溫文兵

摘 要：隨著我國(guó)城市的不斷發(fā)展，地鐵工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，工程技術(shù)水平逐漸提升，盾構(gòu)法作為一項(xiàng)重要的施工方法，具有快捷安全等優(yōu)勢(shì)，在地鐵工程建設(shè)應(yīng)用較為廣泛。因此本文主要探討了盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工關(guān)鍵技術(shù)，以此提高地鐵建設(shè)水平。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)；上軟下硬地層；施工關(guān)鍵技術(shù)

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，城市人口快速增長(zhǎng)，給交通帶來(lái)了較大的壓力，地鐵工程的建設(shè)可以有效的緩解交通壓力，為人們提供便捷的出行條件，因此對(duì)于地鐵工程建設(shè)，對(duì)其質(zhì)量水平提出了較高的要求，在具體的地鐵建設(shè)過(guò)程中，可以采用盾構(gòu)法，這主要是因?yàn)槎軜?gòu)法可以應(yīng)對(duì)多種復(fù)雜的施工環(huán)境，獲得良好的掘進(jìn)效果。所以本文在此進(jìn)一步探討了盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)而促進(jìn)盾構(gòu)掘進(jìn)水平的提升。

1上軟下硬地層特點(diǎn)

在上軟下硬地層施工過(guò)程中，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其特點(diǎn)的了解，一般情況下，上軟下硬地層上半部分為軟弱層，主要包括淤泥層、混合巖全風(fēng)化層、砂層等，下半部分主要為硬巖巖層，主要包括含礫砂巖、花崗巖以及灰?guī)r等。由于上軟下硬地層特質(zhì)存在較大差異，這樣在一定程度上，提高盾構(gòu)掘進(jìn)的施工難度。上半部分軟弱層成分較為復(fù)雜，在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)軟弱層特性進(jìn)行分析，具體主要包括以下兩點(diǎn)：一是軟弱層中各個(gè)土層，其強(qiáng)度存在差異，對(duì)于軟件層中的殘積層以及風(fēng)化層，遇水易軟化以崩解，二是殘積層以及風(fēng)化層主要由粗顆粒和細(xì)顆粒組成，并且具有“兩頭大，中間小”的特點(diǎn)，粗顆粒的直徑大于0.5mm，細(xì)顆粒直徑小于0.075mm，在地層顆粒中直徑的0.075mm-0.5mm之間的顆粒，只在地層顆粒中很少一部分，這樣容易造成盾構(gòu)掘進(jìn)流土以及管涌情況的產(chǎn)生。

2上軟下硬地層盾構(gòu)施工難點(diǎn)

2.1建筑物存在的風(fēng)險(xiǎn)

在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，如果地層擾動(dòng)過(guò)大或發(fā)生超排現(xiàn)象，就會(huì)對(duì)地表建筑物產(chǎn)生不利影響，使其產(chǎn)生沉降以及開裂等情況，進(jìn)而造成嚴(yán)重的不良后果。在上軟下硬地層，進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)充分考慮地表建筑物的安全，應(yīng)考慮地表建筑物的承載能力，保證盾構(gòu)掘進(jìn)施工方法在地表建筑物的承受范圍之內(nèi)，盾構(gòu)掘進(jìn)不會(huì)破壞地表建筑物的結(jié)構(gòu)，以此促進(jìn)盾構(gòu)掘進(jìn)施工順利進(jìn)行。

2.2盾構(gòu)掘進(jìn)速度緩慢

上軟下硬地層進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)，下部巖石硬度對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)的速度具有一定的限制，但是一般來(lái)說(shuō)，盾構(gòu)掘進(jìn)都比較緩慢。與此同時(shí)在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，受各種因素的影響，容易造成盾構(gòu)掘進(jìn)方向發(fā)生變化，影響掘進(jìn)的效果。為了保證盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)不變，可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整各分區(qū)油缸推力，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)掘進(jìn)的平穩(wěn)進(jìn)行。

2.3刀具磨損嚴(yán)重

刀具磨損嚴(yán)重是盾構(gòu)掘進(jìn)常出現(xiàn)的問(wèn)題之一，造成刀具磨損的嚴(yán)重主要原因在于未嚴(yán)格控制盾構(gòu)機(jī)的的掘進(jìn)參數(shù)，未根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行合理的調(diào)整。同時(shí)在單軸抗壓強(qiáng)度較高的硬巖層中，進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)，會(huì)造成刀具磨損嚴(yán)重。刀具磨損嚴(yán)重就會(huì)增加開艙換刀的次數(shù)，進(jìn)而增加盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)，而且在開艙換刀，選擇的位置不對(duì)，既有可能造成無(wú)法預(yù)估的風(fēng)險(xiǎn)。

2.4噴涌嚴(yán)重以及清碴量大

由于上軟下硬地層中的上部土層一般顆粒在0.075mm-0.5mm之間，所以使得土層具有砂土以及黏性土的特征，容易造成噴涌情況的出現(xiàn)。而在下部硬巖中不易切削的情況下，上部地層經(jīng)擾動(dòng)，不斷塌落，若在具體盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，未能嚴(yán)格按照一定的要求，對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行控制，就會(huì)造成噴涌及超排，對(duì)掘進(jìn)效率及地面安全帶來(lái)較大的隱患。

3上軟下硬地層盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)措施

3.1盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)控制

首先在上軟下硬地層中，應(yīng)采用合理的掘進(jìn)模式，在土艙內(nèi)保留一小部分的碴土，并向土艙內(nèi)注入泡沫或者壓縮空氣，以防止噴油情況的出現(xiàn)。其次在盾構(gòu)施工過(guò)程中，還應(yīng)嚴(yán)格控制刀盤轉(zhuǎn)速以及掘進(jìn)速度，可以適當(dāng)降低刀盤鉆速，一般可以維持在1.6r/min，減少刀盤的磨損。再次還可以通過(guò)降低刀盤扭矩以及油缸推力的方式，減少刀具的磨損。對(duì)于刀盤扭矩，應(yīng)保持在1750kN/m，對(duì)于油缸推力，一般應(yīng)保持在1100-1850t范圍之內(nèi)。最后還應(yīng)采用科學(xué)的方式，對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)方向進(jìn)行合理的控制。掘進(jìn)參數(shù)應(yīng)符合地層界面變化情況以及施工要求，通過(guò)導(dǎo)向系統(tǒng)的指導(dǎo)，對(duì)盾構(gòu)機(jī)方向進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。如果發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)方向已經(jīng)偏離，應(yīng)同通過(guò)對(duì)掘進(jìn)參數(shù)調(diào)整，恢復(fù)盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)方向。

3.2結(jié)泥餅防治

上軟下硬地層中的軟弱層的黏性土層的黏性絞刀，在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中，將切削下來(lái)的黏土進(jìn)入壓力艙后，受壓力的影響，造成“泥餅”現(xiàn)象的出現(xiàn)，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)會(huì)使得刀具損傷加快，對(duì)刀盤扭矩以及盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)力造成不利影響，使得無(wú)法盾構(gòu)機(jī)正常出土，而且對(duì)主軸承的損壞也會(huì)加速。對(duì)此在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中能夠，應(yīng)對(duì)碴土進(jìn)行改良，可以采用發(fā)泡劑，進(jìn)而避免泥餅情況的發(fā)生。

3.3碴土噴涌防治

對(duì)渣土噴涌防治至關(guān)重要，對(duì)于碴土噴油防治，主要采用發(fā)泡劑以及膨潤(rùn)土，一般情況下，若砂性地層中，細(xì)粒含量較少，則適合采用膨潤(rùn)土，對(duì)于各種級(jí)配砂性地層，都可以采用發(fā)泡劑，以此加強(qiáng)碴土噴涌的有效防治，避免碴土噴涌的情況的發(fā)生。

3.4帶壓開艙換刀

在刀具磨損嚴(yán)重時(shí)，就需要進(jìn)行開艙換刀，所以施工人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)刀具使用情況的了解，應(yīng)及時(shí)的更換刀具，在換刀具時(shí)，應(yīng)需要選擇合適的開艙位置，具體應(yīng)做好以下幾個(gè)方面：首先在開艙換刀過(guò)程中，應(yīng)按照一定的公式，進(jìn)行工作壓力的計(jì)算，保證土艙壓力與平時(shí)工作壓力相同，所以必須保證土艙密封性良好，可以向土艙適當(dāng)?shù)脑黾託鈮?。其次為了加?qiáng)土艙的密封性，還應(yīng)按照一定的要求，精準(zhǔn)測(cè)量盾構(gòu)機(jī)的停機(jī)刀盤里程，及時(shí)封堵可以存在縫隙的地方。同時(shí)采用膨潤(rùn)土，將其注入到盾構(gòu)機(jī)胸壁中上部預(yù)留中，在注入之間，必須保證膨潤(rùn)土的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合要求。

3.5注意的問(wèn)題

盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，還應(yīng)注意一些問(wèn)題，具體包括以下幾個(gè)方面：對(duì)于土艙的壓力不能超過(guò)計(jì)算壓力1.2倍；工作人員應(yīng)具備較高的綜合素質(zhì)，能夠嚴(yán)格按照要求進(jìn)行施工；應(yīng)加強(qiáng)工作艙溫度的關(guān)注，一般應(yīng)控制在27℃以下；停止工作，還應(yīng)嚴(yán)格控制減壓的時(shí)間，不能使減壓時(shí)間太短，保證溫度在合理的范圍之內(nèi)。

總結(jié)：

上軟下硬的特殊地層對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)施工提出了更高的要求，在我國(guó)地鐵建設(shè)過(guò)程中，經(jīng)常碰到復(fù)雜地質(zhì)，上軟下硬的地層是其中的一種，在這種地質(zhì)下，保證盾構(gòu)掘進(jìn)施工順利進(jìn)行，對(duì)提升地鐵建設(shè)施工至關(guān)重要，盾構(gòu)法作為一項(xiàng)重要的施工方法，具有快捷安全等優(yōu)勢(shì)，在地鐵工程建設(shè)應(yīng)用較為廣泛。在具體的地鐵建設(shè)過(guò)程中，采用盾構(gòu)法，可以獲得良好的掘進(jìn)效果，有效保證地鐵建筑工程的質(zhì)量，為人們提供便捷的出行條件，以此提高地鐵建設(shè)水平。滿足人們的出行需要愛(ài)，促進(jìn)我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快。

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