盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工關(guān)鍵技術(shù)研究

溫文兵

摘 要：隨著我國城市的不斷發(fā)展，地鐵工程建設(shè)規(guī)模不斷擴大，工程技術(shù)水平逐漸提升，盾構(gòu)法作為一項重要的施工方法，具有快捷安全等優(yōu)勢，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，隨著我國城市化進程的不斷加快，城市人口快速增長，給交通帶來了較大的壓力，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，因此對于地鐵工程建設(shè)，對其質(zhì)量水平提出了較高的要求，在具體的地鐵建設(shè)過程中，可以采用盾構(gòu)法，這主要是因為盾構(gòu)法可以應(yīng)對多種復(fù)雜的施工環(huán)境，獲得良好的掘進效果。所以本文在此進一步探討了盾構(gòu)穿越上軟下硬地層施工關(guān)鍵技術(shù)，進而促進盾構(gòu)掘進水平的提升。

1上軟下硬地層特點

在上軟下硬地層施工過程中，還應(yīng)加強對其特點的了解，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)掘進過程中，應(yīng)加強對軟弱層特性進行分析，具體主要包括以下兩點：一是軟弱層中各個土層，其強度存在差異，對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顆粒組成，并且具有“兩頭大，中間小”的特點，粗顆粒的直徑大于0.5mm，細顆粒直徑小于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

2.1建筑物存在的風(fēng)險

在盾構(gòu)掘進過程中，如果地層擾動過大或發(fā)生超排現(xiàn)象，就會對地表建筑物產(chǎn)生不利影響，使其產(chǎn)生沉降以及開裂等情況，進而造成嚴重的不良后果。在上軟下硬地層，進行盾構(gòu)掘進過程中，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)掘進施工方法在地表建筑物的承受范圍之內(nèi)，盾構(gòu)掘進不會破壞地表建筑物的結(jié)構(gòu)，以此促進盾構(gòu)掘進施工順利進行。

2.2盾構(gòu)掘進速度緩慢

上軟下硬地層進行盾構(gòu)掘進，下部巖石硬度對盾構(gòu)掘進的速度具有一定的限制，但是一般來說，盾構(gòu)掘進都比較緩慢。與此同時在盾構(gòu)掘進過程中，受各種因素的影響，容易造成盾構(gòu)掘進方向發(fā)生變化，影響掘進的效果。為了保證盾構(gòu)掘進姿態(tài)不變，可以適當?shù)恼{(diào)整各分區(qū)油缸推力，實現(xiàn)盾構(gòu)掘進的平穩(wěn)進行。

2.3刀具磨損嚴重

刀具磨損嚴重是盾構(gòu)掘進常出現(xiàn)的問題之一，造成刀具磨損的嚴重主要原因在于未嚴格控制盾構(gòu)機的的掘進參數(shù)，未根據(jù)實際情況，進行合理的調(diào)整。同時在單軸抗壓強度較高的硬巖層中，進行盾構(gòu)機掘進，會造成刀具磨損嚴重。刀具磨損嚴重就會增加開艙換刀的次數(shù)，進而增加盾構(gòu)施工風(fēng)險，而且在開艙換刀，選擇的位置不對，既有可能造成無法預(yù)估的風(fēng)險。

2.4噴涌嚴重以及清碴量大

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，不斷塌落，若在具體盾構(gòu)掘進過程中，未能嚴格按照一定的要求，對盾構(gòu)掘進參數(shù)進行控制，就會造成噴涌及超排，對掘進效率及地面安全帶來較大的隱患。

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)掘進參數(shù)控制

首先在上軟下硬地層中，應(yīng)采用合理的掘進模式，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)施工過程中，還應(yīng)嚴格控制刀盤轉(zhuǎn)速以及掘進速度，可以適當降低刀盤鉆速，一般可以維持在1.6r/min，減少刀盤的磨損。再次還可以通過降低刀盤扭矩以及油缸推力的方式，減少刀具的磨損。對于刀盤扭矩，應(yīng)保持在1750kN/m，對于油缸推力，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，對盾構(gòu)掘進方向進行合理的控制。掘進參數(shù)應(yīng)符合地層界面變化情況以及施工要求，通過導(dǎo)向系統(tǒng)的指導(dǎo)，對盾構(gòu)機方向進行實時控制。如果發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)機的掘進方向已經(jīng)偏離，應(yīng)同通過對掘進參數(shù)調(diào)整，恢復(fù)盾構(gòu)機的掘進方向。

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)機掘進過程中，將切削下來的黏土進入壓力艙后，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)會使得刀具損傷加快，對刀盤扭矩以及盾構(gòu)機的推進力造成不利影響，使得無法盾構(gòu)機正常出土，而且對主軸承的損壞也會加速。對此在盾構(gòu)掘進過程中能夠，應(yīng)對碴土進行改良，可以采用發(fā)泡劑，進而避免泥餅情況的發(fā)生。

3.3碴土噴涌防治

對渣土噴涌防治至關(guān)重要，對于碴土噴油防治，主要采用發(fā)泡劑以及膨潤土，一般情況下，若砂性地層中，細粒含量較少，則適合采用膨潤土，對于各種級配砂性地層，都可以采用發(fā)泡劑，以此加強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

在刀具磨損嚴重時，就需要進行開艙換刀，所以施工人員應(yīng)加強對刀具使用情況的了解，應(yīng)及時的更換刀具，在換刀具時，應(yīng)需要選擇合適的開艙位置，具體應(yīng)做好以下幾個方面：首先在開艙換刀過程中，應(yīng)按照一定的公式，進行工作壓力的計算，保證土艙壓力與平時工作壓力相同，所以必須保證土艙密封性良好，可以向土艙適當?shù)脑黾託鈮?。其次為了加強土艙的密封性，還應(yīng)按照一定的要求，精準測量盾構(gòu)機的停機刀盤里程，及時封堵可以存在縫隙的地方。同時采用膨潤土，將其注入到盾構(gòu)機胸壁中上部預(yù)留中，在注入之間，必須保證膨潤土的各項技術(shù)指標符合要求。

3.5注意的問題

盾構(gòu)掘進過程中，還應(yīng)注意一些問題，具體包括以下幾個方面：對于土艙的壓力不能超過計算壓力1.2倍；工作人員應(yīng)具備較高的綜合素質(zhì)，能夠嚴格按照要求進行施工；應(yīng)加強工作艙溫度的關(guān)注，一般應(yīng)控制在27℃以下；停止工作，還應(yīng)嚴格控制減壓的時間，不能使減壓時間太短，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盾構(gòu)掘進施工提出了更高的要求，在我國地鐵建設(shè)過程中，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)掘進施工順利進行，對提升地鐵建設(shè)施工至關(guān)重要，盾構(gòu)法作為一項重要的施工方法，具有快捷安全等優(yōu)勢，在地鐵工程建設(shè)應(yīng)用較為廣泛。在具體的地鐵建設(shè)過程中，采用盾構(gòu)法，可以獲得良好的掘進效果，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，促進我國城市化進程的不斷加快。

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