盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工關(guān)鍵技術(shù)

曲小玉

摘要：盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工關(guān)鍵技術(shù)并不是單純的一項(xiàng)技術(shù)，其有相應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用前置和后續(xù)的技術(shù)發(fā)展。文章從闡述盾構(gòu)穿越施工前期工作入手，對(duì)盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工等關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)的后續(xù)優(yōu)化進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)穿越；上軟下硬地層；地層施工；關(guān)鍵技術(shù)；隧道工程 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：U455 文章編號(hào)：1009-2374（2016）16-0110-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.16.053

盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工的進(jìn)行是為了能夠有效地緩解我國(guó)大型城市長(zhǎng)期存在的交通擁堵和交通困難的情況，因此在這一前提下只有掌握好必要的施工要點(diǎn)，才能夠促進(jìn)施工的順利進(jìn)行。

1 盾構(gòu)穿越施工前期工作

盾構(gòu)穿越施工前期工作為整體施工奠定了基礎(chǔ)與基調(diào)，以下從理解施工優(yōu)越性、合理優(yōu)化施工參數(shù)、做好設(shè)備前期維護(hù)、施工人員與材料準(zhǔn)備等方面出發(fā)，對(duì)于盾構(gòu)穿越施工的前期工作進(jìn)行了分析。

1.1 理解施工優(yōu)越性

盾構(gòu)穿越施工首先需要施工人員理解到施工技術(shù)的優(yōu)越性。眾所周知，近年來(lái)隨著我國(guó)更多大城市的建設(shè)工作，這實(shí)際上對(duì)于配套的交通體系要求越來(lái)越高。在這一過(guò)程中地鐵以其特有的方便、環(huán)保、高效的特點(diǎn)，在日益緊張的城市交通中能起到有效緩解交通壓力的作用。在這一過(guò)程中盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工計(jì)算的應(yīng)用能夠有效避免對(duì)于地面交通造成很大影響，并且還可以充分保護(hù)周邊建筑物，因此具有很強(qiáng)的優(yōu)越性。與此同時(shí)，盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工計(jì)算的應(yīng)用能夠有效適應(yīng)復(fù)雜多變的環(huán)境，并且可以在參考實(shí)際情況的基礎(chǔ)上通過(guò)結(jié)合各項(xiàng)參數(shù)值針對(duì)刀盤(pán)扭矩以及油缸推力來(lái)對(duì)于推力進(jìn)行合理的優(yōu)化降低，因此在控制推進(jìn)速度上面也具有良好的應(yīng)用效果。

1.2 合理優(yōu)化施工參數(shù)

盾構(gòu)穿越施工需要以精確的施工參數(shù)作為施工的基礎(chǔ)。施工人員在合理優(yōu)化施工參數(shù)的過(guò)程中，首先，應(yīng)當(dāng)于開(kāi)始穿越地層之前靈活的結(jié)合沉降情況來(lái)對(duì)于施工參數(shù)進(jìn)行確定；其次，施工人員在適當(dāng)?shù)牟僮鲄?shù)優(yōu)化過(guò)程中應(yīng)注意總結(jié)沉降規(guī)律，并通過(guò)合理的分析和對(duì)盾構(gòu)穿越地層的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展，達(dá)到最大限度地提高施工的有效性。與此同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制地面沉降，確保盾構(gòu)在此基礎(chǔ)上能安全順利地通過(guò)結(jié)構(gòu)的形成，并且能夠避免較大偏差問(wèn)題的形成。

1.3 做好設(shè)備前期維護(hù)

盾構(gòu)穿越施工前期工作的關(guān)鍵是設(shè)備的維護(hù)和性能的確保。施工人員在設(shè)備前期的維修過(guò)程中，首先要采取有效措施確保盾構(gòu)機(jī)在施工中的使用。狀態(tài)平穩(wěn)正常的運(yùn)行狀態(tài)；其次，應(yīng)當(dāng)對(duì)于包括二次注漿機(jī)和拌合站等必要的施工設(shè)備進(jìn)行全面的性能檢測(cè)，從而能夠在此基礎(chǔ)上確保其能夠保持最佳運(yùn)行狀態(tài)，最終能夠起到快速經(jīng)過(guò)施工風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的效果。與此同時(shí)，施工人員應(yīng)當(dāng)保持盾構(gòu)能均勻連續(xù)前進(jìn)，并且在這一過(guò)程中針對(duì)盾構(gòu)扭轉(zhuǎn)實(shí)施有效控制，最終能夠?qū)崿F(xiàn)管片安裝精度的大幅度提升。

1.4 施工人員與材料準(zhǔn)備

盾構(gòu)穿越施工離不開(kāi)施工人員和施工材料的支持。首先，施工企業(yè)應(yīng)盡可能在施工前做好刀具和材料在數(shù)量和質(zhì)量上的相關(guān)檢查，有效地消除材料的短缺或質(zhì)量不合格所造成的影響；其次，施工企業(yè)在進(jìn)行人員與材料的準(zhǔn)備工作時(shí)應(yīng)當(dāng)緊密結(jié)合施工人員的施工質(zhì)量水平，并在正式人員培訓(xùn)過(guò)程中最終能夠確保施工人員可以更加積極地應(yīng)對(duì)施工進(jìn)程中出現(xiàn)的各類(lèi)突發(fā)問(wèn)題和

情況。

2 盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工要點(diǎn)

盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工有諸多要點(diǎn)，以下從盾構(gòu)安裝與拆卸工作、合理應(yīng)用掘進(jìn)技術(shù)、采用土體改良技術(shù)、做好姿態(tài)控制工作等方面出發(fā)，對(duì)于盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工的要點(diǎn)進(jìn)行了分析。

2.1 做好補(bǔ)勘和地面施工環(huán)境調(diào)查

盾構(gòu)穿越施工技術(shù)應(yīng)用的第一步就是做好補(bǔ)勘和地面施工環(huán)境調(diào)查。施工人員在做好補(bǔ)勘和地面施工環(huán)境調(diào)查過(guò)程中，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)于工程地區(qū)的氣象條件有著細(xì)致的了解，并且將其作為工程勘察和主要內(nèi)容的收集分類(lèi)的關(guān)鍵；其次，應(yīng)當(dāng)在分析了地基層分布的成因的前提下對(duì)于當(dāng)?shù)氐牡叵滤?lèi)型進(jìn)行細(xì)致的分析，然后在此基礎(chǔ)上詳細(xì)研究當(dāng)?shù)氐闹脖簧L(zhǎng)情況；最后，應(yīng)當(dāng)對(duì)于巖土參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，并且根據(jù)高實(shí)用性的基本原則，在復(fù)雜地質(zhì)條件下的調(diào)查工作中，對(duì)于速度測(cè)試和靜態(tài)檢測(cè)在內(nèi)的環(huán)境調(diào)查技術(shù)進(jìn)行靈活的應(yīng)用，就可以帶來(lái)良好的效果。

2.2 合理應(yīng)用掘進(jìn)技術(shù)

盾構(gòu)穿越施工技術(shù)應(yīng)用需要建立在合理應(yīng)用掘進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上。施工人員在合理應(yīng)用掘進(jìn)技術(shù)的過(guò)程中，首先應(yīng)當(dāng)通過(guò)控制顆粒大小來(lái)避免導(dǎo)致土層結(jié)構(gòu)遭到破壞（具體數(shù)值如圖1）。例如施工人員可以通過(guò)將上部土壓控在0.01～0.05MPa，下部土壓控制在0.07～0.12MPa來(lái)獲得良好的土層穩(wěn)定性；其次，還應(yīng)當(dāng)針對(duì)局部巖石較硬部分將刀盤(pán)轉(zhuǎn)速適當(dāng)降低，從而能夠順利地將其所受瞬時(shí)沖擊控制在安全荷載范圍之內(nèi)；最后，還應(yīng)當(dāng)結(jié)合硬巖方式單純掘進(jìn)，從而能夠在此基礎(chǔ)上有效減少超挖問(wèn)題的出現(xiàn)，也減少地表發(fā)生沉降的概率。

2.3 采用土體改良技術(shù)

盾構(gòu)穿越施工技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵是采用土體改良技術(shù)。施工人員在采用土體改良技術(shù)的過(guò)程中首先應(yīng)當(dāng)盡可能地優(yōu)先采用土體改良技術(shù)，從而能夠在此基礎(chǔ)上將刀具及螺旋輸送機(jī)設(shè)備所產(chǎn)生的磨損情況大大降低；其次，應(yīng)當(dāng)努力規(guī)避涌水問(wèn)題的形成，在這一過(guò)程中工作人員可以選擇將含水量較大的泡沫注至土艙內(nèi)部來(lái)實(shí)現(xiàn)泡沫的合理注入；最后，還應(yīng)當(dāng)在充分保護(hù)刀具的前提下避免對(duì)于軟巖部分穩(wěn)定性造成不利影響，最終能夠確保土壓值保持在較高的穩(wěn)定水平上。

2.4 做好姿態(tài)控制工作

盾構(gòu)穿越施工技術(shù)應(yīng)用應(yīng)當(dāng)努力做好姿態(tài)控制工作。首先，施工人員在工作過(guò)程中，應(yīng)通過(guò)一系列的擋板來(lái)推動(dòng)氣缸壓力的姿態(tài)控制，有效地調(diào)整盾構(gòu)方向控制；其次，施工人員在做好姿態(tài)控制工作的過(guò)程中還應(yīng)當(dāng)將橫向撐靴設(shè)置于盾構(gòu)支承位置，從而能夠在此基礎(chǔ)上促進(jìn)盾構(gòu)抵抗扭轉(zhuǎn)能力水平得到顯著提升；最后，還應(yīng)確保在高水平的駕駛速度。在這個(gè)過(guò)程中，合理使用橫向的手掌引導(dǎo)可以避免大的盾構(gòu)滾動(dòng)約束效應(yīng)的形成，針對(duì)方向偏差最終能夠有效減少摩擦阻力對(duì)于施工造成的不利影響。

3 盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工優(yōu)化

盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工的優(yōu)化是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工作，以下從合理實(shí)施換刀行為、裂縫缺陷的合理加固、軟弱地層應(yīng)對(duì)、施工信息化控制等方面出發(fā)，對(duì)于盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工的優(yōu)化進(jìn)行了分析：

3.1 合理實(shí)施換刀行為

盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工優(yōu)化需要合理的實(shí)施換刀行為。施工人員在合理實(shí)施換刀行為的過(guò)程中首先應(yīng)當(dāng)確保刀盤(pán)的轉(zhuǎn)速要控制在1.2～1.6r/min，并且在這一過(guò)程中通過(guò)結(jié)合實(shí)際成效來(lái)正確選擇合理的加固區(qū)域位置；其次，還應(yīng)當(dāng)在其磨損超限之前盡可能完成換刀工作，從而能夠?yàn)榇_保工作面具有較強(qiáng)穩(wěn)定性起到重要的助力；最后，應(yīng)當(dāng)努力實(shí)現(xiàn)加固構(gòu)件密實(shí)性以及完整性的強(qiáng)化增強(qiáng)，最終能夠促進(jìn)材料強(qiáng)度得到有效的提升。

3.2 裂縫缺陷的合理加固

盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工優(yōu)化需要著眼于裂縫缺陷的合理加固。施工人員在裂縫缺陷的合理加固的過(guò)程中，首先應(yīng)當(dāng)合理的施工活動(dòng)，通過(guò)盾構(gòu)施工技術(shù)，并通過(guò)關(guān)注施工要點(diǎn)保證施工的整體安全；其次，為了能夠促進(jìn)工程建設(shè)的高質(zhì)完成，則應(yīng)當(dāng)針對(duì)不同的地質(zhì)條件采用合理的渣土改良技術(shù)，從而能夠起到保證盾構(gòu)施工安全、順利、快速的效果。

3.3 軟弱地層應(yīng)對(duì)

盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工優(yōu)化的關(guān)鍵是軟弱地層應(yīng)對(duì)。施工人員在軟弱地層應(yīng)對(duì)的過(guò)程中，首先可以通過(guò)在采取向土倉(cāng)內(nèi)加入泥漿或者是膨潤(rùn)土的方式，來(lái)確保對(duì)砂層或者是其他軟弱地層內(nèi)部的高壓空氣不易逸出，最終能夠有效防止軟弱地層坍塌；其次，應(yīng)當(dāng)確保硬巖中注入的泡沫量一般為35L/m，從而能夠起到穩(wěn)定開(kāi)挖面并且可以防止刀盤(pán)產(chǎn)生泥餅。

3.4 施工信息化控制

盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工優(yōu)化應(yīng)當(dāng)在堅(jiān)持施工信息化控制的基礎(chǔ)上進(jìn)行。施工人員在施工信息化控制的過(guò)程中，首先可以根據(jù)地質(zhì)剖面圖來(lái)隨時(shí)對(duì)于監(jiān)控土的性質(zhì)確定界面進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在這一過(guò)程中工作人員可以根據(jù)不同地質(zhì)狀況選用不同的刀具配置模式；其次，當(dāng)遇到強(qiáng)度特別高的硬巖時(shí)可以通過(guò)監(jiān)測(cè)土體位移及地面沉降，并且根據(jù)監(jiān)測(cè)反饋信息來(lái)更加及時(shí)地調(diào)整施工參數(shù)土倉(cāng)壓力，最終能夠有效地避免超挖和地表沉降問(wèn)題的出現(xiàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工的高效進(jìn)行需要建立在裂縫處理、信息化控制、地層應(yīng)對(duì)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)上。因此施工人員應(yīng)當(dāng)對(duì)于施工的關(guān)鍵技術(shù)與關(guān)鍵點(diǎn)做到了然于胸，從而能夠在此基礎(chǔ)上切實(shí)地提升盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工的整體水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 肖鐵賢.盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工關(guān)鍵技術(shù)研究

[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014，5（20）.

[2] 呂向紅，楊冬梅，鄭青.全斷面卵石地層盾構(gòu)近距離下穿地鐵區(qū)間隧道施工技術(shù)[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2015，2（5）.

[3] 任建喜，史景陽(yáng)，占有名，等.地鐵盾構(gòu)施工對(duì)既有拱橋的變形影響規(guī)律與控制技術(shù)[J].施工技術(shù)，2014，6（18）.

[4] 羅皓.地鐵工程土壓平衡盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)分析[J].黑龍江科技信息，2014，8（32）.

[5] 郭彩霞，喬國(guó)剛，姜雪強(qiáng)，等.盾構(gòu)隧道下穿既有橋梁綜合控制技術(shù)[J].市政技術(shù)，2014，2（5）.

[6] 萬(wàn)斌，李清.盾構(gòu)到達(dá)施工技術(shù)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014，5（25）.