淤泥質(zhì)軟土地層盾構選型及掘進技術探究

任建新

摘要：淤泥質(zhì)軟土地層盾構施工作業(yè)存在諸多技術隱患，需要明確可能存在的技術問題，深入分析，制定和調(diào)整具體的施工方案、動態(tài)化管控，提升技術實施水平。

關鍵詞：淤泥質(zhì)軟土地層;盾構選型;掘進技術

一、引言

淤泥質(zhì)軟土地層條件下，盾構施工面臨諸多技術隱患，需要不斷優(yōu)化相關的技術，在盾構選型和掘進技術管控中，消除技術問題，提升技術水平。

二、某工程概況

某地鐵十號線3標隱～莫盾構區(qū)間左線全長971m，采用一臺土壓平衡盾構機施工，從隱秀路站始發(fā)，莫干山站接收。盾構區(qū)間穿越的地層主要為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土。本項目淤泥質(zhì)軟土比較軟弱，靈敏度強，承載力較小，容易出現(xiàn)局部破壞或滑動。在荷載作用下產(chǎn)生土體結構破壞、不均勻沉降、較大的側(cè)向變形等問題，且沉降與變形持續(xù)的時間長，強度恢復時間也較長。

三、淤泥質(zhì)軟土地層盾構機掘進出現(xiàn)的問題分析

1.盾構機上浮問題

在淤泥質(zhì)軟土地層中，因為土地中的水分含量較大，加之土體自身的上浮阻力較小，盾構機的整體抗浮能力不足。

2.盾構機姿態(tài)難控制

在施工過程中，利用精確的定位導向設備為盾構機通過路線方向，控制盾構機姿態(tài)，但是淤泥質(zhì)軟土地層條件下的盾構姿態(tài)容易受到浮力、控制操作誤差的影響，導致盾構姿態(tài)的控制要求高，控制難度大。

3.管片上浮

在盾構管片施工中，要及時做好有關的穩(wěn)定性控制，在盾構管片的管控中及時注漿，消除浮力作用，如因為注漿及時性不足，會出現(xiàn)管片上浮的問題。

4.管片破損

管片破損問題為導致襯砌結構的穩(wěn)定性受到較大影響，在管片施工作業(yè)中要做好材料進場控制，避免對管片造成不利的破壞作用，如不能采取規(guī)范化作用機制，可能存在較大的管片損壞隱患。

5.地面沉降量大

盾構施工持續(xù)開展，打破原有穩(wěn)定層的力學穩(wěn)定體系會導致地面沉降問題，尤其是對淤泥質(zhì)軟土地層來說，其土體的自身穩(wěn)定能力較弱，如不能及時建立后續(xù)的穩(wěn)定支撐圍護結構，必然不斷增加沉降量。

四、淤泥質(zhì)軟土地層盾構選型優(yōu)化

為了保障盾構設備能充分適應淤泥質(zhì)軟土地層的各種技術隱患，在盾構管控中根據(jù)具體的盾構參數(shù)類型、地質(zhì)條件參數(shù)情況，評價不同盾構機的使用效果。為避免盾構機在施工過程中出現(xiàn)不良上浮隱患，需控制好盾構機的質(zhì)量，在盾構選型管控中，保障主機質(zhì)量滿足施工技術要求。重心位置根據(jù)掘進上浮情況，調(diào)整其前后位置。為了提升注漿能力，在盾構機的選型中注意保障注漿管路有足夠的數(shù)量，全面提升連續(xù)注漿能力，發(fā)揮較高的注漿控制效果。控制盾尾間隙，在盾構機的姿態(tài)出現(xiàn)偏差時，通過預留較大的盾尾間隙，避免盾尾出現(xiàn)不良的間隙隱患，在盾構選型控制層面上留有足夠的拼接間隙。

五、淤泥質(zhì)軟土地層盾構掘進技術要點

1.控制盾構掘進姿態(tài)

在淤泥質(zhì)軟土地層施工過程中，要控制好盾構掘進的能力，提出更加到位的推理差控制機制，通過借助四組液壓推進裝置的動力調(diào)控能力，精確實現(xiàn)各種推力方向控制，提升方向控制能力。在盾構姿態(tài)的控制調(diào)整中，保障具備較高盾構姿態(tài)與設計軸線管控效果，一般以“小糾偏、勤糾偏”的盾構掘進控制理論，有效調(diào)整盾構姿態(tài)，在盾構管控中避免造成較大的糾偏誤差，也避免盾構設備受到較大的磨損隱患。控制盾構掘進姿態(tài)，需提升精準的控制水平，通過在調(diào)整液壓推進設備推力差值，精確控制方向。在淤泥質(zhì)軟土地層盾構施工過程中，由于長期受到上浮作用力的影響，因此要科學調(diào)整盾構姿態(tài)，掌握盾構姿態(tài)的科學管控能力。在盾構姿態(tài)的變化控制過程中，有效獲取盾構測量的數(shù)據(jù)，指導后期的管片施工作業(yè)，利用盾構測量導向機制和各種位置監(jiān)測手段，精確掌握盾構機的位置變化情況。

2.合理選擇掘進參數(shù)

掘進參數(shù)的有效設置，能科學開展盾構施工作業(yè)，應控制好施工掘進的速度，因為淤泥質(zhì)軟土地層下的盾構施工存在較大的既定設置路線偏移情況，在施工過程中及時做好后期注漿施工工作，盡早形成結構穩(wěn)定機制。均衡施加推力，控制掘進施工過程的穩(wěn)定性。同步做好管片拼裝施工跟進，在完成上一掘進施工之后，及時拼接管片，確保管片施工質(zhì)量符合要求，達到設計穩(wěn)定狀態(tài)后，進行環(huán)境的掘進施工。在施工過程中要控制土倉壓力，發(fā)揮更加到位的掘進控制優(yōu)勢，根據(jù)地質(zhì)條件參數(shù)，結合地表沉降的控制要求，進行反復觀察，提取有效的試驗參數(shù)，做好土倉壓力控制，一般在沉降量較小的施工監(jiān)測指標下，保持施工作業(yè)連續(xù)進行。土倉壓力控制需要實時監(jiān)測地表沉降、拱頂沉降等，獲得動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，指導盾構施工，及時調(diào)整施工參數(shù)，保障施工能順利開展。

3.優(yōu)化注漿參數(shù)

注漿工作對淤泥質(zhì)軟土地層盾構施工質(zhì)量的影響較大，一方面要及時完成注漿工作，同時提升注漿工藝技術，控制注漿壓力和注漿量，在注漿施工過程中提高注漿材料的性能，在注漿材料質(zhì)量參數(shù)和配合比的控制過程中，發(fā)揮較高的注漿工藝實施效果。

六、盾構掘進效果分析

該地鐵十號線3標隱～莫盾構區(qū)間左線全長971米，平均進度215米/月，通過合理化管控，掘進姿態(tài)全面受控，有效遏制了管片錯臺、開裂現(xiàn)象，成型隧道質(zhì)量較杭州地鐵二號線得到了大幅提升。

七、結語

淤泥質(zhì)軟土地層下的盾構施工需控制盾構姿態(tài)，科學設置盾構參數(shù)，在施工過程中，優(yōu)化注漿參數(shù)，提升注漿施工作業(yè)效果。

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