蔣昌盛

摘要：本文主要講述在富水砂層地質(zhì)條件下盾構(gòu)施工的要點(diǎn)和注意事項(xiàng)。在南昌地區(qū)特有的地質(zhì)特征（砂層含泥量小于10%，地下水豐富而且水位高）條件下，結(jié)合兩個(gè)區(qū)間盾構(gòu)施工的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)盾構(gòu)施工要點(diǎn)進(jìn)行以下論述。

關(guān)鍵詞：富水砂層；盾構(gòu)施工；刀盤形式；掘進(jìn)參數(shù)控制

中圖分類號(hào)：U455.43文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-3024（2017）08-0107-01

1.概述

隨著城市化進(jìn)程的加快，城市可利用空間成為了制約城市發(fā)展的障礙，城市周邊發(fā)展和城市地下空間的利用成了解決手段之一。地鐵和各種綜合管廊的建設(shè)有效的解決了城市人口流動(dòng)困難和各種市政服務(wù)不完善的問(wèn)題。盾構(gòu)施工是城市隧道施工最有效和最安全的施工方法，本文著重論述盾構(gòu)施工在富水砂層中掘進(jìn)的重難點(diǎn)及有效控制的方法。

2.盾構(gòu)施工在富水砂層中掘進(jìn)重難點(diǎn)

盾構(gòu)施工在富水砂層的掘進(jìn)與其他地層中的施工一樣，都存在盾構(gòu)施工需要注意的一般問(wèn)題，但是在富水砂層的地質(zhì)條件下，有其特有的難以解決的問(wèn)題。結(jié)合南昌地鐵一號(hào)線和二號(hào)線建設(shè)中盾構(gòu)施工遇到的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，盾構(gòu)施工難以解決或者說(shuō)很容易發(fā)生的問(wèn)題如下：

（1）地面沉降不容易控制，在掘進(jìn)控制不好的情況下很容易發(fā)生大面積的特大沉降；

（2）在掘進(jìn)過(guò)程中刀盤和刀具過(guò)度磨損，并且發(fā)現(xiàn)過(guò)度磨損后換刀困難（常壓開(kāi)倉(cāng)地面加固困難，帶壓開(kāi)倉(cāng)保壓困難）；

（3）土倉(cāng)土壓設(shè)定需要合理，土壓控制不佳帶來(lái)的各種問(wèn)題（地面沉降、刀具磨損、掘進(jìn)速度）立即體現(xiàn)出來(lái)，而且各種問(wèn)題在不斷的惡陛循環(huán)中加大，最后導(dǎo)致施工質(zhì)量和安全事故。

3.盾構(gòu)施工在富水砂層中掘進(jìn)控制的要點(diǎn)

南昌地區(qū)砂層的特點(diǎn)是砂層含砂量大，非砂、小卵石含量小于10%，地下水豐富。這種地層具有的特性是在局部空間發(fā)生泄漏的情況下地層流動(dòng)大，很容易造成大范圍的地層擾動(dòng)，同時(shí)在一定空間里土層受到局部擠壓的情況下土層的可壓縮性和可流動(dòng)性很差，土層的摩擦力急劇增加。一般軟土地層，地下水流動(dòng)過(guò)程中土層損失要小，土體在受到到擠壓的情況下，土地可向外圍流動(dòng)，土體的摩擦增加也比純砂層要小很多。

一股情況下，我們?yōu)榱藴p小地面沉降，就人為的提高倉(cāng)內(nèi)土壓的設(shè)定值，試圖在高土倉(cāng)土壓情況下向前掘進(jìn)，減少出土量，從而達(dá)到減小地面沉降的目的。在軟土層這種解決問(wèn)題的辦法是可行的，軟土層在受到擠壓的情況下可向刀盤四周流動(dòng)，達(dá)到相同情況下減少地層土體損失，減小地面沉降，但是在富水純砂層這種辦法是不可行的，由于土倉(cāng)土壓過(guò)高，刀盤切削面受到過(guò)大的擠壓，然而切削面的砂是不會(huì)向刀盤四周流動(dòng)，在這種情況下，盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度不可能太高，刀盤的磨損速度急劇增加，同時(shí)由于掘進(jìn)速度較低，出土量不好控制很容易超出，此時(shí)如果減小螺旋機(jī)出土能力，勢(shì)必進(jìn)一步造成倉(cāng)內(nèi)土壓過(guò)高和推進(jìn)速度減小，盾構(gòu)掘進(jìn)將進(jìn)入一個(gè)惡性循環(huán)的過(guò)程。

在本文的論述中提出一個(gè)如圖一所示的土壓控制理論：

如何選擇合理的倉(cāng)內(nèi)控制土壓就是一項(xiàng)很重要的工作，我們把如何合理的選定倉(cāng)內(nèi)控制土壓分為兩部分：其一是施工過(guò)程我們已經(jīng)無(wú)法改變的外部條件，如所選擇盾構(gòu)機(jī)刀盤的形式、開(kāi)口率、所施工區(qū)域的砂層地質(zhì)特性；其二是施工過(guò)程我們根據(jù)反饋信息的合理化調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)。

在南昌地鐵一號(hào)線的施工過(guò)程中所有日系盾構(gòu)機(jī)都遇到了掘進(jìn)困難的問(wèn)題，通過(guò)我們分析，日系盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)困難的根源在所選擇的盾構(gòu)機(jī)刀盤開(kāi)口率過(guò)大。開(kāi)口率過(guò)大或者輻條式刀盤不適合富水砂石地層推進(jìn)就體現(xiàn)在刀盤面板對(duì)切削面土體支護(hù)作用太小或者消失，不能很好的把倉(cāng)內(nèi)可變土壓區(qū)域和改良土壓區(qū)域區(qū)分，造成改良土壓區(qū)域消失直接變成了可變壓力區(qū)域，千斤頂推力直接從土倉(cāng)隔板傳遞至倉(cāng)內(nèi)土體，造成倉(cāng)內(nèi)土壓力過(guò)大（過(guò)小基本不可能，除非螺旋機(jī)出土速度大于砂石進(jìn)入土倉(cāng)的速度，這種情況不可能發(fā)生）出土量不好控制（超出土方），噴涌（噴涌的根源在倉(cāng)內(nèi)壓力過(guò)大，水大只是有形成噴涌的可能，形成土倉(cāng)土壓改良區(qū)域，有推進(jìn)速度是不會(huì)噴的，硬巖裂隙水形成的噴涌不在此列），推進(jìn)速度上不來(lái)。

關(guān)于施工過(guò)程中的信息反饋合理化調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，我們根據(jù)盾構(gòu)施工的居多因素繪制了如圖二所示的盾構(gòu)施工過(guò)程中掘進(jìn)參數(shù)設(shè)置及反饋信息邏輯關(guān)系圖，圖中明確體現(xiàn)了我們?cè)诰蜻M(jìn)過(guò)程中如何實(shí)時(shí)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)。

4.總結(jié)

在富水砂層的盾構(gòu)掘進(jìn)施工中，我們除了做好同步注漿的量、保證及時(shí)二次補(bǔ)漿（最好快硬性雙液漿）、渣土改良、出土量等常規(guī)盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)控制外，還有其自身特有的地方，需要注意如下幾點(diǎn)：

（1）選擇開(kāi)口率合適的面板式刀盤，一般選擇30%左右的開(kāi)口率較好，加強(qiáng)刀盤面板及四周的耐磨性（非一定要重型刀盤）。開(kāi)口率越小倉(cāng)內(nèi)土壓控制可適當(dāng)減小，如果掘進(jìn)區(qū)域有部分泥層，要注意渣土改良并進(jìn)一步適當(dāng)降低倉(cāng)內(nèi)土壓，以預(yù)防結(jié)泥餅。

（2）合理設(shè)置倉(cāng)內(nèi)控制土壓，不可過(guò)高，在保證同步注漿和二次注漿量的情況下，地面沉降合理即可，不應(yīng)為了控制零沉降而盲目的提高倉(cāng)內(nèi)控制土壓。