盾构穿越上软下硬地层施工关键技术

曲小玉

摘要：盾构穿越上软下硬地层施工关键技术并不是单纯的一项技术，其有相应的技术应用前置和后续的技术发展。文章从阐述盾构穿越施工前期工作入手，对盾构穿越上软下硬地层施工等关键技术和技术的后续优化进行了分析。

关键词：盾构穿越；上软下硬地层；地层施工；关键技术；隧道工程 文献标识码：A

中图分类号：U455 文章编号：1009-2374（2016）16-0110-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.16.053

盾构穿越上软下硬地层施工的进行是为了能够有效地缓解我国大型城市长期存在的交通拥堵和交通困难的情况，因此在这一前提下只有掌握好必要的施工要点，才能够促进施工的顺利进行。

1 盾构穿越施工前期工作

盾构穿越施工前期工作为整体施工奠定了基础与基调，以下从理解施工优越性、合理优化施工参数、做好设备前期维护、施工人员与材料准备等方面出发，对于盾构穿越施工的前期工作进行了分析。

1.1 理解施工优越性

盾构穿越施工首先需要施工人员理解到施工技术的优越性。众所周知，近年来随着我国更多大城市的建设工作，这实际上对于配套的交通体系要求越来越高。在这一过程中地铁以其特有的方便、环保、高效的特点，在日益紧张的城市交通中能起到有效缓解交通压力的作用。在这一过程中盾构穿越上软下硬地层施工计算的应用能够有效避免对于地面交通造成很大影响，并且还可以充分保护周边建筑物，因此具有很强的优越性。与此同时，盾构穿越上软下硬地层施工计算的应用能够有效适应复杂多变的环境，并且可以在参考实际情况的基础上通过结合各项参数值针对刀盘扭矩以及油缸推力来对于推力进行合理的优化降低，因此在控制推进速度上面也具有良好的应用效果。

1.2 合理优化施工参数

盾构穿越施工需要以精确的施工参数作为施工的基础。施工人员在合理优化施工参数的过程中，首先，应当于开始穿越地层之前灵活的结合沉降情况来对于施工参数进行确定；其次，施工人员在适当的操作参数优化过程中应注意总结沉降规律，并通过合理的分析和对盾构穿越地层的结构参数进行扩展，达到最大限度地提高施工的有效性。与此同时，还应当严格控制地面沉降，确保盾构在此基础上能安全顺利地通过结构的形成，并且能够避免较大偏差问题的形成。

1.3 做好设备前期维护

盾构穿越施工前期工作的关键是设备的维护和性能的确保。施工人员在设备前期的维修过程中，首先要采取有效措施确保盾构机在施工中的使用。状态平稳正常的运行状态；其次，应当对于包括二次注浆机和拌合站等必要的施工设备进行全面的性能检测，从而能够在此基础上确保其能够保持最佳运行状态，最终能够起到快速经过施工风险区域的效果。与此同时，施工人员应当保持盾构能均匀连续前进，并且在这一过程中针对盾构扭转实施有效控制，最终能够实现管片安装精度的大幅度提升。

1.4 施工人员与材料准备

盾构穿越施工离不开施工人员和施工材料的支持。首先，施工企业应尽可能在施工前做好刀具和材料在数量和质量上的相关检查，有效地消除材料的短缺或质量不合格所造成的影响；其次，施工企业在进行人员与材料的准备工作时应当紧密结合施工人员的施工质量水平，并在正式人员培训过程中最终能够确保施工人员可以更加积极地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要点

盾构穿越上软下硬地层施工有诸多要点，以下从盾构安装与拆卸工作、合理应用掘进技术、采用土体改良技术、做好姿态控制工作等方面出发，对于盾构穿越上软下硬地层施工的要点进行了分析。

2.1 做好补勘和地面施工环境调查

盾构穿越施工技术应用的第一步就是做好补勘和地面施工环境调查。施工人员在做好补勘和地面施工环境调查过程中，首先应当对于工程地区的气象条件有着细致的了解，并且将其作为工程勘察和主要内容的收集分类的关键；其次，应当在分析了地基层分布的成因的前提下对于当地的地下水类型进行细致的分析，然后在此基础上详细研究当地的植被生长情况；最后，应当对于岩土参数进行测量，并且根据高实用性的基本原则，在复杂地质条件下的调查工作中，对于速度测试和静态检测在内的环境调查技术进行灵活的应用，就可以带来良好的效果。

2.2 合理应用掘进技术

盾构穿越施工技术应用需要建立在合理应用掘进技术的基础上。施工人员在合理应用掘进技术的过程中，首先应当通过控制颗粒大小来避免导致土层结构遭到破坏（具体数值如图1）。例如施工人员可以通过将上部土压控在0.01～0.05MPa，下部土压控制在0.07～0.12MPa来获得良好的土层稳定性；其次，还应当针对局部岩石较硬部分将刀盘转速适当降低，从而能够顺利地将其所受瞬时冲击控制在安全荷载范围之内；最后，还应当结合硬岩方式单纯掘进，从而能够在此基础上有效减少超挖问题的出现，也减少地表发生沉降的概率。

2.3 采用土体改良技术

盾构穿越施工技术应用的关键是采用土体改良技术。施工人员在采用土体改良技术的过程中首先应当尽可能地优先采用土体改良技术，从而能够在此基础上将刀具及螺旋输送机设备所产生的磨损情况大大降低；其次，应当努力规避涌水问题的形成，在这一过程中工作人员可以选择将含水量较大的泡沫注至土舱内部来实现泡沫的合理注入；最后，还应当在充分保护刀具的前提下避免对于软岩部分稳定性造成不利影响，最终能够确保土压值保持在较高的稳定水平上。

2.4 做好姿态控制工作

盾构穿越施工技术应用应当努力做好姿态控制工作。首先，施工人员在工作过程中，应通过一系列的挡板来推动气缸压力的姿态控制，有效地调整盾构方向控制；其次，施工人员在做好姿态控制工作的过程中还应当将横向撑靴设置于盾构支承位置，从而能够在此基础上促进盾构抵抗扭转能力水平得到显著提升；最后，还应确保在高水平的驾驶速度。在这个过程中，合理使用横向的手掌引导可以避免大的盾构滚动约束效应的形成，针对方向偏差最终能够有效减少摩擦阻力对于施工造成的不利影响。

3 盾构穿越上软下硬地层施工优化

盾构穿越上软下硬地层施工的优化是一项系统性的工作，以下从合理实施换刀行为、裂缝缺陷的合理加固、软弱地层应对、施工信息化控制等方面出发，对于盾构穿越上软下硬地层施工的优化进行了分析：

3.1 合理实施换刀行为

盾构穿越上软下硬地层施工优化需要合理的实施换刀行为。施工人员在合理实施换刀行为的过程中首先应当确保刀盘的转速要控制在1.2～1.6r/min，并且在这一过程中通过结合实际成效来正确选择合理的加固区域位置；其次，还应当在其磨损超限之前尽可能完成换刀工作，从而能够为确保工作面具有较强稳定性起到重要的助力；最后，应当努力实现加固构件密实性以及完整性的强化增强，最终能够促进材料强度得到有效的提升。

3.2 裂缝缺陷的合理加固

盾构穿越上软下硬地层施工优化需要着眼于裂缝缺陷的合理加固。施工人员在裂缝缺陷的合理加固的过程中，首先应当合理的施工活动，通过盾构施工技术，并通过关注施工要点保证施工的整体安全；其次，为了能够促进工程建设的高质完成，则应当针对不同的地质条件采用合理的渣土改良技术，从而能够起到保证盾构施工安全、顺利、快速的效果。

3.3 软弱地层应对

盾构穿越上软下硬地层施工优化的关键是软弱地层应对。施工人员在软弱地层应对的过程中，首先可以通过在采取向土仓内加入泥浆或者是膨润土的方式，来确保对砂层或者是其他软弱地层内部的高压空气不易逸出，最终能够有效防止软弱地层坍塌；其次，应当确保硬岩中注入的泡沫量一般为35L/m，从而能够起到稳定开挖面并且可以防止刀盘产生泥饼。

3.4 施工信息化控制

盾构穿越上软下硬地层施工优化应当在坚持施工信息化控制的基础上进行。施工人员在施工信息化控制的过程中，首先可以根据地质剖面图来随时对于监控土的性质确定界面进行转换，在这一过程中工作人员可以根据不同地质状况选用不同的刀具配置模式；其次，当遇到强度特别高的硬岩时可以通过监测土体位移及地面沉降，并且根据监测反馈信息来更加及时地调整施工参数土仓压力，最终能够有效地避免超挖和地表沉降问题的出现。

4 结语

盾构穿越上软下硬地层施工的高效进行需要建立在裂缝处理、信息化控制、地层应对等关键环节上。因此施工人员应当对于施工的关键技术与关键点做到了然于胸，从而能够在此基础上切实地提升盾构穿越上软下硬地层施工的整体水平。

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