中铁隧道集团二处有限公司河北三河065201
摘要：社会的发展推动了城市建设的发展，在此过程中，城市的交通问题日益突显。要想有效解决城市交通中存在的问题，必须建设地铁工程。盾构法作为地铁工程建设的常用方法，在地铁工程建设中发挥了至关重要的作用。对于此，本文分析了地铁施工盾构法的概念、基本原理以及特点，并结合实例，探讨了盾构下穿既有运营地铁线路施工技术应用。
关键词：盾构；下穿；既有运营地铁线路；施工技术
1地铁施工盾构法概述
1.1概念
地铁盾构法是一种新型施工技术，在利用地铁盾构法进行施工时，主要的机械设备是盾构机。盾构机常用于地铁工程支撑稳定、注浆工作、挖掘工作。换言之，地铁工程的隧道建设可以通过盾构机完成掘进。同时，在掘进过程中，盾构机的盾壳还能起到支护作用，以便优化施工效果。
1.2基本原理
盾构机是地铁盾构法的主要机械设备，主要组成部分包括挖掘系统、稳定支撑系统、注浆系统，其功能主要是在盾构机挖掘过程中支撑、稳定挖掘的孔洞，从而保护挖掘的孔洞。盾构机的尾部能够利用注浆系统对隧道围岩进行注浆，从而加强围岩的稳定性，增强施工安全性，为地铁隧道的挖掘、支撑等发挥保障作用。盾构机外部具有十分坚硬的钢壳，为此，在挖掘过程中盾构机不容易受到损害。在盾构机的工作过程中，其尾部也会进入工作状态，整个盾构机的工作情况是前面进行挖掘施工，后面进行注浆操作，挖掘和注浆同步进行。
1.3特点
地铁施工盾构法的特点主要有：第一，对环境影响力较小。地铁盾构法在应用施工过程中不会制造很大的振动或噪声，不会对周围环境造成严重影响，能够用于许多环境，使用范围广，有利于调控地铁工程建设的进度。第二，精确度很高。其主要机械设备是盾构机，盾构机的运行基础是机械工程、测量工程、自动控制工程，这使得盾构机的精度具有很好的保障。第三，能够有效节约成本。利用地铁盾构法进行地铁工程建设施工时，如果技术人员、操作人员技术娴熟，则所需的人工将大大减少，管理成本也能得到显著降低。同时，长期使用盾构法进行施工也能相对减少盾构机的成本。
2盾构下穿既有运营地铁线路施工技术应用
2.1工程概况
某轨道交通8号线一期工程土建1标段盾构区间设计上下重叠隧道，左线穿越长度为84m，右线穿越长度为60m，最小净空竖向间距为2.65米，穿越地层为（3-1）黏土层、（3-3）淤泥质粘土、（3-5）粉质黏土，隧道底部有（8-1）粉细砂混砾卵石，对于重叠隧道施工有较大的风险。所以本工程特点是穿越重叠距离较长，在小间距的透水性层中掘进风险较大。
2.2盾构下穿既有地铁线路施工技术
2.2.1盾构下穿前的技术措施
在实施盾构下穿施工时，必须要对施工可能影响的区域进行详细的考量，相关规定上也会标出具体的范围，但仅如此还不够，还需做其他的准备工作，保证施工的顺利进行。（1）研究和借鉴其他工程盾构下穿施工的实践和经验，结合本工程实际情况确定施工参数，严格监测阶段施工，总结监测数据，有利于施工参数的调整。（2）保证盾构机等机械设备的运行状态良好，要定期对机械设备进行检查和维修。（3）对既有隧道的安全性问题要引起重视，可联合相关部门对其安全性进行检测和评价，有利于盾构下穿施工安全控制制度的建立。（4）制订科学合理的掘进速度，确保盾构机所承受的压力、推进力以及扭矩符合其设备要求，同时在施工时要注意及时的进行注浆，确保土仓内部的压力与来自地层之间的压力之间保持平衡；做好碴土的管理工作，通过计算出土量来推算土层内外之间的作用力是否处于平衡状态，避免出现土体超挖的情况。
2.2.2盾构下穿时的施工控制措施
盾构下穿施工中需要对影响下穿施工的相关因素进行控制，例如土仓压力、同步注浆压力、注浆量等因素，根据以往的施工经验结合本工程的具体情况，制定出控制措施：
（1）科学的控制盾构下穿施工的土舱压力。土仓压力根据理论计算拟定，结合切口附近监控量测数据进行调整。穿越过程中土仓压力波动控制在±0.1bar范围内，土仓压力控制标准首要调整值为顶部土仓压力。螺旋机排土形式设定为主动排土，不得使用被动排土。当监控量测数据反馈需调整土仓压力时，以0.1bar的梯度逐步调整土压，严禁快速降压或升压，停机过程中，不进行土仓压力降低处理。盾构推进过程中，若出现土仓压力快速下降，应立即增加推力，提高掘进速度，并提高改良剂注入速率，控制螺旋机出土速率。盾构停机过程中，若出现土仓压力快速下降，在具备向前推进的条件下，立即按照推进过程失压处理措施建立土仓压力。若不具备向前推进条件，则应向土仓内注入改良剂建压，根据上环推进地层实际情况，选择改良剂的注入种类。
（2）充分重视同步注浆和二次注浆的措施，降低其工后沉降和盾尾脱空情况的发生。本工程采用可硬性浆液，通过调配砂浆配合比提高凝固时间不得小于6小时，确保下穿期间浆液及时凝固。此外，为有效充填盾构施工产生的环向空隙，确保管片结构不因注浆产生变形破坏，浆压一般控制在1.1～1.2倍的静止土压力，即0.2～0.4Mpa。在区间隧道掘进过程中因三号线隧道又处于运营期间，浆液受到扰动，导致8号线管片会出现上浮，二次注浆过程中，必须保持注浆部位与盾尾密封间距以外4.5米，每掘进2环进行一次单环二次注浆（隔一注一）。
（3）做好盾尾密封防喷涌措施。盾构在始发前期充分考虑钢丝刷密封焊接质量及购买标准要求；将盾尾密封油脂填充质量作为重点，确保盾尾刷油脂充填饱满；在同步注浆之前形成压力，并在施工过程中油脂压力要高于注浆压力，避免砂浆进入盾尾油脂腔损坏盾尾密封；加强管片拼装质量，避免盾尾间隙过小使管片与密封刷刚性接触而造成密封刷损坏；减少管片破损，避免密封槽处砼破损引起弹性密封止水条失效；在盾构上配备有注浆材料和注浆泵，当出现较大漏浆情况时，则迅速通过倒数第二、三环管片二次注浆孔向地层压注水溶性聚氨酯进行封堵。
（4）姿态控制。在盾构施工过程中，工程技术人员根据各种勘探和测量数据，如地质变化、隧道深度、地面荷载、地面沉降等，正确地发布每班掘进指令，并实时跟踪调整。盾构机的操作人员必须严格执行说明并谨慎操作，应及时纠正初始偏差，盾构机应避免像“蛇”形一样，并应控制校正量，盾构机一次纠偏量不宜过大，以减少对地层的干扰并为管片的拼装创造良好条件。对于地层缺失层或变化较大的部分，可以控制盾构机的姿态，并且应该提前调整相应的参数。当盾构掘进小半径曲线、大变坡时，应根据情况预先调整盾构机的姿态和管片姿势。在盾构隧道施工过程中，严格执行“无测量数据不推，测量数据可疑不推进，数据未检核不推进”的规定，以确保盾构机的姿态在±5cm范围内。收集整理各种施工参数，根据盾构施工进度绘制各种参数曲线，直观地分析盾构姿态走向，准确判断施工参数的调整。
（5）管片拼装。在管片采用交错接缝拼装，为先下后上、先纵后环、左右交叉、纵向插入、封顶成环工艺。根据设计图纸的要求，在特殊截面上增加16个注浆孔，并对管片配筋率进行适当增加，并在管板中加入钢纤维，以提高其长期抗操作疲劳性能。当护盾构停机进行管片拼装时，千斤顶的收缩可能导致护罩后退，导致土仓的压力平衡被破坏，导致局部地层不稳定。当盾构穿过特殊地段时，管片拼装过程中一次收回的千斤顶应尽可能的少，满足管片拼装即可。管片拼装过程中，现场技术人员需加强对土仓压力的监控，出现土仓压力持续降低时应向土仓内补注泥浆直至达到设定压力。
结语：在实际的地铁施工建设过程中会出现复杂的线路交叉情形，故此，选取科学合理的施工方法，采用适宜的施工工艺，制定各项控制措施从而保障隧道结构的稳定性，加大盾构隧道下穿施工技术的推广和应用力度，能够为我国城市地铁建设施工技术的不断创新和发展注入新活力，推动我国城市地铁建设的发展。
参考文献：
[1]罗康，许敬，郑玉辉.盾构隧道施工对已有道路和地铁变形影响性评估[J].岩土工程技术，2018，32（05）：247-250.