【摘 要】盾構(gòu)機(jī)在砂層中掘進(jìn)時(shí)，由于砂層透水性較強(qiáng)，容易造成砂層流失，最終結(jié)果是造成較大的地面沉降，以至于地面沉陷。本文結(jié)合多年的盾構(gòu)施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出盾構(gòu)機(jī)在砂層中掘進(jìn)時(shí)的施工方法和相應(yīng)措施，與同行們一起共同探討。

【關(guān)鍵詞】盾構(gòu)隧道；地面沉降塌陷；防止措施

前言：

盾構(gòu)隧道在施工過程中對(duì)地表的控制直接影響到整個(gè)工程項(xiàng)目的成功與否，特別是在建筑物密集的老城區(qū)和大量交通要道，所以盾構(gòu)機(jī)在砂層中掘進(jìn)時(shí)地面的塌陷及沉降要控制在允許范圍內(nèi)，這樣才能把工程成本和經(jīng)濟(jì)損失降到最低。因此，我們有必要對(duì)盾構(gòu)機(jī)在砂層中的掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行討論，并尋求更好的施工方法。

1 項(xiàng)目地理概況

惠城際軌道交通工程GZH-12標(biāo)盾構(gòu)期間起止里程為DK97+966~DK100+885，盾構(gòu)隧道長(zhǎng)度2919m，從云山西路站始發(fā)，穿越東江、建筑物密集的老城區(qū)和大量交通要道后到達(dá)盾構(gòu)接收井拆解吊出。此區(qū)間有約500m砂層地段，地層從上到下依次為：素填土、粉質(zhì)粘土、圓礫土、細(xì)砂、全風(fēng)化含礫砂巖、強(qiáng)風(fēng)化含礫砂巖、弱風(fēng)化含礫砂巖。地下水主要為潛水，水位3-3.6m，由于此地層距離東江近，從地層構(gòu)造上看，砂層中的水略具承壓性。

2 盾構(gòu)隧道地面沉降塌陷的防止措施

盾構(gòu)機(jī)通過此類地層時(shí)，由于與砂層直接接觸的土層較薄，易受力變形產(chǎn)生裂隙和裂縫，從而形成了與砂層中的水有直接的聯(lián)系通道，進(jìn)而也將成為該砂層流失的通道，其最終的結(jié)果是造成較大的地面沉降，以至于地面塌陷。為了防止盾構(gòu)機(jī)通過此地層時(shí)發(fā)生沉降、塌陷。其具體措施如下：

2.1 做好盾構(gòu)機(jī)的維修和保養(yǎng)。

通過砂層前對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行全面檢查、維修和保養(yǎng)，確保盾構(gòu)機(jī)的故障率降到最低能夠快速的通過砂層地段。特別是注漿系統(tǒng)和盾尾刷的檢查和更換，只有完好的注漿系統(tǒng)才能夠及時(shí)并有效的填充管片背后空隙。由于砂層中的滲水性較強(qiáng)，如盾尾刷密封失效就無法防止砂土、泥水從盾尾間隙冒出，造成水土流失。

2.2 采用土壓平衡模式推進(jìn)。盾構(gòu)機(jī)通過砂層地段時(shí)，由于砂土具有滲水性大，受到擾動(dòng)容易塌陷等特點(diǎn)，需要采用土壓平衡模式掘進(jìn)，以確保密封土倉(cāng)壓力穩(wěn)定開挖面，控制地表沉降，防止地層出現(xiàn)塌陷。盾構(gòu)機(jī)在砂層中掘進(jìn)時(shí)，控制土倉(cāng)壓力有兩種方式，一種是通過氣壓來控制土倉(cāng)內(nèi)壓力，一種是通過土壓來控制土倉(cāng)壓力。

2.2.1 氣壓控制土倉(cāng)壓力的方法有兩種：一是通過開啟保壓系統(tǒng)來穩(wěn)定土倉(cāng)內(nèi)壓力：二是在掘進(jìn)時(shí)加大泡沫管氣體的比例往土倉(cāng)內(nèi)加氣壓以達(dá)到一個(gè)平衡的氣壓狀態(tài)。由于砂層地段的透水性較強(qiáng)，所以應(yīng)盡量避免地層中的水滲到土倉(cāng)內(nèi)，引起流砂造成地表沉降超限和塌陷，同樣也會(huì)造成螺旋機(jī)出土?xí)r噴涌。為了避免砂層中的水滲到土倉(cāng)內(nèi)可適當(dāng)通過調(diào)節(jié)土倉(cāng)氣壓抑制地下水滲入。

2.2.2 控制土倉(cāng)土壓力的方法主要有兩種：一是在保持推進(jìn)速度不變的情況下，調(diào)節(jié)螺旋機(jī)的轉(zhuǎn)速或螺旋機(jī)閘門大小（螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速減小或閘門開度減小均能達(dá)到增大土倉(cāng)壓力的效果），控制出土量，建立和保持土倉(cāng)壓力；二是在保持螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速或螺旋機(jī)閘門大小不變的情況下，加大千斤頂?shù)目偼屏?，提高推進(jìn)速度，增大土倉(cāng)內(nèi)的土壓力。

2.3 盡量快速通過。

掘進(jìn)速度的加快能夠及早為管片背后注漿創(chuàng)造條件，有利于隧道穩(wěn)定和控制地表沉降。在條件允許的情況下，應(yīng)盡量提高掘進(jìn)速度，避免刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)地層擾動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)而造成上部砂層液化和塌陷。

2.4 注意土體改良。 適當(dāng)使用聚合物添加劑、膨潤(rùn)土來改良渣土，水土混合，以增加止水效果，避免流砂的發(fā)生。

2.5 加強(qiáng)注漿控制。

由于砂層的滲透性較好，實(shí)際注漿量應(yīng)大于理論計(jì)算量，以保證注漿質(zhì)量。必要時(shí)，應(yīng)調(diào)整砂漿的配合比，增加水泥用量，縮短砂漿的初凝時(shí)間，加快管片周圍土體的固結(jié)，避免地表沉降超限。為彌補(bǔ)同步注漿的不足，要及時(shí)對(duì)管片進(jìn)行二次注漿，位置宜盡量靠近盾尾，為了避免注漿壓力過大打穿盾尾，以盾尾倒數(shù)第4環(huán)第5環(huán)位置最佳。二次注漿采用雙液漿，根據(jù)情況通過調(diào)節(jié)水玻璃的大小調(diào)整水泥漿的初凝時(shí)間，注漿壓力應(yīng)控制在3巴~5巴。最大不超過5巴，以免造成管片錯(cuò)臺(tái)。必須保證管片背后空隙填充密實(shí)。

2.6 控制好盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)。在這種地層中掘進(jìn)，盾構(gòu)機(jī)容易上浮，為了防止上浮造成超限，掘進(jìn)時(shí)宜把盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)往下壓。

2.7 加強(qiáng)對(duì)出土量的控制。

及時(shí)掌握掌子開挖面的地質(zhì)情況，通過皮帶上出來的土觀察地層變化，控制出土量在理論數(shù)據(jù)之內(nèi)，防止超挖而造成地表沉降和塌陷。

2.8 加強(qiáng)監(jiān)測(cè)工作，及時(shí)反饋監(jiān)測(cè)信息。

加強(qiáng)該段的地表沉降和建筑物沉降的監(jiān)測(cè)。根據(jù)地表沉降和建筑物沉降的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合地質(zhì)情況，及時(shí)調(diào)整土倉(cāng)壓力，千斤頂推力等掘進(jìn)參數(shù)，做到信息化施工。

2.9 由于砂層地段的透水性強(qiáng)，所以盡量避免排水，以免引起地表沉降超限。當(dāng)遇到地下水很大時(shí)，可加入適當(dāng)壓力的壓縮空氣，以排除密封土倉(cāng)內(nèi)的水。

3 結(jié)束語(yǔ)

以上各個(gè)要點(diǎn)的把握和操作得當(dāng)，決定著盾構(gòu)機(jī)在此地段的整個(gè)掘進(jìn)過程達(dá)到一個(gè)最佳的平衡狀態(tài)，并使盾構(gòu)機(jī)能夠快速穩(wěn)當(dāng)?shù)慕?jīng)過此地層，把地面的沉降和塌陷降低到最小。

參考文獻(xiàn)：

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