土壓平衡盾構(gòu)機過富水砂層施工技術(shù)探討

1、土壓平衡盾構(gòu)機過富水砂層施工技術(shù)探討1工程概況珠江三角洲城際快速軌道交通廣州至佛山段（崗千燈湖金融高新區(qū)站盾構(gòu)區(qū)間）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7.814.3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8.6229.11m/d。2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：采用土壓平衡模式掘進，進行開挖面穩(wěn)定計算，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

2、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2.0bar3.0bar范圍。盾構(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

3、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。保持連續(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

4、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。運用導(dǎo)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

5、，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。3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(dǎo)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。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)