夏麗麗

摘要：我國幅員遼闊，地質(zhì)條件復(fù)雜多變，隧道施工技術(shù)的方法也隨著實際施工中的要求產(chǎn)生著相應(yīng)的變化，盾構(gòu)法就是一種應(yīng)用較多的隧道施工技術(shù)，很多時候在應(yīng)用盾構(gòu)法施工時，很容易遇到軟粘土層、上硬下軟土層、上軟下硬土層等。本文主要對上軟下硬地層中應(yīng)用盾構(gòu)法施工的重點和難點進行分析。從施工參數(shù)和施工注意事項以及施工對策三方面進行論述說明，從而使讀者對盾構(gòu)法在上軟下硬地層中的施工方法有更多的了解，為相關(guān)行業(yè)人士提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：上軟下硬；盾構(gòu)法；隧道施工；技術(shù)對策

引言：

地下通道、隧道的開發(fā)和利用，可以在一定程度上緩解交通壓力，并且提高交通的運輸能力和運輸效率，這就使越來越多的地下空間被開發(fā)和利用，但是由于施工工程在地下進行，地質(zhì)地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對于推進工程極為不利，因此在實際的施工過程中就要科學(xué)的制定隧道施工方案，并且施工技術(shù)人員應(yīng)該按照施工的方案謹(jǐn)慎的執(zhí)行。上軟下硬的地層施工中，稍有不慎就會出現(xiàn)嚴(yán)重的施工問題。因此在施工開始之前就要對復(fù)雜的地質(zhì)情況和實際的工程條件進行細(xì)致的勘察和規(guī)劃。

一、施工中的主要技術(shù)及注意事項

1.主要施工技術(shù)

盾構(gòu)隧道上軟下硬地層施工，施工前必須有針對性的施工組織及應(yīng)急預(yù)案，對技術(shù)管理及操作人員進行專項培訓(xùn)。施工技術(shù)措施主要有：

針對上軟下硬地段，在詳勘基礎(chǔ)上，進行有針對性的補充鉆孔勘察，進一步探明隧道范圍巖層、土層厚度及分布；

盾構(gòu)推進前，根據(jù)地勘報告和地面對沉降要求，對上軟下硬地段隧道掘進影響范圍巖石進行預(yù)裂爆破，爆破后再對巖層及隧道影響范圍土層注漿加固。巖石預(yù)裂爆破孔距、深度、裝藥量等需進行試驗和檢驗，同時需根據(jù)相關(guān)規(guī)范進行爆破安全校核，爆破后石塊粒徑應(yīng)小于300mm；

施工前需對推進控制參數(shù)進行研究，建議參數(shù)為：刀盤轉(zhuǎn)速≤1.2r/min，盾構(gòu)推力<20MN，扭矩<2000kN·m，貫入度<5mm，邊滾刀最大磨損<15mm，中心刀最大磨損<25mm，超過需更換；

盾構(gòu)掘進過程中嚴(yán)格控制出土量，建議每環(huán)至少檢查并確認(rèn)3次盾構(gòu)掘進時向土艙及時足量注入渣土改良劑，保持開挖面穩(wěn)定，渣土改良可采用泡沫或泡沫和膨潤土；

可以采用以下防噴涌措施：土艙中加入高黏度泥漿；調(diào)短同步注漿漿液初凝時間；及時二次注漿，同時每5-10環(huán)管片考慮設(shè)一道雙液漿止水環(huán)。

2.注意事項

在進行施工中，要盡量多的增加和設(shè)置換刀加固區(qū)，這樣有利于對刀具進行檢查和更換，并且要時刻對地面進行巡查工作，以確保施工環(huán)境的安全，對于可能出現(xiàn)的安全風(fēng)險進行最大程度的預(yù)防。在施工中遇到異常情況應(yīng)及時停機處理，在對巖層預(yù)裂爆破后，仔細(xì)對殘留孔進行封堵，以免盾構(gòu)掘進時地面冒漿。由于對巖層進行了預(yù)裂爆破，隧道洞內(nèi)應(yīng)加強通風(fēng)和進行有害氣體檢測。施工過程中盾構(gòu)姿態(tài)控制很重要，加強掘進參數(shù)控制，對掘進異常情況和參數(shù)異常要有足夠的敏感性。遇有坍塌及時圍蔽回填，以免造成不良影響。

二、上軟下硬地層中盾構(gòu)法的隧道施工技術(shù)

1.盾構(gòu)掘進參數(shù)控制

（1）掘進模式

開挖面上部“軟”土層雖然具有遇水軟化、崩解，強度急劇降低的特點，但正常掘進時在一定時間內(nèi)尚有一定的自穩(wěn)性。又由于受地下水頭的影響，需要在開挖面建立一定的壓力來防止地下水大量涌入土艙，減少水土流失及防止出土器噴涌。因此在該段上軟下硬地層掘進時，盾構(gòu)機采用半敞開模式，即在土艙內(nèi)保留1/2-1/3的碴土，然后向土艙內(nèi)注入壓縮空氣及泡沫或膨潤土來維持開挖面頂部土壓，并輔助進行開挖。開挖面支護壓力控制以壓力艙頂部支護壓力測量值為準(zhǔn)，而且極限支護壓力大小由頂部軟弱土體的極限最小支護壓力確定。

（2）刀盤轉(zhuǎn)速、掘進速度及貫入度

在上軟下硬不均地層中掘進，局部巖石硬度較高，硬巖處刀盤的滾刀受力較大，而軟巖部分只需對掌子面進行切削即可破壞土層，但局部硬巖對刀具即刀盤的損傷較大，應(yīng)適當(dāng)降低刀盤轉(zhuǎn)速，控制貫入度以使刀具受到的瞬時沖擊小于安全荷載25t為準(zhǔn)。

（3）刀盤扭矩及油缸推力

由于局部存在的硬巖對刀具的磨損很嚴(yán)重，應(yīng)減少刀具在連續(xù)工作時受到的沖擊力來保護刀具。刀盤扭矩就是刀具在受到?jīng)_擊力后的直接體現(xiàn)，所以降低刀盤扭矩實際是減少刀具所受沖擊力。在軟硬不均的地層中刀盤扭矩的最大值應(yīng)保持在1700kN/m，推力在1000～1800t之間。

（4）掘進方向偏差控制

在上軟下硬地層中控制盾構(gòu)掘進偏差，首先就要掌握開挖面的地層分布狀況，以及其地層分界面的變化情況，制定初步的掘進參數(shù)計劃；其次，要充分利用GPS導(dǎo)向系統(tǒng)控制盾構(gòu)機的掘進方向。如果盾構(gòu)線路偏離設(shè)計線路，及時調(diào)整各項掘進參數(shù)，遵循“及時、連續(xù)、限量”的原則，逐環(huán)、小量糾偏對盾構(gòu)姿態(tài)進行調(diào)整，避免糾偏過猛引起盾構(gòu)機蛇形前進，加劇刀具磨損、損壞已拼裝管片和盾尾密封.

2.結(jié)泥餅的防治技術(shù)

結(jié)泥餅的形成主要是由于盾構(gòu)在特殊的土層施工的過程中中，粘性土體很容易附著在刀盤之上，并且餅切削下來的粘土在壓力艙中壓力的作用下會被壓實形成結(jié)實的固狀物體。這樣就會從刀盤主軸開始堵塞，然后就會將碴槽徹底堵死，這樣就會導(dǎo)致土體不能正常的人進入壓力艙，就會將整個壓力艙堵滿，從而導(dǎo)致摩擦力的急劇上升，根據(jù)能力轉(zhuǎn)換原則，動能逐漸轉(zhuǎn)為熱能，從而使刀盤的溫度急劇上升，進一步的將固化物質(zhì)燒結(jié)，這就會使壓力艙內(nèi)形成堅硬的泥餅。這樣會嚴(yán)重的影響刀具的使用壽命，造成浪費和損耗，并且由于刀具出現(xiàn)問題，刀盤和盾構(gòu)機也會逐漸的出現(xiàn)問題，導(dǎo)致最終無法工作，甚至是主設(shè)備的損壞，因此在一些特殊的容易形成泥餅的地層中，要采用一定的方法應(yīng)對。

3.帶壓開艙換刀技術(shù)

在工程的實施階段要適當(dāng)?shù)脑黾訖z查刀具的次數(shù)，對刀具的具體情況有所了解，及時的對磨損的刀具進行跟換，以確保其正常的工作能力，在刀具的問題上一定要時刻的保持謹(jǐn)慎，因為一旦刀具出現(xiàn)問題，那么不僅會影響施工的進度，還會影響盾構(gòu)機的運行壽命。在進行刀具更換時一定要對更換條件進行選擇，盡量選擇地質(zhì)條件好、地層穩(wěn)得地方進行更換作業(yè)。

結(jié)語：

盾構(gòu)機在全斷面硬巖地層掘進時，掌子面自穩(wěn)性好，不易發(fā)生坍塌，掘進可以在半敞開或完全敞開模式下進行；掘進時不易引起地表沉降，可保持較小的土倉壓力進行掘進。盾構(gòu)穿越上軟下硬地層是盾構(gòu)隧道施工中重點與難點，本文重點從盾構(gòu)施工參數(shù)和渣土改良技術(shù)角度，探討盾構(gòu)在軟硬不均地層中掘進的關(guān)鍵控制技術(shù)。

參考文獻：

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