富水復(fù)合地層中的土壓平衡盾構(gòu)開(kāi)倉(cāng)技術(shù)探討

張俊雙

摘 要 在富水復(fù)合地層的施工過(guò)程中，土壓平衡盾構(gòu)在掘進(jìn)作業(yè)環(huán)節(jié)，會(huì)出現(xiàn)刀具磨損嚴(yán)重、泥餅固結(jié)的情況，影響了整個(gè)富水復(fù)合地層的掘進(jìn)質(zhì)效。為保證掘進(jìn)施工的順利開(kāi)展，往往需要對(duì)土壓平衡盾構(gòu)進(jìn)行帶壓開(kāi)倉(cāng)處理，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)結(jié)構(gòu)的更換以及維護(hù)。文章基于這種需求，以現(xiàn)有的技術(shù)手段為支撐，結(jié)合具體的施工案例，對(duì)富水復(fù)合地層施工區(qū)域，土壓平衡盾構(gòu)開(kāi)倉(cāng)技術(shù)方案進(jìn)行必要進(jìn)行深入探討，旨在形成完備高效的土壓平衡盾構(gòu)開(kāi)倉(cāng)模式。

關(guān)鍵詞 富水復(fù)合地層;盾構(gòu);開(kāi)倉(cāng)技術(shù);技術(shù)方案

前言

富水復(fù)合地層中含有石英，土壓平衡盾構(gòu)在掘進(jìn)的過(guò)程中，刀盤刀具的磨損速度較快，對(duì)整個(gè)掘進(jìn)工作產(chǎn)生了較大的消極影響。同時(shí)由于水分含量較高，土質(zhì)中含有一定的黏性顆粒，土壓平衡盾構(gòu)刀盤在使用過(guò)程中極易出現(xiàn)泥餅固結(jié)的情況，增大施工安全事故的發(fā)生概率。為做好土壓平衡盾構(gòu)機(jī)刀盤的維護(hù)、管理工作，推動(dòng)盾構(gòu)機(jī)開(kāi)倉(cāng)工作的有序進(jìn)行，最大程度地保證盾構(gòu)開(kāi)倉(cāng)過(guò)程中富水復(fù)合地層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及氣密性，技術(shù)人員需要立足于實(shí)際，依托現(xiàn)有的技術(shù)手段，扎實(shí)做好富水復(fù)合地層中土壓平衡盾構(gòu)開(kāi)倉(cāng)工作。

1富水復(fù)合地層土壓平衡盾構(gòu)開(kāi)倉(cāng)方案

富水復(fù)合地層土壓平衡盾構(gòu)開(kāi)倉(cāng)的科學(xué)、高效開(kāi)展，要求技術(shù)人員，結(jié)合富水復(fù)合地層的特點(diǎn)，制定詳細(xì)的土壓平衡盾構(gòu)開(kāi)倉(cāng)方案，明確帶壓開(kāi)倉(cāng)技術(shù)要點(diǎn)，增強(qiáng)開(kāi)倉(cāng)的準(zhǔn)確性。

1.1 富水復(fù)合地層刀盤后部止水方案

在土壓平衡盾構(gòu)開(kāi)倉(cāng)之前，為避免開(kāi)倉(cāng)過(guò)程中富水復(fù)合地層內(nèi)的地下水進(jìn)入到土倉(cāng)內(nèi)部，影響整個(gè)開(kāi)倉(cāng)工作的整體質(zhì)效。工作人員需要根據(jù)實(shí)際情況，切實(shí)做好相關(guān)區(qū)域的加固工作，在加固工作完成后，繼續(xù)操控土壓平衡盾構(gòu)，使得刀盤進(jìn)入到預(yù)定的加固區(qū)域，通常情況下，刀盤在加固區(qū)域要掘進(jìn)7厘米的深度，以保證后續(xù)注漿止水工作的順利進(jìn)行[1]。在完成上述準(zhǔn)備工作之后，工作人員向盾構(gòu)尾部注入一定量的油脂，使得土壓平衡盾構(gòu)的止水效果得到提升，并且增強(qiáng)二次注漿過(guò)程中，盾構(gòu)發(fā)生泥結(jié)的情況，使得土壓平衡盾構(gòu)的性能穩(wěn)定性得到充分的保障，避免了在止水操作后，進(jìn)行設(shè)備性能調(diào)試等相關(guān)工作[2]。同時(shí)工作人員可以借助于土壓平衡盾構(gòu)殼體預(yù)留的孔洞，向盾構(gòu)四周注入一定規(guī)格的膨潤(rùn)土泥漿，通常情況下，膨潤(rùn)土泥漿的密度需要保持在1.05g/cm3到1.10g/cm3的范圍之內(nèi)，這種處理方式，能夠最大程度地避免在刀盤后部止水過(guò)程中，出現(xiàn)漿液回流引發(fā)盾構(gòu)結(jié)構(gòu)泥結(jié)的情況，保證整個(gè)開(kāi)倉(cāng)工作的質(zhì)效，減輕后續(xù)盾構(gòu)設(shè)備維護(hù)處理的難度。在整個(gè)注漿過(guò)程中，技術(shù)人員通過(guò)計(jì)算注漿壓力以及做好相應(yīng)的止水準(zhǔn)備工作，其數(shù)字公示為：QL =π·Rk2·L·η·β式中：QL --注漿量，m3;

Rk --漿液擴(kuò)散半徑，m，取0.8～1.0m，L--長(zhǎng)度，m;有效長(zhǎng)度1.5m;η--圍巖孔隙率;取0.3;β--漿液損耗系數(shù)。借助于數(shù)學(xué)模型，工作人員在較短的時(shí)間內(nèi)完成了相關(guān)開(kāi)場(chǎng)工作，確保了整個(gè)土壓平衡盾構(gòu)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，為后續(xù)施工作業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.2 土壓平衡盾構(gòu)掌子面泥膜止水方案

在土壓平衡盾構(gòu)開(kāi)倉(cāng)的過(guò)程中，為減少意外情況的發(fā)生，技術(shù)人員帶壓開(kāi)倉(cāng)，進(jìn)行掌子面泥膜止水之前，需要做好土壓計(jì)算工作，以保證整個(gè)止水工作的有效性，增強(qiáng)富水復(fù)合地層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在實(shí)際的操作環(huán)節(jié)，需要根據(jù)靜止土壓，借助于水土分算的方式，進(jìn)行相關(guān)區(qū)域內(nèi)的土壓大小進(jìn)行計(jì)算[3]。從實(shí)際情況來(lái)看，開(kāi)倉(cāng)過(guò)程中，整個(gè)施工區(qū)域處于封閉狀態(tài)，所以工作人員在選取數(shù)據(jù)參數(shù)時(shí)，可以將地面附加荷載排除在計(jì)算過(guò)程之中，并按照數(shù)學(xué)模式的要求，進(jìn)行土壓數(shù)據(jù)的計(jì)算與獲取。在計(jì)算環(huán)節(jié)，工作人員需要根據(jù)施工區(qū)域的實(shí)際情況，靈活調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)。出于確保土壓平衡盾構(gòu)帶壓開(kāi)倉(cāng)時(shí)，整個(gè)區(qū)域的風(fēng)區(qū)域的效果，工作人員需要在前期獲取的土壓數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，在土壓平衡盾構(gòu)的掌子面、刀盤位置建立相應(yīng)泥膜，為開(kāi)倉(cāng)工作營(yíng)造出良好的外部環(huán)境。根據(jù)過(guò)往經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，在掌子面泥膜構(gòu)建的過(guò)程中，需要選用鈉基膨潤(rùn)土，將其黏度控制在80秒到120秒的范圍之內(nèi)。在實(shí)際的掌子泥膜構(gòu)建環(huán)節(jié)，工作人員可以操控螺旋機(jī)，將盾構(gòu)土倉(cāng)中的渣土運(yùn)送到盾構(gòu)中心的軸線位置，對(duì)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的受力結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理優(yōu)化，在完成上述操作后，將提前準(zhǔn)備好的膨潤(rùn)土注入土倉(cāng)內(nèi)，并進(jìn)行加壓處理，形成掌子面泥膜。

2土壓平衡盾構(gòu)開(kāi)倉(cāng)模擬計(jì)算方法

土壓平衡盾構(gòu)開(kāi)倉(cāng)過(guò)程中，為提升富水復(fù)合地層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及氣密性，技術(shù)人員在進(jìn)行帶壓開(kāi)倉(cāng)作業(yè)的過(guò)程中，需要技術(shù)人員在相關(guān)數(shù)學(xué)模型的輔助下，做好模擬計(jì)算工作，旨在增強(qiáng)土壓平衡盾構(gòu)開(kāi)倉(cāng)的質(zhì)效，避免施工安全事故的發(fā)生。

在土壓平衡盾構(gòu)開(kāi)倉(cāng)模擬的過(guò)程中，工作人員需要對(duì)不同壓力狀態(tài)下，開(kāi)倉(cāng)過(guò)程中，沉降情況進(jìn)行模擬計(jì)算?？紤]到整個(gè)模擬計(jì)算涉及的數(shù)據(jù)較多，在實(shí)際的計(jì)算環(huán)節(jié)，可以使用相應(yīng)的設(shè)備，分別進(jìn)行不同的縫隙，形成移位云圖，以直觀的方式，將開(kāi)倉(cāng)位移情況，進(jìn)行分析助力。富水復(fù)合地層在進(jìn)行土壓平衡盾構(gòu)開(kāi)倉(cāng)的過(guò)程中，考慮到整個(gè)開(kāi)倉(cāng)流程較為煩瑣，開(kāi)倉(cāng)技術(shù)要求較高，為確保開(kāi)倉(cāng)技術(shù)方案與實(shí)際的開(kāi)倉(cāng)作業(yè)的有效銜接。以北京地鐵昌平線二段工程為例，由十三陵風(fēng)景保護(hù)區(qū)內(nèi)的澗頭村，穿越京包高速，京通鐵路后，在京銀路下穿行向南接入西關(guān)環(huán)島中間風(fēng)井。區(qū)間線路主要穿越圓礫卵石層，中粗砂層，粉細(xì)砂層，粉質(zhì)黏土層?？紤]到實(shí)際施工區(qū)域地形復(fù)雜，在整個(gè)開(kāi)倉(cāng)過(guò)程中，由主管刀盤、刀具的工程師及機(jī)電總工制定具體施工方案，并在開(kāi)倉(cāng)前針對(duì)施工過(guò)程中的操作注意事項(xiàng)組織施工人員進(jìn)行技術(shù)交底。

3結(jié)束語(yǔ)

為保證土壓平衡盾構(gòu)開(kāi)倉(cāng)工作的有序進(jìn)行，推動(dòng)富水復(fù)合地層掘進(jìn)施工的高效開(kāi)展，強(qiáng)化土壓平衡盾構(gòu)的管理維護(hù)能力。文章通過(guò)對(duì)土壓平衡盾構(gòu)開(kāi)倉(cāng)方案的制定、優(yōu)化以及數(shù)據(jù)模擬計(jì)算，結(jié)合某富水復(fù)合地層土壓平衡盾構(gòu)開(kāi)倉(cāng)的案例，對(duì)土壓平衡盾構(gòu)帶壓開(kāi)倉(cāng)工作技術(shù)方案以及實(shí)踐技巧進(jìn)行總結(jié)，逐步形成完備的開(kāi)倉(cāng)技術(shù)方案。

參考文獻(xiàn)

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