中交路桥华南工程有限公司 528400
摘要：本文主要论述了地铁施工中土压平衡盾构渣土泵技术的应用情况，提出了施工中存在的问题和采取的技术，分析了新型改良技术，指出了土压平衡盾构渣土泵送技术的发展现状。
关键词：地铁施工；土压平衡盾构渣；土泵送技术；应用
砂性地层本身是一种典型的力学地层，具有不稳定性，土压平衡盾构在砂性地层上进行挖掘时，因为土面性能差，容易磨损刀盘和设备，在开挖时容易塌陷，随即出现了一系列问题，阻碍了盾构施工的顺利进行。我国相关的研究人员对其展开了研究，从土压平衡盾构原理出发，提出了提升土压平衡盾构适应能力的方法。
1、我国城市地铁工程概括和特点
1.1工程概括
城市地铁具有方便安全性，它是一种偏于大众化的交通方式。在世界各个国家之中，城市人就超过200万以上的都构建了地铁，随之，地铁成为了人们出行的主要交通方式。在地铁工程施工中，有越来越多的建筑企业采用了先进、安全的盾构掘进机。当前，这些盾构掘进机被应用到了各个城市的施工中。土压盾构机具有很大优势，适应能力强、机械化程度高以及开挖过程安全稳定、施工速度快等，在地铁施工中有着广泛的发展趋势。
1.2工程风险分析
一般来讲，地铁线路都是设置在地下隧道中的，还有的在城市中心外面，从地下转移到地面上。在城市中心处，经常将地铁建立在地下，城市内的地质较为复杂，各种地下工程在建设过程中受到了限制，使得线路和邻近建筑物相接触，必须穿过管线才可以施工，除了这样，地下还有很多无法控制的结构、洞口，为开挖工作带来了很大的风险性和威胁，如果工程一旦出现风险，那么会对社会产生较大的负面影响，不利于环境稳定发展。对此，在进行地铁工程隧道开挖的时候，尽量保持平衡，维持周围土层的稳定性，进而全面保证建筑物的安全。实现该目标的有效技术方法是盾构构渣土泵送技术，它在我国地下交通工程中应用广泛。
2、盾构法
盾构法是一种专业的施工方法，用于挖掘各种隧道，在地面位置处建设隧道。其中根据盾构机结构特征和开挖形式，可以将其划分为多种类型。目前，在地铁施工过程中，经常使用的施工方法包括两种，分别为泥水平衡盾构法、土压平衡盾构法，两种的出渣方式不同，所以产生的性能也不一样。
第一，泥水平衡盾构法；它的操作原理是在进行泥水盾构推进工作的时候，将刀盘土砂放到泥水仓里面，经过多次均匀搅拌之后，自主产生泥水，这种泥水具有很高的浓度，再者，利用泥水输送系统和自动控制系统，这种系统操作起来比较复杂，可是效果很好，利用进出泥水仓内的两根管道中不同浓度的泥水，转换仓内的土体，实现运输渣土的目的。在泥水管道中，需要添加大量高浓度的水泥，然后放到地面上，经过地面水泥分离系统，循环利用浓度较低的水泥，进而完成运输工作。
第二，土压平衡盾施工；它的施工原理为轨道渣车，通过使用轨道渣车运输渣土，用刀盘将渣土切削之后，再放人土仓中，利用输送机排放，待排放完成之后，放到盾构机后边的渣土车内，经水平运输、吊运，全部倒入渣次中，将其直接运出。
2.1轨道运输渣土
利用轨道运输渣土可以产生良好的效果，具备很大优势，它对渣土没有形状要求，比较适用于地质条件好的渣土运输环境中，可是有利也有弊，同时还存在着一定的问题。主要表现在以下几点。
第一，对于经常使用的轨道渣车来讲，等到挖掘完成之后，渣车会从盾尾开到井口之中，在井口等待的另一辆渣车随后进去工作，这样一来，工作时间会随着隧道距离的增加而增加，进而影响了盾构施工时间，扩大了距离。渣车在垂直起吊的时候，时间较长，使得两个列车之间不能够很好的连接到一起，同时，渣车运输轨道系统设置过于复杂，经常出现脱轨情况，从一定程度上减少了施工效率。
第二，在重载运输渣土的时候，需要大量的电瓶车，当垂直运输的时候则配备重力较大的吊车，输出成本比较高，设备利用率低。
第三，渣土在运输期间对于轨道有很高的要求，当重载运输渣土的时候，列车容易发生脱轨现象，进而引起安全事故的发生；当垂直运输渣土的时候，占据时间过长，垂直起重留下的安全影响因素也比较多。
第四，在盾构初发时期，现场施工场地受到了限制，在掘进过程中经常遇到异常现象，比如喷涌，再加上轨道渣土运输适应能力不高，施工效率有了一定的降低。
2.2渣土泵送
和上面的轨道渣车运输渣土相比较而言，它占据很大地位，渣土泵送是提升土压平衡盾构施工效率的主要方式之一。在进行盾构机挖掘的基础上，可以利用渣土泵将渣土运输到地面上，这样一来，可以减少盾构推进之后的时间，避免了长时间等待，最终降低了盾构施工循环的整体时间；并且，不同功率比较大的电瓶车、渣车以及吊车，可以采取功率较小的电瓶车、渣土泵车；不仅可以减少资金输出，还减少了渣土运输期间的风险性。对此，渣上泵送工艺的出现，对隧道施工速度、施工风险和成本效益有着很大的改进。
3、渣土泵送技术
渣土泵主要在之前泥水遁渣土运输的基础上形成的，可是它和泥水遁构渣运输有着很大的差距。首先，将渣土泵应用到土压平衡盾构中，输送的土体必须为流塑性，不可采用流体的泥土，再者，渣上泵是单一的泵送排，并不是不同浓度泥浆的双向循环流动；再加上渣上泵的运输系统比较简单，其中主要包含在盾构出料口的拖泵以及延伸到地面渣池的泵管，不需要设置其它的控制系统。最后，将渣土利用泵送运输到渣土池之后，不需要展开二次处理和配置泥水分离系统，可以直接运输。其中，渣土泵你送操作流程如下图所示：
图一 渣土泵送工艺流程图
3.1对于泵送设备的简介
渣土泵车比较适用于流塑专岩体混合物中，待土体碎裂之后，黏土矿物遇到水之后便会形成胶凝物质，用于包裹材料，其中形成的形状和混凝土类型相似。渣土泵车在设置上主要参考的混凝土拖泵，可是性能也不完全一样。混凝土拖泵只需要将泵送到几百米之外，可是渣土泵送不同，需要把泵送到千米以外，只有这样，才可以和正常的地铁施工要求相符合，对此，需要配置功率较大的动力系统。在泵送渣土期间，不需要查看管道内渣土是否为离析情况，可以直接采用管内高压注水，适当的缩短渣土和管壁之间的距离。从中可以看出，渣土泵车不但可以提升泵送速度，还能够保证进料的稳定性，使其和性能相匹配。
3.2渣土的可泵性
在使用土压平衡盾构机挖掘的时候，将切削的渣土放到土仓内，向土仓内放入一定比例的添加剂，用于改良渣土，其中主要包含水分、泡沫剂以及土壤等，改良的目的是为了减少磨损情况，避免发生喷涌，对于渣土没有明确的标准要求。同时，复合地层内的岩层和砂层相互交错，各个岩层之间的性能不一致，含水率或高或低，被切削之后形成的物理性质不同。螺旋机排出的渣土呈现松散状态，经过水浸泡之后变为塑状，如果直接泵送渣土，那么就会发生堵塞情况，或者泵管之间的摩擦力高，进而影响泵送效率。对此，对于采用泵送出渣的土压盾构施工来讲，必须加强渣土的改良情况，使得渣土和添加剂能够均匀搅拌在一起，呈现流塑性和可泵送性。
4、结语
保证土压平衡盾构安全的条件是加大研究力度，制定合理的评价方法，合理的改进土体技术，减少施工成本输出，促进地铁施工的正常开展。
参考文献：
[1]李亚军.保压泵出渣技术在土压平衡盾构施工中的应用[J].施工技术，2015，01
[2]蔡辉.土压平衡盾构在砂层中掘进的渣土改良技术[J].隧道建设，2015，09
[3]丁振明，廖秋林，李从昀.地铁工程土压平衡盾构施工风险分析[J].施工技术，2012，02
论文作者:李则曦
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/10/9
标签：渣土论文; 盾构论文; 泥水论文; 地铁论文; 技术论文; 轨道论文; 隧道论文; 《基层建设》2017年第14期论文;