土压平衡盾构机过富水砂层施工技术

土压平衡盾构机过富水砂层施工技术陈长庆（广州市盾建地下工程有限公司广东广州510030）摘要：结合广佛线8标施工实例，对土压平衡盾构机通过富水砂层施工技术进行了阐述。关键词：土压平衡盾构机富水砂层施工技术1工程概况珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段【虫雷岗～千灯湖～金融高新区站盾构区间】土建施工项目盾构工程隧道双线总长为4829.205m，盾构隧道要在砂层中穿过，地面为桂城交通要道桂澜路，隧道埋深7.8～14.3米。砂层为良好的富水和透水地层，饱含地下水，渗透系数为8.62～29.11m/d。2技术特点土压平衡式盾构又称削土密封式或泥土加压式盾构。适用于含水的软土、软岩、硬岩及混合地层的隧道掘进。掘进施工可采用土压平衡、气压平衡和敞开三种模式。掘进操作可自动控制、也可半自动控制或手动控制。盾构机配备了自动导向系统,可控制和稳定掘进方向,具有灵活转向纠偏能力。盾构刀盘结构能满足不同地层的掘进速度要求。盾构配备了同步注浆系统,对控制隧道周围土体沉陷及建筑物保护非常有利。盾构配备了泡沫及膨润土注入系统,有利于碴土改良。配备了压缩空气系统,有利于防止工作面的渗水及控制地表沉降。3掘进施工技术盾构机在富水砂层施工时，容易引起地层沉降大、隧道喷涌、盾构姿态难控制等问题。针对这些问题，主要的施工技术有：①采用土压平衡模式掘进，进行开挖面稳定计算，设定合理的掘进参数，控制盾构机姿态，控制土压力以稳定开作面，控制地表沉降，将施工对地层的影响减到最些掘进过程土仓顶部压力控制在1.0bar，掘进速度控制在30mm/min以上，出土量不得大于50立方米；盾构机姿态保持向上，趋势控制在范围±4。掘进的过程必须尽可能的快，中间尽量减少停滞时间。在掘进接近1600mm时根据土仓顶部压力减少或不出土，以使掘进至1800mm时土仓顶部压力达到2.0bar~3.0bar范围。②盾构掘进过程中向土仓内及刀盘面注入泡沫等添加材料,改善渣土性能,提高渣土的流动性和止水性,防止涌水流砂和发生喷涌现象,并利于螺旋输送机排土。富水砂层中掘进可适量往土仓加入发泡剂，但必须根据实际情况严格控制发泡剂配比及加入量。出现喷涌的解决措施：Ⅰ关闭出土闸门，关掉螺旋机，在顶部土压不超限的情况下继续往前掘进，使土仓基本满土后（此时刀盘油压较高，扭矩较大）停止；然后稍开出土闸门，不启动螺旋机，让土压把砂土挤出，待砂土挤出速度较慢甚至不自动流出时再启动刀盘往前掘进。Ⅱ关闭出土闸门，螺旋机正转转速调至2.0rpm左右，继续往前掘进，到顶部土压达2.8bar时停止；待土压降低到2.0bar以下时再按前面方法掘进，到刀盘扭矩较大（约3200KN•m）时，关闭刀盘及螺旋机，稍开出土闸门，让土压把砂土挤出，待砂土挤出速度较慢甚至不自动流出时再启动刀盘往前掘进。③保持连续掘进，减少盾构机停顿时间。适当缩短浆液胶凝时间，保证注浆质量。盾尾同步注浆的量与地面沉降有较大关系，过少会造成地面较大的沉降，过多会窜浆至地面，污染环境。富水砂层注砂浆极易往外扩散，在掘进过程需根据注浆压力（＜2.0bar）和地面情况及时调整注浆量。注浆的标准是确保脱出盾尾的管片背后的空隙能填满，这不仅可降低后期地面的沉降，也对管片防水起到一定有利作用。对于砂浆胶凝时间的控制，项目部做了多次试验，做了如下砂浆配比：材料名称水水泥粉煤灰砂膨润土重量比例2508025055080砂浆配比不是前篇一律的，应根据地层和掘进情况进行动态的调整。④运用导向系统和分区操控推进油缸,控制盾构姿态,防止盾构抬升。富水砂层的承重能力较低，加上盾构机在掘进过程中的震动，姿态较易往下沉。因此在地层中盾构机的姿态易保持向上，但趋势易控制在±4。若出现机头往下掉的情况，需及时通过千斤顶行程调节姿态。调节不可过急，易通过千斤顶行程及选取最优管片两者结合来调节；不然会使得盾尾间隙过小，造成管片错台。4结束语随着地下空间的开发与利用,盾构工法在我国得到了越来越广泛的应用。在我国多个城市的地铁施工中，都碰到了过富水砂层的难题。土压平衡盾构机过富水砂层技术以其施工工期短，对地表沉降控制好及成型隧道质量高得到了业主和有关单位的肯定，在全国地铁建设火热的形式下，相信本技术会在城市地铁施工中得到广泛应用。参考文献[1]张凤详，傅德明，杨国祥等.盾构隧道施工手册[M]北京：人民交通出版社，2005：306.[2]袁敏正，竺维彬.盾构技术在广州地铁的应用及发展［3］.广东土木与建筑，2004（8）：43.