注入過程中，由下至上打開倉壁上各個預留孔，進行泄壓并觀察填充情況，以保證填充效果。整個過程中通過土倉內土壓傳感器嚴格控制倉內壓力，不超過035MPa。水泥砂漿配比為水泥：膨潤土：砂：水=400：300：700：560，根據試驗結果初凝時間為14 h。 2、地層加固基巖段地層表現為上軟下硬，不同類別圍巖單軸抗壓強度相差過于懸殊，其差值在20110 MPa，巖

8、面在縱橫斷面上均存在較大的起伏。盾構掘進通過時可能由于下部基巖強度高，掘進效率低，長時間原位轉刀盤導致對軟弱圍巖的過分擾動而失穩，刀盤頂部地層被嚴重掏空，上部地層將會形成一個以刀盤為中心的漏斗狀塌空區，強行掘進可能導致掘進過程中地面連續坍塌。必須采取有效的措施對軟弱地層進行必要的加固處理，增強地層本身的自穩能力。1)微型樁配合袖閥管注漿：填海區砂層動壓富水，地層加固過程中容易出現塌孔、堵管，漿液進入地層后受動水影響，配比變化大，擴散無規律等。采用微型樁強制成樁施工注漿帷幕再在內部區域配合進行袖閥管注漿有效地解決了類似地層注漿加固費工費時的問題，保證了加固質量。2)洞內水平注漿：在完成密封保護后

9、，開始實施水平注漿，注漿范圍為倉壁4點、8點位以上10個超前注漿孔，注漿深度為8 m，確保注漿直接加固范圍達到掌子面前方3m。3、開倉換刀1)從土倉閘門開始，對土倉的土體進行清理。 2)清理刀盤正面：將土倉內換填的砂漿清理干凈后，由下至上開始清理切口環、刀盤開口和刀箱，然后通過刀盤開口清理基巖面土體及刀盤外輪廓周邊。清理標準為將土倉內整個基巖區土體全部清透，使巖面與刀盤之間留有40cm空隙。清理過程中要密切關注基巖面上刀痕情況以便確定刀具磨損情況。清理完一個區域后將拆卸的刀具及時全部裝好。 3)更換刀具：根據掌子面穩定情況采用邊清理邊更換確保作業安全。4、盾構機脫困1)清理土倉：土倉清理后放人

10、人倉和皮帶機之間架設的溜槽上滑向皮帶機，再由皮帶機送往渣土車。2)脫困：盾構機脫困的過程中，采取了分三步走的方式，首先保證刀盤能順利轉起來；然后通過土倉胸壁上的預留孔及盾殼上的徑向孔注人膨潤土，在緩轉刀盤的情況下放松鉸接，推動中前體50 mm，繼續注入膨潤土，回收中前體，以上過程循環往復，待推力明顯降低后可適當增大行程(注意確保鉸接不超限)；最后是盾尾脫困，由于盾構機鉸接油缸能夠承受的總拉力不超過10000kN，經過計算，盾尾脫困需要的拉力遠遠超過現有鉸接油缸的承受范圍，盾構機推進油缸自身的推力在盾尾脫困的過程中受到制約。采用在盾尾上焊接支座通過增加4臺200 t輔助油缸配合小型泵站，在管片上

11、借力，直接頂推盾尾的辦法順利的使盾尾脫困。 5、過基巖掘進5.1 掘進速率軟硬不均斷面掘進時滾刀作用硬巖上的荷載要遠遠大于作用于軟弱地層的荷載，而理論上承受荷載大的滾刀產生的掘進速率應該高于承受荷載小的滾刀。但是由于掌子面軟硬不均，強度相差過于懸殊，盾構掘進的機理完全不同。硬巖部分掘進遵從滾刀破巖機理，軟弱部分速率則完全受推力影響，混合斷面的特殊構成決定了此類地層掘進推力的極限受硬巖控制，而扭矩的極限受軟弱部分控制。借鑒數學模型可以考慮對混合斷面的不同強度地層進行簡單的修正，現有的研究認為：由計算或實測得到的均勻斷面條件下的參數(主要指凈掘進速率I或基本掘進速率I0)是混合斷面條件下相應參數的

12、比例強度因子。混合斷面中的堅硬地層限制了總推力的大小。混合斷面條件下的II0的降低是因總推力的降低而引起的，其值是均勻斷面條件下的比例函數。5.2速率修正系數軟硬不均地層盾構掘進的效率與掌子面不同強度的各地層本身的性質及其在掌子面所占面積比例高度相關，這在施工過程中感受是非常直觀的。混合斷面不同強度地層對掘進速率的影響可由如下修正系數KAB表示 凈掘進速率 式中，A代表堅硬地層，B代表軟弱地層。IA為盾構在堅硬地層中掘進速率；IB為盾構在軟弱地層中掘進速率；a為堅硬地層在混合斷面上所占面積的百分比；b為軟弱地層在混合斷面上所占面積的百分比；AB為混合斷面；KAB 為修正系數。假設盾構在該考察混合斷面的最佳掘進速度是一定的并可供量化，分別取其所占面積的極限，則可得出如下結論：無論混合斷面的組成地層所占比例如何，其凈掘進速率均小于IAO。當混合斷面的組成地層所占比例一定時 ，IA B越小； 越小，IA B越大。5.3掘進參數的理論計算1)土倉壓力計算：土倉壓力的控制