刘 雷

(合肥城市轨道交通有限公司 安徽 合肥 230000)

盾构法施工的控制分析

刘 雷

(合肥城市轨道交通有限公司 安徽 合肥 230000)

盾构法在掘进速度、自动化程度等方面拥有一定优势，因此各类隧道建设大量采用盾构法进行施工。基于此，本文以盾构法的优劣势作为出发点，重点分析隧道建设中盾构法施工控制方法。分析针对盾构法的不足、实际施工的危险展开，旨在通过分析明晰盾构法的优劣势、为后续具体工作的开展提供一定的理论支持。

盾构法；经济性；施工控制

前言

盾构法是一种古老的隧道施工方法，发明于1847年，是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法。它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周土体,防止发生往隧道内的坍塌。同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。该方法优劣势同样明显，分析各类隧道盾构法施工控制方法有一定的必要性。

一、隧道建设中盾构法的优劣势以及施工控制要点

(一)隧道建设中盾构法的优劣势

盾构法在隧道建设中应用的优势包括多个方面，如掘进速度、自动化程度等。这些优势是其在工程中得到应用的基础。总结发现盾构法基本优势共有四个，包括掘进速度快、自动化程度高、附加影响小、总体经济性高。限于篇幅无法一一介绍，自动化程度方面，盾构的一切工作均是自动化进行的，包括掘进、出土等，人员的劳动强度得以降低。附加影响方面，由于施工在地下进行，地面交通不受影响，也不会因为天气因素而受到制约。盾构法的劣势和优势同样突出，主要包括适应性差、成本高、工作环境不理想。成本方面，由于掘进等作业对盾构的要求较高，购置新设备的花费较大，这降低了该工艺阶段内施工的经济性。盾构法施工基本状态如图1所示。

图1 盾构法施工示意图

(二)隧道建设中盾构法的施工控制要点

盾构法在轨道交通河流隧道施工中面临诸多问题和情况，其施工控制可以大致分为两个方面，一是常规的设备、人员技术、施工图纸控制，二是风险事件控制，在相关调查中，人员得出了常规问题和风险问题的发生比例，常规问题发生率在0.96%左右，风险事件发生率则为0.53%，但造成的损失方面，风险事件高于常规问题4.7倍，因此应作为控制的重点内容之一。风险事件包括工作井塌方、漏水漏浆、设备漏电、掘进方向错误、支护问题、参数问题等六个主要方面。

二、隧道建设中盾构法的施工控制办法

(一)常规问题的控制办法

轨道交通河流隧道中盾构法的常见问题包括设备问题、人员技术问题、施工图纸问题三个方面。探讨施工控制办法也应在基础上进行。以设备问题为例，一般来说，掘进设备在工作中是完全自动化的，人员并不完全了解掘进的情况，这是导致设备出现问题无法及时被发现的主要原因。针对这一情况，可行的解决办法是在设备内部加装智能模块，当设备出现问题时，智能模块先行发觉，并发出警报，隧道中的人员可选择关停设备，进行检查，了解其状况，如果是小型故障，则恢复作业；如果是大型故障，则暂时停工，进行综合处理，将故障排除后再恢复施工。比如某隧道进行掘进作业，过程中，挖土设备损坏，工程进度放缓，人员未能察觉，但智能设备发觉异常发出警报，人员遂关停设备进行检查，未发现异常的情况下暂停施工，直到维修人员赶来进行综合处理，发现挖土设备的异常，修复该异常后，恢复施工。此外，为求更好的应对各类问题，使施工控制方法得到执行方面的保证，可以建立周期检查制度，对设备进行预防性检查，防止问题的出现[1]。

施工图纸方面，问题主要包括图纸与实际需求存在偏差、图纸未考虑施工地点管线情况等。以后一种情况为例，城市地区下面往往铺设大量管道，隧道等工程建设中，应用盾构法施工，也有可能出现与固有线路冲突的情况。针对这一问题，可行的控制方法是要求设计人员在进行设计时，充分考虑施工地点实际情况，与施工人员、市政部门进行沟通，了解施工地点具体情况，对固有线路进行规避，如果空间狭小，无法规避，也应设计弯曲结构，绕过原有线路。完成设计后，还应使用BIM技术对各类管线、掘进施工等进行模拟，确保设计方案的可行性。

(二)风险事件的控制办法

如前文所说，隧道建设中盾构法的施工可能面临多种情况，具体包括工作井塌方、漏水漏浆、设备漏电、掘进方向错误、支护问题、参数问题等六个主要方面，研究人员对各类风险事件发生率进行统计，其基本结果如表1所示。

表1 隧道建设中盾构法风险事件发生率

通过分析表1，不难发现各类漏水漏浆、参数问题发生的可能性较高，而工作井塌方、设备漏电、支护问题、参数问题的可控性较高，各类隧道建设中盾构法施工的控制办法应就可控性进行分析。以设备漏电问题为例，控制方法主要是进行周期预防性检查。一般来说，漏电可能是导线破损、设备进水、湿度过大等原因导致。周期预防性检查可选定每个月为一个周期，对设备的线路进行全面检查，包括电力线路的绝缘外皮是否完整、内芯是否断裂，以及连接是否稳固，如果线路在工作中负荷过大，还可能出现表面焦黑，检查时也应注意[2]。此外，掘进设备在工作时会出现振动，线路看似连接稳妥，实际上也可能在振动时脱落，因此检查中可以握住线路轻轻摇晃，判断其连接的有效性。加强风险事件的控制是隧道建设中盾构法施工控制方法的主要内容之一，应予以重视。

总结：通过分析各类隧道建设中盾构法施工控制方法，了解相关基本内容。目前来看，盾构法的优势包括掘进速度快、自动化程度高等，劣势则在于成本高、适应性差。对施工进行控制，办法主要针对问题展开，如加设智能模块、严格把控施工图纸设计等。风险事件的把控同样如此，针对性进行分析，可以确保控制办法可行。后续工作中，注意上述问题，应用相关理论，也有助于隧道建设中盾构法施工的控制。

[1]曹海静,陈礼伟. 浅析地铁隧道盾构法施工的防水技术[A]. 中国土木工程学会隧道及地下工程分会、中国岩石力学与工程学会地下工程分会、台湾隧道协会.第十二届海峡两岸隧道与地下工程学术与技术研讨会论文集[C].中国土木工程学会隧道及地下工程分会、中国岩石力学与工程学会地下工程分会、台湾隧道协会:,2013:5.

[2]王飞. 兰州地铁1号线黄河隧道盾构施工难点及应对措施研究[J]. 铁道标准设计,2017,61(04):93-99. (2017-03-10)

刘雷(1984.02-)，安徽临泉，本科，目前职称中级工程师，地铁建设管理。