粤水电轨道交通建设有限公司 广东广州 511340
摘要：基于盾构掘进技术的应用，对隧道维修、稳固性控制及工程质量等方面的提升有积极作用，研究盾构掘进技术的应用要点，可进一步提高土建工程的质量。在对施工地质进行探测的基础上，对土压平衡模式、进度安排等方案进行针对性调整，希望为土建工程的施工及盾构掘进技术的应用提供参考依据。
关键词：盾构掘进技术；土建工程；土压平衡
盾构掘进技术的应用逐渐拓宽，研究其要点控制及建立方案落实事土建工程施工的必然需求。以广州市轨道交通六号线【水～天盾构区间】土建工程为例，以此提高研究的针对性及可操作性[1]。轨道交通六号线土建工程右线YDK19+516～533，断裂带宽度为17米；左线ZDK19+479～514，断裂带宽度为35米。盾构隧道在断裂带处右线坡度为：4‰，基础底覆土厚度在26.2米；左线坡度为：4‰，覆土厚度在26.2米；线间距11米。
1.盾构过断裂带地质情况分析
在盾构过断裂带位置共有两个地质钻孔，编号分别为MFZ3-ST-19、MFZ3-ST-20，地质情况具体如下：
右线隧道拱顶覆盖从上到下具体地质情况：〈1〉人工填土层、〈4-1〉冲积-洪积土层、〈3-1〉冲积-洪积粉细砂层、〈3-2〉冲积-洪积中粗砂层、断裂破碎带。隧道全断面为断裂破碎带。
左线隧道拱顶覆盖从上到下具体地质情况： 〈1〉人工填土层、〈3-1〉冲积-洪积粉细砂层、〈3-2〉冲积-洪积中粗砂层、〈3-2〉冲积-洪积中粗砂层、断裂破碎带。隧道全断面为断裂破碎带。
根据MFZ3-ST-19钻孔资料显示，瘦狗岭断裂破碎带由构造角砾岩组成，岩石受挤压剪切作用，成片理化、角砾岩化，角砾呈次棱角状，大小一般为2～8cm，定向排列。角砾原岩成份为粉砂岩，少量花岗岩。
根据断裂带的重要性，项目部在断裂带附近增加地质钻孔三个，编号分别为BK-B-04 、BK-B-05 、BK-B-06，从抽取的芯样可知地质情况与详勘报告相符。
2.盾构过断裂带掘进技术的要点控制
由于断裂带中岩石破碎，地下水丰富，盾构穿越瘦狗岭断裂带时易发生喷涌、掌子面坍塌等情况。而盾构穿越瘦狗岭断裂带部位正处于广州大道北路下方，地面交通繁忙，难以进行注浆加固，且因岩石破碎，注浆质量无法保证。为确保盾构安全顺利通过瘦狗岭断裂带，在盾构掘进过程中采取掘进控制措施进行保证，以控制地面沉降及喷涌的发生[2]。
2.1掘进前盾构机的检查
盾构机到达断裂带前50米时，对所有设备进行彻底的检查和维修（刀具、注浆系统、尾刷等），特别是土压计的检定，以确保盾构机以良好的状态顺利穿过断裂带[3]。以换刀标准为例，39号滚刀优先更换，37、38、39号滚刀最大磨损量超过10mm须更换，其它滚刀磨损量超过15mm须更换，偏磨的滚刀必须更换。
2.2采用土压平衡模式掘进
盾构机土压平衡模式掘进时，是将刀具切削下来的土充满腔室，然后利用土仓内泥土压与作业面的土压和水压相抗衡，与此同时，用螺旋式输送机排土机构，进行与盾构推进量相应的排土作业，掘进过程中，始终维持开挖土量与排土量的平衡，以保持正面土体稳定，并防止地下水土的流失而引起地表过大的沉降。根据以往盾构掘进施工经验，在断裂带类似地层条件下面，土压力宜控制在150～200kpa左右。
本工程采用两台海瑞克盾构机完成本区间掘进任务，为确保安全通过断裂带，必须有效建立土压平衡掘进条件，根据现场实际需要可随时在设备上增加保压泵系统装置。结合注入TAC高分子材料来预防“泥饼”问题的发生，因为根据TAC材料供应商材料说明书，在土层中掘进时，加入1‰～3‰浓度的TAC，可以达到减小土壤粘性的目的，土和易性增强，流动性加大。在盾构过断裂带掘进施工时，可根据实际情况将两种注入方式结合使用，也可以根据实际情况分开单独使用。具体注入参数可根据前期试验以及现场实际情况进行调整。
2.3注浆量控制
注浆量控制主要控制盾构通过时的后期沉降，通过注浆填充管片与围岩之间的空隙支撑隧道拱顶地层，达到控制沉降的目的。本工程盾构过断裂带中将采用每环进行壁后注双液浆的方式注浆。作用有三：一是保证管片在短时间内稳定；二是保证管片壁后与隧道围岩之间短时间内凝固并充填密实，堵住后面来水，预防盾构机后面来水涌入刀盘前方造成“喷涌”的可能，造成出土量无法得到控制，因为往往在发生“喷涌”时出土量是无法得到准确计量的；三是保证盾构过后的后期沉降。注浆压力取值0.4～0.6MPa。注浆量每环不少于5.0 m3，在同步注浆不足的情况下，掘进结束后进行二次注浆进行补充，保证管片与围岩之间充填密实。
2.4预防“喷涌”措施
盾构在掘进过程中经常也会遇到“喷涌”问题，造成出土量无法控制出土量超过理论计算量，出土超量造成地面坍塌事故的发生，所以需采取措施预防掘进过程中“喷涌”问题的发生。采取措施主要有：一、选择合适配比的渣土改良添加剂，将传统的泡沫改良改注入高分子材料进行改良，减小泡沫改良由于气压存在“假土压”效应；二、通过双液注浆方式填充密实管片与围岩之间的控制，堵住盾尾来水预防“喷涌”；三、通过注入管路转换，在螺旋机前端增加一条注入管路，注入原液高分子材料，高分子材料大量吸收渣土中水分后由液状渣土转变为塑性渣土，形成土塞效应，预防“喷涌”问题的发生。达到加快掘进进度快速通过的目的。
盾构掘进技术应用于土建工程的监理方法
根据本工程地质特点，当盾构机掘进至断裂带影响区域时，监测频率按下表进行。
为保证量测数据的真实可靠及连续性，测点布置力求合理，能反映出施工过程中结构的实际变形及对周围建筑物的影响程度。并选择最佳时间段进行监测；施测人员固定；测站位置固定；测量延续时间固定；施测顺序固定；施测仪器固定；监测仪器采用专人使用、专人保养、专人检验；量测设备、传感器等各种元件；在使用前均经检查校正合格后，才准使用。
书面资料以周报月报和总结报告的方式申报，周报须汇总各测点一周的变化情况，累计沉降值及变化时变曲线图及前方待监测点的初始值。每月提交监测月报；内容为本月的施工概况；地质概况；沉降量变化的特征、特点分析总结。各监测断面、监测剖面的沉降剖面曲线图，时变沉降表，重点监测对象的稳定情况等。建立安全工作岗位责任制，认真贯彻“预防为主”和“安全为了生产，生产必须安全”的原则，贯彻“谁主管，谁管安全”的原则。控制点和观测点埋设点，必须现场踏勘，并向有关部门了解相关范围的电缆、光纤、煤气管、水管及其它管线的埋藏情况。
结语：利用盾构掘进技术对隧道断裂的土质层、掘进效率等方面进行调整，是从技术改良、土压平衡模式设计的角度，在保证隧道掘进质量的前提下，提高掘进施工效率。最后，注重盾构设备的应用，并从掘进技术的角度，落实相关工艺参数，对优化土建工程质量、强化施工效率有积极作用。
参考文献
[1]徐志标,黄冠杨.盾构设备在超硬塑粘土层掘进技术研究[J].江苏建筑,2016,(S1):68-69+82.
[2]金华.南京地铁3号线新庄站—鸡鸣寺站区间复合地层内盾构掘进控制技术[J].城市轨道交通研究,2016,19(06):117-121. [2017-09-02].
[3]柳成铭.砂卵石地层土压平衡盾构掘进技术浅谈[J].甘肃科技,2016,32(02):82-84..
论文作者:敖水龙
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第23期
论文发表时间:2018/1/11
标签：盾构论文; 土建论文; 隧道论文; 管片论文; 注浆论文; 地质论文; 技术论文; 《建筑学研究前沿》2017年第23期论文;