探讨地铁盾构施工中压气作业的运用

【摘要】在较为复杂的地形条件下进行地铁建设，盾构施工起到了非常重要的作用，可以非常好地保障地铁隧道结构的稳定性。而在地铁的盾构施工过程中，压气作业具有相当重要的地位，是盾构施工进行过程中不可缺少的一部分。本文以地铁盾构施工的实例为分析基础，对施工过程中压气作业的应用条件以及应用步骤进行了讨论，研究了保证地铁盾构施工安全顺利进行的有效方法。

【关键字】地铁盾构施工；压气作业；地铁隧道建设；隧道开挖

在许多复杂的地下条件中，盾构施工很容易遇到许多困难，受到复杂岩层的影响，施工进度往往会非常缓慢，甚至会出现较为重大的安全事故。所以在这类地形条件下，通常会采用压气作业的方式，对地下岩石与土壤结构施加压力，使地下结构能够更加稳定。压气作业的方式在我国许多地方应用得非常广发，是地铁盾构施工过程中不可缺少的一部分。以我国的珠江三角洲流域为例，就存在着大量的地下复杂岩石与土壤结构，对地铁建设造成了非常大的阻碍。本文选取的分析实例为珠江三角洲流域中珠三角莞惠城际轨道，该项工程在进行盾构施工的时候就运用了压气作业的方式。

一、工程概况

珠三角莞惠城际轨道的建设长度为100km左右，地铁的设计时速为200km/h。该项工程中本文着重讨论的路段由中铁二十局集团承建，线路全长6km左右，全部为地下工程，隧道外径为8.5m，内径为7.7m，采用的施工设备为两台法国NFM技术北方重工生产的直径φ8.83m土压平衡式盾构机。在盾构施工区域，需要穿越地质多变的淤泥质粘土、粉质粘土、砂土层，以及全、强、弱风化混合片麻岩复合地层，总体来说，施工风险非常高，施工难度大，在施工过程中存在着许多的阻碍，发生安全事故的隐患非常严重。因此，对该项工程进行盾构施工时，需要充分考虑到目前所存在的难点，采取相应的解决措施，让工程能够顺利进行。

二、压气作业的应用条件

压气作业在地铁的盾构施工过程中具有非常重要的功能，比如说阻止开挖面渗水、维持开挖面结构稳定以及增加土层结构强度等等。而一般压气作业并不是在所有地铁盾构施工条件下都必须要使用到，一般压气作业的方式适合一些特定的复杂地质条件，根据地下岩层结构、土质以及地下水的储存情况而有着很大的不同。一般来说，压气作业在以下的几类地质条件中，可以得到非常好的应用。

（一）粉砂地质

在这类地质条件中，透水性往往较差，十分适合进行压气作业。在这类地质条件的压气作业中，需要注意的为控制覆土厚度与气压的关系，让压气气压的支护作业得到增强，从而使围岩的强度增加。

（二）粘土地质

在粘土地质里面，土质通常较为柔软，很难正常进行盾构施工，需要通过气压作业的方式，让地基得到很好的加固，才能够保证盾构施工的进行。通常在这类地质中进行压气作业时，往往要注意加强压气气压加固作用的发挥以及脱水作用的发挥。

（三）互层地质

互层地质的地下结构最为复杂，由多种类型的土质交替形成，并且，在这类土层结构中，非常容易出现地下水压被割断的现象，增加了地质结构的复杂性。在这类地质中，十分适合进行气压作业，在气压作业下进行盾构施工能够更加稳定安全。

而在珠三角莞惠城际轨道这项工程的盾构施工过程中，地下结构就是十分典型的互层地质，非常适合应用压气作业，通过压气作业的方式，目前所存在的施工难度将降低许多，可能发生的安全隐患也能够得到很好的控制。

三、地铁盾构施工中压气作业的运用步骤

在该项工程的盾构施工中，进行压气作业后施工人员的作业步骤和未经压气作业处理时有着很大的不同。从原有的地铁盾构施工的流程来进行分析，在压气作业下，施工人员的工作内容包括了进入土舱工作以及更换开挖刀具等两方面的工作内容，从这两方面进行分析，具体的运用步骤如下：

（一）进入土舱的工作

施工人员在压气作业的支持下进入土舱进行工作，让盾构机能够安全顺利地前进。在工作人员进入土舱之前，需要做好相应的检查措施，确保刀盘和刀具能够正常工作，并检查开挖面，确保挖掘工作能够安全进行。在做好准备工作之后，还需要注意在压气作业的支持下进行一些列的安全保障措施。首先，关闭土舱外壁的所有阀门，往压缩空气调节设备中进行加压处理，让泥浆从土舱中被运送出去，此时土压力会出现下降的现象。其次，向土舱内填入压缩空气，让土舱内的空气压力大于外面的土压力，使得泥浆被运送出去，直到土层中的压力情况趋于平衡，才撤去向土舱中注入的空气压力。然后，用刀具将土舱周围的松散土层剥落，在松散土层被剥落之后，再停止刀具的转动。最后，施工工作人员进入人闸主舱，在适应了主舱压力之后注意维持土舱和工作舱之间的压力平衡。通过这一系列的措施，为盾构施工做好了非常完善的准备，可以让盾构施工更为安全可靠。

（二）刀具的更换工作

在进行盾构施工的过程中，需要对刀具进行更换，才能够更好地确保开挖的进行。刀具更换分为两方面的工作内容，分别是更换前的准备以及刀具更换时的注意事项。在进行刀具更换的准备时，需要做的工作有将需要的物资运入土舱、将使用的工具运入土舱、确定刀盘的旋转位置以及设置升降平台与起重设备的固定点等等。而在进行刀具更换时需要注意的是，要将刀盘旋转数次，并将螺栓拧紧，在调整刀具的时候，需要使用到吊机，最好在施工前就准备充足。

四、结束语

在地铁建设中，盾构施工发挥着相当重要的作用，是地铁建设隧道推进的主要方式。而在复杂的地形条件下，要让盾构施工顺利进行，需要依靠压气作业的支持，通过压气作业让开挖面的地质结构更加稳定，确保盾构施工的安全性以及高效性。随着当今盾构机的更新完善以及压气作业技术水平的提升，地铁隧道在开挖建设时将更为安全，更加高效，地铁工程的建设水平将得到本质上的提升。

参考文献

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