盾構機過富水砂層施工技術研究

許成發++康健++李杰

摘 要：盾構機是我國地下空間開發利用的重要機械，是地鐵、隧道等地下工程建設的主要設備。富水砂層屬于地下工程建設的不利地質，在對富水砂層開挖建設的過程中，因其含水豐富且透水性良好會給施工帶來很大問題和困難，例如噴涌、刀盤過度磨損等。因此，要特別注意盾構機在過富水砂層時的施工工藝和技術要求，面對問題采取恰當的解決辦法，這樣才能保證施工的順利進行，同時保證富水砂層地下工程的質量和穩定性。該文對土壓平衡式盾構機在富水砂層中的施工技術進行研究和探討。

關鍵詞：土壓平衡式盾構機 富水砂層 施工

中圖分類號：U455.43 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（a）-0029-02

人們經濟活動的日益頻繁和生活水平的提高，有限的地表空間資源越來越顯得捉襟見肘，于是，人們把視線轉移到地下空間的開發，地下工程的施工建設越來越多。特別是在交通領域，地鐵、管廊、飲水等工程的施工建設在地下工程施工建設中占重要地位，也使得盾構工法得以廣泛應用。土壓平衡式盾構機是我國地下工程開挖施工的主要機械設備，但是面對富水砂層這樣的不利地質，除了要嚴格按照規范要求進行施工外，還要根據地質條件所帶來的問題采取有效的方法予以解決，這樣才能使施工順利進行，同時保證工程質量。

1 施工技術分析

土壓平衡式盾構機常用于地鐵、隧道等地下工程的開挖施工，特別是對于富水砂層地質條件，因含水量豐富，透水性好，隧道掘進中會帶來很多問題，應用土壓平衡式盾構機是具有一定優勢的，在其他含水量較高的軟土層和混合地層中應用同樣適宜。盾構機在實際掘進施工的運行中，具有三種操作模式，即：土壓平衡、氣壓平衡、敞開式，可以根據實際施工需求在三種模式中進行切換。施工過程中控制模式也分為三種，即自動化、半自動化以及手動?，F代化的盾構機設備中通常都會配有導向系統，這有利于在掘進過程中對于方向進行自動控制，防止施工方向出現偏差，良好的方向穩定性也是盾構機的一大優勢。自動導向系統的配置和應用使得盾構機在掘進過程中能及時發現曲線偏差，使得偏轉的問題得到及時恰當的糾正。盾構機刀盤結構的設計使得設備能夠在不同的地層中按照標準要求來進行掘進，保證施工質量。注漿系統的配備減少了掘進施工對周圍環境的破壞，更好地滿足了綠色施工的要求。需要注意的是，隧道工程的施工建設必然對周圍土體造成一定的不利影響，容易發生土體塌陷、沉降等問題，這不僅不利于隧道工程的施工，對周圍原有的建筑物也會產生不利的影響，采取一些保護措施對于預防此類施工問題的發生是很有必要的。泡沫、膨潤土及高分子注入系統的配置對于盾構機在富水砂層的施工是非常有利的，加上空氣壓縮系統的配備，對于盾構機在掘進過程中防止工作面滲水、預防和控制地表沉降都具有非常重要的作用。

2 盾構機操作關鍵點

盾構機在掘進的過程中，會遇到多種問題，特別是在富水砂層的施工中，因富水砂層的地質特點常常會帶來地表沉降、流砂、噴涌等多方面的問題。為了對這些問題進行有效的預防和控制，盾構機的操作技術就顯得尤為重要。筆者結合工程概況、地質條件和實際工作經驗，對于盾構機在操作過程中的技術關鍵點進行歸納和總結，得出以下幾點結論，以供參考：

（1）盾構機在采取土壓平衡模式進行掘進施工的過程中，需要對開挖面土體的穩定性進行準確的計算，以此為參考條件來進行各項參數的設定，并對盾構機的掘進姿態、土壓力進行控制，從而達到預防地表沉降的目的。盾構機在富水砂層的掘進施工，保持向上的掘進姿態，速度保持高于30mm/min的狀態，嚴格控制出土量。在掘進的過程中盡量保持較高的、均勻的速度持續向前掘進。注意土倉頂部壓力的控制，特別是當掘進在1600～1800 mm之間時，要注意盡量控制出土量，土倉頂部壓力保持在0.2～0.3 MPa的范圍內為宜。

（2）盾構機在掘進的同時向倉內注入高分子聚合物或膨潤土，這樣做的目的在于使掘進產生的渣土流動性提高，同時使渣土具有一定的止水性，這對于預防流砂和噴涌具有重要的意義，也利于渣土的順利排出。一旦發生噴涌，要采取有效措施應對，迅速將排渣門關閉同時螺旋機停轉，如果頂部土壓在合理范圍內可繼續掘進。然后排渣門呈半開狀態利用土壓擠出砂土，待砂土不再自動流出重新啟動螺旋正常出土。

（3）盡可能的使盾構機保持連續掘進的狀態，掘進期間減少停頓。地面沉降的發生與注漿量有著密切的聯系，注漿量過少會加大地表沉降的發生機率，注漿過多又容易發生竄漿。特別是在富水砂層，注漿控制難度加大，要時刻根據地面情況對注漿量進行調整，保證能填滿空隙即可。砂漿膠凝時間與砂漿配比有直接的關系，要對膠凝時間進行良好的控制，就一定要按照配比標準來進行砂漿的配制，切不可根據經驗粗略估計來進行配比。

（4）盾構機的掘進姿態對于掘進質量有很大的影響，富水砂層本身在承重方面就很弱，盾構機在運行中本身又會產生振動，姿態很容易就發生下沉或者抬升的變化。在實際掘進中，要始終保持盾構機呈向上的姿態，以4 mm左右為宜，如果機頭出現下沉則需要立即對姿態采用千斤頂進行調節，在調節過程中要注意防止管片錯臺。

3 質量、安全、環保的控制要點

3.1 質量控制要點

因為是同步注漿，砂漿的質量尤其重要，砂漿要嚴格按照要求進行配比，切忌不可偷工減料，不可盲目配比，一定要攪拌充分。在通過控制油缸來對盾構機進行姿態調整的過程中，不可過急過猛，避免造成管片錯臺。在盾構機向前掘進的過程中要注意對出土量加以控制，過多的出土容易造成地面沉降。

3.2 安全控制要點

樹立安全意識，遵守項目施工安全相關的各項管理制度，嚴格按照規范要求和標準進行操作，施工有序，將安全施工放在首位。地下工程的通風和照明對于施工尤其重要，要做好施工現場的照明工作，盡可能的創設通風、明亮、安全的施工環境。加強用電安全管理，保證施工用電的安全管理。對于易燃易爆其他的運輸要嚴格進行管理，加強垂直運輸的監管，對于水平運輸也不能掉以輕心，謹防運輸事故和意外火災和爆炸事故。盾構機出土量要嚴格控制，切不可多出土，如果需要增加出土量需要向上級領導匯報，對安全狀況評估后再進行施工。對地面情況適時檢測，嚴防出現地面坍塌、沉降事故。因為場地空間十分有限，在對施工材料進行吊運的過程中要尤其加以注意。

3.3 環保控制要點

在工地內要建立專門的物資堆放場所，嚴謹占用人行通道，對于材料和機械設備要嚴格按照規則制度進行管理和存放。樹立環保意識，做好污水的排放和處理工作，設計必備的污水處理池，污水必須經過必要的處理后才可向市政排水管網排放，施工過程中產生的廢漿和淤泥要用專車進行運輸。施工現場要采取必要的措施控制粉塵，嚴禁亂焚亂燒現象。對于掘進過程中產生的油脂污染，要統一進行收集在進行有效的處理。成立專門的項目安全部和環保部，配備專門的管理人員和技術人員，做好安全和環保管理。

4 結語

從實踐應用的效果來看，土壓平衡盾構機在富水砂層施工的過程中，把握施工工藝和技術要點，可有效的控制掘進造成的地面沉降、噴涌，更好地解決了盾構機姿態問題，不僅有利于施工的順利進行，對于保證工程質量和穩定性也具有重要意義。隨著地下工程建設數量的不斷增加，建設規模的不斷擴大，盾構機會發揮越來越重要的作用。

參考文獻

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