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土壓平衡盾構(gòu)機(jī)過富水砂層施工技術(shù)論文
摘要：結(jié)合廣佛線8標(biāo)施工實(shí)例，對土壓平衡盾構(gòu)機(jī)通過富水砂層施工技術(shù)進(jìn)行了闡述。
關(guān)鍵詞：土壓平衡盾構(gòu)機(jī)富水砂層施工技術(shù)
1工程概況
珠江三角洲城際快速軌道交通廣州至佛山段【崗～千燈湖～金融高新區(qū)站盾構(gòu)區(qū)間】土建施工項(xiàng)目盾構(gòu)工程隧道雙線總長為4829.205m，盾構(gòu)隧道要在砂層中穿過，地面為桂城交通要道桂瀾路，隧道埋深7.8～14.3米。砂層為良好的富水和透水地層，飽含地下水，滲透系數(shù)為8.62～29.11m/d。
2技術(shù)特點(diǎn)
土壓平衡式盾構(gòu)又稱削土密封式或泥土加壓式盾構(gòu)。適用于含水的軟土、軟巖、硬巖及混合地層的隧道掘進(jìn)。掘進(jìn)施工可采用土壓平衡、氣壓平衡和敞開三種模式。掘進(jìn)操作可自動(dòng)控制、也可半自動(dòng)控制或手動(dòng)控制。盾構(gòu)機(jī)配備了自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)，可控制和穩(wěn)定掘進(jìn)方向，具有靈活轉(zhuǎn)向糾偏能力。盾構(gòu)刀盤結(jié)構(gòu)能滿足不同地層的掘進(jìn)速度要求。盾構(gòu)配備了同步注漿系統(tǒng)，對控制隧道周圍土體沉陷及建筑物保護(hù)非常有利。盾構(gòu)配備了泡沫及膨潤土注入系統(tǒng)，有利于碴土改良。配備了壓縮空氣系統(tǒng)，有利于防止工作面的滲水及控制地表沉降。
3掘進(jìn)施工技術(shù)
盾構(gòu)機(jī)在富水砂層施工時(shí)，容易引起地層沉降大、隧道噴涌、盾構(gòu)姿態(tài)難控制等問題。針對這些問題，主要的施工技術(shù)有：
①采用土壓平衡模式掘進(jìn)，進(jìn)行開挖面穩(wěn)定計(jì)算，設(shè)定合理的掘進(jìn)參數(shù)，控制盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，控制土壓力以穩(wěn)定開作面，控制地表沉降，將施工對地層的影響減到最小。
掘進(jìn)過程土倉頂部壓力控制在1.0bar，掘進(jìn)速度控制在30mm/min以上，出土量不得大于50立方米；盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)保持向上，趨勢控制在范圍±4。掘進(jìn)的過程必須盡可能的快，中間盡量減少停滯時(shí)間。在掘進(jìn)接近1600mm時(shí)根據(jù)土倉頂部壓力減少或不出土，以使掘進(jìn)至1800mm時(shí)土倉頂部壓力達(dá)到2.0bar~3.0bar范圍。
�、诙軜�(gòu)掘進(jìn)過程中向土倉內(nèi)及刀盤面注入泡沫等添加材料，改善渣土性能，提高渣土的流動(dòng)性和止水性，防止涌水流砂和發(fā)生噴涌現(xiàn)象，并利于螺旋輸送機(jī)排土。
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(shí)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：
�、耜P(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(shí)刀盤油壓較高，扭矩較大）停止；然后稍開出土閘門，不啟動(dòng)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(dòng)流出時(shí)再啟動(dòng)刀盤往前掘進(jìn)。 Ⅱ關(guān)閉出土閘門，螺旋機(jī)正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速調(diào)至2.0rpm左右，繼續(xù)往前掘進(jìn)，到頂部土壓達(dá)2.8bar時(shí)停止；待土壓降低到2.0bar以下時(shí)再按前面方法掘進(jìn)，到刀盤扭矩較大（約3200KN·m）時(shí)，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(dòng)流出時(shí)再啟動(dòng)刀盤往前掘進(jìn)。
�、郾３诌B續(xù)掘進(jìn)，減少盾構(gòu)機(jī)停頓時(shí)間。適當(dāng)縮短漿液膠凝時(shí)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(huì)造成地面較大的沉降，過多會(huì)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（＜2.0bar）和地面情況及時(shí)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(shí)間的控制，項(xiàng)目部做了多次試驗(yàn)
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(dòng)態(tài)的調(diào)整。
�、苓\(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(dòng)，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(shí)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(huì)使得盾尾間隙過小，造成管片錯(cuò)臺(tái)。
4結(jié)束語
隨著地下空間的開發(fā)與利用，盾構(gòu)工法在我國得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在我國多個(gè)城市的地鐵施工中，都碰到了過富水砂層的難題。土壓平衡盾構(gòu)機(jī)過富水砂層技術(shù)以其施工工期短，對地表沉降控制好及成型隧道質(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，相信本技術(shù)會(huì)在城市地鐵施工中得到廣泛應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1]張鳳詳，傅德明，楊國祥等.盾構(gòu)隧道施工手冊[M]北京：人民交通出版社，2005：306.
[2]袁敏正，竺維彬.盾構(gòu)技術(shù)在廣州地鐵的應(yīng)用及發(fā)展〔3〕.廣東土木與建筑，2004（8）：43.
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