土壓平衡盾構(gòu)機過富水砂層施工技術(shù)

摘要：結(jié)合廣佛線8標施工實例，對土壓平衡盾構(gòu)機通過富水砂層施工技術(shù)進行了闡述。
關(guān)鍵詞：土壓平衡盾構(gòu)機 富水砂層 施工技術(shù)
        1工程概況
        珠江三角洲城際快速軌道廣州至佛山段土建施工項目盾構(gòu)工程隧道雙線總長為4829.205m，盾構(gòu)隧道要在砂層中穿過，地面為桂城交通要道桂瀾路，隧道埋深7.8～14.3米。砂層為良好的富水和透水地層，飽含地下水，滲透系數(shù)為8.62～29.11m/d。
        2 技術(shù)特點
        土壓平衡式盾構(gòu)又稱削土密封式或泥土加壓式盾構(gòu)。適用于含水的軟土、軟巖、硬巖及混合地層的隧道掘進。掘進施工可采用土壓平衡、氣壓平衡和敞開三種模式。掘進操作可自動控制、也可半自動控制或手動控制。盾構(gòu)機配備了自動導向系統(tǒng), 可控制和穩(wěn)定掘進方向, 具有靈活轉(zhuǎn)向糾偏能力。盾構(gòu)刀盤結(jié)構(gòu)能滿足不同地層的掘進速度要求。盾構(gòu)配備了同步注漿系統(tǒng), 對控制隧道周圍土體沉陷及建筑物保護非常有利。盾構(gòu)配備了泡沫及膨潤土注入系統(tǒng), 有利于碴土改良。配備了壓縮空氣系統(tǒng), 有利于防止工作面的滲水及控制地表沉降。
        3 掘進施工技術(shù)
　　盾構(gòu)機在富水砂層施工時，容易引起地層沉降大、隧道噴涌、盾構(gòu)姿態(tài)難控制等問題。針對這些問題，主要的施工技術(shù)有： 
　�、俨捎猛翂浩胶饽Ｊ骄蜻M，進行開挖面穩(wěn)定，設(shè)定合理的掘進參數(shù)，控制盾構(gòu)機姿態(tài)，控制土壓力以穩(wěn)定開作面，控制地表沉降，將施工對地層的影響減到最小。
        掘進過程土倉頂部壓力控制在1.0bar，掘進速度控制在30mm/min以上，出土量不得大于50立方米；盾構(gòu)機姿態(tài)保持向上，趨勢控制在范圍±4。掘進的過程必須盡可能的快，中間盡量減少停滯時間。在掘進接近1600mm時根據(jù)土倉頂部壓力減少或不出土，以使掘進至1800mm時土倉頂部壓力達到2.0bar~3.0bar范圍。
　�、诙軜�(gòu)掘進過程中向土倉內(nèi)及刀盤面注入泡沫等添加材料, 改善渣土性能, 提高渣土的流動性和止水性, 防止涌水流砂和發(fā)生噴涌現(xiàn)象, 并利于螺旋輸送機排土。
　　富水砂層中掘進可適量往土倉加入發(fā)泡劑，但必須根據(jù)實際情況嚴格控制發(fā)泡劑配比及加入量。
　　出現(xiàn)噴涌的解決措施：
　�、� 關(guān)閉出土閘門，關(guān)掉螺旋機，在頂部土壓不超限的情況下繼續(xù)往前掘進，使土倉基本滿土后（此時刀盤油壓較高，扭矩較大）停止；然后稍開出土閘門，不啟動螺旋機，讓土壓把砂土擠出，待砂土擠出速度較慢甚至不自動流出時再啟動刀盤往前掘進。 　�、� 關(guān)閉出土閘門，螺旋機正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速調(diào)至2.0rpm左右，繼續(xù)往前掘進，到頂部土壓達2.8bar時停止；待土壓降低到2.0bar以下時再按前面方法掘進，到刀盤扭矩較大（約3200KN·m）時，關(guān)閉刀盤及螺旋機，稍開出土閘門，讓土壓把砂土擠出，待砂土擠出速度較慢甚至不自動流出時再啟動刀盤往前掘進。
　�、郾３诌B續(xù)掘進，減少盾構(gòu)機停頓時間。適當縮短漿液膠凝時間，保證注漿質(zhì)量。
　　盾尾同步注漿的量與地面沉降有較大關(guān)系，過少會造成地面較大的沉降，過多會竄漿至地面，污染環(huán)境。富水砂層注砂漿極易往外擴散，在掘進過程需根據(jù)注漿壓力（＜2.0bar）和地面情況及時調(diào)整注漿量。注漿的標準是確保脫出盾尾的管片背后的空隙能填滿，這不僅可降低后期地面的沉降，也對管片防水起到一定有利作用。
　　對于砂漿膠凝時間的控制，項目部做了多次試驗
        砂漿配比不是前篇一律的，應(yīng)根據(jù)地層和掘進情況進行動態(tài)的調(diào)整。
　�、苓\用導向系統(tǒng)和分區(qū)操控推進油缸, 控制盾構(gòu)姿態(tài), 防止盾構(gòu)抬升。
　　富水砂層的承重能力較低，加上盾構(gòu)機在掘進過程中的震動，姿態(tài)較易往下沉。因此在地層中盾構(gòu)機的姿態(tài)易保持向上，但趨勢易控制在±4。若出現(xiàn)機頭往下掉的情況，需及時通過千斤頂行程調(diào)節(jié)姿態(tài)。調(diào)節(jié)不可過急，易通過千斤頂行程及選取最優(yōu)管片兩者結(jié)合來調(diào)節(jié)；不然會使得盾尾間隙過小，造成管片錯臺。
        4 結(jié)束語 
　　隨著地下空間的開發(fā)與利用, 盾構(gòu)工法在我國得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在我國多個城市的地鐵施工中，都碰到了過富水砂層的難題。土壓平衡盾構(gòu)機過富水砂層技術(shù)以其施工工期短，對地表沉降控制好及成型隧道質(zhì)量高得到了業(yè)主和有關(guān)單位的肯定，在全國地鐵建設(shè)火熱的形式下，相信本技術(shù)會在城市地鐵施工中得到廣泛應(yīng)用。


[1] 張鳳詳，傅德明，楊國祥等.盾構(gòu)隧道施工手冊[M] 北京：人民出版社，2005： 306.
[2] 袁敏正，竺維彬.盾構(gòu)技術(shù)在廣州地鐵的應(yīng)用及〔3〕.廣東土木與建筑，2004（8）：43.

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