中铁七局集团武汉工程有限公司 湖北省武汉市 430000
摘要：富水复合地层中含有石英，土压平衡盾构在掘进的过程中，刀盘刀具的磨损速度较快，对整个掘进工作产生了较大的消极影响。同时由于水分含量较高，土质中含有一定的黏性颗粒，土压平衡盾构刀盘在使用过程中极易出现泥饼固结的情况，增大施工安全事故的发生概率。本文对复合地层盾构掘进控制要点进行分析。
关键词：复合地层；盾构掘进；控制要点；探讨
1复合地层盾构技术的简介
盾构技术作为开拓地下资源、发展地下交通的一项高级技术，其最终目的与其他任何的传统地下施工技术是几乎一样的，都是为了合理高效地利用地下空间资源来建设一项具有特色的地下工程，例如一个地下火车站或地下隧道，而盾构技术的不同之处在于，其使用的施工工具盾构机十分特别。
为什么说盾构机特别呢？因为其通常是为施工对象量身定做，由于施工环境的多种多样，盾构机不仅需要拥有极好的适应性，还需要“对号入座”，不同的施工环境匹配不同的盾构机种类。而施工环境往往由多种因素决定，其中最为主要的是基础地质和工程地质特征，作为决定盾构机种类的先决条件，其常常在实践中被工作人员给忽略。并且在复合地层中的盾构施工是最需要匹配好地质特征的，如果不能选用合适的盾构机，施工的进程会受到严重的影响。
盾构的类型主要分为两种，分别是复合盾构和软土盾构。前者是一种软土和硬岩都能适应的盾构类型，在同时拥有硬岩和软土两种地质特征的复杂地质层使用的比较多，并且复合盾构拥有两种或两种以上的施工刀具，其刀盘既有适合软土施工的刀具，又同时安装有适合硬岩的刀具。而后者则是只适用于软土地质特征的一种盾构，软土盾构的刀盘只安装软土刀具，例如切刀、刮刀以及先行刀，相比复合盾构，少了适合硬岩的滚刀。
由两种或两种以上地质特征相差较大的地层组成，并且将开挖的延伸方向向上，即为复合地层。在复合地层进行盾构施工时，需要对盾构机的配置做出一些相应的调整与改变。在软土地段，通常要将刀盘上的刀具都换成适应软土施工的刮刀或切刀，适当的增加开口率。但在硬岩地段施工时，则要把所有的刮刀与切刀换成滚刀，因为滚刀是最适合硬岩段施工的刀具，并且由于常常会采用一些特殊的施工模式，开口率也应该相应减小。仅有配置的调整还不行，面对复合地层这样的复杂施工地层，多变的盾构施工模式也是必然的。由于软土与硬岩的地质结构不同，在分别进行相对应的地层施工时，要注意模式的转变。复合地层盾构施工中采用的施工参数与施工技术也是很大的变数，会根据地层特点的不同而变化，添加剂数量和种类的不相同、盾构机控制施工姿态的不相同是变化的主要体现。
2盾构掘进施工技术要点
2.1盾构端头加固
根据洞身范围地质情况采用洞内注浆加固、地表注浆加固、旋喷桩加固或旋喷桩与地表注浆组合加固的形式，在软弱地层采用旋喷桩加固，在硬岩地层采用洞内加固注浆或地面加固注浆。
2.2洞门密封的安装
根据经验，盾构进出洞时易出现不同程度的水体流失现象。对此，在洞圈处采取密封措施，如设置橡胶帘布、圆环板等，并开设合适规格的注浆孔，一旦洞口出现渗漏现象则通过该孔注浆封堵。检验密封装置的安装情况以及盾构刀盘配置，无误后盾构机正式推进，此处可辅以千斤顶设备，在其支持下令盾构机快速到达洞门，但要注重对橡胶帘板的观察，不可发生掉落等现象。
2.3盾尾通过洞门密封后回填注浆
从始发掘进工作流程来看，盾尾进入洞门时，橡胶止水布帘及压板的状况发生变化，与管片外壁接触，随之加大了间隙落差。此情况下，为确保舱内切口水压维持相对稳定的状态，选择注双液浆的方式，在同步注浆系统运行过程中，加强对洞门外侧的监测，一旦出现漏浆现象需根据具体成因采取针对性解决措施。盾构主体持续推进，若完全进洞且已经结束注浆作业，标志着盾构始发环节已经顺利结束，随后可盾构掘进，并在合适时间安装永久管片。
2.4盾构始发掘进速度控制
（1）推进轴线要维持原状，不可在某一环节发生变化，盾构机以缓慢、匀速的方式推进；若遇到加固区段，此部分推进速度相对较小，应恒定在为10mm/min；后续可适当加大速度，以20mm/min为宜；施工中千斤顶总推力要稳定在合理范围内，以初始推进阶段为例，此环节该值应≤20000kN。（2）盾构机初始运行时，应注重对千斤顶的检验，要求与管片形成紧密贴合的关系，且初期推进速度应维持在较低的水平。每环掘进作业时，应均匀提升速度，并避免启动速度过大的情况。（3）考虑注浆泵工作能力，以此为依据确定推进速度，全程注浆系统均要稳定运行。若需要调整掘进速度，必须控制好开挖面压力，使其维持稳定的状态。
2.5盾构始发同步注浆技术参数
（1）注浆压力。各空隙都要被完全填充，又考虑到管片不可发生变形的要求，经验算后确定注浆压力需维持在0.2～0.5MPa。（2）注浆量。结合“尾部空隙量”的相关要求，综合多方面因素确定始发注浆量，从体积的角度来看为环形间隙体积的130%～180%，折算后得知该指标为9.7～13.4m3。（3）注浆速度。以掘进速度为基本依据，确定合适的同步注浆速度。（4）注浆结束标准。采用注浆压力和注浆量双指标控制标准，即当注浆压力达到设定值，注浆量达到设定值的85%以上时，可认为达到了质量要求。
2.6 100m盾构初始掘进
盾构机始发后，为更好地掌握盾构掘的各类参数，争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能，确定盾构推进的施工参数设定范围。将开始掘进的100m作为初始掘进段，初始掘进阶段是全过程的前奏，所以施工监测显得更为重要。对地表变形监测而言，应沿轴线方向布设沉降监测点，包括深层沉降点，并加设横断面监测点。
对地下管线，按要求的距离布设沉降点；对地表建（构）筑物而言，应在调查研究的基础上，对轴线两侧盾构机影响区域范围的建（构）筑物布设沉降监测点，并布设相应的倾斜、裂缝监测点，监测点布设及监测频率按正常施工监测进行适当地加密。
由于变形往往不是即时出现的，也就是说等发现变形时，盾构可能已越过原本造成变形的地下相应作业区，故而需及时进行分类监测，掌握盾构机掘进作业与地下土层变形、地表变形和地下管线、建筑物沉降等的内在规律，及时反馈信息数据，指导盾构掘进作业。
监测工作应在盾构作业即将进入影响区时开始，直至盾构作业脱离影响区。
3结语
加强盾构机适应性及可靠性评选，优选刀盘样式、刀具配置，大幅提高掘进进度。全断面泥岩单盘刀掘进800m以上，全断面砂卵石单盘掘进长度约为500m，相对于原单盘刀具平均掘进224m已经有了很大提高。针对不同地层，要确定合理的掘进参数以及渣土改良方式，逐步达到渣土的理想塑性流动状态，减少刀盘结饼、沉仓与喷涌现象。另外，根据渣土改良的流动性效果，适时调整泡沫以及膨润土注入量。
参考文献
[1]李化南,张桂菊.复合地层中盾构刀具磨损的检测方法[J].农家参谋,2017(17):206.
[2]英旭.复合地层条件下的盾构机适应性评估与再制造技术[J].都市快轨交通,2017,30(04):65-70.
[3]竺维彬.复合地层盾构工程的技术创新与进展[J].城市轨道交通,2017(03):15-18.
[4]赵博剑,周建军,谭忠盛,李涛.复合地层盾构掘进参数及其与地层相关性分析[J].土木工程学报,2017,50(S1):140-144.
[5]李杰,付柯,郭京波,张增强,徐明新.复合地层下盾构掘进速度模型的建立与优化[J].现代隧道技术,2017,54(03):142-147+161.
[6]夏杰,徐润泽,乔书光,张绍辉.圆砾泥岩复合地层盾构掘进控制技术探讨[J].现代城市轨道交通,2017(01):32-35.