论文部分内容阅读
[摘要]在城市隧道施工中，占有主导地位的是盾构法。随着城市建设的快速发展，应用盾构法进行施工的项目越来越多，但是施工单位的管理水平参差不齐，使得盾构事故越来越多。施工管理在盾构法施工中显得十分重要，不仅保证工程的施工时符合法规、规范以及设计的有关要求，同时也是施工环节的顺利进行的保证。
[关键词]盾构法；施工管理
1.前言
随着经济的迅速发展，城市化建设的深入，城市密度越来越大，当前城市现代化建设的重要课题是对地下空间的利用和创造的研究。如果在隧道施工中采用明挖法，不仅对城市生活干扰严重，同时受到城市地面交通繁忙以及公用设施密集的限制，很难实现。盾构法在城市隧道施工中具有地表占地少、对地面环境影不大、受地表环境限制小、适应地层范围宽、受天气条件限制小等优点，因此在隧道施工中应用较为广泛。
2.盾构法隧道施工的特点
第一，采用盾构法进行隧道施工，如果需要将其变为其他施工方法时，不易实现，灵活性不高。第二，成本较高，盾构机造价高，具有较高的科技含量，对于其重要的部件，在施工过程中，不易对其进行更换和维修。第三，盾构机的主要部件即刀盘、刀具对地层的适用具有一定的范围，一种刀盘、刀具不会适用于所有的地层。第四，盾构机是不可后退。盾构施工不可逆，如果出现轴线偏差或者衬砌管片拼装质量不合规范，无法重新进行施工。第五，需要较高精度的施工要求。管片的制作精度与机械制造的程度相接近。不能随意调整断面，因此，对管片拼装精度以及轴线的偏离要求较高。如果施工管理水平不高容易出现盾构施工，因此，在盾构法施工过程中，施工管理工作是十分重要的，采取有效的施工管理，可以有效的降低因施工管理过失造成的事故、事件。
3.土压平衡盾构推进施工中施工管理过失分析
在盾构施工法中由施工管理造成的过失情形主要包括开挖面失稳、泥饼（次生岩块）、喷涌、管片错台、隧道渗漏水、管片超限、管片上浮、管片扭转、管片破碎开裂、盾构机“卡壳”、盾构机刀具刀盘非正常磨损、延误开挖时间等12种。
3.1开挖面失稳形成的原因以及解决措施
3.1.1形成原因
在盾构开挖的过程中地基会发生变形，根据盾构机和地基的位置地基变形包括五个阶段，即先行沉降、开挖而前沉降、通过时的沉降（隆起）、盾构空隙沉降（隆起）、后续沉降。形成开挖面失稳的原因如下：开挖面上不平衡的水压力造成开挖面失稳；盾构开挖扰动地层，盾构机壳体摩擦地层和对地层固结的扰动；地下水位下降；管片的变形和位移；盾尾空隙以及壁后注浆不足等。
3.1.2解决措施
预防和解决开挖面失稳的措施为：根据具体的地质条件选择合适的开挖模式（土压平衡式、半敞开式、敞开式）；控制土压力，即使得开挖面的水土压力与仓内的土压力维持动态平衡的状态；控制管片壁后注浆；控制排土量；控制地层失水等。
3.2泥饼（次生岩块）形成的原因以及解决措施
3.2.1形成原因
盾构通过粘性土时，切削下的粘土进入土仓，在土压力的作用下，被压实圃结，使得刀具等不能正常工作，刀盘及土仓的温度随着刀盘与土的摩擦而升高，形成强度大的泥饼。
3.2.2解决措施
预防和解决泥饼（次生岩块）的措施包括：改良土渣、设定盾构推动参数、控制循环水温度、施工速度快且匀速、对土仓内渣土压力进行土压力和取排土量双重控制、开仓清仓应及时更换合适的软土刀具、泥饼清洗等。
3.3喷涌形成的原因以及解决措施
3.3.1形成原因
在土质不好的情况下，土体中的水与土体不能通过正常的螺旋机取排土方式排出土仓，而正常推进盾构机，在螺旋机出土口，渣土压力为0，在经过土仓、螺旋机后，高压力的水形成渗流，与土体颗粒共同运动，在达螺旋机出口的瞬间，形成喷涌。
3.3.2解决措施
预防和解决喷涌的措施为：改良渣土、开挖模式及参数选取合理、螺旋机出土操作合理、保证实际注浆量、对设备加强维护等。
3.4管片错台形成的原因以及解决措施
3.4.1形成原因
管片的制造、拼装，过大的注浆压力，进行开挖工作，盾构隧道贯通时，片上浮或下沉等均可造成管片错台。
3.4.2解决措施
预防和解决管片错台的措施为：对管片加强质量管理、管片的选择需合理、对注浆参数进行合理控制、开挖参数合理选择、对错台采取有效的措施进行处理等。
3.5成型隧道渗漏水形成的原因以及解决措施
3.5.1形成原因
管片在制作和养护过程中出现质量问题，在运输、拼装、推进时，发生破损，止水条与管片的贴合不密实；止水条粘贴不牢固；管片拼装质量不合格；防水垫没有按规定进行加装或者没有压紧；回填注浆不足等均可造成成型隧道渗漏水。
3.5.2解决措施
预防和解决成型隧道渗漏水的措施：对管片加强质量管理、管片类型应正确选择、盾构机操作合理、对管片的拼装加强管理、加强管理回填注浆、对渗漏采取有效的措施处理等。
3.6成型隧道管片超限（含上浮）形成的原因以及解决措旋
3.6.1形成原因
在盾构的推进过程，管片上浮、下沉等造成管片出现位移；因动导向系统造成轴线的偏差；盾构刀具超量磨损等均是造成成型隧道管片超限的原因。
3.6.2解决措施
预防和解决成型隧道管片超限的措施：在开挖过程中进行控制、对回填注浆进行控制、对向系统偏差进行控制、在片背后采取放水堵水等对管片上浮进行控制、采取有效的措施在管片位移后进行处理等。
3.7成型隧道管片扭转的原因以及解决措施
3.7.1形成原因 当盾构机外壳与土体间的摩擦力足够大时，盾构机可以保持稳定，管片无扭转；当盾构机外壳与土体间的摩擦力较小时，为了保持盾构机平衡，管片发生扭动的趋势，当管片和周围土体的摩擦力较小时，管片发生扭动。
3.7.2解决措施
预防和解决成型隧道管片扭转的措施为：采取有效的措施对挖参数、回填注浆、管片拼装进行控制，对管片扭转后采取有效的方法进行处理。
3.8管片破碎、开裂现象形成的原因以及解决措施
3.8.1形成原因
管片质量、堆放、转运，拼装，选型，管片错台、上浮、扭转、椭变，注浆等均可造成管片破碎、开裂。
3.8.2解决措施
预防和解决管片破碎、开裂现象的措施为：严格控制好管片的质量、在管片作业时采取有效的措施进行保护、在拼装管片时采取有效的预防措施、在管片推进时采取有效的措施进行预防、对片错台、上浮、椭变、扭转及时采取有效的措施进行预防、对注浆过程严格控制、管片破碎、开裂的后及时采取有效的措施进行处理。
3.9盾构机“卡壳”形成的原因以及解决措施
3.9.1形成原因
随着盾构机在硬岩地层推进，刀具出现磨损，开挖的直径逐渐减小，当开挖直径减小到一定的程度时，盾体与周边围岩的磨擦阻力超过了盾构机的最大推力，造成盾构机“卡壳”。
3.9.2解决措施
预防和解决盾构机“卡壳”的措施为：构机刀具及设备的完好、对开挖过程严格控制、盾构机卡壳后及时采取有效的措施进行处理。
3.10盾构机刀具、刀盘非正常磨损形成的原因以及解决措施
3.10.1形成原因
不规范的作业；重复使用刀具配件，其安装精度改变；不及时更换刀具；在开挖硬岩隧道时，采用泡沫系统冷却时，喷嘴堵塞或者刀盘泡沫系统工作效果不好，使得刀具、轴承、润滑油不能有效的得到冷却，损坏刀具。
3.10.2解决措施
预防和解决盾构机刀具、刀盘非正常磨损的措施是开挖参数合理的选择以及刀具更换、维修计划根据需要合理制定。
4.小结
综上所述，采用盾构法施工时，应该牢牢把握“地质是基础，盾构机是关键，人（管理）是根本”的原则，在盾构法施工中，做好施工管理工作不仅可以有效的降低因施工管理过失造成的事故，还是施工质量的有力保障。
参考文献：
[1]曹坎嵩.土压平衡盾构下穿水塔施工技术[J].天津建设科技，2010，15（2）：167-169.
[2]钟长平竺维彬鞠世健.复合地层盾构掘进的指导原则[J].都市快轨交通，2011，19（4）：47-49.
[关键词]盾构法；施工管理
1.前言
随着经济的迅速发展，城市化建设的深入，城市密度越来越大，当前城市现代化建设的重要课题是对地下空间的利用和创造的研究。如果在隧道施工中采用明挖法，不仅对城市生活干扰严重，同时受到城市地面交通繁忙以及公用设施密集的限制，很难实现。盾构法在城市隧道施工中具有地表占地少、对地面环境影不大、受地表环境限制小、适应地层范围宽、受天气条件限制小等优点，因此在隧道施工中应用较为广泛。
2.盾构法隧道施工的特点
第一，采用盾构法进行隧道施工，如果需要将其变为其他施工方法时，不易实现，灵活性不高。第二，成本较高，盾构机造价高，具有较高的科技含量，对于其重要的部件，在施工过程中，不易对其进行更换和维修。第三，盾构机的主要部件即刀盘、刀具对地层的适用具有一定的范围，一种刀盘、刀具不会适用于所有的地层。第四，盾构机是不可后退。盾构施工不可逆，如果出现轴线偏差或者衬砌管片拼装质量不合规范，无法重新进行施工。第五，需要较高精度的施工要求。管片的制作精度与机械制造的程度相接近。不能随意调整断面，因此，对管片拼装精度以及轴线的偏离要求较高。如果施工管理水平不高容易出现盾构施工，因此，在盾构法施工过程中，施工管理工作是十分重要的，采取有效的施工管理，可以有效的降低因施工管理过失造成的事故、事件。
3.土压平衡盾构推进施工中施工管理过失分析
在盾构施工法中由施工管理造成的过失情形主要包括开挖面失稳、泥饼（次生岩块）、喷涌、管片错台、隧道渗漏水、管片超限、管片上浮、管片扭转、管片破碎开裂、盾构机“卡壳”、盾构机刀具刀盘非正常磨损、延误开挖时间等12种。
3.1开挖面失稳形成的原因以及解决措施
3.1.1形成原因
在盾构开挖的过程中地基会发生变形，根据盾构机和地基的位置地基变形包括五个阶段，即先行沉降、开挖而前沉降、通过时的沉降（隆起）、盾构空隙沉降（隆起）、后续沉降。形成开挖面失稳的原因如下：开挖面上不平衡的水压力造成开挖面失稳；盾构开挖扰动地层，盾构机壳体摩擦地层和对地层固结的扰动；地下水位下降；管片的变形和位移；盾尾空隙以及壁后注浆不足等。
3.1.2解决措施
预防和解决开挖面失稳的措施为：根据具体的地质条件选择合适的开挖模式（土压平衡式、半敞开式、敞开式）；控制土压力，即使得开挖面的水土压力与仓内的土压力维持动态平衡的状态；控制管片壁后注浆；控制排土量；控制地层失水等。
3.2泥饼（次生岩块）形成的原因以及解决措施
3.2.1形成原因
盾构通过粘性土时，切削下的粘土进入土仓，在土压力的作用下，被压实圃结，使得刀具等不能正常工作，刀盘及土仓的温度随着刀盘与土的摩擦而升高，形成强度大的泥饼。
3.2.2解决措施
预防和解决泥饼（次生岩块）的措施包括：改良土渣、设定盾构推动参数、控制循环水温度、施工速度快且匀速、对土仓内渣土压力进行土压力和取排土量双重控制、开仓清仓应及时更换合适的软土刀具、泥饼清洗等。
3.3喷涌形成的原因以及解决措施
3.3.1形成原因
在土质不好的情况下，土体中的水与土体不能通过正常的螺旋机取排土方式排出土仓，而正常推进盾构机，在螺旋机出土口，渣土压力为0，在经过土仓、螺旋机后，高压力的水形成渗流，与土体颗粒共同运动，在达螺旋机出口的瞬间，形成喷涌。
3.3.2解决措施
预防和解决喷涌的措施为：改良渣土、开挖模式及参数选取合理、螺旋机出土操作合理、保证实际注浆量、对设备加强维护等。
3.4管片错台形成的原因以及解决措施
3.4.1形成原因
管片的制造、拼装，过大的注浆压力，进行开挖工作，盾构隧道贯通时，片上浮或下沉等均可造成管片错台。
3.4.2解决措施
预防和解决管片错台的措施为：对管片加强质量管理、管片的选择需合理、对注浆参数进行合理控制、开挖参数合理选择、对错台采取有效的措施进行处理等。
3.5成型隧道渗漏水形成的原因以及解决措施
3.5.1形成原因
管片在制作和养护过程中出现质量问题，在运输、拼装、推进时，发生破损，止水条与管片的贴合不密实；止水条粘贴不牢固；管片拼装质量不合格；防水垫没有按规定进行加装或者没有压紧；回填注浆不足等均可造成成型隧道渗漏水。
3.5.2解决措施
预防和解决成型隧道渗漏水的措施：对管片加强质量管理、管片类型应正确选择、盾构机操作合理、对管片的拼装加强管理、加强管理回填注浆、对渗漏采取有效的措施处理等。
3.6成型隧道管片超限（含上浮）形成的原因以及解决措旋
3.6.1形成原因
在盾构的推进过程，管片上浮、下沉等造成管片出现位移；因动导向系统造成轴线的偏差；盾构刀具超量磨损等均是造成成型隧道管片超限的原因。
3.6.2解决措施
预防和解决成型隧道管片超限的措施：在开挖过程中进行控制、对回填注浆进行控制、对向系统偏差进行控制、在片背后采取放水堵水等对管片上浮进行控制、采取有效的措施在管片位移后进行处理等。
3.7成型隧道管片扭转的原因以及解决措施
3.7.1形成原因 当盾构机外壳与土体间的摩擦力足够大时，盾构机可以保持稳定，管片无扭转；当盾构机外壳与土体间的摩擦力较小时，为了保持盾构机平衡，管片发生扭动的趋势，当管片和周围土体的摩擦力较小时，管片发生扭动。
3.7.2解决措施
预防和解决成型隧道管片扭转的措施为：采取有效的措施对挖参数、回填注浆、管片拼装进行控制，对管片扭转后采取有效的方法进行处理。
3.8管片破碎、开裂现象形成的原因以及解决措施
3.8.1形成原因
管片质量、堆放、转运，拼装，选型，管片错台、上浮、扭转、椭变，注浆等均可造成管片破碎、开裂。
3.8.2解决措施
预防和解决管片破碎、开裂现象的措施为：严格控制好管片的质量、在管片作业时采取有效的措施进行保护、在拼装管片时采取有效的预防措施、在管片推进时采取有效的措施进行预防、对片错台、上浮、椭变、扭转及时采取有效的措施进行预防、对注浆过程严格控制、管片破碎、开裂的后及时采取有效的措施进行处理。
3.9盾构机“卡壳”形成的原因以及解决措施
3.9.1形成原因
随着盾构机在硬岩地层推进，刀具出现磨损，开挖的直径逐渐减小，当开挖直径减小到一定的程度时，盾体与周边围岩的磨擦阻力超过了盾构机的最大推力，造成盾构机“卡壳”。
3.9.2解决措施
预防和解决盾构机“卡壳”的措施为：构机刀具及设备的完好、对开挖过程严格控制、盾构机卡壳后及时采取有效的措施进行处理。
3.10盾构机刀具、刀盘非正常磨损形成的原因以及解决措施
3.10.1形成原因
不规范的作业；重复使用刀具配件，其安装精度改变；不及时更换刀具；在开挖硬岩隧道时，采用泡沫系统冷却时，喷嘴堵塞或者刀盘泡沫系统工作效果不好，使得刀具、轴承、润滑油不能有效的得到冷却，损坏刀具。
3.10.2解决措施
预防和解决盾构机刀具、刀盘非正常磨损的措施是开挖参数合理的选择以及刀具更换、维修计划根据需要合理制定。
4.小结
综上所述，采用盾构法施工时，应该牢牢把握“地质是基础，盾构机是关键，人（管理）是根本”的原则，在盾构法施工中，做好施工管理工作不仅可以有效的降低因施工管理过失造成的事故，还是施工质量的有力保障。
参考文献：
[1]曹坎嵩.土压平衡盾构下穿水塔施工技术[J].天津建设科技，2010，15（2）：167-169.
[2]钟长平竺维彬鞠世健.复合地层盾构掘进的指导原则[J].都市快轨交通，2011，19（4）：47-49.