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胡巨男
摘 要：近些来各城市地铁建设工程建设数量逐渐增多，在进行地铁施工时会遇到相对复杂的地形，此时会采用盾构机完成施工内容，在施工过程中应确保盾构机穿越过程的安全，提升地铁工程施工质量。因此分析地铁盾构机在复杂地质条件下施工所采用的技术对地铁施工有着非常重要的意义。
关键词：地铁盾构机;穿越复杂地质;施工技术
1引言
地铁已经成为城市交通枢纽中的重要组成部分，地铁工程可以有效缓解城市交通拥堵等现象。地铁工程施工中会遇到一些复杂地质条件，此时多会采用盾构机完成施工内容，采用盾构机后可以提升复杂地质情况施工的稳定性与安全性，同时提升施工效率、保证工程施工质量，因此应将盾构施工技术进行推广，更好的推动地铁工程发展。
2地铁盾构施工中的重点
2.1做好盾构施工端头位置加固
在地铁盾构施工过程中应认识到端头位置加固的重要性，采用盾构设备刀盘在进洞施工时没有按照工程施工要求进行加固会导致涌水等问题，无法保证盾构设备施工效果及使用安全。因此在采用盾构设备进行施工前应先做好准备工作并严格做好安全管理，确保进洞位置地层的稳定性，从而减少安全事故的發生。
2.2保证洞门密封效果
在地铁盾构施工段可能会出现中风化岩层或微风化岩层，导致岩层出现裂缝或涌水现象，同时承压力相对较高。因此在进行盾构施工前应先将施工段进行清理，然后完成洞口密封作业，保证密封效果。因此在正式开挖前应做好设计图纸、地质情况交底工作，根据地铁工程实际情况进行开挖施工，保证施工效果。
2.3地层相对复杂时采用的盾构方式
采用盾构设备进行掘进时会遇到一些问题，如被削切碎的风化岩石与缝隙渗水混合刀盘碾压温度较高、刀盘中心位置存在泥土等均会导致刀盘扭矩降低、掘进速度过慢、渣土热度提升、无法保证刀盘贯入度等。
2.4严格把控管线沉降
地铁盾构施工中遇到线气流时会增加管线沉降控制难度。如盾构区域中地下管线较多，存在自来水管线、天然气管线、雨污管线等，施工中没有严格控制管线沉降就会导致安全事故。
2.5河道盾构施工
若地铁盾构施工区域需要穿越城市一级饮用水源保护区，应强化保护工作。在正式施工前施工人员可以采用钻芯检测方式对河道地质条件的复杂性进行判断与分析，为盾构掘进施工提供依据。
3盾构施工技术应用到不同复杂地质条件下的具体措施
3.1地层软硬分布不均匀所采用的盾构施工技术
地铁工程盾构施工中土质硬度并不相同，因此在进行掘进施工时应对掘进参数进行调整，从而保证掘进工作顺利进行，反之会导致掘进轴线偏差。面对不同的地质条件应对盾构设备刀盘转速进行调整，盾构设备刀盘转动后若遇到较软的土层会提升掘进扰动，出现土压不平衡或路线偏移情况，若没有及时处理掌子面会坍塌，最终增加了安全隐患发生率。此外，在盾构设备纠偏时也会出现坍塌或不稳定等情况。因此利用盾构设备进行以上复杂地质情况施工时应与土层情况进行结合，然后在掘进过程中根据情况随时调整掘进参数，从而保证掘进施工可以稳定进行，在掘进时注意以下方面。
第一，在进行掘进施工时应严格控制掘进速度，避免速度过快，这样在遇到较硬的土质时盾构设备刀盘也可以顺利运转，将硬质土层进行破碎。同时要想避免因坚硬土质给刀盘带来损坏应根据情况适当调整盾构设备推力，降低刀盘转速，每分钟控制在1.0r，每圈贯入量不得超过5毫米。具体掘进施工时应对各掘进段距离进行控制并做好检查工作，保护好刀盘等，避免给刀盘带来损伤，确保掘进工作可以顺利开展。第二，在掘进施工中配套设备起到了重要的作用。如千斤顶，在进行铰接作业时应对刀盘倾角进行调整，确保倾角可以满足施工要求，此时千斤顶就充分发挥出自身作用，可以有效避免掘进过程中出现轴线偏移现象。第三，在应用千斤顶时应根据地质条件对油压进行控制。若掘进施工时遇到较硬岩石应将千斤顶油压提升;若岩石较软可以降低千斤顶油压。第四，掘进施工过程中应确保土层压力的平衡性，避免给盾构设备掘进带来影响。第五，掘进施工时要想避免路线偏移可在盾构设备刀盘上添加超挖刀，从而对挖掘速度进行控制并可以进行纠偏，确保盾构设备掘进时可以沿着轴线掘进。第六，换刀时应选择合适的场合，避免将换刀场地设置到土舱上部或是条件较差的场地。但是若遇到特殊情况必须要进行换刀应对换刀现场进行调查，并对刀具磨损情况进行控制，当了解掘进现场地质情况后合理选择场地换刀，并将地层进行加固，确保换刀位置强度满足要求，然后开展后续工作。第七，停机后应控制好土舱封闭性、平衡性，避免掌子面出现坍塌等事故。第八，要想杜绝盾构掘进施工时出现坍塌等事故应充分了解地质条件并做好加固工作，然后根据施工进度提前选好换刀场地，为盾构掘进施工奠定基础。
3.2岩层被中风或微风风化后所采用的盾构施工技术
在地铁盾构施工时会存在风化岩石，此路段地层相对较硬，在进行盾构掘进施工时也增加了难度且会导致刀盘磨损，因此无法保证岩体切割进度。在盾构掘进施工不断开展的过程中刀盘的磨损程度也会随之加剧，在这样的情况下就无法保证岩石破碎效果，但是当刀盘被严重磨损后就无法保证岩石切割的完整性，出现岩石碎片大小不齐的现象，在这样的情况下会直接影响螺旋输送设备顺利排渣，最终给地铁盾构掘进施工带来不利的影响。要想对上述问题进行有效处理，在进行中风或微风风化岩层掘进施工时可以采用以下方式。第一，在掘进施工时应根据实际情况合理选择盾构施工模式并做好优化工作，通常会采用半敞开式施工模式或敞开式施工模式，从而提升盾构掘进效率。第二，在进行盾构掘进时应对掘进速度进行控制，当要到达较硬岩石地段时应由专业人员完成入舱施工，根据情况更换刀盘，与较硬岩石特点进行结合后优化岩石破碎方式，也就是较常使用的滚刀破岩法，保证岩石破碎效率的同时确保盾构掘进可以稳定开展。第三，盾构掘进施工时可以将一定量的泡沫剂添加到刀具位置，从而减少刀具的磨损度并可以缩小刀盘扭矩，保证较硬岩石破碎效果，确保整体掘进施工顺利开展。不仅要将泡沫剂涂抹到刀具上同时还应提升舱中土体的和易性，从而降低对刀体的磨损程度，提升整体掘进效率。当刀体出现比较严重的磨损现象时应进行调整及更换，保证刀体强度满足掘进要求。
3.3孤石施工时采用的盾构施工技术
孤石是指体积较大的石块，在掘进施工中遇到此类石块会增加破损难度，因此在进行孤石掘进施工时会采用滚刀破碎方式。将线作为起刀点形成向外拉伸的力，然后破碎孤石。用滚刀破碎直径较大的孤石时会经过较复杂的过程，孤石表面有大量碎石时说明孤石已破开，应进一步加大切割力度并提升冲击力，从而将孤石进行全面破碎。盾构掘进施工中处理孤石时会给掘进效率带来影响，由于孤石较硬，所使用的破碎时间相对较长，增加了刀盘磨损速度。刀盘磨损程度的增加也会影响到盾构掘进效率，导致偏离现象。要想解决这类问题应根据实际情况确定刀盘更换频率并提升刀盘耐磨能力;同时孤石破碎后应采用相应的措施将碎石出。假如孤石直径相对较小，若不超过0.2米时就可以沿用传统方式将孤石排出。但是孤石直径相对较大应提升刀盘开口效率并调整刀盘开口宽度。此外，根据孤石破损情况合理选择螺旋输送设备，保证破碎效果及破碎质量。完成最初阶段的破碎工作后，如果没有达到理想的破碎效果，碎石直径相对较大可以采用盘形滚刀进一步进行破碎，缩小碎石直径为后期排出提供便利。
要想保证孤石掘进施工效果应合理选择盾构设备型号。一般情况下，在进行孤石地段盾构施工时应先了解具体情况，然后根据孤石直径合理选择盾构设备型号。当孤石段孤石直径较大时应加强破碎力度;孤石直径较小时可以将其直接排出，从而加快处理孤石的速度。选择处理孤石的盾构刀盘时应与孤石情况相结合，保证刀盘应用的合理性。通常情况下，在孤石处理时多会选择面板式刀盘，也可以在刀盘开口位置进行特殊处理，也就是将碎石粒径限制器焊接到开口位置，从而避免孤石直径过大出现跳刀切割现象，确保碎石直径满足排出要求。同时做好盾构设备刀盘配套工作，通常会配置滚刀、刮刀、切刀、撕裂刀等，在处理直径较大的碎石时若在刀盘外侧可以利用滚刀进行处理，完成进一步破碎处理后在排出。
土压平衡盾构设备运行过程中可以采用螺旋输送设备输送土体，但是若盾构设备尺寸与要求不符会给施工带来难度。当施工时可以采用带式螺栓输送设备排出直径相对较大的孤石，但是在此过程中依然会存在一部分漂石无法及时排出，应将漂石进行深度破碎，然后可以从刀盘位置输送给带式螺旋设备中。因此要想提升出土效率可以采用泥式土压平衡盾构设备，保证施工进度。此外，在出土时还可以采用双螺旋螺旋输送机或轴式螺旋输送机等，通过输送设备可以提升直径较大孤石的运送速度，从而可以保证掘进速度满足施工要求。在对渣土流动效率等方面进行综合考虑后可知，在完成孤石段掘进施工时还应在螺旋输送设备位置预留孔中添加外加材料并对添加量进行严格控制，添加外加料的主要目的是保证渣土具有良好的流动性，通过此来提升掘进速度并保证掘进质量。在处理孤石时，应先了解孤石情况，在确定具体情况后若出现无法采用盾构设备破碎的孤石时可以利用以下方法：第一，采用相应的加固方式做好孤石周边加固工作，确保孤石破碎时的安全。第二，最初进行孤石破碎时可以采用炸药。第三，孤石预处理时通常会采用地面钻孔破碎方式，保证预处理效果。
3.4河道环境处理应用的盾构施工技术
首先，河道处理时可以根据情况选择适合的渣土将河道进行优化，利用渣土对河道盾构工程进行重塑。采用渣土对河道进行处理可以提升河道的和易性并可以提升掌子面的泥土压力，从而保证施工面的稳定性，避免刀盘挖掘过程中挖出泥饼给刀盘使用效率带来影响。在进行施工的过程中要想保证河道改良效果应做好渣土配比试验。如某河道改造时，根据该河道实际情况可以在渣土中添加一定量的发泡剂与膨润土，同时在利用盾构机挖掘时可以添加分散剂与高密度聚合物。其次，强化施工期间监督管理。河道土体挖掘采用盾构设备时应对挖掘过程进行严格监管，避免挖掘过程中导致河床变形，有效地施工监管工作可以在第一时间对危险进行评估与预警，并进行及时的处理。再次，采用盾构设备进行穿越施工时应确保其具有良好的性能并严格管控盾构机下穿与挖掘参数，即使施工期间为枯水期也应做好涌水防控工作。最后，在采用盾构设备挖掘时可以采用智能信息技术对整体挖掘过程进行控制，避免地面已有建筑出现下沉或地表隆起现象，还应避免采用盾构机时工程底层出现变形现象。
4结语：
总的来说，在进行地铁施工过程中若遇到复杂地形会增加盾构施工难度，同时在进行施工时不可预见的问题也会增多，因此在进行地铁工程复杂地形施工过程中应先了解施工现场情况及要求，然后合理选择盾构施工技术，制定盾构施工要点，从而确保盾构施工可以顺利开展，避免因复杂地质条件给地铁施工所带来的影响，提升地铁工程施工质量，加快城市交通网络建设。
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