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摘要：在隧道施工中，盾构法是常用方法，它使用盾构在地下掘进，能防止开挖面坍塌，还可以使其保持稳定，并在机内安全地进行隧道的开挖作业和衬砌作业，从而构筑成隧道的施工方法。本文主要研究土压平衡盾构隧道施工控制技术，对其施工过程中掘进姿态、地面沉降、隧道施工质量控制进行总结，并分析了珠海城际金横区间隧道施工控制技术应用情况，目的在于总结经验和方法，以便为同类型工程施工提供技术支撑。
关键词：土压平衡盾构；施工控制技术；隧道施工
引言
现阶段隧道工程建设不断增多，土压平衡树盾构施工技术是隧道施工技术的一种，应用广泛。文章对土压平衡式盾构施工技术的原理进行简单叙述，并分析和总结其在隧道施工中的具体应用方法，以促进隧道工程施工质量的提高和进步。
1土压平衡盾构施工方法介绍
运用这种方法需要设置隔板，将其安放在机械式盾构前部，向前推力来自于推进油缸，利用这一动力对土仓内土碴进行加压，通过这种压力使开挖面保持稳定。其施工内容主要包括前期准备，下井组装、盾构始发、正常推进、到达施工；土压平衡盾构施工要点主要包括前期准备，盾构始发、正常推进、到达掘进，管片拼装、同步注浆等。
2土压平衡式盾构施工技术的应用要点
2.1盾构机选型及参数确定
隧道施工中盾构机的选择需根据地质条件决定。如隧道工程地质处于３类以上围岩时须选择可削切岩石、可开挖软土的质构机，且应确保质构机的参数符合设计要求。因此在选择盾构机前，相关参数的计算须结合盾构区间地质条件，最后根据这些参数选择设备。从现阶段来说，主要计算内容包括包禽刀盘功率、盾构机直径、扭則、推力和盾构推进功率。此外还要保障各项设备的足够使用寿命。
2.2掘进开挖沉降控制技术
（1）根据隧道地质情况及周边环境条件，采用不同模式掘进，并根据监控量测反馈及时调整，不同地层掘进模式分段。（2）技术措施：根据所获得土层数据情况考虑土压平衡式掘进模式更加适合，技术方面采取以下措施：①对于土层切削可以考虑应用齿刀及刮刀完成，转数不宜过高，应用大扭矩推进；②测量静水压及及土层土压力，计算二者之和，应用P0表示，根据结果获得土层内土压力值，用P表示，P应大于P0，即P=K·P0（K介于1.0～1.3），这一结果并不是一成不变的，掘进施工中还需要调整优化；③土仓压力建立办法主要有两种，与掘进速度和排土量相关，可以将其中一项进行设定而调整另一项，最终需要保证切削涂料与排土量达到平衡，这样才能平稳土层内压力，使其保证平衡；④有效控制盾构机掘进速度，可以通过调整盾构推进力进行控制，可以通过调整转速（扭矩）控制，排土量调节则需要调整螺旋输送机，通过不同转速达到所需要求。
2.3盾构开挖面稳定控制技术
在盾构施工过程中，开挖面具有的稳定性，会给地表沉降情况带来极大影响。特点如下：（1）开挖面稳定控制机理方面。超大直径型的在土压平衡盾构中不适用；（2）超大直径土压平衡盾构，使土体压力的分布差异性很大，并且，可以在同一个断面上切削土层，从而大大提高其开挖面稳定性的控制难度。可以从如下几个方面来加强开挖面稳定控制：（1）开挖面支护土压系数的确定，需要合理运用试掘进技术、试验段，才能确保其调整与实际施工情况相符；（2）有效改良土仓内的土体，以提高开挖面支撑介质土砂的塑性和粘稠度，并降低其摩擦角和渗透率等。同时，土仓内土压力的波动范围有效减少，可以使开挖面稳定性提升，并且，压力仓内渣土流动性的提高，可以使盾构总推力、刀盘扭矩等有效降低。（3）合理改制盾构，如土仓压力监控系统的完善、土体改良系统的增设等。
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2.4端头加固处理技术
在具体盾构施工中，若掘进施工现场地质以砂土和黏土质为主，该土质较松散且强度不高，在进行盾构作业时易出现坍塌、涌水等情况，因此须做好加固处理，以免上述情况出现，确保地下掘进施工安全和稳定。现阶段施工中常使用加固方法有注浆法、旋喷法、井点降水及冻结法等，在实际施工中需根据工程具体情况、施工要求等进行合理筛选，为工程提供最好的加固方式。土体在加固后需确保其独立性、防水性和强度达标。在实际施工中应仔细检测盾构作业开始位置和到达位置加固土体的强度和范围，确保其符合工程要求，为盾构作业营造一个安全的施工环境。
2.5同步注浆施工
通过同步注浆系统及盾尾的内置注浆管，在盾构向前推进盾尾空隙形成的同时进行，浆液在盾尾空隙形成的瞬间及时起到充填作用，从而使周围岩体获得及时的支撑，有效地防止岩体的坍陷，控制地表的沉降。注浆可根据需要采用自动控制或手动控制方式：自动控制方式即预先设定注浆压力，由控制程序自动调整注浆速度，当注浆压力达到设定值时，自动停止注浆；手动控制方式则由人工根据掘进情况随时调整注浆流量、速度、压力。
2.6注浆压力、注浆量双控技术
以往盾构施工同步注浆技术的应用中，施工人员对注浆量控制比较看重，但对注浆压力没有给予高度重视，并且，随着城市发展这种注浆技术已经不能很好的满足其需求。在这种情况下，注浆压力、注浆量双控技术的合理运用，通过严格按照相关标准执行，可以更好的保证盾尾后方的压力平衡性。同时，注重注浆量的有效控制，让注浆率保持在110%和140%之间，可以获得如下几种效果：（1）地面后期的沉降有效减少；（2）后期沉降的稳定时间有效减少；（3）盾尾后方的变形情况有效减少
2.7渣土改良应用
（1）如果施工区间地质为全、强、中风化泥质砂岩，那么在掘进过程中一定要保证开挖面稳定，避免刀盘产生泥饼，扭矩也要有所降低。除此之外，还需要对渣土进行改良，向土仓内注入泡沫，同时也需要在刀盘面注入泡沫，必要时也会将其注入螺旋输送机。必须有效防止泥饼形成，可以利用滚刀与齿刀混合破岩削土方式达到这一目的，也可以利用增大刀盘开口率方法进行，或者采用全齿刀削土也可以防止这种现象出现。按照一定比例将碴土内注入泡沫，一般每m3注入300～600L。（2）如果施工区间地质为硬岩，则需要对刀盘、刀具进行保护，尽可能减少螺旋输送机磨损，这样才能有效避免涌水情况。同样需要对渣土进行改良，此时需要注入的为膨润土泥浆，首先需要在刀盘前注入，螺旋输送机及土舱内也要进行。按照一定比例将碴土内注入泥浆，一般每立方米注入20%～30%。（3）如果施工区间地质为富水层，掘进大多应用土压平衡模式，防水和防喷涌至关重要，要有效降低到盘扭矩，此时同样需要应用膨润土，注入盘面、土仓内内，螺旋输送机内注入量明显较多，这样有助于机器形成塞才效应，有利于杜绝喷涌发生。膨润土添加量应据具体情况确定。
结语
21世纪是新的开始，人们将目光关注到了地下空间。伴随着地下空间时代的来临，地下工程的施工机械化得到迅速发展。有效利用地下空间是时代发展需要，如何能够创造这一空间是未来发展的研究课题，盾构法则为问题解决提供最佳选择。笔者通过对土压平衡盾构隧道施工控制技术进行研究分析，掘进姿态控制、地面沉降控制、质量控制等一系列控制措施成功应用于隧道工程掘进施工，形成了一套完整的土压平衡盾构施工控制理论、工艺，能为后续类似项目提供参考借鉴作用。
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论文作者:代小波
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/21
标签：盾构论文; 隧道论文; 注浆论文; 压力论文; 技术论文; 土层论文; 扭矩论文; 《建筑模拟》2018年第2期论文;