極軟弱地層盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)探析

陳 饋，馮歡歡

（盾構(gòu)及掘進(jìn)技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450001）

1 工程概況

石家莊軌道交通1號(hào)線8標(biāo)包括兩站（朝暉橋站、白佛站）、兩區(qū)間（朝暉橋站～白佛站區(qū)間、談固站～朝暉橋站區(qū)間）。朝暉橋站～白佛站區(qū)間位于中山東路下方，沿中山東路東西向敷設(shè)，采用盾構(gòu)法施工，全長598m。朝白區(qū)間頂覆土約10.2～12.6m，線路平面有兩處曲線（均為R=1 200m），線路縱向坡度呈V字坡。右線盾構(gòu)于2014年6月18日正式掘進(jìn)，截至9月12日僅掘進(jìn)383環(huán)共459.6m，月平均進(jìn)度僅162m，施工中盾構(gòu)姿態(tài)控制困難，在107環(huán)、220環(huán)、290環(huán)、371附近先后4次出現(xiàn)較大的盾構(gòu)叩頭現(xiàn)象，7月28日、8月12日、8月16日、8月30日先后組織召開了4次專家會(huì)，并成立了專家管控組全面管控指導(dǎo)盾構(gòu)施工，但仍未有效解決盾構(gòu)叩頭問題。9月12日，再次組織召開了專家會(huì)，對(duì)盾構(gòu)叩頭問題進(jìn)行了深入分析論證，并提出了專項(xiàng)措施，實(shí)施效果良好。

1.1 地質(zhì)概況

盾構(gòu)區(qū)間穿越的地層主要為：粉細(xì)砂④1層、粉質(zhì)粘土⑤1層、細(xì)中砂⑥1層中，拱頂主要以粉細(xì)砂為主。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，地下水開采較為嚴(yán)重,地下水類型以潛水為主。但由于大氣降水、上穿污水管道滲漏等原因，沿線局部存在上層滯水。

1.2 沿線管線及建筑物

朝白區(qū)間正穿中山東路，該路面年久失修，路面龜裂、坑洼嚴(yán)重。同時(shí)交通流量大，過往的公交車等重型車輛多。道路兩側(cè)建筑物距離隧道結(jié)構(gòu)較遠(yuǎn)，區(qū)間隧道與周邊鄰近建筑物最小間距15m左右。

區(qū)間隧道上方正穿污水管、雨水管、橫穿3處熱力管溝。污水管周邊滲水嚴(yán)重（圖1a），管道回填土壓實(shí)差。根據(jù)現(xiàn)場補(bǔ)勘，管線周圍滲漏比較嚴(yán)重，導(dǎo)致拱頂上部土層地面以下3.5m含水率高，成泥狀（圖1b），并有水囊。

2 盾構(gòu)叩頭分析

2.1 叩頭現(xiàn)象

1）220環(huán)附近 盾構(gòu)掘進(jìn)至220環(huán)時(shí)，盾構(gòu)上部盾尾間隙開始呈現(xiàn)逐步減小的趨勢，且無法調(diào)整，推進(jìn)過程中推力達(dá)到2 100～2 400t，推進(jìn)速度緩慢，盾構(gòu)垂直姿態(tài)下降，出現(xiàn)叩頭趨勢。每環(huán)推進(jìn)過程中姿態(tài)整體下降約2～3mm，在進(jìn)行管片拼裝時(shí)，前點(diǎn)下降約4～5mm，后點(diǎn)姿態(tài)基本無變化。針對(duì)出現(xiàn)的盾構(gòu)叩頭現(xiàn)象，主要通過對(duì)上部推進(jìn)油缸卸力，同時(shí)加大下部推力，從而增大俯仰角，以使盾構(gòu)姿態(tài)上抬，但因盾構(gòu)總推力過大，改善效果不佳。當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)至229環(huán)時(shí)，盾構(gòu)垂直姿態(tài)累計(jì)下降70mm，同時(shí)在管片拼裝過程中，盾體下降速度更快，達(dá)到每環(huán)3～8mm。在掘進(jìn)至230環(huán)時(shí)，仍采取對(duì)上部推進(jìn)油缸卸力，使姿態(tài)上抬，但實(shí)施后效果不明顯，由于盾尾持續(xù)下降較快，導(dǎo)致仰俯角由-2mm/m變?yōu)?，且在管片拼裝過程中，盾構(gòu)垂直姿態(tài)出現(xiàn)異常，也伴隨著下降了3mm。

2）371環(huán)附近 盾構(gòu)掘進(jìn)至371環(huán)時(shí)，盾構(gòu)垂直姿態(tài)再次出現(xiàn)整體下降，371環(huán)垂直姿態(tài)：前點(diǎn)16mm、后點(diǎn)3mm；372環(huán)垂直姿態(tài)：前點(diǎn)10mm、后點(diǎn)-2mm；盾構(gòu)垂直姿態(tài)前點(diǎn)下降趨勢大于后點(diǎn)，開始逐漸形成叩頭趨勢。375環(huán)垂直姿態(tài)：前點(diǎn)-13mm、后點(diǎn)-11mm，仰俯角變?yōu)樨?fù)值。377環(huán)垂直姿態(tài)：前點(diǎn)-28mm、后點(diǎn)-24mm，379環(huán)垂直姿態(tài)：前點(diǎn)-50mm、后點(diǎn)-39mm，381環(huán)垂直姿態(tài)：前點(diǎn)-58mm、后點(diǎn)-58mm，382環(huán)垂直姿態(tài)：前點(diǎn)-63mm，后點(diǎn)-67mm。379～383環(huán)推進(jìn)過程中，每環(huán)姿態(tài)前點(diǎn)下降約2～3mm，后點(diǎn)約5～6mm；在收油缸進(jìn)行管片拼裝時(shí)，前點(diǎn)下降約2mm，后點(diǎn)姿態(tài)基本無變化。

2.2 叩頭分析

1）人員原因 第一次出現(xiàn)叩頭時(shí)，前期由于盾構(gòu)施工人員對(duì)極軟弱地層施工經(jīng)驗(yàn)不足，導(dǎo)致盾構(gòu)掘進(jìn)在由粉質(zhì)粘土層進(jìn)入承載力較差的細(xì)砂軟弱地層時(shí)，盾構(gòu)操作人員對(duì)地層預(yù)判不足，掘進(jìn)參數(shù)選取不理想，造成盾構(gòu)姿態(tài)相對(duì)較差[1]。

2）停機(jī)原因 在盾構(gòu)檢修、故障排查、盾構(gòu)叩頭處理等原因造成盾構(gòu)的非正常停機(jī)時(shí)間較長，由于區(qū)間隧道為粉細(xì)砂層、細(xì)中砂層，地層自穩(wěn)性差，在盾構(gòu)恢復(fù)掘進(jìn)時(shí)，盾殼受周邊土體固結(jié)以及盾構(gòu)下沉等影響，對(duì)土體擾動(dòng)較大[2-3]。

3）地質(zhì)原因 本項(xiàng)目所在的朝暉橋、白佛客運(yùn)站，均為石家莊市匯水最低處，導(dǎo)致朝白區(qū)間地層極軟弱。朝白區(qū)間隧道上方正穿DN 1000mm雨水道、DN 500mm污水管，監(jiān)測點(diǎn)處受雨水和污水管道滲漏長期浸泡，周邊滲水嚴(yán)重，同時(shí)管道回填土壓實(shí)差，后期需要持續(xù)沉降。經(jīng)打孔勘查上部土體存在淤泥層和水囊。

朝白佛站區(qū)間覆土約10.2～12.6m，盾構(gòu)掘進(jìn)底部高程為16.45～18.85m，根據(jù)補(bǔ)勘該層持力層主要為⑥層細(xì)砂。⑥層細(xì)砂層勘察期間局部見該層中含水量較大，砂質(zhì)不純，局部為粉砂、中砂及少量薄層粉土。薄層粉土分布不均，多呈0.2～0.3m的透鏡體狀，局部呈軟塑狀態(tài)。

由于盾構(gòu)掘進(jìn)持力層為細(xì)砂層，夾雜0.2～0.3m透鏡體狀薄層粉土。該地層承載力較低、壓縮性中等。盾構(gòu)掘進(jìn)碴土改良致使土體含水率變化，部分地基土承載力、壓縮性等力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生較大變化，造成承載力驟減。

4）姿態(tài)原因 為避免盾構(gòu)叩頭，在部分粉細(xì)砂層、細(xì)中砂層易叩頭地段，較一般地層需增大仰俯角，同時(shí)加大下部推力和減小上部油缸推力，造成管片與盾尾軸線不居中，盾尾傾角導(dǎo)致盾尾與管片摩擦力增大，致使盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)總推力較大，掘進(jìn)速度較慢。

5）糾偏原因 在極軟弱地層掘進(jìn)，盾構(gòu)底部地層具有可壓縮性，盾構(gòu)的自重幾乎全靠盾尾和推進(jìn)油缸支撐在管片上，類似于懸臂式受力，從而造成頂部的盾尾刷極易變形和損壞，造成頂部盾尾間隙過小及盾構(gòu)整體下沉[4]。

6）拼裝原因 拼裝管片時(shí)，盾尾底部的隧道清洗漿或雜質(zhì)未清理干凈，在管片拼裝時(shí)進(jìn)入盾尾刷，造成盾構(gòu)下部的盾尾密封失效，同步注漿液進(jìn)入盾尾刷造成聚積凝結(jié)，導(dǎo)致管片下部盾尾間隙進(jìn)一步加大，鉸接油缸壓力較大，造成有效推力減少，不能形成抬頭的推力差。

3 初步措施與效果

3.1 成立專業(yè)管控組

成立了由具有類似地層豐富施工經(jīng)驗(yàn)的盾構(gòu)技術(shù)人員組成的專業(yè)管控組，全程管控指導(dǎo)盾構(gòu)掘進(jìn)施工，對(duì)出現(xiàn)的施工問題及時(shí)分析并采取針對(duì)性措施。

3.2 加強(qiáng)管理措施

1）加強(qiáng)對(duì)盾構(gòu)及配套設(shè)備的維保，盡量減少設(shè)備故障率造成的停機(jī)，縮短盾構(gòu)叩頭處理等非正常停機(jī)時(shí)間。同時(shí)加強(qiáng)現(xiàn)場管理，合理組織，縮短因工序轉(zhuǎn)換造成的停機(jī)時(shí)間。

2）加強(qiáng)對(duì)作業(yè)隊(duì)長、盾構(gòu)操作司機(jī)、機(jī)電工程師、測量工程師等盾構(gòu)施工主要管理人員的配置和培訓(xùn)，并進(jìn)行專項(xiàng)考核[5]。

3.3 設(shè)備系統(tǒng)檢測

針對(duì)盾構(gòu)多次出現(xiàn)叩頭問題，委托第三方檢測中心對(duì)盾構(gòu)進(jìn)行了設(shè)備狀態(tài)檢測評(píng)估。對(duì)推進(jìn)系統(tǒng)及鉸接系統(tǒng)進(jìn)行了檢測評(píng)估。經(jīng)檢測，設(shè)備運(yùn)行過程中各組推進(jìn)油缸、鉸接油缸油壓及行程實(shí)測值與上位機(jī)顯示值一致，推進(jìn)系統(tǒng)與鉸接系統(tǒng)運(yùn)行正?？煽?。對(duì)各系統(tǒng)進(jìn)行了狀態(tài)檢測，通過振動(dòng)測試儀、溫度測試儀、內(nèi)窺鏡、溫濕度計(jì)、油品快速檢測儀、秒表等儀器診斷各系統(tǒng)使用狀況。通過對(duì)主機(jī)及后配套設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)功能進(jìn)行檢驗(yàn)、輔助設(shè)備旋轉(zhuǎn)振動(dòng)測試、液壓泵及主驅(qū)動(dòng)機(jī)械振動(dòng)測試對(duì)盾構(gòu)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行了評(píng)估，通過油品檢測分析了各部件的磨損情況，從專業(yè)、系統(tǒng)角度全面分析了設(shè)備狀況，并給出了維保建議。經(jīng)狀態(tài)檢測評(píng)估，整機(jī)狀況能夠保證正常掘進(jìn)施工。

3.4 針對(duì)220環(huán)附近

3.4.1 應(yīng)對(duì)措施

主要從盾尾刷清理與更換、千斤頂輔助糾偏等方面采取了應(yīng)對(duì)措施。

1）停機(jī)檢查，同時(shí)利用盾構(gòu)徑向孔向盾殼外注入膨潤土或聚氨酯，以包裹盾構(gòu)與土體孔隙，防止盾構(gòu)停機(jī)困住。

2）推進(jìn)第231環(huán)，油缸行程推進(jìn)至2 000mm，對(duì)盾尾進(jìn)行檢查清理（圖2）。

圖2 盾尾刷檢查清理情況

3）拼裝231環(huán)時(shí)，拼裝點(diǎn)位在7點(diǎn)。先后拆除了K、B1、B2塊，對(duì)盾構(gòu)刷進(jìn)行了檢查。對(duì)部分失效的盾尾刷進(jìn)行了更換，并手涂盾尾油脂。

4）調(diào)整鉸接油缸，將鉸接鎖住，并采用輔助千斤頂進(jìn)行調(diào)整到位后固定。在后續(xù)施工中輔助千斤頂措施實(shí)施情況：①利用2個(gè)100t液壓油缸加2個(gè)100t機(jī)械千斤頂輔助調(diào)整鉸接油缸，停機(jī)時(shí)先將全部推進(jìn)油缸收回2cm，將2個(gè)100t油缸加在7號(hào)、8號(hào)、9號(hào)推進(jìn)油缸之間、2個(gè)100t機(jī)械頂分別加在6號(hào)、7號(hào)推進(jìn)油缸和9號(hào)、10號(hào)推進(jìn)油缸之間，液壓油缸與機(jī)械千斤頂同時(shí)加力，液壓泵站加壓達(dá)到250MPa、人力搬動(dòng)機(jī)械千斤頂時(shí)收縮鉸接油缸，多次嘗試后鉸接油缸行程無變化；②推進(jìn)過程中嘗試?yán)?個(gè)100t液壓油缸加2個(gè)100t機(jī)械頂輔助調(diào)整鉸接油缸，實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)機(jī)械千斤頂伸出速度過慢，跟不上推進(jìn)千斤頂及輔助液壓千斤頂伸出速度，起不到輔助效果，2個(gè)輔助液壓千斤頂輔助效果不佳；③采用輔助千斤頂調(diào)整鉸接油缸無效果后，在掘進(jìn)過程中，加大盾構(gòu)仰俯角至+10mm/m左右，然后將盾構(gòu)機(jī)頭下壓（為避免盾構(gòu)叩頭超限，決定將盾構(gòu)豎直姿態(tài)抬高至+50mm左右），使得上部鉸接油缸伸出，通過鉸接油缸的浮動(dòng)，并在鉸接壓力降低至100bar以下及時(shí)收縮鉸接油缸的方式進(jìn)行調(diào)整，利用該措施至341環(huán)時(shí)，鉸接油缸行程：左上12mm、左下39mm、右上9mm、右下39mm，此時(shí)盾構(gòu)鉸接油缸行程差達(dá)到近期最好狀態(tài)。

3.4.2 實(shí)施效果

后續(xù)盾構(gòu)繼續(xù)推進(jìn)至231環(huán)、232環(huán)，盾構(gòu)掘進(jìn)總推力已降低至1 800～2 100t，同時(shí)仰俯角變?yōu)?4mm/m，已有抬頭趨勢。

3.5 針對(duì)371環(huán)附近

3.5.1 應(yīng)對(duì)措施

主要從掘進(jìn)方向控制、同步注漿、盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)控制等方面，采取了技術(shù)措施：

1）以線型控制為主，為避免管片姿態(tài)超標(biāo)，加大下部油缸推力，并根據(jù)地層情況卸除1號(hào)、2號(hào)、14號(hào)、15號(hào)上部部分油缸，增大上下部推力差（右側(cè)A組、左側(cè)C組壓力在260bar，下部B組壓力在320bar，上部D組壓力在20bar），必要時(shí)增加輔助千斤頂，選擇合適的盾構(gòu)俯仰角。

2）根據(jù)施工現(xiàn)場情況不定期對(duì)盾尾進(jìn)行清理，必要時(shí)更換盾尾刷以保證尾刷的正常使用。每次停機(jī)前利用盾構(gòu)徑向孔注入高質(zhì)量鈉3膨潤土，減少盾體與周邊土體的包裹和固結(jié)，及利用膨潤土清洗注漿管路，防止盾構(gòu)停機(jī)困住及注漿管路堵塞。

3）嚴(yán)格控制同步注漿量和漿液質(zhì)量，合理控制注漿壓力。根據(jù)盾構(gòu)掘進(jìn)速度，合理調(diào)整同步注漿時(shí)間、注漿壓力，保證同步注漿與盾構(gòu)掘進(jìn)同時(shí)完成。目前盾構(gòu)掘進(jìn)同步注漿為每環(huán)注漿一次，注漿量為5.5～7m3，注漿壓力0.15～0.3MPa，注漿時(shí)間25～50m in。二次注漿根據(jù)監(jiān)測情況在地表沉降較大監(jiān)測點(diǎn)里程范圍內(nèi)進(jìn)行，按每3～5環(huán)注漿一次，注漿量為2.5～3m3，時(shí)間為 25～40m in。

4）拼裝過程中嚴(yán)格控制盾構(gòu)推進(jìn)油缸的壓力和伸縮量，按各塊管片位置縮回相應(yīng)位置的推進(jìn)油缸。管片拼裝手盡量加快拼裝速度，拼裝完成后，立即掘進(jìn)10cm，保證停機(jī)時(shí)上部土壓在0.8bar以上，避免停機(jī)時(shí)千斤頂卸力、土壓過低造成盾體下降。

5）盾構(gòu)掘進(jìn)中經(jīng)常復(fù)核隧道軸線、盾構(gòu)姿態(tài)、管片姿態(tài)，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)糾正。盾構(gòu)姿態(tài)控制采取“勤糾、少糾”原則，每環(huán)掘進(jìn)偏移量不宜大于5mm。當(dāng)偏差過大時(shí)，在較長距離內(nèi)分次限量逐步糾偏。糾偏過程中提高人工管片姿態(tài)測量頻率，掘進(jìn)時(shí)控制在3～5環(huán)一測，并及時(shí)出具管片姿態(tài)成果，指導(dǎo)下一步掘進(jìn)施工。若在糾偏過程中部分管片垂直姿態(tài)超限，及時(shí)與設(shè)計(jì)人員進(jìn)行溝通匯報(bào)，確定處理方案，必要時(shí)采取管片二次補(bǔ)注漿進(jìn)行上抬處理。

3.5.2 效果分析

出現(xiàn)叩頭趨勢后主要采取的措施：在掘進(jìn)374環(huán)時(shí)油缸行程推至1 900mm，對(duì)盾尾進(jìn)行徹底檢查清理，僅有少量雜物。在后續(xù)掘進(jìn)時(shí)增大下部推進(jìn)油缸推力至320bar，對(duì)2號(hào)、13號(hào)、14號(hào)推進(jìn)油缸卸力。至377環(huán)考慮到盾構(gòu)姿態(tài)下降較明顯，按照專家組意見立即停止了正常掘進(jìn)。期間為避免長期停機(jī)造成盾體受周邊土體固結(jié)和包裹問題，9月5日～10日間斷掘進(jìn)至383環(huán)。379～382環(huán)推進(jìn)過程中，每環(huán)姿態(tài)前點(diǎn)下降約2～3mm，后點(diǎn)約5～6mm；在收油缸進(jìn)行管片拼裝時(shí)前點(diǎn)下降約2mm，后點(diǎn)姿態(tài)基本無變化。

當(dāng)前在推進(jìn)381環(huán)時(shí)垂直姿態(tài)：前點(diǎn)-58mm、后點(diǎn)-58mm、仰俯角為0，382環(huán)時(shí)盾構(gòu)垂直姿態(tài)：前點(diǎn)-63mm、后點(diǎn)-67mm、仰俯角為+1mm/m，383環(huán)時(shí)盾構(gòu)垂直姿態(tài)：前點(diǎn)-63mm，后點(diǎn)-69mm，仰俯角為+1mm/m，根據(jù)目前的姿態(tài)變化可判斷出盾構(gòu)已有抬頭趨勢。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測管片姿態(tài)，管片姿態(tài)較盾構(gòu)姿態(tài)每環(huán)有約20～30mm上浮量。根據(jù)前期叩頭情況預(yù)計(jì)糾偏需8～10環(huán)，按照仰俯角情況每環(huán)后點(diǎn)下沉約3～5mm，可推斷出糾偏8～10環(huán)后，后點(diǎn)將下沉至-93～-119mm，考慮到管片上浮，預(yù)計(jì)管片最大垂直偏差為-60～-90mm。

4 專項(xiàng)措施與實(shí)施效果

4.1 施工措施與實(shí)施效果

9月12日，組織召開了第5次專家會(huì)，對(duì)盾構(gòu)叩頭問題進(jìn)行了深入分析論證。分析認(rèn)為，本工程標(biāo)段所在的朝暉橋、白佛客運(yùn)站，均為石家莊市匯水最低處，屬極軟弱地層。在粉細(xì)砂、細(xì)中砂地層，地層承載能力差，過于軟弱；同時(shí)，盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)的碴土改良致使土體含水率變化，地層的承載力、壓縮性等力學(xué)性質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生較大變化，最終導(dǎo)致承載力驟減。

石家莊朝白區(qū)間盾構(gòu)下沉的主要原因是本工程的極軟弱地質(zhì)。在極軟弱地層掘進(jìn)，盾構(gòu)底部地層具有可壓縮性，盾構(gòu)的自重幾乎全靠頂部的盾尾刷和底部的推進(jìn)油缸支撐在管片上，一方面造成頂部的盾尾刷極易變形和損壞，導(dǎo)致頂部盾尾間隙過小及盾構(gòu)整體下沉；由于盾構(gòu)下沉，會(huì)造成盾體頂部與地層間隙進(jìn)一步增大，頂部砂土易坍塌，坍塌后進(jìn)一步增加了推進(jìn)阻力，如果同步注漿不能有效充填坍塌后的地層空洞，還會(huì)造成地表的后期沉降。另一方面，為控制盾構(gòu)姿態(tài)，減少了上組推進(jìn)油缸的推力，增大了下組油缸的推進(jìn)，造成管片環(huán)的下部受力過大，如果同步注漿液不能及時(shí)穩(wěn)定管片，管片在推進(jìn)油缸推力和管片上浮力的綜合作用下，靠近盾尾最前面的管片會(huì)呈下俯趨勢，這就是即使加大下組推進(jìn)油缸的推力，盾構(gòu)叩頭仍不能有效解決的原因。

根據(jù)分析論證，提出了以下專項(xiàng)措施。一是為避免長期停機(jī)造成地面沉降及盾構(gòu)下沉，建議盡快恢復(fù)掘進(jìn)，并盡量快速通過，項(xiàng)目部按專家意見于9月13日恢復(fù)掘進(jìn)，并按專家意見控制掘進(jìn)參數(shù)；二是按專家意見優(yōu)化了同步注漿漿液配比，增大了含砂量，摻入了高性能膨潤土，減少水摻量，將初凝時(shí)間縮短至8h；三是合理控制仰俯角，確保隧道線型滿足設(shè)計(jì)要求，項(xiàng)目部按專家意見對(duì)仰俯角進(jìn)行調(diào)整；四是掘進(jìn)過程中采用全土壓模式掘進(jìn)；采用以上專項(xiàng)措施后，在進(jìn)行第384環(huán)試推進(jìn)時(shí)，仰俯角上抬較明顯；掘進(jìn)過程中，仰俯角由384環(huán)的+2mm/m調(diào)整為403環(huán)+8mm/m；每天掘進(jìn)進(jìn)度控制在8～10環(huán)，如果不是業(yè)主要求控制進(jìn)度，盾構(gòu)施工進(jìn)度仍有較大上升空間。

4.2 盾構(gòu)適應(yīng)性改造建議

盾構(gòu)在極軟弱地層掘進(jìn)時(shí)，雖然通過采取施工專項(xiàng)措施，能夠緩解盾構(gòu)叩頭現(xiàn)象，但僅是權(quán)宜之計(jì)，不能從根本上有效解決問題。

石家莊地鐵8標(biāo)的地質(zhì)不同于石家莊地鐵1標(biāo)、2標(biāo)、3標(biāo)、11標(biāo)等標(biāo)段，地鐵8標(biāo)的地質(zhì)屬極軟弱地層，盾構(gòu)在極軟弱地層施工時(shí)，必須嚴(yán)禁超挖，刀盤開挖直徑宜等于或稍小于前盾直徑，這是確保盾構(gòu)在極軟弱地層順利掘進(jìn)的基本設(shè)計(jì)條件。本標(biāo)段所采用的盾構(gòu)，其開挖直徑大于前盾30mm，這是造成盾構(gòu)叩頭的原因之一；同時(shí)，盾構(gòu)主機(jī)偏重、盾構(gòu)主機(jī)的重心靠前等因素，也是造成盾構(gòu)產(chǎn)生叩頭趨勢的原因。

因此，除采取專項(xiàng)施工措施外，有必要在盾構(gòu)到達(dá)后，對(duì)盾構(gòu)進(jìn)行適應(yīng)性改造。一是刀盤開挖直徑不宜大于盾構(gòu)外徑；二是盡量減輕主機(jī)和刀盤重量，可以取消刀盤上的小輻板。盡管本標(biāo)段的盾構(gòu)刀盤開口率是完全滿足工程地質(zhì)的，但仍可以進(jìn)一步增大開口率。對(duì)極軟弱地層，適應(yīng)性最好的是輻條式刀盤，取消小輻板，不僅能減輕刀盤重量，以減緩盾構(gòu)叩頭趨勢，而且刀盤開口率增大后能進(jìn)一步減少結(jié)泥餅和降低刀盤切削阻力和攪拌扭矩，盾構(gòu)掘進(jìn)效率會(huì)進(jìn)一步提高。

另一方面，在盾構(gòu)到達(dá)后，應(yīng)對(duì)盾尾的整圓度進(jìn)行檢測，以確保推進(jìn)油缸與盾構(gòu)軸線同心。根據(jù)項(xiàng)目部的檢測，目前盾尾橢變約3cm，建議在盾構(gòu)到達(dá)后對(duì)盾尾進(jìn)行整圓。同時(shí)，盾構(gòu)到達(dá)后應(yīng)檢查和更換損壞的盾尾刷，要進(jìn)行盾尾刷的綜合性能測試試驗(yàn)，確保所選用的盾尾刷具有較好的彈性和耐磨性。

5 結(jié) 語

粉細(xì)砂、粉質(zhì)粘土、細(xì)中砂等是石家莊地鐵1號(hào)線8標(biāo)朝白區(qū)間右線盾構(gòu)掘進(jìn)過程中所遇到的主要地質(zhì)條件，施工過程中盾構(gòu)姿態(tài)難以控制，經(jīng)常出現(xiàn)嚴(yán)重的盾構(gòu)叩頭現(xiàn)象。通過專家深入論證并采取專項(xiàng)施工措施后，順利完成了掘進(jìn)任務(wù)，但這不能從根本上解決問題，叩頭現(xiàn)象無法杜絕。如果盾構(gòu)的正常施工需要時(shí)刻依靠專項(xiàng)措施來保證，說明盾構(gòu)需進(jìn)行必要的地質(zhì)適應(yīng)性改造。經(jīng)研究分析，盾構(gòu)開挖直徑大于盾體直徑，是造成盾構(gòu)在極軟弱地層下沉的根本原因，因此需結(jié)合極軟弱地層特點(diǎn)，對(duì)盾構(gòu)刀盤進(jìn)行適應(yīng)性改造，以期從根本上解決盾構(gòu)叩頭問題。 O

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