中铁隧道股份有限公司 河南省郑州市 450001
摘要：富水砂层是具有良好的富水性和透水性的地层，在进行施工的时候是会遇到很多的问题的，对出现的问题进行解决，也能更好的促进土压平衡盾构机施工技术得到提高，同时也能更好的促进交通行业获得更好的发展。
关键词：土压平衡盾构机；富水砂层；施工技术
引言
土压平衡盾构主要用于软土、砂砾和强风化岩层及含水的混合地层的隧道掘进。掘进施工具有土压平衡（earth pressure balance mode），简称EPBM、气压平衡和敞开（open mode）三种模式。掘进操作可以自动控制，也可以半自动控制或是手动控制。盾构在实际的运行过程中，配备了导航系统，可以有效的控制掘进的方向，具有灵活转向纠偏能力，掘进的误差可以有效的控制在以内。盾构刀盘的结构具有刀具（滚刀、齿刀）的互换性和可更换性，因此，其可以适应底层的更广范围掘进，满足不同的底层对掘进速度的要求。同时，盾构还配备了同步注浆系统，对控制隧道周围土体沉陷以及建筑物保护非常的有利。
1.地铁工程中土压平衡式盾构施工技术的应用要点
1.1盾构机械设备的合理选型
在地铁工程中的土压平衡式盾构施工技术的有效应用，是建立在合理的选择设备类型的基础之上的，这样才能够满足施工的要求，施工才能够顺利的开展。在实际的选型过程中，需要注意以下几点：首先，盾构机开挖尺寸应满足盾构区间设计断面尺寸要求；其次，盾构开挖的功能必须要满足区间隧道的地质条件，保障施工的安全性和可靠性；最后，在正式施工之前，要对盾构机的各项参数进行科学合理的计算，所以盾构设备在制造之前必须根据盾构区间地质条件作详细分析计算。
1.2端头加固处理技术的运用
当盾构始发到达端头周围地层为自稳能力差、透水性强的松散砂土和含水粘土时，需要对其进行加固处理，避免出现大面积地表下沉现象的发生。目前，常用的加固方法：有注浆、旋喷、深层搅拌、井点降水、冻结法等，可根据土体种类、渗透系数和标贯值、加固深度和加固的主要目的、工程规模和工期、环境要求等条件进行选择。加固后土体应有一定的自立性、防水性和强度。为了确保盾构始发和到达的安全性，必须对始发和到达端头的加固土体的范围、强度进行验算，并严格检验。
2.富水砂地层的土压平衡盾构掘进技术分析
盾构机在富水砂地层中进行施工容易出现地层沉降问题的，同时也是会出现隧道喷涌以及盾构的姿态难以控制的问题，针对以上问题，可以采用以下的施工技术。在施工过程中采用土压平衡模式进行掘进要对施工的开挖面进行详细计算，同时对其稳定情况也要进行计算，这样能够更好的对掘进的参数进行合理的设定，同时也有利于盾构机的姿态控制，这样也能更好的对工作面的情况进行控制，同时也有利于土压力控制。要加强对地表沉降问题的控制，减少盾构掘进施工对地层的影响。
在掘进过程中，要合理控制土仓顶的压力情况，根据实际情况调整掘进速度，确保出土量控制在一定的范围内，同时，要确保证盾构机的姿态是向上的，对趋势进行控制的时候要控制在一定的范围内，这样能够确保掘进过程能够更快的完成，在掘进过程中要避免出现停滞的情况，一旦出现停滞的情况，要在最短的时间内恢复掘进工作。盾构机在掘进过程中是能够在土仓中或者是刀盘面上进行泡沫等添加材料的注入的，这样能够对渣土的性能进行更好的提高，同时，也能更好的提高渣土的流动性，这样也是能够防止出现涌水或者是发生喷涌问题的，也有利于输送机的排土施工。
富水砂地层中掘进可适量往土仓加入泡沫剂，但必须根据实际情况严格控制泡沫剂配比及注入量。出现喷涌的解决措施：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。关闭出土闸门，螺旋机正转转速调至2.0 rpm左右，继续往前掘进，到顶部土压达2.8 bar时停止；待土压降低到2.0 bar以下时再按前面方法掘进，到刀盘扭矩较大（约3200 kN•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。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（<2.0 bar）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，项目部要多次试验砂浆配比需要根据地层和掘进情况进行动态的调整。
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。富水砂地层的承重能力较低，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。
3.质量安全控制要点
3.1 质量控制要点
因为是同步注浆，砂浆的质量尤其重要，砂浆要严格按照要求进行配比，切忌不可偷工减料，不可盲目配比，一定要搅拌充分。在通过控制油缸来对盾构机进行姿态调整的过程中，不可过急过猛，避免造成管片错台。在盾构机向前掘进的过程中要注意对出土量加以控制，过多的出土容易造成地面沉降。
3.2 安全控制要点
树立安全意识，遵守项目施工安全相关的各项管理制度，严格按照规范要求和标准进行操作，施工有序，将安全施工放在首位。地下工程的通风和照明对于施工尤其重要，要做好施工现场的照明工作，尽可能的创设通风、明亮、安全的施工环境。加强用电安全管理，保证施工用电的安全管理。对于易燃易爆其他的运输要严格进行管理，加强垂直运输的监管，对于水平运输也不能掉以轻心，谨防运输事故和意外火灾和爆炸事故。盾构机出土量要严格控制，切不可多出土，如果需要增加出土量需要向上级领导汇报，对安全状况评估后再进行施工。对地面情况适时检测，严防出现地面坍塌、沉降事故。因为场地空间十分有限，在对施工材料进行吊运的过程中要尤其加以注意。
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，都碰到了过富水砂地层的难题。加泥式土压平衡盾构机过富水砂地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：
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