盾构穿越上软下硬地层施工关键技术研究

李召

摘 要：随着城市化建设进程的逐步加快，各大城市积极致力于地铁工程修建，盾构隧道施工技术快捷安全，以其独特的自身优势特征发展成为地铁工程建设的主要施工方式，其重要性不容忽视。在此，文章将针对盾构穿越上软下硬地层施工关键技术进行简要探讨。

关键词：盾构；穿越；地铁；技术

中图分类号：U455.43 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）05-0016-01

近年来，随着社会的不断进步，对城市交通提出了更高要求，地铁应运而生，该项交通工具拥有便捷、环保以及高效等特征，在交通日益紧张的城市中能够起到有效缓解交通压力的作用，可谓是城市交通组织的重要手段。通常来说，一般选用盾构法进行地铁工程施工建设，该施工技术不会对地面交通造成很大影响，可充分保护周边建筑物，能够适应复杂多变的环境，应用优势甚为明显。

1 施工准备

1.1 优化参数

开始穿越地层之前，需结合沉降情况优化施工参数，归纳总结沉降规律，针对盾构穿越地层结构展开合理分析，旨在实现最佳施工成效的最大化获取，严格控制地面沉降，确保盾构能够平稳安全地穿越地层结构。

1.2 维护设备

针对施工所用盾构机械设备采取有效的保养维护措施，确保龙门吊以及盾构机、二次注浆机、拌合站、电瓶车等相关设备拥有良好性能，可保持最佳运行状态，进而能够快速经过施工风险区域。

1.3 准备材料

施工之前，需尽可能准备数量充足且质量较优的工具和材料，坚决杜绝因为材料短缺使施工工作受到影响，提前准备好材料，确保工具数量足够且种类齐全，有备无患，规避意外状况的频繁发生。

1.4 人员设置

盾构穿越施工隶属于高风险作业，因此，必须结合施工情况配备素质水平较高的施工作业人员，合理安排设置人员，定期开展人员培训工作，确保设备维护以及盾构机操作者拥有丰富的施工经验以及较高的作业水平，能够积极应对施工进程中出现的各类突发问题和情况。

2 盾构穿越上软下硬地层施工关键技术

地铁隧道盾构施工工序包括盾构的安设与拆卸、土体开挖与推进、衬砌拼装与防水等部分，其基本构造包括盾构壳体、刀盘、人闸系统、螺旋输送机与保压泵喳装置、铰接装置、盾尾密封装置、管片拼装机和管片整圆器、刀盘驱动系统、盾构推进系统、同步注浆系统、泡沫发生系统、膨润土设备、数据采集系统、SLS-T隧道导向系统、后配套设备等部分。盾构法施工时，首先根据地铁规划设计，在隧道某段的一端用明挖法建造基坑，然后在其内安装盾构机，当盾构就位后，先向开挖面掘进相当于装配式衬砌宽度的土体，安装盾构反力架等设备，形成外部支撑，然后在盾壳的掩护下利用千斤顶将切口环向前项入土层进行地层开挖、装配衬砌，随后盾构靠顶在已拼装好的衬砌环上的千斤顶向前的推力来克服盾构掘进中所遇到的地层阻力，保持盾构能均匀连续前进。

2.1 设备掘进技术

在实际施工进程中，使用盾构机设备在上软下硬地层中进行觉得时候，针对软岩部分而言，切削掌子面便会使土层结构遭到破坏，针对局部岩石较硬部分，此处刀盘滚刀实际受力情况较大，伴随着局部硬岩的不断作用，刀盘所受损伤变大，因此，需将刀盘转速适当降低，将其所受瞬时冲击控制在安全荷载范围之内。对于上软下硬地质而言，若仅仅考虑刀盘保护因素，结合硬岩方式单纯掘进，则会导致超挖问题，造成地表发生沉降情况，基于此，必须在全土压平衡模式下进行掘进施工，即为在实际的掘进过程中用需确保掌子面压力平衡以及土舱压力相对较高些。参考实际情况，结合各项参数值针对刀盘扭矩以及油缸推力、掘进贯入度等数据因素实施合理调节。掘进上软下硬地层结构的时候应注重推力的优化降低，控制推进速度，原因在于所有断面所拥有的强度是各不相同的，若产生较大速度则是刀具早软硬交接的位置形成意外损伤问题。基于此类地层的实际条件，通常结合盾构机设备贯入度实施控制。尽可能采用土体改良技术，旨在将刀具及螺旋输送机设备所产生的磨损情况大大降低，规避涌水问题的形成，通常将含水量较大的泡沫注至土舱内部、刀盘前以及螺旋输送机内部位置，选用盾构机泡沫系统实现泡沫注入，在此需注意泡沫溶液组成比例控制。再者说，因为上软下硬地层中软岩部分极易催生坍塌问题，加之硬岩部分拥有较大硬度，进而难以实施切削，所以为充分保护刀具则会将掘进速度大大降低，然而此时却会对软岩部分稳定性造成不利影响，在此需确保土压值保持较高水平，确保掌子面拥有较强的稳定性。

2.2 姿态控制技术

一般而言，盾构机设备总共包括十六组推进油缸，共分四区，各区油缸能够实现独立控制并完成油压推进，在控制调整盾构姿态的时候能够历经一系列分区实现油缸压力的推进，调整控制盾构掘进的相关方向。具体来说，就滚动偏差而言，将横向撑靴设置于盾构支承位置，基于此实现盾构抵抗扭转能力水平的大大提升，尤其是针对硬岩地质，必须确保掘进速度处于较高水平，通过横向掌靴的合理运用，会形成较大的盾构体滚动限制成效。针对方向偏差，在推进施工进程当中，就不同位置实施推动进行的千斤顶参数设定偏差会直接造成掘进方向形成偏差，加之地层结构跟盾构表面存在有不平衡摩擦阻力，则会造成切口环切削欠挖地层所导致的阻力难以均衡掌子面开挖所产生的土压力，进而形成较大偏差问题；若掌子面所处地层上软下硬，价值其岩层分界处有着较大起伏，同样会催生方向偏差，就算此处土体力学性质甚为均衡，由于盾构刀盘重力影响，盾构会产生低头趋势，由此可见，在实际掘进时必须严格监测并控制竖直方向所形成的偏差。在姿态控制中需注意，针对盾构扭转实施有效控制，尽量选用合理推力；严格选择管片型号，保证盾构尾部位置间隙能够充分均匀；就转弯位置处的盾构姿态实施正确控制，慎重采取纠偏行为，保持缓慢掘进状态；实现管片安装精度的大幅提升；针对产生的注浆压力进行合理控制，充分确保实际填充质量。

2.3 换刀及加固技术

对于上软下硬地层结构而言，必须合理实施换刀行为，结合实际成效，正确选择合理的加固区域位置，在此需要注意的是应该在磨损超限之前尽可能完成换刀工作。为确保工作面具有较强稳定性，则可选用多种加固方式，譬如说旋喷桩加固以及全断面加固、舱内灌浆加固等类型。其中，注浆加固主要指的是基于一定压力值将拥有较强粘结性能的材料在被加固构件内部位置所存在空隙实施注入，旨在实现加固构件密实性以及完整性的强化增强，促进材料强度的优化提高。地基加固以及砌体结构裂缝缺陷加固修复等操作中较长运用注浆加固措施。

3 结 语

综上所述，在地铁工程建设中，穿越上软下硬地层结构的时候需配备高技能人才合理运用盾构施工技术开展施工活动，关注施工要点，确保施工安全，促进工程建设的高质完成，强化提升城市交通运营能力。

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