摘要：超大直径盾构施工技术以其安全、高效的特点，在长大隧道施工中得到越来越广泛的应用。但在穿越复杂地层掘进施工时，仍面临多项施工风险。本文以实际工程为例，分析了超大直径泥水盾构施工的难点，以供相关人员的参考。
关键词：超大直径；泥水盾构；施工难点；施工技术
1、工程概况
盾构隧道穿越河流的宽度约为2600米，最小水深约为288m，最小水压为2.5kg/cm，最大土层厚度为1049米（0.7D）。隧道穿越的主要地层为：填土和淤泥质粉质粘土、粉土、粉砂、粉细砂、砾砂、圆砾以及少量强风化粉砂质泥岩。盾构穿越2672m强透水层（渗透系数达到10-2-10-3cm/s），占盾构段全长的88.4%。该层为砾石与砾石的复合层。刀具磨损严重，掘进艰难。隧道全长1325米，占隧道总长度的43.8%。盾构隧道内径13.30m，外径14.50m，厚度60cm。每道环衬由10段组成，阔2m，管件按7个标准块、2个相邻块、1块封顶块，分为Z型Y型两片式。管道设计强度为C60，防水等级为S12。
2、工程特点、难点及风险点
该工程隧道几乎涵盖了所有其他典型盾构工程的所有困难和风险。南京长江隧道工程是我国长江流域工程中难度最大、难度最大的地下工程。南京长江隧道作为世界一流的渡江工程，面临着高风险、高挑战性的世界级难题，其特点主要体现在六个方面：“大”、“高”、“强”、“薄”、“长”、“险”。
“大”：即盾构直径超大。盾构机直径14.93m，是世界上直径最大的盾构之一。
“高”：水土压力高达6.5kg/cm2，目前在同类盾构隧道中，国内首屈、世界之最。
“强”：隧道穿越的地层主要为渗透系数很高的强透水层，占隧道总长的70%以上。
“薄”：江底约150m长的冲槽段覆土厚度不足1倍洞径，最小埋深仅10.49m；始发段埋深仅5.5m（不足0.4D）。
“长”：在砂卵石层中连续掘进3000多米一次越江，相当于在粉粘土地层中掘进30公里、相当于地铁盾构连续掘进17公里。
“险”：隧道穿越淤泥、细沙、砂砾、卵石和强风化岩层。地质条件极其复杂。同时地层中存在大量的大卵石、钢铁等异物。这些异物对刀盘刀具和盾体都造成了很大伤害。高压、透水性强、距离远、地质条件复杂，开采难度大，风险大。
3、关键施工技术综述
3.1、设定泥水的压力且进行控制
根据以往类似工程的施工经验，本工程泥浆水压上限按静土压力控制，下限按动土压力控制。当采用盾构开挖时，相应的泥浆压力必须调整到上下限间的位置，具体的调整需要根据地表土敏捷地进行处理。根据施工规范，对关键地段的压力控制采用上限控制值；对土地沉降控制要求较高或覆盖面积较深的地段，采用下限值作为参考控制，施工平稳、严苛。将压力波控制在恰当范围之内。
3.2、进行速度和推理的合理控制
稳定情况之下，开挖速度设定为30-40mm/min；盾构穿越硬土时，应适当降低开挖速度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在具体的盾构施工之中，相应的泥水压力和掘进速度将间接影响掘进动力。在隧道施工之中，总推力应严格控制在设计推力的70%左右。恰当控制施工速度，可以促进施工质量的提高，提高施工人员的安全系数，促进施工的顺利进行。因此，恰当控制施工速度是工程成功施工的基本上条件。
3.3、严格控制刀盘转速以及扭矩
在施工之中，除控制方向之外，还利用实时测量结果与得到的三维坐标进行比较，以便进行准确的姿态调整。保持盾构施工的稳定性是基坑施工的基本上要求。因此，应在规定的范围之内调整盾构机的纵向、横向和后部指示灯，以避免不利条件的发生。节段拼接环的姿态应尽量与盾构机的姿态相同，以提高施工的稳定性。作为一名技术人员，在施工过程之中，需要收集隧道的相关地质资料和其他信息资料，制定和修订开挖方案。盾构机操作人员只能按有关规定进行纠偏。开挖过程之中的小偏差应立即纠正，偏差值不应超过4mm/环。
3.4、针对泥水进行分离处理
本工程根据具体时间选择与其配套的泥浆处理系统，使泥浆处理能力达到500m3/h，泥浆处理后的泥浆水进行二次分离。可以处理。通过使用相关系统，将形成的泥浆顺利分离，并将分离出的污泥通过相关的手段和渠道进行处置。
3.5、同步进行注浆
在泥浆配制过程之中，不仅要考虑确切的地质因素，还要考虑泥浆的具体性能。通常情况之下，水泥浆初凝时间受气候等多种因素的影响，但在具体施工之中，影响较小。控制在12-24小时。强度等其他指标按要求执行。恰当的浆液配置不仅提高了施工质量，而且缩短了凝结时间，提高了工程效率。
在混凝土灌浆过程之中，在盾尾四周均匀设计6根浆管。有所不同位置灌浆管道的灌浆压力有所不同，确切压力值按相关公式计算，并对公式之中管道的压力损失进行测试，在管道组装之中产生详尽数据。通过对注浆压力的科学控制，对提高施工质量具有关键意义。
（1）为了达到建筑物校正和线形拟合的目的，应在Z型和Y型之中选择后续环的使用。在装配和装配过程之中，通常使用帽子的顶部位置或通道的上半部分进行操作。（2）建议按相应组合装配直环。建议在隧道下部安装盖块。满足隧道的线形结构是分段安装的基础，保证分段安装的均匀性是安装的基本上要求，从而保证了护盾尾部间隙的合理性。（3）应注意最终一件安装时，必须进行有关润滑脂或肥皂水的处理，安装时应注意防止防水等损坏容器装置，影响设备的稳定使用。如果对该段的安装进行优化，施工过程中将产生不错的施工性能，对经济效益具有积极意义。
综上所述，大直径泥水贯通施工是一项涉及土建、地质、电气、水利、机电等多学科的复杂系统工程。它需要多方参与，必须通过制度管理建立一支强劲高效的管理团队。坚持标准化建设，建立各项制度的工作标准和业务职责，明确责任人，使每一道工序和责任人都知道谁来做、该做什么、在很大程度之上保证了施工的成功安全性。
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论文作者:窦小虎
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第14期
论文发表时间:2019/12/13
标签：盾构论文; 隧道论文; 泥水论文; 直径论文; 泥浆论文; 工程论文; 压力论文; 《建筑细部》2019年第14期论文;