摘要：随着科学技术的不断发展，人们生活质量日益提高，交通设施得到了大力发展，在隧道工程中，盾构法是一项极为有效的施工技术，目前应用于盾构法隧道工程中的盾构机也种类繁多。本文主要是对土压平衡盾构机的施工特点，结合工程实际对泡沫注入工法在盾构法隧道施工中的应用进行了分析，最后对土压平衡盾构机掘进工法技术措施进行了总结。
关键词：土压平衡盾构机；掘进工法；技术研究
前言
随着地下空间的开发与利用，盾构工法在我国得到了越来越广泛的应用，土压平衡式盾构又称削土密封式或泥土加压式盾构，其工作原理是:盾构机在推力作用下，刀盘切削土体，通过调节螺旋机的转速控制土舱的排土量，达到土舱与开挖面动态平衡，泥水平衡盾构机的工作原理是:通过在支撑环前面装置隔板的泥水舱中注人适当压力的泥浆，使其在开挖面形成泥膜，支撑正面土体，并由安装在正面的大刀盘切削土体表面泥膜，与泥水混合后，形成高密度泥浆，然后由泥浆泵及管道把泥浆输送到地面处理。以下主要对土压平衡盾构机掘进工法技术研究。
1土压平衡盾构机掘进工法技术要点
土压式平衡盾构机有三种模式，包括敞开式、半敞开式和土压平衡模式。在对掘进模式进行选择时，我们应该根本地层的不同条件特征来选择。通常情况下，对全断面岩层掘进时，我们可选择敞开式掘进模式，并使用泡沫剂对渣土进行改良；而对于存在软弱层的复杂地层，则可选择土压平衡模式，并采用泡沫和适量的膨润土对渣土进行改良。采用此种模式时，土仓的压力不用过于频繁调节，只要保证土仓压力略高于掌子面的土压和水压力和即可；对于处理砂卵石或者上软下硬的土层，由于土层比较复杂，则同样需要采用土压平衡模式来掘进，因为在这种复杂土层掘进时控制土仓压力较难，所以掘进时必须认真对待每个环节。
2土压平衡盾构机掘进工法技术研究
2.1土压平衡盾构机隧道施工
通常在盾构法隧道施工过程中采用复合式土压平衡盾构机比较普遍。其工作的原理是向掌子面土体中注入泡沫剂和膨润土等塑性材料，使其与切削下来的土体充分搅拌，形成具有一定透水性的塑性体。同时，在掘进过程中还要对盾构机的推进速度和螺旋输送机向外排土的速度进行匹配控制，塑流体向开挖面传递设定的平衡压力，从而保证盾构机在推进过程中始终保持动态平衡状态。因为这种复合式土压平衡盾构机，可以根据不同的土层条件来设计和配制出合适的泡沫剂，所以比较适合应用在复杂土层的隧道工程中。
2.2质量控制标准
盾构机掘进通过富水砂层区域时的地面沉降监测值以及盾构机通过后所形成隧道的净空、结构和防水达到盾构法隧道的质量标准。按照GB50446-2008《盾构法隧道施工与验收规范》中管片拼装及成型隧道验收的主控项目作为性能控制指标，其主要性能指标控制如下：（1）盾构施工过程中隧道轴线平面位置允许偏差为±50mm，隧道轴线高程允许偏差为±50mm；（2）管片在盾尾内拼装完成时，相邻管片的径向错台允许偏差为5mm，相邻环管片环面错台允许偏差为6mm，衬砌环直径椭圆度为±5‰D（D为隧道的外直径）；（3）成型隧道轴线平面位置允许偏差为±100mm，隧道轴线高程允许偏差为±100mm；（4）成型隧道相邻管片的径向错台允许偏差为10mm，相邻环管片环面错台允许偏差为15mm，衬砌环直径椭圆度为±0.6‰D。
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2.3做好背填注浆工作
如果没有合理的配比双液浆或是没有具有专业素质低工作人员进行操作，必然会造成双液浆凝固时间过短而不能充分的填充管片间的空隙，造成注浆通道堵塞的问题，对后续补充的双液浆压力急剧增加，当高于土压平衡盾构机盾尾刷和盾尾油脂量压力时，就会发生击穿土压平衡盾构机盾尾的情况并发生窜浆。由此可知，做好背填注浆工作对于土压平衡盾构机的正常运行具有重要的意义，因此必须严格的控制双液浆的配比，一旦出现问题要立即采取相关的解决措施。
2.4安全技术措施
（1）严格按项目安全管理制度和施工方案组织施工，严格制定和执行相关设备的安全操作规程。（2）加强隧道内的通风和照明工作，提高洞内作业环境条件，确保人员和设备安全。（3）加强洞内用电控制，确保施工安全。（4）加强易燃易爆气体垂直运输及洞内水平运输系统的控制，防止意外爆炸事故及车辆伤害事故的发生。（5）盾构掘进严禁多出土，遇到特殊情况多出土后需立即向当班领导汇报，盾构施工过程中加强地面监测，防止地面坍塌引起事故。（6）盾构隧道内施工时，由于隧道狭窄，场地空间小，在吊运施工材料时需特别注意安全。
2.5重视盾尾密封性的检验
土压平衡盾构机的盾尾密封性受到损坏一般是由土压平衡盾构机密封装置中的偏心管片受到挤压而失去弹性，从而出现浆液渗漏的现象。因此必须要在土压平衡盾构机工作运行前要进行严格的检修并严格控制土压平衡盾构机推进过程中的纠偏量，避免偏心管片因弹性形出现的间隙不均的情形，通过严格的控制土压平衡盾构机的姿态和掘进过程中千斤顶的伸缩量，并在科学合理的情况下及时更换土压平衡盾构机盾尾刷，保证土压平衡盾构机盾尾的密封性，避免土压平衡盾构机在工作运行中出现渗漏而出现问题。
2.6环保技术措施
(1)工地应落实门前三包责任制，不得在工地门前、围墙外侧公用场地堆放材料、淤泥、垃圾等。临时占用人行道及道路，必须严格执行申报审批的规定。在经批准占用的区域，必须严格按照批准占用的范围、占用期限及使用性质堆放建筑材料或机具设备。(2)污水处理和排放应符合国家和地方（行业）有关环境保护法规中环保指标的要求，场地内应设沉淀池、过滤池和冲洗池，并做到：所有的生活或其他污水必须分别处理后方可经排水渠排入市政排水管网，油污等则需经过滤处理后方可经排水渠排入市政排水管网，废浆和淤泥应使用封闭的专用车辆进行运输。(3)粉尘控制，要定时清理地面和洒水，减少灰尘对周围环境的污染。禁止在施工现场烧有毒、有害和有恶臭气味的物质。装卸有粉尘的材料时，应洒水湿润和在仓库内进行。严禁向围墙外抛掷垃圾。(4)工程施工时采取降低噪声措施。应急发电机、通风机和压风机应选择低噪声型号，同时安装消声装置或做屏蔽装置，以降低噪声。(5)严禁向隧道内排放注浆所剩浆液，需排到土斗内运出地面，经过处理后进行排放。(6)盾构掘进时所用的各种油脂容易造成污染，因此，废油脂需统一收集后进行处理。(7)保护好盾构机各种油管，漏油后容易污染。(8)项目部成立环境保护部，由项目部组织实施环保措施，并配备环保专业技术人员，定期聘请环保专家担任技术顾问，定期检测施工噪声、现场粉尘、污水污染等各项指标。若检测结果超出有关规定，则及时进行环保措施调整。
总结
本次土压平衡盾构施工在交通中，成功解决了土压平衡盾构机过富水砂层的技术难题，克服了掘进过程中引起的地面沉降、隧道喷涌、盾构姿态难控制等问题，加快了施工进度，节约了施工成本，为整个工程的顺利完工奠定了基础。同时，也为土压平衡盾构机在富水砂层特殊地质条件的施工积累了经验，拓展了土压平衡盾构机在城市地铁施工中的使用范围，具有较好的推广意义。
参考文献
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论文作者:孙明星
论文发表刊物:《科技新时代》2018年12期
论文发表时间:2019/2/18
标签：盾构论文; 隧道论文; 管片论文; 偏差论文; 过程中论文; 土层论文; 地层论文; 《科技新时代》2018年12期论文;