盾构下穿河流砂卵石地层的施工技术措施
张丹春
【摘 要】论文主要针对盾构下穿河流砂卵石地层的施工技术措施展开深入研究，重点通过积极开展地质补勘工作、河堤和河床加固、喷涌和涌砂的控制、对盾构机实施控制等，来确保盾构掘进的安全性、稳定性，将盾构下穿砂卵石地层施工水平提升上来，给予下穿砂卵石地层施工一定的保障。
【关键词】盾构;砂卵石;施工技术
【Keywords】 shield; gravel; construction technology
【中图分类号】U231+3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文献标志码】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章编号】1673-1069（2019）01-0187-02
1 引言
对于盾构施工法来说，对地层具有高度的适应性，而且也具有高度的施工安全性，属于重要的施工方法之一，在应用盾构法施工过程中，极容易扰动周围的土层，进而造成地表出现隆起或沉降等现象，从而严重威胁到周围建筑物和地下管道设施的安全性。本文主要分析盾构施工法在穿越流溪河这一风险源的过程，进而充分彰显出盾构施工技术的应用价值。
2 工程案例
本文主要以广州地铁为例，在施工过程中，需要穿越流溪河，这是该地铁工程建设中的重要风险源，该河面总宽度在50m左右，河床为圆状砂卵石。其中，流溪河是盾构隧道穿过的必经之地，通过地质勘查可以了解到，河床中砂卵石含量最高达到90%，而且卵石中掺杂一些漂石，含量为5%。对于盾构隧道经过的砂卵石层来说，具有较大的含水量，而且透水性也较为显著。
3 盾构下穿河流砂卵石地层的施工过程中存在的不足之处
一般来说，盾构隧道下穿河流施工，极易导致风险的出现，再加上受到砂卵石地层的影响，可以将风险总结为：首先，在盾构掘进过程中，涌砂、喷涌等现象难以避免，一定程度上不利于盾构掘进工作的开展;其次，该地铁地质环境是比较恶劣、复杂的，漂卵石含量较高，因此，在盾构掘进过程中，在河道下方极易出现刀盘被卡住现象，从而引发停机。同时，在盾构掘进过程中，超方现象也难以规避，从而造成在河底和河堤处，坍塌透水现象经常出现。最后，在盾构前行过程中，如果盾尾部的密封效果难以保证，极容易击穿盾尾密封，从而导致盾尾漏水现象的出现。
4 盾构下穿河流砂卵石地层的施工技术措施
4.1 积极开展地质补勘工作
结合地质勘查报告可以了解到，该段地铁工程经过的流溪河的地质情况变化较小，而且大都为砂卵石地层。在正式施工之前，针对施工环境的地质情况，开展补充勘查是至关重要的，将其地质构造进行明确化，从而选择最为适宜的施工方法，为后续施工奠定坚实的基础，并更好地控制盾构机掘进的姿态，为盾构机掘进相关参数的调整提供一定的便利性，避免周围围岩过多地影响到盾构施工，从而确保盾构通过砂卵石地层的安全性和迅速性。
4.2 河堤和河床加固
4.2.1 河堤加固
在河堤加固中，袖阀管注浆加固方式，具有广泛的应用前景。在盾构隧道通过流溪河之前，在河堤两侧，针对地表注浆预加固处理方式，进行了广泛应用，地表注浆预加固孔布置为间排距3m×3m。加固区主要包括两个，各个加固区所布置的孔有30个，上游和下游测孔深分别为22.55m、22.85m，布置方式如图1所示。
4.2.2 河床加固
针对河床加固，沿着河流方向25m处范围内，对钢筋网片进行了应用，以此来进行铺设，在铺设钢筋网片前，浇筑C15混凝土垫层厚5cm，随即浇筑C20混凝土20cm。
第一，控制河道水量。在施工阶段中，如果遇上了枯水期，河流要发挥出排放居民区废水的功能[1]。在施工过程中，对于项目部门来说，要与河道管理部门之间保持密切的联系和来往，在盾构穿越段河道的上游处，设置水闸，以便于更好地控制河道水流量。第二，河床处理。在围堰断流以后，针对小型挖掘机，具有广阔的应用前景，借助小型挖掘机，以此来清理好砂卵石，避免在河床表层出现淤泥，清除厚度要控制在50cm以上，并且在清除以后，会出现开挖面，所以要进行相应的整平。在施工范围内，其回填土要使用优质黄土，回填土要分层进行铺垫，底下2层要使用人工平板振动务实，各层分层厚度为500mm。第三，钢筋网的铺设。对于钢筋网片来说，主要运用了钢筋加工，网格尺寸为20cm×20cm。然后要将钢筋网搭接成一个网格，长度要至少为10cm，在搭接点处，要加强点焊连接的应用，铺设要确保高度的平顺度。第四，混凝土浇筑。在清理好河床部位以后，要先铺设5cm厚C15垫层混凝土，为开展混凝土浇筑工作奠定坚实的基础。在混凝土中，主要应用了商用C20混凝土。此外，混凝土的浇筑，必须要一次性完成，避免出现施工缝，确保混凝土板的整体性、完整性。
4.3 喷涌和涌砂的控制
4.3.1 渣土改良
对于渣土改良，主要是指通过向刀盘前方加上一些膨润土或泡沫剂等，及时切削刀盘上的渣土，并进行拌和，满足渣土流动性、和易性等需求，从而顺利出渣。
隧道下穿越地層主要是砂卵石地层，注入了适量的泡沫、膨润土，以此来不断提高土体的透水性，而且对于土体流塑性的形成也具有一定的作用。泡沫可以膨化土体，也可以保证刀具良好的润滑性[2]，避免刀盘结泥饼。一般来说，在地下水量较大的情况下，仅仅借助泡沫，难以避免喷涌现象的出现，因此，要对进入土仓的地下水量进行有效控制，并防止地下水进入土仓内部。可行的措施是：加强盾构机渣土改良管路的应用，在土仓上部入闸门附近，要将膨润土和聚合物结合在一起，在刀盘不断转动下，改良材料与渣土充分搅拌，在土仓内渣土的渗率要保持在较低范围，确保地下水无法进入土仓内，避免出现喷涌现象。
4.3.2 加强同步注浆
结合工程实际，在管片和开挖轮廓之间，其间隙为150mm，所以，必须要开展相应的填充和密实处理工作，最大程度地避免地层出现沉降现象。在工程建设过程中，地层条件是重要的影响因素之一，地层具有极大的渗透性，要想确保河道安全性，必须要填充好管片外侧间隙，并确定同步注浆液的配比。同步注浆液配比如表1所示，凝结时间为6天。
4.4 对盾构机实施控制
4.4.1 处理刀盘被卡住问题
第一，操作人员要具备良好的技术水平，严格规范操作盾构机的行为，避免刀盘卡住现象;第二，对于施工流程，要不断进行优化和调整，避免停机现象的出现。如果出现刀盘被卡住现象，而且使用脱困扭矩也无法改善时，要将大量砂和膨润土与聚合物混合在一起，形成黏稠液体，及时置换好土仓内的渣土，对刀盘扭矩进行合理化控制，从而处理好刀盘卡住现象。
4.4.2 处理盾尾漏水问题
第一，要加强优质盾尾油脂的应用;第二，在盾尾密封处，如果出现泄漏现象，要注重注入盾尾油脂，进而满足止水止砂要求;第三，结合掘进情况，要密切关注盾尾是否出现漏浆现象，如果出现了漏浆现象，要及时更换盾尾刷。
4.5 其他后续保障措施
第一，对于管片上预留的二次注浆孔，要加强广泛应用，等到盾构通过以后，及时补充注浆，确保盾构顺利通过，并维护好河床的安全性;第二，左线盾构穿越流溪河之前，对于已经成型隧道左右线的土体，要积极开展洞内加固工作，保证左线掘进的顺利进行。
5 结语
总之，在砂卵石地层下穿越河流进行盾构施工时，具有较高的风险性，如果出现冒顶或喷涌现象，将会严重影响到盾构的掘进安全性。要想確保盾构掘进安全，避免出现冒顶或喷涌现象，在掘进之前，要加固处理好河堤和河床，并合理设置掘进参数，落实好盾构设备的检修工作，在掘进过程中，要注重渣土改良，将泡沫剂的发泡率保持在合理范围内，从而保证左线的顺利穿越。
【参考文献】
【1】李尚革.浅析盾构技术及其在珠江三角洲水资源配置工程中的应用[J].广东水利电力职业技术学院学报，2016，14（01）：21-25.
【2】张颖，许鹏，尹亮亮，等.沈阳地铁盾构法施工的三维数值模拟研究[J].地质灾害与环境保护，2015，26（01）：108-112.
【摘 要】论文主要针对盾构下穿河流砂卵石地层的施工技术措施展开深入研究，重点通过积极开展地质补勘工作、河堤和河床加固、喷涌和涌砂的控制、对盾构机实施控制等，来确保盾构掘进的安全性、稳定性，将盾构下穿砂卵石地层施工水平提升上来，给予下穿砂卵石地层施工一定的保障。
【关键词】盾构;砂卵石;施工技术
【Keywords】 shield; gravel; construction technology
【中图分类号】U231+3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文献标志码】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章编号】1673-1069（2019）01-0187-02
1 引言
对于盾构施工法来说，对地层具有高度的适应性，而且也具有高度的施工安全性，属于重要的施工方法之一，在应用盾构法施工过程中，极容易扰动周围的土层，进而造成地表出现隆起或沉降等现象，从而严重威胁到周围建筑物和地下管道设施的安全性。本文主要分析盾构施工法在穿越流溪河这一风险源的过程，进而充分彰显出盾构施工技术的应用价值。
2 工程案例
本文主要以广州地铁为例，在施工过程中，需要穿越流溪河，这是该地铁工程建设中的重要风险源，该河面总宽度在50m左右，河床为圆状砂卵石。其中，流溪河是盾构隧道穿过的必经之地，通过地质勘查可以了解到，河床中砂卵石含量最高达到90%，而且卵石中掺杂一些漂石，含量为5%。对于盾构隧道经过的砂卵石层来说，具有较大的含水量，而且透水性也较为显著。
3 盾构下穿河流砂卵石地层的施工过程中存在的不足之处
一般来说，盾构隧道下穿河流施工，极易导致风险的出现，再加上受到砂卵石地层的影响，可以将风险总结为：首先，在盾构掘进过程中，涌砂、喷涌等现象难以避免，一定程度上不利于盾构掘进工作的开展;其次，该地铁地质环境是比较恶劣、复杂的，漂卵石含量较高，因此，在盾构掘进过程中，在河道下方极易出现刀盘被卡住现象，从而引发停机。同时，在盾构掘进过程中，超方现象也难以规避，从而造成在河底和河堤处，坍塌透水现象经常出现。最后，在盾构前行过程中，如果盾尾部的密封效果难以保证，极容易击穿盾尾密封，从而导致盾尾漏水现象的出现。
4 盾构下穿河流砂卵石地层的施工技术措施
4.1 积极开展地质补勘工作
结合地质勘查报告可以了解到，该段地铁工程经过的流溪河的地质情况变化较小，而且大都为砂卵石地层。在正式施工之前，针对施工环境的地质情况，开展补充勘查是至关重要的，将其地质构造进行明确化，从而选择最为适宜的施工方法，为后续施工奠定坚实的基础，并更好地控制盾构机掘进的姿态，为盾构机掘进相关参数的调整提供一定的便利性，避免周围围岩过多地影响到盾构施工，从而确保盾构通过砂卵石地层的安全性和迅速性。
4.2 河堤和河床加固
4.2.1 河堤加固
在河堤加固中，袖阀管注浆加固方式，具有广泛的应用前景。在盾构隧道通过流溪河之前，在河堤两侧，针对地表注浆预加固处理方式，进行了广泛应用，地表注浆预加固孔布置为间排距3m×3m。加固区主要包括两个，各个加固区所布置的孔有30个，上游和下游测孔深分别为22.55m、22.85m，布置方式如图1所示。
4.2.2 河床加固
针对河床加固，沿着河流方向25m处范围内，对钢筋网片进行了应用，以此来进行铺设，在铺设钢筋网片前，浇筑C15混凝土垫层厚5cm，随即浇筑C20混凝土20cm。
第一，控制河道水量。在施工阶段中，如果遇上了枯水期，河流要发挥出排放居民区废水的功能[1]。在施工过程中，对于项目部门来说，要与河道管理部门之间保持密切的联系和来往，在盾构穿越段河道的上游处，设置水闸，以便于更好地控制河道水流量。第二，河床处理。在围堰断流以后，针对小型挖掘机，具有广阔的应用前景，借助小型挖掘机，以此来清理好砂卵石，避免在河床表层出现淤泥，清除厚度要控制在50cm以上，并且在清除以后，会出现开挖面，所以要进行相应的整平。在施工范围内，其回填土要使用优质黄土，回填土要分层进行铺垫，底下2层要使用人工平板振动务实，各层分层厚度为500mm。第三，钢筋网的铺设。对于钢筋网片来说，主要运用了钢筋加工，网格尺寸为20cm×20cm。然后要将钢筋网搭接成一个网格，长度要至少为10cm，在搭接点处，要加强点焊连接的应用，铺设要确保高度的平顺度。第四，混凝土浇筑。在清理好河床部位以后，要先铺设5cm厚C15垫层混凝土，为开展混凝土浇筑工作奠定坚实的基础。在混凝土中，主要应用了商用C20混凝土。此外，混凝土的浇筑，必须要一次性完成，避免出现施工缝，确保混凝土板的整体性、完整性。
4.3 喷涌和涌砂的控制
4.3.1 渣土改良
对于渣土改良，主要是指通过向刀盘前方加上一些膨润土或泡沫剂等，及时切削刀盘上的渣土，并进行拌和，满足渣土流动性、和易性等需求，从而顺利出渣。
隧道下穿越地層主要是砂卵石地层，注入了适量的泡沫、膨润土，以此来不断提高土体的透水性，而且对于土体流塑性的形成也具有一定的作用。泡沫可以膨化土体，也可以保证刀具良好的润滑性[2]，避免刀盘结泥饼。一般来说，在地下水量较大的情况下，仅仅借助泡沫，难以避免喷涌现象的出现，因此，要对进入土仓的地下水量进行有效控制，并防止地下水进入土仓内部。可行的措施是：加强盾构机渣土改良管路的应用，在土仓上部入闸门附近，要将膨润土和聚合物结合在一起，在刀盘不断转动下，改良材料与渣土充分搅拌，在土仓内渣土的渗率要保持在较低范围，确保地下水无法进入土仓内，避免出现喷涌现象。
4.3.2 加强同步注浆
结合工程实际，在管片和开挖轮廓之间，其间隙为150mm，所以，必须要开展相应的填充和密实处理工作，最大程度地避免地层出现沉降现象。在工程建设过程中，地层条件是重要的影响因素之一，地层具有极大的渗透性，要想确保河道安全性，必须要填充好管片外侧间隙，并确定同步注浆液的配比。同步注浆液配比如表1所示，凝结时间为6天。
4.4 对盾构机实施控制
4.4.1 处理刀盘被卡住问题
第一，操作人员要具备良好的技术水平，严格规范操作盾构机的行为，避免刀盘卡住现象;第二，对于施工流程，要不断进行优化和调整，避免停机现象的出现。如果出现刀盘被卡住现象，而且使用脱困扭矩也无法改善时，要将大量砂和膨润土与聚合物混合在一起，形成黏稠液体，及时置换好土仓内的渣土，对刀盘扭矩进行合理化控制，从而处理好刀盘卡住现象。
4.4.2 处理盾尾漏水问题
第一，要加强优质盾尾油脂的应用;第二，在盾尾密封处，如果出现泄漏现象，要注重注入盾尾油脂，进而满足止水止砂要求;第三，结合掘进情况，要密切关注盾尾是否出现漏浆现象，如果出现了漏浆现象，要及时更换盾尾刷。
4.5 其他后续保障措施
第一，对于管片上预留的二次注浆孔，要加强广泛应用，等到盾构通过以后，及时补充注浆，确保盾构顺利通过，并维护好河床的安全性;第二，左线盾构穿越流溪河之前，对于已经成型隧道左右线的土体，要积极开展洞内加固工作，保证左线掘进的顺利进行。
5 结语
总之，在砂卵石地层下穿越河流进行盾构施工时，具有较高的风险性，如果出现冒顶或喷涌现象，将会严重影响到盾构的掘进安全性。要想確保盾构掘进安全，避免出现冒顶或喷涌现象，在掘进之前，要加固处理好河堤和河床，并合理设置掘进参数，落实好盾构设备的检修工作，在掘进过程中，要注重渣土改良，将泡沫剂的发泡率保持在合理范围内，从而保证左线的顺利穿越。
【参考文献】
【1】李尚革.浅析盾构技术及其在珠江三角洲水资源配置工程中的应用[J].广东水利电力职业技术学院学报，2016，14（01）：21-25.
【2】张颖，许鹏，尹亮亮，等.沈阳地铁盾构法施工的三维数值模拟研究[J].地质灾害与环境保护，2015，26（01）：108-112.
