张创
中铁二十局集团第四工程有限公司 266061
摘要：伴随着国内城市的迅速发展扩大，地铁修建规模也持续扩大，工程施工工艺水平逐步上升，其中的盾构法就是一项至关重要的作业方式，其具备便捷、安全、可靠等优点，被广泛应用于各地区的地铁建设中。本篇文章具体探究了盾构穿过上软下硬地层施工的关键技术，期望能由此增强我国的地铁修建水准。
关键词：盾构；上软下硬地层；施工关键技术
近些年来，伴随着国内城镇化进程的持续变快，城镇人口迅速增长，给城市交通产生了很大的负担，地铁工程项目的建设能够合理有效地减轻城市交通负担，极大限度满足了大家方便、快捷的出行需求，因而对地铁建设工程施工的品质、水准都提出了较高的规定和要求。在现实的工程建设过程中，地铁建设可以使用盾构法，其能够满足各种复杂的作业环境，获得较好的掘进效果。本文就盾构穿越上软下硬地层施工关键技术展开了深入地探究，从而推动盾构掘进水准的提高。
一、上软下硬地层特性
在上软下硬地层作业环节中，还应增强对其特征的掌握，通常条件下，上软下硬地层的上半部分是软弱层，具体包含淤泥层以及砂层和混合岩全风化层等，下半部分主要是包括了砾砂岩、花岗石以及石灰岩在内的硬岩层。因为上软下硬地层间的特征有着很大差距，所以导致在一定程度上，增加了盾构掘进的作业难度系数。上半部分软弱层组成成分比较繁杂，在盾构掘进环节中，应对软弱层的特征开展深入分析，具体包含两个方面：一个是软弱层中的每个土壤层，其强度有着差距，相对于软弱层中的残积层还有风化层，如果碰到水都较易变软并出现崩解，二是残积层还有风化层具体是由粗、细颗粒构成，而且有着“两头大，中间小”的特征，粗颗粒物的直径超过0.5毫米，细颗粒物的直径则小于0.075毫米，在地层颗粒物中，直径为0.075毫米－0.5毫米的颗粒物是很少的，如此一来，很容易造成盾构掘进喷涌问题的出现。
二、上软下硬地层盾构作业施工的难点
1、建构（筑）物会存在的风险
在盾构掘进全过程中，假如地层扰动太大，甚至出现超排状况，便会对地面建筑设施形成不良影响，造成其地基沉降或是裂开等现象的发生，从而产生严重的不良影响。在上软下硬地层，开展盾构掘进全过程中，应综合考虑地面建筑设施的安全性以及地面建筑设施的承载力，确保盾构掘进作业在地面建筑设施的可承载范围以内，盾构掘进不易毁坏地面建筑设施的构造，由此确保盾构掘进作业顺利完成。
2、盾构掘进速度过于缓慢
上软下硬地层开展盾构掘进，下方岩体硬度对盾构掘进的效率有着一定的影响，但通常情况下，盾构掘进都较为缓慢。此外在盾构掘进全过程中，受多种因素的干扰，非常容易导致盾构掘进的线性产生变化，从而干扰掘进的实际效果。想要确保盾构掘进姿态不会偏移，可适当的调节各分区的油缸推动力，确保盾构掘进的稳定。
3、刀具损耗严重
对于盾构掘进来说，刀具出现严重磨损是非常常见的一个问题，没能严格把控盾构机的掘进技术参数是造成这一问题的主要因素，另外，就是没有依据真实情况开展合理有效的调节，也会导致刀具的损耗严重。与此同时，在单轴抗压力度较高的硬岩层中，开展盾构机掘进，也会导致刀具损耗严重。严重的刀具损耗现象会使开舱换刀的频率大大增加，从而增加了盾构施工的安全风险，同时，如果在开舱换刀的过程中，选取了错误位置的话，也有可能会导致难以预计的安全事故发生。
4、喷涌情况严重并且清碴量大
因为上软下硬地层中的上方土壤层的颗粒物通常在0.075毫米－0.5毫米中间，促使土壤层有着沙土和黏性土的特点，非常容易导致喷涌状态的发生。而在下方硬岩中不容易发生切削的前提下，上方岩层经振荡，持续坍塌，如果在实际盾构掘进环节中，没能严格遵循相应规定，没有对盾构掘进技术参数正确把控，便会导致喷涌及超排的发生，对掘进工作效率以及路面或建构（筑）物安全造成比较大的安全隐患。
三、上软下硬地层盾构施工关键技术举措
1、对盾构掘进技术的参数进行把控
第一，在上软下硬地层中，应该采取科学合理的掘进方式，在土舱内留存少部分的渣土，并向土舱内灌入泡沫或是压缩气体，以预防喷涌的状况发生。第二，在盾构施工全过程中，还应严格把控刀盘转动速度和掘进速度，适度下降刀盘转速，通常可维持在1.6r/分钟，减小刀盘的损耗。再者还能够利用下降刀盘扭矩和油缸推动力的方法，减小刀具的损耗。针对刀盘扭矩，应维持在1750kN/m，针对油缸推动力，通常应维持在1100-1850吨标准以内。最后，还应采取科学合理的方法，对盾构掘进姿态开展科学合理的操控。掘进基本参数应遵循地层界面转变状况和作业规定，利用导向性体系的专业指导，对盾构机姿态开展有效控制。要是察觉盾构机的姿态已偏移，应马上对掘进基本参数进行调节，恢复盾构机的正常掘进。
2、施工作业中对结泥饼的防治
上软下硬地层中，对于软弱层的黏性土壤层，在盾构机掘进过程中，当刀盘切削出来的泥土进到密封的土舱和刀盘区域内重新聚集而成半固结或固结的块状体，这类情况的出现会导致刀具受损变快，对刀盘扭矩和盾构机的推进力都会造成不良干扰，导致盾构机不能正常将渣土排出，并且也会加快主轴承的受损。因此在盾构掘进环节中，要对渣土做好改良处理，在施工过程中可选择使用发泡剂，从而预防此类情况的出现。
3、对渣土喷涌进行有效地预防
对于渣土喷涌的防控非常重要，具体选用发泡剂或是膨润土来进行预防，需依据地层条件来进行判断。在富水砂层中，其处理方法是加入适量的添加剂，比如盾构机的砂层或中微风化中施工时，加入适量的的膨润土泥浆，高分子聚合物等以改善渣土的和易性。在自立性好的地层中止水，如果管片同步注浆不充分，应该再通过管片进行双液注浆，以尽快封堵隧道背后的汇水通道。在粘性土中防止喷涌的方法是防止结泥饼。
4、严格落实带压开仓换刀工序
在刀具损耗比较严重无法满足正常掘进施工时，就要采取开仓换刀的操作，因此现场工作人员应密切关注刀具的使用状况，及时的拆换刀具，在换刀具时，还要选取合适的换刀区域。具体实施应抓好下面几个方面：在开仓换刀作业前，使用膨润土，将其充填到盾构机刀盘中，形成一道密封膜，在注入的时候，需要确保膨润土的各项参数指标符合要求。后续依照相应的计算公式，进行作业压力的测算，确保人仓压力和土仓工作压力与日常掘进的土压一致，确保土仓的密封性，适当的充气加压。另一方面为了更好地保证土仓的气密性，还应依照相应的规定要求，确定盾构停机后刀盘所处的地面位置，如果存在对泄压点，及时进行注浆填充密封。
四、施工操作中需要特别注意的几个问题
盾构掘进环节中，相关操作人员还应该特别注意以下问题：
1、针对土舱的运行压力不可以大于计算压力的1.2倍；
2、相关工作人员自身应拥有较高的综合能力，能做到严格规范地依照标准来完成施工作业；
3、要增强对工作仓环境温度的把控，通常情况下应将温度控制在27℃以下；
4、停止工作时，需严格把控排减压力的时长，不可以使排减压力时长过短，以确保环境温度在合理的标准范围内。
结语：
上软下硬的独特地质构造对盾构掘进施工作业给出了更高的规定要求，在我们国家地铁建设规划环节中，常常会遇到错综复杂的地质构造，上软下硬的地质构造便是当中的一种，在这类地质构造下，能保证盾构掘进施工作业快速安稳的开展，对提升地铁建设规划施工作业尤为重要。盾构法作为一项关键的施工作业方法，具备快捷、方便、安全、可靠等主要优势，在地铁建设工程施工中运用比较普遍。在实际的地铁建设规划环节中，选用盾构法，能够取得优良的掘进成效，合理高效的确保了地铁建筑工程施工的品质，为人们打造方便快捷的交通出行条件，并由此提升地铁建设规划水准，推动我国城镇化进程持续不断的快速发展。
参考文献
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