地铁隧道盾构施工掘进技术要点

1某地铁工程盾构施工技术应用的基本要求

某地铁工程路线的曲线要素，是盾构施工技术应用的考虑因素，以及结构的安全性、准确性、可行性等，皆为该地铁工程盾构施工技术应用需要兼顾的基本要求，具体可归纳总结为以下几点：

（1）管片设计参数要求。盾构施工技术所用的管片，要求根据地铁隧道的内径、外径规格，选择合适型式、厚度、宽度的管片，同时还要确定管片转弯环楔形量。案例地铁隧道工程内径5.4m、外径6.0m，选择平板型的管片，其中管片厚度、宽度、转弯环楔形量分别为0.36m、1.5m、0.038m，总共分为6块。

（2）盾构机型选择要求。盾构施工机型直接决定盾构推进的成效，而且关于整个盾构工程施工的造价，有必要结合地层的地质条件，根据地层的宽窄、环境影响因素、经济指标等进行选择。案例地铁工程的地质为无水砂卵石，在分析盾构各结构环节的技术参数之后，以及在地层变形特征分析和地表沉降计算的基础上，最终选择加泥式土压平衡盾构掘进机。

（3）快速施工技术要求。盾构施工包括切削、排土、推进、运输等环节，各个环节均需要确保开挖面的稳定，为此在施工期间需要持续测试和分析现场数据，譬如盾构进出洞、曲线段盾构姿态控制等，通过数据的测试和分析，就能够掌握一套保证开挖面稳定的快速施工工艺，这在大多数地铁施工工程中已有多例成功经验。

2案例地铁工程盾构技术应用的细节性建议

根据案例地铁工程盾构施工的基本要求，在工程施工时应用盾构技术，需要进行周密的盾构计算分析，以确定盾构施工的基本参数、盾构机推力和扭矩、刀盘驱动功率，进而构造设计盾构管片和采用衬砌环组合模式，提高盾构技术的应用效果。

2.1盾构计算分析

关于案例地铁工程盾构施工计算的内容，目的是掌握施工的各种基本参数，其中主要的计算方法如下：

（1）基本参数。首先是盾构的外径，根据盾构覆盖的衬砌长度、地铁隧道最小的曲线半径、管片外径等，计算出盾构间隙，同时利用曲线图示意，并根据地层压力的强度和刚度要求，综合盾壳厚度、盾尾尾板厚度、盾尾厚度等，选择最为合适的盾构尾部外径。其次是盾构长度，结合地质特点，选择合适的盾构机外径，并结合千斤顶长度、管片宽度、盾尾密封材料长度、管片组装余量等，确定盾构的长度。最后是选择合适的盾构机盾体重量。

（2）盾构机推力和扭矩。盾构推理的计算，主要根据盾构外壳与土体之间的摩擦力、刀盘水平推力、切土所需推力、盾尾与管片间摩阻力、后方台车阻力等，计算出盾构的推力，期间需要考虑土与钢之间的摩擦系数，进而确定水平土压力，最后在兼顾作用于盾尾内两环管片容重、宽度、单位重量的基础上，结合盾尾台车的重量、坡度、滚动摩阻等，就可以计算出盾构的总推力；盾构扭矩的计算，涉及的计算参数包括刀盘切削扭矩、自重产生旋转力矩、推力荷载产生旋转力矩、表面摩擦力矩、圆周面摩擦力矩、背面摩擦力矩、开口槽剪切力矩、土腔室内搅动力矩，最后对计算结果进行验证选取，即可确定盾构机是否适用于实际工程的施工。

2.2盾构管片构造设计

案例地铁工程的衬砌为单层柔性衬砌结构，在接缝、混凝土裂缝开展、防水能力等方面，均有一定的要求，而本工程盾构施工需要在明确盾构基本参数的基础上，对盾构管片进行构造设计。

（1）管片规格。管片厚度为隧道外径6%，本工程隧道外径6.0m，其管片厚度为0.36m，而隧道的强度与抗裂设计结果表明，工程采用300厚C50钢筋硂衬砌环，可满足隧道结构的受力要求；管片宽度的大小，关系到衬砌环节缝的数量，包括漏水环节、螺栓數量等，本工程在盾构施工时，考虑到盾构机千斤顶的行程问题，增大了施工标段位置的曲线半径，减少了拟合误差的影响，最终选用了平均宽度为1.5m的管片；为便于管片的制作、运输和拼装等，工程的衬砌环分块，分为6块，包括1快封顶块、2块邻接块、3块标准块，其中封顶块以纵向拼装的方式插入，克服了受荷载后的向内滑动力，但需要适当增加盾构千斤顶的行程。

（2）管片拼装和连接。本工程的衬砌环拼装，采用了错缝拼装和通缝拼装两种方式，前者重点控制接缝刚度分布的均匀，目的是减少结构的变形，以提高空间的刚度水平；后者是在克服拼装内力的基础上，以较少的管片配筋量，减少

拼装施工的难度水平。本工程隧道穿越的地质条件，存在大量的冲击砂层和洪积砂层，管片拼装和连接时，应该考虑覆土厚度因素的变化影响，灵活利用弯螺栓连接、直螺栓连接、斜螺栓连接等方式，保持连接接头的自由度，就可以减少管片的强度损失。

2.3衬砌环组合模式

案例地铁工程隧道的线路由直线线路、圆曲线线路、缓和曲线线路组成，其衬砌环组合模式的选择，要满足盾构隧道曲线的偏转需求。适用于本工程的衬砌环组合模式，主要有以下几种：

（1）楔形衬砌环和直线衬砌环组合模式。工程盾构隧道光滑曲线的拟合设计，可将曲线分为多段折线，结合线路纠偏的方向要求，将衬砌设计成左转弯楔形模式、右转弯楔形模式、直线模式，在拟合误差控制允许范围内，按照排版图进行盾构推进。

（2）应用通用型管片。即衬砌环模式仅有楔形这种模式，在明确下环转动角度之后，在千斤顶冲程最长的位置，进行楔形最大量的处置，以实现衬砌环的360°旋转，本工程利用通用管片，在工程实践中表现出拼装简单、容易盾构推进纠偏等优点，因此可在工程其他施工段进一步推广利用。

2.4地面沉降控制技术

案例地铁工程的盾构施工，地面沉降控制，是施工的重点所在，一方面需要保持盾构开挖面的稳定，在同步注浆与二次注浆期间，控制地面的沉降量；另一方面需要注重盾构在曲线上推进及盾构的纠偏。

（1）保持盾构开挖面的稳定。在优化刀盘压力、排土量、推进速度、千斤顶总推力、注浆压力、注浆量方式、盾构坡度等掘进参数的基础上，对盾构开挖面的稳定性进行控制，期间需要娴熟操作盾构机，以便在施工期间实测地面变形曲线，同时反馈实测数据，以此作为施工参数调整的依据，譬如重新设定推进速度、调整排土量等，使得盾构开挖面趋向于稳定状态。

（2）同步注浆和二次注浆控制。在盾构期间，衬砌背面所形成的空隙，是地面沉降的诱因之一，要求结合空隙位置的地质环境，配置合适的浆液，并以适当的注浆压力和注浆量，将浆液材料填充满空隙位置。本工程在盾构后10环位置，进行衬砌背面的二次注浆，其中包括穿越地面建筑物、地下管线的盾构位置，通过二次注浆，有效控制了地面的沉降。

（3）盾构纠偏。本工程曲线位置盾构推进期间，由于土体不具备足够的约束力，以致盾构轴线方向控制比较难，需要在控制推进速度的同时，适量调整纠偏的幅度，以及增加注浆量，方可减少地面的沉降量。

3结束语

文章通过研究，基本明确了案例地铁工程盾构施工技术应用的基本要求和细节性施工方法，但鉴于不同地铁工程盾构施工条件的差异性，以上方法在其他地铁工程中的应用，还需要结合具体工程的情况，予以灵活地参考借鉴。

参考文献

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