摘要：随着我国社会经济的快速发展，我国各行各业都迎来了发展机遇，尤其是我国的建筑行业更是快速发展起来。建筑数量越来越多，建筑规模也越来越大，相应的对于建筑的要求也逐渐提高。由于我国土地形势颇为复杂，有丘陵、平原、高山，地层形势复杂，导致我国的建筑建设工程在施工过程中困难重重。本文主要以实际工程为例，对特大型复合地层掘进技术进行了详细地分析，并对其中应当采取的管控措施进行探讨，希望能够对其他类似工程有所帮助。
关键词：复合地层；掘进技术；安全管控
一、工程概况
复合地层主要是指建设施工过程中，施工者在进行挖掘时，在开挖延伸方向和开挖面范围之内出现了两种或是两种以上的不同地层，而这些地层中的水文地质情况、工程地质情况、岩土力学情况都存在着很大的差异，对实际施工有着严重的影响。在实际施工中，施工人员需要根据复合地层的实际情况不断地改变盾构施工模式，对施工参数进行调整。以世纪城站-海昌路站区的某工程为例，该工程就是典型的复合地层，此次对其挖掘技术以及安全管控措施进行研究和探讨。
二、水文地质情况
对于岩土，非专业人士认为岩土都是一样的，但实则不然，岩土也被划分为多个种类，它们有着不同的时代和类型。例如，岩土中有全新统人工填土层、全新统冲洪积层、白垩系上统灌口组泥岩和砂岩等。对世海区间的岩土层分层进行详细观察研究，该岩土层分层具体如下。
1.第四系统全新统人工填筑土。该土的颜色多是灰褐色和浅黄色等杂色，略有些潮湿，结构较为密集，构成该土的成分多是黏土、卵石和建渣等，部分土可以作为绿化种植土，里面还含有一些植物的根茎，在土中多是生活垃圾或是砖块等建筑垃圾。这种类型的土层厚薄不均，多是欠压密土。广泛的分布在模拟建区间隧道表层，厚度大约为0.5-7.4米。
2.第四系全新统冲积层。这类多为黏土，成灰黄色和黄色，呈硬塑状，土层的局部场地是可塑状，土质较纯，只含有少量的角砾。该土层厚度约为0.6-5.8米。该土层中除黏土外就是粉质黏土，成褐黄色和褐灰色，部分土层是软塑状，其余的则是硬塑状土。土质较为均匀，有着很好的黏性，主要是粉末状和细粒状，局部地方含有少量的角砾。该土层厚度约0.5-6.2米。针对这些土层，涉及的挖掘技术种类有很多。
三、不同地层关键施工技术
（一）全断面灰岩地层
在进行施工时，如果土层是全断面灰岩地层，那么在施工中，需要在原本的左线盾构机上配备300毫米宽度的球齿滚刀，在挖掘土层时，如果发现10环后球齿滚刀的刀刃出现了翻边的情况，针对渣样中的灰岩进行观察后，可以看出这些灰岩直径多是2-8厘米，每朝前掘进一环，刀盘都需要持续工作13个小时以上。由此可见球齿滚刀长时间的工作后，无论是滚刀的抗磨损能力还是其破岩能力都大大下降，降低工作效率。为了能够保证滚刀的破岩效率，能够让滚刀的使用寿命更加长久，减少滚刀的损耗，决定利用大锥度窄刃滚刀去取代原本的宽度30毫米的宽刃滚刀，替换的滚刀，其破岩能力得到了提升，施工进度也有一定的加快。在盾构机掘进了100米后，对其刀具进行检查，可以发现这19毫米的窄刃滚刀磨损程度很小，渣样灰岩快的直径也显著增大，可见替换的滚刀有效提高了盾构机的破岩能力。因此，在施工时，如果是全断面灰岩地层，那么可以采用宽度19毫米的窄刃进行掘进施工。而为了保证施工掘进更加的稳定，在施工时，可以不对土仓压力进行设置。
（二）上软下硬地层施工
上软下硬地层中的土质强硬是不一样的，土层具有明显的悬殊差距，在对这类土层进行施工时，一定要注意采用合适的施工工具和施工技术。岩石的最大强度是133.93Mpa，最小强度为11.23Mpa，上软下硬地层中岩石强度不均匀，而且部分区域存在裂隙发育，在进行掘进作业时，容易出现因为上部松软地层超挖，而导致出现地面沉降和土地流失的现象。这对于施工质量、施工进度有着严重的影响，同时对于施工人员的生命安全也造成了一定的威胁。在施工过程中，由于土层是上软下硬，刀具从软土层中进入到硬度较大的灰岩中，会产生巨大的冲击，导致滚刀的使用寿命降低。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，在进行上软下硬地层施工时，必须要重点对盾构的抬头、超挖、刀具非正常损坏情况等进行防治。在实际施工中，由于岩石的强度不均匀，存在上软下硬、裂隙发育的情况，因此，不能使用宽刃和19毫米的窄刃，要使用耐冲击力可达到187.7毫米的滚刀，防止滚刀刀圈在进行掘进作业时出现崩落和破裂的现象。盾构机在上软下硬地层施工时，盾构机容易出现向上掘进的情况，在实际施工中，为了防止出现这种情况，就要降低下部的推力，提高上部的推力。为了防止盾构机在掘进作业中出现抬头的情况，可以在施工之前先对盾构机的姿态进行调整，让盾构机始终处在中心线下部3厘米的位置。同时在施工过程中，对于沉降监测也要加大监督力度，对盾构机的参数和各点沉降值间的关系进行检测，进而获得准确的注浆参数和掘进参数。
（三）黏土地层施工
在进行掘进施工时，如果遇到的是黏土地层，那么就需要做好渣土改良，否则会在掘进中出现很多的泥饼，使得刀具的切削作用无法正常发挥作用。同时，由于泥饼的存在，导致刀盘开口都被堵塞，切削完成后，这些渣土却无法顺利地进入土仓去，严重影响到土仓的稳定性。因此，在对黏土地层进行施工时，必须要防止出现泥饼的现象。在实际施工中，可以在盾构机配置喷水系统和泵喷泡沫系统，利用喷水功能可以对刀具和刀盘进行清洗，防止泥饼堵塞的情况，同时还能够对刀具刀盘进行降温润滑，让刀具和刀盘更好地工作。
四、盾构复合地层安全管控措施
（一）土建安全风险评估
在土建中，由于多种因素的影响，导致建设工程遇到重重困难，本文针对土建安全风险进行评估，具体如下。
1.盾构区间，隧道需要穿越不同的岩层，其中有全、强风化岩层，这些岩面的起伏都很大，其中部分地层是上软下硬结构，对盾构掘进工作造成了很大的困难。
2.以世海工程为例，该工程中盾构区间位于绕城高架桥、天府大道下面要穿过隧道，其盾构掘进的参数如果控制不到位，或是注浆不够及时，都会导致出现地表沉降，进而对其后续施工产生影响。
3.联络通道矿山法区间的隧道穿越的都是中、微风化泥岩，这些泥岩的岩质都比较坚硬，如果采用暗挖法进行施工，就会对周边的环境产生不利的影响。
4.盾构井端头地层的加固效果也是需要关注的重点，如果加固效果不好，那么就会导致出现隧道涌水、漏泥、地面沉陷的情况。
5.该区间隧道在天府大道下面，隧道在掘进中容易导致路面出现沉降的情况。因此要建立一个评判对象因素，对其风险等级进行评估，可以采用统计原理，专家打分去确定其风险等级评估。
（二）土建安全风险控制措施和建议
针对土建中存在的风险，要及时采取有效的措施，控制风险或是将风险直接扼杀。其具体如下：1.针对联络通道矿山法隧道多是强风化中风化的泥岩，该泥岩土质较为坚硬，在开挖之前，要先注意超前注浆，严格控制开挖的进尺，同时对盾构机器进行喷锚支护，防止水土流失导致周围土体出现波动，进而对周边的环境造成影响。2.盾构隧道下要穿绕城高架桥，施工时要对盾构掘进参数进行调节，并加强同步注浆和二次注浆的方式去控制路面，防止路面出现沉降现象。同时还要做好监测工作，防止因为注浆压力过大而导致路面出现隆起的现象。3.针对不同的土层情况，在掘进作业中要注意选择不同的盾构机刀具和刀盘，同时要选择不同的施工技术，提高盾构机的使用效率。
总结：
总而言之，本文主要以实际工程为例，对特大型盾构复合地层掘进技术进行了详细地研究和探讨，针对不同的土地层采用不同的掘进技术，确保掘进质量，让盾构施工能够顺利开展，并取得良好的效果。盾构掘进过程中存在很多风险，本文针对其具体风险采用了具体的安全管理措施，保证施工安全。
参考文献：
[1]段李浩. 特大型盾构复合地层掘进技术及安全管控[J]. 四川建材, 2018, 44(12).
[2]李俊逸. 复合地层土压平衡盾构隧道掘进参数与安全控制技术研究[D]. 2015.
论文作者:杨冬晓1,李文闻2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/25
标签：盾构论文; 地层论文; 土层论文; 情况论文; 黏土论文; 隧道论文; 泥岩论文; 《基层建设》2019年第7期论文;