极软弱地层盾构施工关键技术

王小军

中铁一局集团有限公司陕西西安710000

摘要：伴随着我国经济实力和科学技术水平的不断发展和进步，综合国力与国际地位也有了很大的提升。在我国全面建设社会主义国家的大形势之下，城市化建设脚步也在逐渐的加快，城市轨道交通建设越来越发达，在城市轨道交通建设工程当中，地形的情况直接决定着施工质量的优劣。因此，在进行城市轨道施工之时，需要现对施工现场的地形进行全面仔细勘察，从而能够根据地形的实际情况，采用合理的施工技术有针对性的进行施工。本文以某一地铁区间极软弱地层条件下进行盾构施工的过程为例，根据工程特点，分析叩头现象的原因，从专业管控、同步注浆、设备检测、掘进参数控制以及辅助纠偏等相关方面入手，对极软弱地层盾构施工关键技术进行一系列的分析和描述。

关键词：盾构施工；叩头；及软弱地层

随着我国城市化建设脚步的加快，以往传统的城市交通已经无法满足当今时代人们的出行需求。在这样的形势之下，我国城市交通建设工作逐渐兴起。地铁在整个城市交通当中占有十分重要的地位。地铁基本都是在地下空间运行，施工难度极大，工作内容也比较复杂，无论是对于整体的设计，还是实际的施工过程，或者是后期的运营维护都有着极高的要求。特别是在设计和施工阶段，需要对施工地点的地形有一个全面细致的了解，根据地形的不同情况，有针对性的采用合适的技术进行施工。本文结合具体的案例，针对极软弱地层盾构施工关键技术进行一系列的分析和阐述。

1.工程概况

该地铁区间线路总长度为1048米，采用盾构法进行施工。施工地点上方土层大约为10.2米至12.6米，线路纵向坡度呈v字坡，在该项目进行施工过程当中，存在最大的问题就是盾构叩头的现象，各参建单位经过反复论证，总结出了有效的控制措施，取得了良好的效果，

1.1质概况

经过勘察发现，施工现场的地层主要由粉细砂、细中砂和粉质粘土构成。隧道的拱顶主要是以粉细砂为主。据勘察报告显示，该地区地下水开采情况比较严重，地下水的类型为潜水。因为此地大气降水频率较高，上穿污水管道渗漏情况严重，从而造成沿线局部存在大量的上层滞水。

1.2沿线管线与建筑物

施工地点上方路面年久失修，路面质量不好，坑洼较多，并且伴有龟裂的情况。由于交通流量大，并且该路段过往的重型车辆较多。道路两侧的建筑物与隧道结构之间的距离较短，最小距离为十五米。隧道的正上方由污水管、热力管沟以及雨水管等城市管道，并且污水管渗水情况较为严重，管道的回填土压实程度不够。经过对施工现场的深入勘察发现，线管周围出现严重的渗漏情况，从而使得拱顶上方的土层含水量较高，同时伴有水囊，形状为泥状。

2.盾构叩头分析

2.1叩头情况

在进行隧道掘进的过程当中，盾构的上部盾尾之间为逐渐减少的趋势，并且无法进行调整，在推进之时，把推力控制在2100至2400吨，推进的速度比较迟缓，整个盾构呈下降姿态，有叩头的趋势出现。在推进的过程中，保持下降姿态，后点姿态没有明显变化。针对于盾构叩头的现象，主要是通过上部推进油缸协力，并且将下部的推力提高，从而使俯仰角增大，进而将盾构上抬，由于盾构的总推力过大，导致改善措施没有起到预期的效果。继续推进一段时间之后盾构垂直姿态总共下降了七十毫米，并且在进行管片安装之时，盾体下降速度更快，依然没有达到预期的效果。

2.2叩头分析

在隧道掘进的过程当中，出现叩头的原因大致可以分为：人工原因、停机原因、地质原因、姿态原因、纠偏原因以及拼装原因等。人工原因方面，由于在施工过程当中，工作人员对于此类地形的施工经验有所欠缺，造成构盾在掘进之时，由于粉质粘土层进入承载力比较弱的细砂软弱地层之时，工作人员对地层资料交底不够详细和全面，预判不足，从而没有采取有效的预防措施，进而造成盾构姿态超限；对于停机原因而言，在对盾构进行检修、叩头处理以及进行故障排查之时，会出现长时间的停机，加以隧道上部地层稳定性不足，在盾构恢复掘进状态之时，盾壳会受到附近土体结构发生一定的变化，或者是自身出现下沉的影响，对土体造成很大的扰动；前文曾经提到，由于施工现场上部土层强度非常弱，土层内含水量较多，压实性和稳定性都很差，需要在后期持续沉降。工作人员对施工现场顶部进行了打孔勘察发现，土体当中存在水囊和淤泥。姿态原因主要是指为了防止盾构出现叩头，在一些粉细砂层和细中砂层容易出现叩头现象的区域，与其他区域相比较而言，需要适当的增加仰俯角，并且同时把下部的推力增加，以此可以有效的减少上部油缸的推力，从而使管片和盾尾轴线不居中，增加摩擦力，减缓摩擦力；在极软弱地层掘进之时，盾构底部的地层具有一定的可压缩性，盾构的自重可以完全依靠盾尾与油缸使自身能够支撑在管片上，导致盾尾刷容易出现形变或者是破损，从而使盾构的整体呈下沉状态；进行管片的拼装之时，没有将盾尾底部的进行彻底的清理，使杂物在进行管片拼装的工作环节进入盾尾刷，从而使得盾构下部的盾尾密封性不足，浆液聚积凝结，从而增大管片下部的盾尾间隙，减小有效的推力。

3.施工措施和效果

经过技术人员的讨论和研究，总结出该施工阶段为汇水最低区域，极软弱性地层，承载力和压实性不足，另外，盾构掘进之时，对碴土进行改良，使得土体的含水量发生了变化，进而使土层的压缩性和承载力等方面随之发生变化，导致承载力大幅度降低。

盾构的底部具有一定的压缩性，从而使其自身的重力完全凭借顶部的盾尾刷和底部的推进油缸作为支撑，很容易使顶部的盾尾刷出现破损或者是形变，使盾构的整体下沉，进而导致地层间隙扩大，容易造成坍塌。如果同步注浆无法对空隙进行有效的填充，则会导致地层在后期出现沉降情况。为了能够实现控制盾构姿态的目的，使上组推进油缸的推力减小，下组油缸的推力增加，也就增加了盾构架所承受的外力，同步注浆工作不能及时将管片进行固定，使管片在不同外力的共同作用之下，使盾尾前方的管片呈下俯状态，使下组油缸的推力增加。

对于上述一系列情况，可以采取以下措施来进行控制。首先要避免由于长期停机给盾构带来的影响，防止盾构自身出现下沉或者地面沉降。要能够保证在最短的时间内恢复掘进状态，并且以最快的速度完成施工作业。另外，对同步注浆的浆液进行配比的改良，调整浆液的含沙量，并且加入高性能膨润土，减少掺水量，使之能够在八个小时之内完成初步凝结。第三点是对仰俯角进行合理的控制和调整，要注意保证使隧道的线型能够符合设计要求。最后是在掘进的过程当中，采用全土压的方式来完成整个掘进工作。

结束语

本文通过实际的案例对极软弱地层盾构施工的关键技术进行了简要的分析与描述。在进行施工的过程当中，最大的问题在于盾构自身出现的叩头现象，如果这一问题得以解决，会在很大程度上使城市轨道交通工程建设施工质量得到有效的保障和提高，进而提高了城市化建设工作的效果。在进行实际施工之前，还要对设备的所有零部件进行检查，及时发现问题并予以排出，另外也要对其做好日常的维护和保障工作，特别是对于管道的接头，要格外重视，从而防止由于设备出现故障而造成工期延误。

参考文献：

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