浅析土压平衡盾构机过富水砂层施工技术

张雷明　刘华　王乃谦

摘 要：富水砂层是具有良好的富水性和透水性的地层，在进行施工的时候是会遇到很多的问题的，对出现的问题进行解决，也能更好的促进土压平衡盾构机施工技术得到提高，同时也能更好的促进交通行业获得更好的发展。

关键词：土压平衡盾构机 富水砂层 施工技术

中图分类号：U455.43 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（b）-0029-01

近年来，我国的交通事业得到了很大的发展，在交通业发展的时候，人们的生活水平也得到了很大的提高，这样就使得人均车辆也在不断增加，这样也导致了交通出现了非常拥堵的情况，为了保障人们的出行，很多的城市在城市交通建设方面对城际高速轨道建设和地铁工程建设是非常重视的，这样能够更好的对地面交通拥挤问题进行解决，同时也能更好的保证人们的出行不受到很大的影响。在城市交通施工中，经常是会遇到在富水砂层进行施工的情况的，在这种情况下要注意的问题是非常多的，同时，在施工过程中，应用土压平衡盾构机技术要注意的问题也是非常多的，因此，对出现的问题一定要进行很好的分析，这样能够更好的找到解决的措施。

1 工程简介

在城市交通建设过程中，通常土建工程都是使用的盾造施工技术，很多的交通线路施工要面临的困难都是非常多的，盾构隧道在施工的时候是要在砂层中进行穿过的，通常情况下，城际快速轨道和地铁施工都是要保证隧道的埋深在一定范围内的，这样在进行施工的时候要保证盾构施工技术能够更好的保证施工的质量。很多地方的地层都是含有很高的水分的，同时，在含沙量方面也是很高的，这样就会导致施工在富水砂层中进行，对施工是会产生很大不利影响的。

2 施工技术分析

土压平衡式盾构施工技术又被称为泥土加压式盾构施工技术，在进行施工的时候是非常试用于含水量较高的软土、软岩、硬岩以及混合地层中，这样在进行隧道掘进的时候是能够获得很好的施工效果的。掘进施工可以采用土压平衡、气压平衡以及敞开式三种模式，在进行施工的时候，掘进操作是可以采用自动控制、半自动控制鞥好手动控制的。盾构机设备中是有自动导向系统的，这样能够更好的对掘进的方向进行控制，同时也能保证方向是非常稳定的。自动导向系统也能更好的进行灵活的转向，同时，也具备对偏转的问题进行更改的功能。盾构的刀盘结构在使用过程中能够更好的在不同的地层中更好的保证掘进的速度是能够符合要求的，同时，很多的盾构设备都是配有同步注浆系统的，这样在进行施工的时候能够更好的对周围的环境进行更好的保护。在进行隧道工程施工的时候，是会对周围的土体带来一定的影响的，这样也是会导致土体出现沉陷情况的，对周围的建筑物也是有很大影响的，因此，在施工中采取保护措施能够避免出现很多的施工问题。盾构设备注入系统能够更好的进行泡沫和膨润土的施工，这样是能够更好的对渣土情况进行改良的。很多的盾构设备中也是配有空气压缩系统的，这样能够防止工作面出现渗水的情况，同时，在施工中也能对地表沉降问题进行很好的控制。

3 对掘进施工技术的分析

盾构机在富水砂层中进行施工，是会出现地层沉降问题的，同时也是会出现隧道喷涌以及盾构的姿态很难进行控制的问题的，对出现的问题进行解决，可以采用以下的施工技术。在施工过程中采用土压平衡模式进行掘进要对施工的开挖面进行很好的计算，同时对其稳定情况也是要进行估计的，这样能够更好的对掘进的参数进行合理的设定，对盾构机的姿态也是能够进行控制的，这样也是能够更好的对工作面的情况进行控制的，同时对压力情况也是能够进行很好的控制的。对地表沉降问题进行很好的控制，能够更好的对地层的影响情况进行更好的控制，这样也能避免在施工中对地层进行更大的影响。

在掘进过程中，要对土仓顶的压力情况进行很好的控制，对掘进的速度也是要进行很好的控制的，这样能够更好的保证出土量能够控制在一定的范围内，同时，要保证盾构机的姿态是向上的，对趋势进行控制的时候要控制在一定的范围内，这样能够更好的保证在掘进过程中能够更快的完成，在这个过程中要避免出现停滞的情况，一旦出现停滞的情况，也是要对时间进行控制。在掘进过程中，要对土仓顶部的压力情况进行更好的控制，将其控制在正常工作情况内。盾构机在掘进过程中是能够在土仓中或者是刀盘面上进行泡沫等添加材料的注入的，这样能够对渣土的性能进行更好的提高，同时，也能更好的提高渣土的流动性，这样也是能够防止出现涌水或者是发生喷涌问题的，对输送机的排土施工也是能够进行保障的。

富水砂层中掘进可适量往土仓加入发泡剂，但必须根据实际情况严格控制发泡剂配比及加入量。出现喷涌的解决措施：关闭出土闸门，关掉螺旋机，在顶部土压不超限的情况下继续往前掘进，使土仓基本满土后（此时刀盘油压较高，扭矩较大）停止；然后稍开出土闸门，不启动螺旋机，让土压把砂土挤出，待砂土挤出速度较慢甚至不自动流出时再启动刀盘往前掘进。关闭出土闸门，螺旋机正转转速调至2.0 rpm左右，继续往前掘进，到顶部土压达2.8 bar时停止；待土压降低到2.0 bar以下时再按前面方法掘进，到刀盘扭矩较大（约3200 kN·m）时，关闭刀盘及螺旋机，稍开出土闸门，让土压把砂土挤出，待砂土挤出速度较慢甚至不自动流出时再启动刀盘往前掘进。保持连续掘进，减少盾构机停顿时间。适当缩短浆液胶凝时间，保证注浆质量。盾尾同步注浆的量与地面沉降有较大关系，过少会造成地面较大的沉降，过多会窜浆至地面，污染环境。富水砂层注砂浆极易往外扩散，在掘进过程需根据注浆压力（<2.0 bar）和地面情况及时调整注浆量。注浆的标准是确保脱出盾尾的管片背后的空隙能填满，这不仅可降低后期地面的沉降，也对管片防水起到一定有利作用。对于砂浆胶凝时间的控制，项目部做了多次试验砂浆配比不是前篇一律的，应根据地层和掘进情况进行动态的调整。

运用导向系统和分区操控推进油缸，控制盾构姿态，防止盾构抬升。富水砂层的承重能力较低，加上盾构机在掘进过程中的震动，姿态较易往下沉。因此在地层中盾构机的姿态易保持向上，但趋势易控制在±4.若出现机头往下掉的情况，需及时通过千斤顶行程调节姿态。调节不可过急，易通过千斤顶行程及选取最优管片两者结合来调节；不然会使得盾尾间隙过小，造成管片错台。

4 结语

经济在发展过程中对交通业的发展是有很大的依赖的，同时，城市在发展过程中对交通业的发展也是非常依赖的，为了能够更好的促进城市交通的发展，同时对地下空间进行更好的开发和利用，盾构施工方法的应用面出现了越来越广的情况，同时，很多城市在发展过程中为了更好的解决交通拥堵的问题，都进行了地铁工程的施工，这样在进行施工的时候是会遇到过富水砂层的问题的，出现这种问题对施工来说是有很大影响的，因此，在施工中采用了土压平衡盾构机来进行施工，在施工过程中工期是非常短的，同时，也能对出现的地表沉降问题进行很好的控制，这样能够更好的保证施工的质量。成型隧道质量高得到了业主和有关单位的肯定，在全国地铁建设火热的形式下，相信这项技术会在城市地铁施工中都会得到广泛应用。endprint