淺析土壓平衡盾構(gòu)機(jī)過富水砂層施工技術(shù)

張雷明　劉華　王乃謙

摘 要：富水砂層是具有良好的富水性和透水性的地層，在進(jìn)行施工的時候是會遇到很多的問題的，對出現(xiàn)的問題進(jìn)行解決，也能更好的促進(jìn)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)施工技術(shù)得到提高，同時也能更好的促進(jìn)交通行業(yè)獲得更好的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：土壓平衡盾構(gòu)機(jī) 富水砂層 施工技術(shù)

中圖分類號：U455.43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0029-01

近年來，我國的交通事業(yè)得到了很大的發(fā)展，在交通業(yè)發(fā)展的時候，人們的生活水平也得到了很大的提高，這樣就使得人均車輛也在不斷增加，這樣也導(dǎo)致了交通出現(xiàn)了非常擁堵的情況，為了保障人們的出行，很多的城市在城市交通建設(shè)方面對城際高速軌道建設(shè)和地鐵工程建設(shè)是非常重視的，這樣能夠更好的對地面交通擁擠問題進(jìn)行解決，同時也能更好的保證人們的出行不受到很大的影響。在城市交通施工中，經(jīng)常是會遇到在富水砂層進(jìn)行施工的情況的，在這種情況下要注意的問題是非常多的，同時，在施工過程中，應(yīng)用土壓平衡盾構(gòu)機(jī)技術(shù)要注意的問題也是非常多的，因此，對出現(xiàn)的問題一定要進(jìn)行很好的分析，這樣能夠更好的找到解決的措施。

1 工程簡介

在城市交通建設(shè)過程中，通常土建工程都是使用的盾造施工技術(shù)，很多的交通線路施工要面臨的困難都是非常多的，盾構(gòu)隧道在施工的時候是要在砂層中進(jìn)行穿過的，通常情況下，城際快速軌道和地鐵施工都是要保證隧道的埋深在一定范圍內(nèi)的，這樣在進(jìn)行施工的時候要保證盾構(gòu)施工技術(shù)能夠更好的保證施工的質(zhì)量。很多地方的地層都是含有很高的水分的，同時，在含沙量方面也是很高的，這樣就會導(dǎo)致施工在富水砂層中進(jìn)行，對施工是會產(chǎn)生很大不利影響的。

2 施工技術(shù)分析

土壓平衡式盾構(gòu)施工技術(shù)又被稱為泥土加壓式盾構(gòu)施工技術(shù)，在進(jìn)行施工的時候是非常試用于含水量較高的軟土、軟巖、硬巖以及混合地層中，這樣在進(jìn)行隧道掘進(jìn)的時候是能夠獲得很好的施工效果的。掘進(jìn)施工可以采用土壓平衡、氣壓平衡以及敞開式三種模式，在進(jìn)行施工的時候，掘進(jìn)操作是可以采用自動控制、半自動控制鞥好手動控制的。盾構(gòu)機(jī)設(shè)備中是有自動導(dǎo)向系統(tǒng)的，這樣能夠更好的對掘進(jìn)的方向進(jìn)行控制，同時也能保證方向是非常穩(wěn)定的。自動導(dǎo)向系統(tǒng)也能更好的進(jìn)行靈活的轉(zhuǎn)向，同時，也具備對偏轉(zhuǎn)的問題進(jìn)行更改的功能。盾構(gòu)的刀盤結(jié)構(gòu)在使用過程中能夠更好的在不同的地層中更好的保證掘進(jìn)的速度是能夠符合要求的，同時，很多的盾構(gòu)設(shè)備都是配有同步注漿系統(tǒng)的，這樣在進(jìn)行施工的時候能夠更好的對周圍的環(huán)境進(jìn)行更好的保護(hù)。在進(jìn)行隧道工程施工的時候，是會對周圍的土體帶來一定的影響的，這樣也是會導(dǎo)致土體出現(xiàn)沉陷情況的，對周圍的建筑物也是有很大影響的，因此，在施工中采取保護(hù)措施能夠避免出現(xiàn)很多的施工問題。盾構(gòu)設(shè)備注入系統(tǒng)能夠更好的進(jìn)行泡沫和膨潤土的施工，這樣是能夠更好的對渣土情況進(jìn)行改良的。很多的盾構(gòu)設(shè)備中也是配有空氣壓縮系統(tǒng)的，這樣能夠防止工作面出現(xiàn)滲水的情況，同時，在施工中也能對地表沉降問題進(jìn)行很好的控制。

3 對掘進(jìn)施工技術(shù)的分析

盾構(gòu)機(jī)在富水砂層中進(jìn)行施工，是會出現(xiàn)地層沉降問題的，同時也是會出現(xiàn)隧道噴涌以及盾構(gòu)的姿態(tài)很難進(jìn)行控制的問題的，對出現(xiàn)的問題進(jìn)行解決，可以采用以下的施工技術(shù)。在施工過程中采用土壓平衡模式進(jìn)行掘進(jìn)要對施工的開挖面進(jìn)行很好的計算，同時對其穩(wěn)定情況也是要進(jìn)行估計的，這樣能夠更好的對掘進(jìn)的參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)定，對盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)也是能夠進(jìn)行控制的，這樣也是能夠更好的對工作面的情況進(jìn)行控制的，同時對壓力情況也是能夠進(jìn)行很好的控制的。對地表沉降問題進(jìn)行很好的控制，能夠更好的對地層的影響情況進(jìn)行更好的控制，這樣也能避免在施工中對地層進(jìn)行更大的影響。

在掘進(jìn)過程中，要對土倉頂?shù)膲毫η闆r進(jìn)行很好的控制，對掘進(jìn)的速度也是要進(jìn)行很好的控制的，這樣能夠更好的保證出土量能夠控制在一定的范圍內(nèi)，同時，要保證盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)是向上的，對趨勢進(jìn)行控制的時候要控制在一定的范圍內(nèi)，這樣能夠更好的保證在掘進(jìn)過程中能夠更快的完成，在這個過程中要避免出現(xiàn)停滯的情況，一旦出現(xiàn)停滯的情況，也是要對時間進(jìn)行控制。在掘進(jìn)過程中，要對土倉頂部的壓力情況進(jìn)行更好的控制，將其控制在正常工作情況內(nèi)。盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中是能夠在土倉中或者是刀盤面上進(jìn)行泡沫等添加材料的注入的，這樣能夠?qū)υ恋男阅苓M(jìn)行更好的提高，同時，也能更好的提高渣土的流動性，這樣也是能夠防止出現(xiàn)涌水或者是發(fā)生噴涌問題的，對輸送機(jī)的排土施工也是能夠進(jìn)行保障的。

富水砂層中掘進(jìn)可適量往土倉加入發(fā)泡劑，但必須根據(jù)實際情況嚴(yán)格控制發(fā)泡劑配比及加入量。出現(xiàn)噴涌的解決措施：關(guān)閉出土閘門，關(guān)掉螺旋機(jī)，在頂部土壓不超限的情況下繼續(xù)往前掘進(jìn)，使土倉基本滿土后（此時刀盤油壓較高，扭矩較大）停止；然后稍開出土閘門，不啟動螺旋機(jī)，讓土壓把砂土擠出，待砂土擠出速度較慢甚至不自動流出時再啟動刀盤往前掘進(jìn)。關(guān)閉出土閘門，螺旋機(jī)正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速調(diào)至2.0 rpm左右，繼續(xù)往前掘進(jìn)，到頂部土壓達(dá)2.8 bar時停止；待土壓降低到2.0 bar以下時再按前面方法掘進(jìn)，到刀盤扭矩較大（約3200 kN·m）時，關(guān)閉刀盤及螺旋機(jī)，稍開出土閘門，讓土壓把砂土擠出，待砂土擠出速度較慢甚至不自動流出時再啟動刀盤往前掘進(jìn)。保持連續(xù)掘進(jìn)，減少盾構(gòu)機(jī)停頓時間。適當(dāng)縮短漿液膠凝時間，保證注漿質(zhì)量。盾尾同步注漿的量與地面沉降有較大關(guān)系，過少會造成地面較大的沉降，過多會竄漿至地面，污染環(huán)境。富水砂層注砂漿極易往外擴(kuò)散，在掘進(jìn)過程需根據(jù)注漿壓力（<2.0 bar）和地面情況及時調(diào)整注漿量。注漿的標(biāo)準(zhǔn)是確保脫出盾尾的管片背后的空隙能填滿，這不僅可降低后期地面的沉降，也對管片防水起到一定有利作用。對于砂漿膠凝時間的控制，項目部做了多次試驗砂漿配比不是前篇一律的，應(yīng)根據(jù)地層和掘進(jìn)情況進(jìn)行動態(tài)的調(diào)整。

運(yùn)用導(dǎo)向系統(tǒng)和分區(qū)操控推進(jìn)油缸，控制盾構(gòu)姿態(tài)，防止盾構(gòu)抬升。富水砂層的承重能力較低，加上盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中的震動，姿態(tài)較易往下沉。因此在地層中盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)易保持向上，但趨勢易控制在±4.若出現(xiàn)機(jī)頭往下掉的情況，需及時通過千斤頂行程調(diào)節(jié)姿態(tài)。調(diào)節(jié)不可過急，易通過千斤頂行程及選取最優(yōu)管片兩者結(jié)合來調(diào)節(jié)；不然會使得盾尾間隙過小，造成管片錯臺。

4 結(jié)語

經(jīng)濟(jì)在發(fā)展過程中對交通業(yè)的發(fā)展是有很大的依賴的，同時，城市在發(fā)展過程中對交通業(yè)的發(fā)展也是非常依賴的，為了能夠更好的促進(jìn)城市交通的發(fā)展，同時對地下空間進(jìn)行更好的開發(fā)和利用，盾構(gòu)施工方法的應(yīng)用面出現(xiàn)了越來越廣的情況，同時，很多城市在發(fā)展過程中為了更好的解決交通擁堵的問題，都進(jìn)行了地鐵工程的施工，這樣在進(jìn)行施工的時候是會遇到過富水砂層的問題的，出現(xiàn)這種問題對施工來說是有很大影響的，因此，在施工中采用了土壓平衡盾構(gòu)機(jī)來進(jìn)行施工，在施工過程中工期是非常短的，同時，也能對出現(xiàn)的地表沉降問題進(jìn)行很好的控制，這樣能夠更好的保證施工的質(zhì)量。成型隧道質(zhì)量高得到了業(yè)主和有關(guān)單位的肯定，在全國地鐵建設(shè)火熱的形式下，相信這項技術(shù)會在城市地鐵施工中都會得到廣泛應(yīng)用。endprint