富水復合地層中的土壓平衡盾構開倉技術探討

張俊雙

摘 要 在富水復合地層的施工過程中，土壓平衡盾構在掘進作業環節，會出現刀具磨損嚴重、泥餅固結的情況，影響了整個富水復合地層的掘進質效。為保證掘進施工的順利開展，往往需要對土壓平衡盾構進行帶壓開倉處理，實現盾構結構的更換以及維護。文章基于這種需求，以現有的技術手段為支撐，結合具體的施工案例，對富水復合地層施工區域，土壓平衡盾構開倉技術方案進行必要進行深入探討，旨在形成完備高效的土壓平衡盾構開倉模式。

關鍵詞 富水復合地層;盾構;開倉技術;技術方案

前言

富水復合地層中含有石英，土壓平衡盾構在掘進的過程中，刀盤刀具的磨損速度較快，對整個掘進工作產生了較大的消極影響。同時由于水分含量較高，土質中含有一定的黏性顆粒，土壓平衡盾構刀盤在使用過程中極易出現泥餅固結的情況，增大施工安全事故的發生概率。為做好土壓平衡盾構機刀盤的維護、管理工作，推動盾構機開倉工作的有序進行，最大程度地保證盾構開倉過程中富水復合地層的結構穩定性以及氣密性，技術人員需要立足于實際，依托現有的技術手段，扎實做好富水復合地層中土壓平衡盾構開倉工作。

1富水復合地層土壓平衡盾構開倉方案

富水復合地層土壓平衡盾構開倉的科學、高效開展，要求技術人員，結合富水復合地層的特點，制定詳細的土壓平衡盾構開倉方案，明確帶壓開倉技術要點，增強開倉的準確性。

1.1 富水復合地層刀盤后部止水方案

在土壓平衡盾構開倉之前，為避免開倉過程中富水復合地層內的地下水進入到土倉內部，影響整個開倉工作的整體質效。工作人員需要根據實際情況，切實做好相關區域的加固工作，在加固工作完成后，繼續操控土壓平衡盾構，使得刀盤進入到預定的加固區域，通常情況下，刀盤在加固區域要掘進7厘米的深度，以保證后續注漿止水工作的順利進行[1]。在完成上述準備工作之后，工作人員向盾構尾部注入一定量的油脂，使得土壓平衡盾構的止水效果得到提升，并且增強二次注漿過程中，盾構發生泥結的情況，使得土壓平衡盾構的性能穩定性得到充分的保障，避免了在止水操作后，進行設備性能調試等相關工作[2]。同時工作人員可以借助于土壓平衡盾構殼體預留的孔洞，向盾構四周注入一定規格的膨潤土泥漿，通常情況下，膨潤土泥漿的密度需要保持在1.05g/cm3到1.10g/cm3的范圍之內，這種處理方式，能夠最大程度地避免在刀盤后部止水過程中，出現漿液回流引發盾構結構泥結的情況，保證整個開倉工作的質效，減輕后續盾構設備維護處理的難度。在整個注漿過程中，技術人員通過計算注漿壓力以及做好相應的止水準備工作，其數字公示為：QL =π·Rk2·L·η·β式中：QL --注漿量，m3;

Rk --漿液擴散半徑，m，取0.8～1.0m，L--長度，m;有效長度1.5m;η--圍巖孔隙率;取0.3;β--漿液損耗系數。借助于數學模型，工作人員在較短的時間內完成了相關開場工作，確保了整個土壓平衡盾構設備的正常運轉，為后續施工作業奠定了堅實的基礎。

1.2 土壓平衡盾構掌子面泥膜止水方案

在土壓平衡盾構開倉的過程中，為減少意外情況的發生，技術人員帶壓開倉，進行掌子面泥膜止水之前，需要做好土壓計算工作，以保證整個止水工作的有效性，增強富水復合地層的結構穩定性。在實際的操作環節，需要根據靜止土壓，借助于水土分算的方式，進行相關區域內的土壓大小進行計算[3]。從實際情況來看，開倉過程中，整個施工區域處于封閉狀態，所以工作人員在選取數據參數時，可以將地面附加荷載排除在計算過程之中，并按照數學模式的要求，進行土壓數據的計算與獲取。在計算環節，工作人員需要根據施工區域的實際情況，靈活調整各項參數。出于確保土壓平衡盾構帶壓開倉時，整個區域的風區域的效果，工作人員需要在前期獲取的土壓數據的基礎上，在土壓平衡盾構的掌子面、刀盤位置建立相應泥膜，為開倉工作營造出良好的外部環境。根據過往經驗來看，在掌子面泥膜構建的過程中，需要選用鈉基膨潤土，將其黏度控制在80秒到120秒的范圍之內。在實際的掌子泥膜構建環節，工作人員可以操控螺旋機，將盾構土倉中的渣土運送到盾構中心的軸線位置，對土壓平衡盾構機的受力結構進行合理優化，在完成上述操作后，將提前準備好的膨潤土注入土倉內，并進行加壓處理，形成掌子面泥膜。

2土壓平衡盾構開倉模擬計算方法

土壓平衡盾構開倉過程中，為提升富水復合地層的結構穩定性以及氣密性，技術人員在進行帶壓開倉作業的過程中，需要技術人員在相關數學模型的輔助下，做好模擬計算工作，旨在增強土壓平衡盾構開倉的質效，避免施工安全事故的發生。

在土壓平衡盾構開倉模擬的過程中，工作人員需要對不同壓力狀態下，開倉過程中，沉降情況進行模擬計算。考慮到整個模擬計算涉及的數據較多，在實際的計算環節，可以使用相應的設備，分別進行不同的縫隙，形成移位云圖，以直觀的方式，將開倉位移情況，進行分析助力。富水復合地層在進行土壓平衡盾構開倉的過程中，考慮到整個開倉流程較為煩瑣，開倉技術要求較高，為確保開倉技術方案與實際的開倉作業的有效銜接。以北京地鐵昌平線二段工程為例，由十三陵風景保護區內的澗頭村，穿越京包高速，京通鐵路后，在京銀路下穿行向南接入西關環島中間風井。區間線路主要穿越圓礫卵石層，中粗砂層，粉細砂層，粉質黏土層。考慮到實際施工區域地形復雜，在整個開倉過程中，由主管刀盤、刀具的工程師及機電總工制定具體施工方案，并在開倉前針對施工過程中的操作注意事項組織施工人員進行技術交底。

3結束語

為保證土壓平衡盾構開倉工作的有序進行，推動富水復合地層掘進施工的高效開展，強化土壓平衡盾構的管理維護能力。文章通過對土壓平衡盾構開倉方案的制定、優化以及數據模擬計算，結合某富水復合地層土壓平衡盾構開倉的案例，對土壓平衡盾構帶壓開倉工作技術方案以及實踐技巧進行總結，逐步形成完備的開倉技術方案。

參考文獻

[1] 沈芳芳.蘇州地鐵3號線土壓平衡盾構復合地層掘進技術研究[J].建材與裝飾，2018，（3）：86-87.

[2] 林旭紅.土壓平衡盾構機下穿既有地鐵線路施工技術控制要點[J].廣東土木與建筑，2018，（4）：54-55.

[3] 王博，郭宏智，李金求.鄭州粉土粉砂層土壓平衡盾構渣土改良研究[J].交通科學與工程，2019，（7）：99-101.