摘要：淤泥质黏土层属于工程建设期间质量影响比较大的地质条件，在施工期间因为黏土的灵敏度较高，盾构推进期间土层会形成扰动变化。对此，为了更好的提高施工技术以及施工质量，本文简要分析淤泥质黏土层盾构推进的地层扰动，希望可以为相关工作者提供理论性帮助。
关键词：淤泥质；黏土层；盾构推进；底层扰动；分析研究
引言
淤泥质黏土层属于软土地层的代表性土层类型，因为分布广泛，导致近些年地铁建设工程中经常遇到这一种土层。因为淤泥质黏土敏感度较高，一般会超过3.5，再加上含水量较高，一般在40%以上，所以盾构施工之后土层强度恢复所需要的实践比较长，同时固结以及次固结时的沉降问题更加突出。对此，合理的控制盾构推进期间对于地层的扰动属于施工的重点以及质量控制的核心。对此，探讨淤泥质黏土层盾构推进的地层扰动具备显著实际工程价值。
1.淤泥质黏土层的特性
本次工程的地质条件属于淤泥质黏土层，该土层中顶部埋深9到15m，厚度3到10m，土质中含有大量云母和有机质，带有薄层粉砂以及局部钙质碎屑，呈现出流塑状，其中物理力学性能指标为：含水量40到60%，密度1.64到1.80（g/cm3），比重2.73到2.77G，孔隙比1.10到1.77e，液限34.2到50.1wL/%，塑限19.2到25.8wP/%，压缩系数0.55到1.67a0.1-0.2/mpa。
应用土压平衡盾构推进施工方式，合理控制地层变形属于最为关键的施工环节，尤其是需要先采取静止测压力系数估算初始的平衡压力，并按照推进期间的监测数据实现及时性调整。如果地层的静止侧压力系数离散性并不高，此时便会不利于推进期间的盾构正面平衡。静止侧的压力系数不仅和土质有直接关联性，并且还会和土的应力情况有直接关系。通过分析人为，浅层土的前期固结压力方面，淤泥质黏土层的固结压力接近本身的重量，固结程度随着深度的变化存在微小变化，工程当中可以将其当做是正常的固结土。
2.地层扰动范围
在隧道施工期间，纵向的扰动范围和施工方式有直接关联，在施工过程中隧道因为辅助工法的支护以及加固掌子面等操作导致无法提供原始平衡应力的支撑，所以掌子面施工之前必然会存在一定的地层损失问题[1]。盾构推进施工期间必须提供一个正面压力，从而保障刀盘所承受的土层压力平衡性，所以在推进期间需要针对地层的扰动程度、范围做好正面压力的设定。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆盾构推进施工期间，前方的地层会通过加载阶段，此时会形成一个挤压的扰动区，淤泥质黏土层当中盾构推进期间靠近隧道顶部的涂层压力监测中，盾构切口距离监测点25m到切口到达监测点所在的断面中，初始值一般在36%左右。在盾构前方的地层发生极限破坏的情况下，其可能是因为推进促使地层受到最大的扰动范围，按照朗肯土压力理论，水平面与破坏面的夹角应当为45°-ρ/2，从而计算出具体的扰动范围。
在盾构前方地层扰动范围的实测中，所选的区间中隧道工程所使用的盾构机总长度为8米， 管片的宽度为1.2米，盾构机的覆土层厚度为11到12米，盾构机的直径为6.5m。盾构在区间的淤泥质黏土层推进期间盾构机的切口需要沿着隧道的纵向多个监测断面的地层损失率进行调整。正地层的损失率证明这一端面地表存在沉降，负地层的损失证明隆起现象的存在[2]。对于断面而言，地层损失率越高时地表沉降量也会随之提升，所以盾构推进期间针对前方地层的实际测量纵向盾构范围显得非常重要。在淤泥质黏土层当中合理应用被动极限状态的预估处理，盾构前方的地层破坏范围属于盾构推进施工期间纵向扰动范围的控制关键数据。
3.盾构推进底层扰动特性
按照地层损失率的定义，借助监测断面的实际检测地表沉降数据，并借助计算可以明确断面目前的地层损失率，在盾构机从远至近的施工期间，监测断面非常重要，能够准确获取断面系列沉降的观测数据，如果以盾构切口距离监测断面的距离作为变量，能够直接考察获得断面的地层扰动变化情况[3]。纵坐标当中监测断面的地层损失率，横向坐标可以作为盾构的切口，同时也能够成为断面距离的检测方法。如果数据为负责证明盾构并没有达到监测的断面，如果为0则证明正处于断面位置，如果为正则证明盾构切口已经超过了断面的距离。淤泥质黏土层会随着盾构推进地层的损失率发展形成整体性的规律变化，盾构的切口在达到了监测断面之前，盾构会不断的推进，此时扰动的影响会导致地表出现沉降或隆起，在这一过程中断面的损失率一般在0.5%以内。在盾构的切口达到监测断面的情况下，地层的盾构率整体会在1%左右。但是在盾尾脱出监测的断面之后，此时地层的损失率便会持续性的提升，并最终稳定在4%左右[4]。
在施工期间，盾构推进同时为了更好的维持正面的平衡并尽可能的减少对于前方地层的扰动影响，盾构推进施工期间参数的选择非常重要，需要按照盾构的土层厚度、地层的具体条件以及监测的数据等实行针对性的调整。在考察了多个断面的损失率变化同时，发现盾构推进同时切口达到监测断面之前地层损失率的变化会呈现出接近线性的提升，在距离切口面距离20m时，损失率在2%左右，在距离40米时在1.4%左右，在距离60米时在2.7%左右。盾构在达到监测断面时，监测断面的地层损失率会随之提升。
整体来看，盾构切口在达到之前或者是穿过期间，断面的地层损失率变化特征并不相同，但是量值相对较少，这也证明了盾构推进器件土舱的压力设定值相对合理，针对前方地层的扰动控制效果比较理想。在推进之后，断面的地层损失率会呈现出明显的提升，地表沉降也会发生在这一阶段，这一期间和土舱的压力值无直接关联，但是和淤泥质黏土层的土质以及所用的材料特性有直接关系，这也是淤泥质黏土层灵敏度较高的一种直接体现[5]。
盾构在淤泥质黏土层的推进施工期间，横向断面的地层损失率变化具备整体性规律，在盾构的切口监测中，断面之前和穿越断面期间损失率变化特性并不相同。在盾尾脱出监测断面之后，地层损失率会有明显的提升，在盾构切口均匀监测断面并达到较远距离之后，地层的损失速率会随之增大并逐渐变缓，按照盾构推进的操作过程，断面的地层损失率变化特征比较突出，其能够划分为三个区域：1、推进的扰动区域。盾尾和盾构切口的前方，在这一区域当中地层会遭受盾构机正面的加以扰动，同时盾壳和土壤之间的摩擦剪切影响业更加突出，在这一区域当中断面地层的损失率整体比较小，一般在1%以内；2、扰动增强。盾尾到盾尾后方。地层损失率变化会引发固结、浆液凝固以及孔隙水压力减少等，在这一区域中损失率会呈现出线性提升；3、扰动平缓。这一区域扰动会逐渐减缓，量值不大，但是持续时间较长。
4.结语
综上所述，淤泥质黏土的物理性能变异性相对较小，盾构推进期间可以将其对于地层的扰动控制在5%以内即可。如果应用盾构前方地层，可能会导致盾构推进期间形成对前方地层的纵向扰动影响。盾构推进期间需要做好前方切口的断面监测，同时和盾构机穿过监测断面期间需要做好损失率的控制，在盾尾脱出监测断面之后，地层损失率会随之提升，这也证明了淤泥质黏土层施工期间控制盾构正面的压力能够有效地控制推进期间的损失。另外，盾构推进的地层扰动会因为许多的原因形成变化，在具体施工中需要针对性的分析研究，做好多因素控制，从而保障扰动更加稳定。
参考文献
[1]梁新权，傅鹤林，蒋华春，etal.盾构下穿流塑状残积粉质黏土地层扰动规律研究[J].铁道科学与工程学报，2017，31(07):149-156.
[2]林荣安，刘伯莹.富水淤泥质软土地层盾构隧道管片受力特征研究[J].中国公路学报，2018，31(09):116-122.
[3]赖浩然，黄常元，刘学增，etal.超载对淤泥质地层隧道结构受力性能影响分析——以苏通GIL综合管廊越江盾构隧道为例[J].现代隧道技术，2018，55(05):94-102.
论文作者:莫非
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/8
标签：盾构论文; 地层论文; 断面论文; 损失率论文; 黏土论文; 淤泥论文; 切口论文; 《防护工程》2019年9期论文;