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土壓平衡盾構機過富水砂層施工技術
摘要：結合廣佛線8標施工實例，對土壓平衡盾構機通過富水砂層施工技術進行了闡述。關鍵詞：土壓平衡盾構機 富水砂層 施工技術
1工程概況
珠江三角洲城際快速軌道廣州至佛山段土建施工項目盾構工程隧道雙線總長為4829.205m，盾構隧道要在砂層中穿過，地面為桂城交通要道桂瀾路，隧道埋深7.8～14.3米。砂層為良好的富水和透水地層，飽含地下水，滲透系數為8.62～29.11m/d。
2 技術特點
土壓平衡式盾構又稱削土密封式或泥土加壓式盾構。適用于含水的軟土、軟巖、硬巖及混合地層的隧道掘進。掘進施工可采用土壓平衡、氣壓平衡和敞開三種模式。掘進操作可自動控制、也可半自動控制或手動控制。盾構機配備了自動導向系統, 可控制和穩定掘進方向, 具有靈活轉向糾偏能力。盾構刀盤結構能滿足不同地層的掘進速度要求。盾構配備了同步注漿系統, 對控制隧道周圍土體沉陷及建筑物保護非常有利。盾構配備了泡沫及膨潤土注入系統, 有利于碴土改良。配備了壓縮空氣系統, 有利于防止工作面的滲水及控制地表沉降。
3 掘進施工技術
盾構機在富水砂層施工時，容易引起地層沉降大、隧道噴涌、盾構姿態難控制等問題。針對這些問題，主要的施工技術有：
①采用土壓平衡模式掘進，進行開挖面穩定，設定合理的掘進參數，控制盾構機姿態，控制土壓力以穩定開作面，控制地表沉降，將施工對地層的影響減到最小。
掘進過程土倉頂部壓力控制在1.0bar，掘進速度控制在30mm/min以上，出土量不得大于50立方米；盾構機姿態保持向上，趨勢控制在范圍±4。掘進的過程必須盡可能的快，中間盡量減少停滯時間。在掘進接近1600mm時根據土倉頂部壓力減少或不出土，以使掘進至1800mm時土倉頂部壓力達到2.0bar~3.0bar范圍。
②盾構掘進過程中向土倉內及刀盤面注入泡沫等添加材料, 改善渣土性能, 提高渣土的流動性和止水性, 防止涌水流砂和發生噴涌現象, 并利于螺旋輸送機排土。
富水砂層中掘進可適量往土倉加入發泡劑，但必須根據實際情況嚴格控制發泡劑配比及加入量。
出現噴涌的解決措施：
Ⅰ 關閉出土閘門，關掉螺旋機，在頂部土壓不超限的情況下繼續往前掘進，使土倉基本滿土后（此時刀盤油壓較高，扭矩較大）停止；然后稍開出土閘門，不啟動螺旋機，讓土壓把砂土擠出，待砂土擠出速度較慢甚至不自動流出時再啟動刀盤往前掘進。 Ⅱ 關閉出土閘門，螺旋機正轉轉速調至2.0rpm左右，繼續往前掘進，到頂部土壓達2.8bar時停止；待土壓降低到2.0bar以下時再按前面方法掘進，到刀盤扭矩較大（約3200KN·m）時，關閉刀盤及螺旋機，稍開出土閘門，讓土壓把砂土擠出，待砂土擠出速度較慢甚至不自動流出時再啟動刀盤往前掘進。
③保持連續掘進，減少盾構機停頓時間。適當縮短漿液膠凝時間，保證注漿質量。
盾尾同步注漿的量與地面沉降有較大關系，過少會造成地面較大的沉降，過多會竄漿至地面，污染環境。富水砂層注砂漿極易往外擴散，在掘進過程需根據注漿壓力（＜2.0bar）和地面情況及時調整注漿量。注漿的標準是確保脫出盾尾的管片背后的空隙能填滿，這不僅可降低后期地面的沉降，也對管片防水起到一定有利作用。
對于砂漿膠凝時間的控制，項目部做了多次試驗
砂漿配比不是前篇一律的，應根據地層和掘進情況進行動態的調整。
④運用導向系統和分區操控推進油缸, 控制盾構姿態, 防止盾構抬升。
富水砂層的承重能力較低，加上盾構機在掘進過程中的震動，姿態較易往下沉。因此在地層中盾構機的姿態易保持向上，但趨勢易控制在±4。若出現機頭往下掉的情況，需及時通過千斤頂行程調節姿態。調節不可過急，易通過千斤頂行程及選取最優管片兩者結合來調節；不然會使得盾尾間隙過小，造成管片錯臺。
4 結束語
隨著地下空間的開發與利用, 盾構工法在我國得到了越來越廣泛的應用。在我國多個城市的地鐵施工中，都碰到了過富水砂層的難題。土壓平衡盾構機過富水砂層技術以其施工工期短，對地表沉降控制好及成型隧道質量高得到了業主和有關單位的肯定，在全國地鐵建設火熱的形式下，相信本技術會在城市地鐵施工中得到廣泛應用。
[1] 張鳳詳，傅德明，楊國祥等.盾構隧道施工手冊[M] 北京：人民出版社，2005： 306.
[2] 袁敏正，竺維彬.盾構技術在廣州地鐵的應用及〔3〕.廣東土木與建筑，2004（8）：43.
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