（中建八局轨道交通建设有限公司 广西省 南宁市 530000）
摘要：以南宁地铁总部基地站~飞龙路站区间盾构施工为例，针对区间主要地层为硅质岩层，岩层破碎夹薄层状泥岩、层厚不均、局部裂隙水充盈、分部无规律等问题。文中阐述了盾构推进过程中的技术要点、难点和施工工艺，归纳总结了盾构推进过程中刀具偏磨、结泥饼、掘进速度慢超挖、喷涌、土仓固结问题的解决方法及注意事项，并进一步分析问题的形成原因及预防措施。
关键词：盾构施工；硅质岩；刀盘泥饼；土仓固结；刀具偏磨；喷涌
引言
盾构施工作为地铁隧道的主要形式，盾构施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快等特点，既经济而又高效。然而盾构施工中会遇到掘进困难，导致耗材成本增加、工期节点无法保障。本文结合南宁地铁盾构在硅质岩地层施工中出现的问题进行分析与总结，为同类工程施工提供参考。
1．工程概况
总部基地站~飞龙路站区间是南宁市轨道交通 4 号线一期工程的第11个区间。区间为两条单洞单线圆形盾构隧道，线间距16~24.5m，曲线最小半径1500m；线路最大坡度为29‰；线路埋深18.23~30.90m。
1.1工程地质
根据地质勘查资料揭露本场地岩土层有填土层、残、坡积土层、泥盆系地层。区间开挖断面主要位于全断面泥盆系土层：硅质岩⑨G-2层，隐晶质结构，薄层状构造，夹薄层状全风化泥岩，层厚约1~20cm。岩质性脆，易受外力影响破碎，岩芯采取率低。天然密度2.53g/cm3，粘聚力70kPa，内摩擦角35°，渗透系数0.1m/d，天然单轴抗压强度17.68~20.69MPa，饱和单轴抗压强度19MPa（岩块）。
1.2水文地质
本工程影响范围内的地下水类型主要为上层滞水（一）和裂隙岩溶水（五）。
上层滞水（一）：一般赋存于人工填土层、耕植土中，无统一水位，勘察期间测得水位埋深4.5~5.1m。
裂隙岩溶水（五）：赋存于泥盆系的石灰岩中，强透水，水量丰富，具承压性，稳定水位埋深14.3~22.7m，水位与大气降雨补给密切相关。
2.掘进情况
本区间掘进采用2台中铁装备CTE6250H-0945土压平衡盾构机，开挖直径φ6280mm。刀盘为复合式结构，6辐条+6面板，采用6把17寸中心双联滚刀、34把单刃滚刀、12把边刮刀、40把刮刀、11把焊接式撕裂刀、1把超挖刀。刀盘开口率35％，中心开口率为38％。刀盘如图1。
图5 螺机口喷涌
掘进速度缓慢对同步注浆要求极高，注浆速度难以控制。注浆过快时，砂浆随着盾壳串流至土仓中。掘进速度慢，刀盘与岩层摩擦时间长，造成刀盘及土仓内温度升高，贯入度低刀盘切削的泥岩细小颗粒及流入土仓中的砂浆在高温作用下，极易吸附于刀盘，形成泥饼，如图6。
图7 刀具偏磨
3.处理措施
3.1刀盘泥饼
若结少量泥饼，可采用分散剂浸泡，浸泡时间为24~36小时为宜。浸泡过程中需间断转动刀盘，刀盘选择较高转速为宜，通过刀盘快速旋转为附着于刀盘的泥饼提供离心力，致使泥饼脱落。浸泡过程中刀盘以每小时转动10min为宜，且需正反转。若结泥饼较多，则需开仓清理泥饼。掘进过程中关注渣土改良效果，根据螺机出渣口渣土改良效果改变添加剂注入参数。在硅质岩中结泥饼主要原因为掘进速度慢，刀盘摩擦与土体摩擦时间长，刀盘温度升高。对附着于刀盘的细小颗粒起“烧结”作用。因此提高掘进速度，降低每环刀盘工作时间，刀盘与地层摩擦时间减少，从而降低刀盘温度以避免泥饼的形成。同时严格控制同步注浆过程，避免砂浆串流至土仓。
3.2喷涌
①在盾构后方脱出盾尾后10环管片，每隔5环施作一环止水环箍，阻断管片壁后水流通道，减少进入土仓内部的水量。
②根据泡沫剂发泡效果及螺机出土口出渣情况，调整泡沫发泡倍率，改变仓内空气注入量避免喷涌。
③根据渣土中含水量适当往土仓中添加高分子聚合物。提高土仓内渣土的塑性流动，降低透水性，以减少喷涌。
④保障施工连续性，工序衔接紧凑，避免停机时间过长，以减少地下水进入土仓的量。
3.3盾构掘进
当夹层泥岩较多时，推进过程中可向土仓加注粘度40s、比重1.3g/cm3的膨润土泥浆，以增加土仓内部渣土的和易性。避免由于硅质岩自身内摩擦角而引起的刀盘扭矩过高。
当夹层泥岩较少时，建立土压须略高于水压，减少地下水进入土仓。推进过程中需注入高分子聚合物，高分子聚合物可与切削后的夹层泥岩反应，提高仓内渣土的塑性流动。同时关注掘进参数及渣土改良情况，必要时土仓加注膨润土进行仓内渣土置换，避免仓内渣土沉积，阻塞螺旋机进土口，导致渣土滞排，进而影响掘进。掘进过程中合理控制刀盘扭矩，当刀盘扭矩过大时，滚刀难以滚转，易造成刀具偏磨，在硅质岩地层掘进中采用2500~3000kM·m为宜。避免因刀具磨损后换刀延误工期。同步注浆需严格控制注浆速度及注浆量，避免砂浆随盾体外壁串流入土仓。
4.土仓结构优化
根据目前使用盾构机土仓结构，由于土仓底部螺机进土口两侧未进行倒角钢板焊接，因此土仓底部易造成渣土堆积，若推进过程中有砂浆串流入土仓中易造成土仓内部固结，进而影响渣土塑性流动性。土仓固结如图9、土仓结构如图10。
若将土仓底部（如左图标示位置）增加呈坡度的圆角（两侧往中部逐渐增大圆角半径），促进渣土往螺机进渣口汇聚，从而减少渣土在土仓中滞留，避免渣土滞排引起的仓内固结。
结语
盾构在硅质岩地层中掘进，需要密切关注掘进状态，尽早发现掘进问题，尽早解决，避免因掘进困难而耽误工期。本文通过对南宁地铁4号线总部基地站~飞龙路站掘进遇到的问题总结与摸索，积累了一些硅质岩地层中盾构施工的经验，以期能为相同地层中掘进的工程提供帮助。
论文作者:王瑞,张强
论文发表刊物:《科技研究》2018年8期
论文发表时间:2018/10/23
标签：盾构论文; 渣土论文; 泥岩论文; 过程中论文; 地层论文; 砂浆论文; 串流论文; 《科技研究》2018年8期论文;