李斌文
中交隧道工程局北京盾构分公司
摘要：随着科学技术的不断进步，城市轨道交通领域不断扩大规模以满足人们的需求，与此同时，作为开挖复杂地层环境的高效方法之一，盾构法也越来越受到人们的关注。基于此，本文根据实际情况，对盾构法穿越全断面硬岩及上软下硬地层的施工进行探讨，简述了盾构法在实际工程中的作用及现存的缺点，分析了土压平衡盾构的掘进对上软下硬地层造成的扰动，并阐述了盾构穿越全断面硬岩及上软下硬地层技术，具有一定的借鉴意义。
关键词：复杂地层；盾构法；全断面硬岩；施工技术
1盾构法在实际工程中的应用
与其他方法相比，盾构法具有安全性高、速度快、受周边环境影响小等优势，因此被广泛运用到城市的轨道交通建设中。我国国土面积较大，地形地势较为复杂，给城市的轨道交通工作带来了诸多不利。所以运用盾构法进行隧道穿越地层的工作就显得尤为重要，能够影响到施工工作整体的质量。在我国的深圳、广州、福州等南部地区，上软下硬的地层结构成为当地地铁建设中遇到的较难的地质条件，不同岩土体之间的物理学性质具有较大的差异，同时对外界的干扰具有较强的反应，所以，研究土压盾构掘进对上软下硬地层扰动和地层变形特征对我国的区域城市轨道交通建设具有重要的现实意义。
2盾构法的缺点
作为被广泛运用于城市轨道交通施工的一种重要技术，盾构法具有对岩土干扰小，安全性能较高的优势，但是，在实际运用盾构法进行开挖时，很多情况下，开挖面的稳定性没有达到预期的标准，很容易导致发生程度较大的地层位移或是地表变形，进而引发较大的安全事故，不利于保障施工工作的质量和效益。在国内外研究盾构法的学者的共同努力下，我们得出极易造成开挖面稳定性较差的原因主要有：掌子面土体强度不同、刀盘的转速和推进速度不通、以及千斤顶的推力不完全相同等。
3土压平衡盾构的掘进对上软下硬地层的扰动
3.1
运用土压盾构对岩硬岩地层进行掘进时，其引起的地层扰动较小，地表沉降后曲面呈扇面状，并且朝全断面的沙土侧展开。而在上软下硬的地层中，图压平衡盾构造成的地表沉降更为明显，沉降后的曲面呈漏斗形，从上到下逐渐收缩，在沙土侧的收缩速度小于全断面硬岩侧的收缩速度。
3.2
在我们测试的断面上，盾构到达后，上软下硬的地层地表位移不如在砂型地层中明显，但是由于挖掘程度较大，前者的地中沉降的现象更为明显。在眉山条件完全相同的情况下，对比上软下硬地层和沙土地层的地中沉降槽宽度参数，前者要小于后者。
3.3
在不同的阶段，土压平衡盾构穿越上软下硬地层的超挖程度并不一致，硬岩在断面中的占比，以及开挖的渣土中，沙土所占比例和理论值之间的的差距，都是影响超挖程度的因素，并与其成正比关系。
4盾构穿越全断面硬岩以及上软下硬地层的施工技术
4.1基本原理
在实际的施工工程中，有关盾构的参数随着工程的不断完善而不断变化。不管是在试验阶段还是在横截面，我们都可以根据地表监测图题变形的监测以及施工中线变形的人工监测相关数据来对盾构生产的参数进行持续的完善，进而减小运用盾构法施工对周边环境的干扰和危害。在整个过程中，需要对信息进行多维的规划，此之外也要确保新建和在建的隧道处于安全的状态。
4.2运用盾构法施工的技术原则
（1）在屏蔽机停止运营后，一定要确保土压力保持在一定的高度。
（2）在运用盾构时，一定要保持均匀且较快的速度，不断进行推进。
（3）提高对盾构机推力和扭距的重视程度，并通过多次的检查确保其与机械的整体性能相适应。
（4）加强对炉渣的实时状态把控，除此之外，也要根据实际情况对进水量和泡沫体积进行相应的调整，进而使渣流速性更强，达到薄而不厚的程度。
（5）迅速充分地完成灌浆工作。
（6）在开展掘进工作时，盾构机的位置应该位于掘进处的三分之二的位置。
4.3盾构施工技术及参数的管理
运用盾构施工技术，需要配备相应的电子计算机控制系统。在具体的施工工程中，系统要及时迅速地记录刀盘转动的速度，盾构推力的速度以及开挖的方向等各种信息。与此同时，要根据这些参数进一步测量并调整地质条件和环境监测。要想收集这些信息，可以通过调取工程的施工报告以及盾构控制室内的各种监测设备，通过实时的信息反馈并掌握工程施工的具体情况。具体来讲，主要包括以下几个方面的内容。
4.3.1出土量
土压平衡盾构的原理主要是运用切割环成封闭土仓，在盾构进行推进工作时，切割的土壤被放进封闭的土仓内。随着土仓内土壤的数量持续增长，其中就产生了土壤压力，通过土壤压力螺旋输送机可以排出土壤。开挖量可以决定普高的压力值，所以，根据最初设定的各项标准，我们可以控制出土量和出土的速度。除此之外，我们可以通过实际出土量和理论上应有的出土量进行对比，进而保障开挖量属于正常范围内。
4.3.2土压力
土压力平衡是指在盾构掘进的前后过程中，要确保水土压力的平衡。在运用盾构进行施工工作时，要关注到影响土压力的各种因素，例如，土体的重量、土层的深度、以及土侧的压力系数等等。除此之外，要结合实际的检测信息了解施工过程中土地条件的不同变化，同时将计算好的土压力理论数据和实际工作中测量到的数据相比较，确保施工中的土压力符合一定的标准和要求。
4.3.3掘进的速度
盾构设备的进出口会对盾构机的掘进速度造成一定的影响，一旦进口速度和出口速度没有较高的匹配性，就极易造成正面的土体失去平衡等状况，不利于安全施工。所以，我们一定要去确保施工的速度符合相关的标准和要求，保持一定的速度，一旦在施工过程中发现有障碍物、地质情况较差、盾构姿态与预期不符等特殊情况，就一定要及时停止施工，使前土体封闭，同时迅速采取紧急措施，及时掌握情况并查明原因，制定科学合理的措施来解决突发事故。
4.4盾构通过时的沉降控制措施
我们已经知道，在使用盾构机进行掘进时，很容易导致发生程度较大的地层位移或是地表变形，进而引发较大的安全事故，对施工工作的质量和效益也会造成不同程度的影响。所以，我们要针对盾构通过时有可能发生的沉降采取科学有效的措施，对其进行有效的控制。因此，针对此阶段有可能发生的各类沉降现象，我们一定要尽可能地缩短盾构通过的时间，同时确保其通过时持续有效掘进，避免不必要的停工。由于盾构机的特殊性，其在通过隧道的过程中，机体上面的径向孔会把厚浆体注入到盾构机的周边，用来填充其中的缝隙，在一定程度上可以减轻盾构通过时造成的沉降。
5结束语
综上所述，时代不断发展变化，人们对城市轨道交通的需求也越来越大，因此，对盾构穿越全断面硬岩及上软下硬地层施工的研究和探讨是十分必要的。在实际工作中，要想发挥盾构法的独特优势，就一定要保证注浆的质量，尽可能地避免出现地层变形的现象。除此之外，还要严格管理出土量和土压力的数据，确保盾构穿越的过程中参数指标最优，加大实时监管力度，保障工程质量。
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