盾构下穿浅埋河流施工技术研究

盾构下穿浅埋河流施工技术研究
发布时间：2022-06-30T03:46:58.525Z 来源：《城镇建设》2022年5期作者：张栋[导读] 本文以具体项目为例，分析了盾构下穿浅埋河流施工技术
张栋
中咨工程管理咨询有限公司西安分公司陕西西安710000摘要：本文以具体项目为例，分析了盾构下穿浅埋河流施工技术，研究结果表明，此技术适合用在穿越河渠，能够在行业内部进行全方位推广。

关键词：盾构下穿；浅埋河流；施工技术引言：在西安市地铁二号线的二期工程中，需在盾构区间进行下穿超浅埋河道操作，河道是漕运明渠，此泄洪渠的上宽为27米，下宽是11米，深度达到5.5米，采用M7.5水泥砂浆砌片石进行铺设。

泄洪渠的设计洪水位是369.95米，且正常的蓄水位为369.13米，隧道的下穿风险是Ⅱ级，漕运明渠每天水位变量很大，在盾构掘进参数方面与渣土改良方面标准很高，施工工作有很大风险。

在应用最新工法后，除
施工进度得到加快、施工工期得到缩减外，用工量与成本均得到节约。

一、盾构下穿浅埋河流的施工工艺分析此功法能够用在盾构机下穿超浅埋河流和盾构机下穿河道，隧道拱顶距离河床最近距离仅3.108m，其地质状况是中砂，水位线没超过隧道洞身，河道每天的水位深度明显变动，掘进参数的控制工作比较困难，下穿环节具有很高风险，极易发生河水倒灌至隧道问题，使盾构机难以推进，在河水持续渗入隧道后，推进环节的螺机口发生喷涌状况，减弱了推进速度。

由于工程具有很多潜在风险，工程项目部在盾构掘进环节持续依据每天水位变化状况对掘进参数进行优化，对渣土改良技术得到优化，不但让掘进参数的稳定性得到保障，还能够保证下穿环节不会发生螺机口喷涌问题[1]。

此功法的施工工艺除具有工艺简单和成本较低特点外，还不会使用很多人力资源与物力资源，不会产生很多能耗，仅需在具体施工环节优化掘进参数、优化改良渣土技术，此技术能用在相似项目盾构下穿浅埋河流中。

二、盾构下穿浅埋河流的施工操作要点分析（一）对掘进参数进行优化
为让盾构机能顺利穿过漕运明渠，应完成沉降控制工作，分为护头控制、护尾控制和保姿态控制三个方面。

第一，在护头方面，应对土仓压力进行控制，保证土仓的压力可以符合地表沉降标准，推进环节将不推进不出土当作准则。

第二，在护尾方面，对同步浆液的质量进行控制，使其符合足量压注标准，依据不注浆不推进准则，同步注浆的准则即同步注浆量与注浆压力进行双控，按照地表监测报表的状况，在适当时间完成盾尾后部管片的再次补充注浆操作，在盾构机穿过漕运明渠过程中，应确保4路注浆管路都处在疏通状况，确保管片的四周注浆均符合标准。

第三，在保姿态方面，需要对盾构姿态的波动进行控制，避免在姿态变化情况下发生地层扰动，使沉降有所减少。

在盾构机下穿河床之前应该进行换站操作与复站操作，假如在河床底部进行换站操作，则需尽快结束，防止出现较长期停机现象。

1.施工准备分析
第一，对设备进行维修和保养。

当左线盾构和漕运明渠的距离为20m，设备管理人员应该和劳务机修人员一同展开全方位设备维修保养操作与设备检查操作，保证盾构机的穿越环节不会由于设备故障而停机。

如有必要，能和盾构机厂家铁建重工的技术服务人员进行现场指导，完成电瓶车检查和维保工作。

第二，储备好物资。

地面值班的巡查人员应该清点应急物资，此工作需在左线的盾构机进行下穿漕运明渠之前进行，如有短缺需尽快补充，需要备好必需应急物资，能够应急使用，应急物资除快干水泥和救生衣外，还有沙袋和铁锹等。

第三，进行盾尾密封。

工作人员在掘进环节应该对盾尾密封保护工作引起重视，保证穿越环节盾尾密封性，还要为同步注浆量饱和程度提供保障，避免出现盾尾漏浆问题[2]。

2.对盾构机下穿明渠的试验段进行设置在左线盾构机下穿明渠试验段中，将右线盾构机的下穿漕运明渠当作下穿前试验段，就地层状况来说，右线盾构机下穿明渠埋深及地质标准与左线盾构机下穿明渠部位相应地层状况比较类似，基于试验段，按照隧道埋深来持续优化掘进参数。

3.对掘进参数进行设置
第一，土压控制设置。

对左线盾构机的下穿漕运明渠过程来说，相对管片环号在754环到803环之间。

由于盾构机下穿漕运明渠的埋深顺序为先从深至浅再从浅至深，所以，盾构机的司机要想在具体操作环节对土仓力进行有效控制，应间隔4环到5环计算土仓的压力值理论值。

计算过程如下文所示：在盾构机拼装至749环时，上部土压力需保持在0.8Mpa,在拼装至759环时，此后土仓的压力会慢慢变小；在盾构机拼装至760环到763环，上部土仓的压力需维持于0.07Mpa；在盾构机拼装至764环至767环，上部土仓的压力需维持于0.06Mpa；在盾构机拼装至768环到772环，上部土仓的压力需维持于0.05Mpa；在盾构机拼装至773环到794环，上部土仓的压力需维持在0.05Mpa；上部土仓的压力在795环之后慢慢变大，在盾构机拼装至795至799环，上部土仓的压力处在0.05Mpa；在盾构机拼装至800环至805环，上部土仓的压力处在0.06Mpa；在盾构机拼装至806环至811环，上部土仓的压力处在0.07Mpa。

第二，对掘进速度进行设置。

每分钟掘进速度需要保持在4cm至6cm，每分钟刀盘的转速需要保持在0.9r至1.2r。

第三，推力设置。

掘进推力需要保持在10000KN至15000KN。

第四，对盾构姿态控制进行设置。

水平姿态为±15mm，垂直姿态是±15mm。

第五，对出土量控制进行设置。

各环的设计量是52m3，按照推进的行程，具体的出土量保持在51m3到53m3。

第六，盾尾油脂的注入设置。

单位应持续将油脂注向盾尾，保证不会发生漏浆和漏水问题。

在掘进环节，盾尾油脂的注入压力应超过20bar，以为盾尾密封性提供保障。

在工序的转接环节，盾尾的油脂压力需超过3bar，如果油脂压力过小，司机能立刻按照标准对油脂进行手动补充。

相关人员在推进环节需时刻注意盾尾油脂的注入压力。

（二）对渣土改良技术进行优化
在盾构机穿过漕运明渠的渣土改良技术中，为实现创新目标，需要由材料用量角度出发，对膨润土与水的质量比进行改变，从原本的1:8变成1:5，在比例变更之后，膨润土溶液将变成高密度的膨润土，各环注入量有所增加，由每环2方变成每环6方。

经过对渣土改良技术的创新，各环掘进环节泡沫用量显著降低，未改进时的各环泡沫用量是50升/环，在改良之后，各环泡沫用量达到15升/环。

在渣土改良过程中，高分子聚合物用量达到200斤，水与聚合物之间的质量比达到20:1。

就盾构机的时效来说，利用渣土改良技术能让盾构机的掘进时效显著提高，在相同类别盾构的下穿河道工作中，受富水很多因素影响，每天的掘进环数能够达到5环，盾构机的掘进环节存在螺旋机大量喷涌现象，各环掘进结束需要花费很多时间在处理泥渣上。

经过技术改进，每日掘进环数能够达到7环，和改进之前相比，掘进时效显著提高，工期比预计节约两日，而且不必对盾尾泥渣进行过多清理[3]。

结束语：文章所述工法的重点内容在于改良盾构掘进渣土，可对寻常渣土改良配比进行打破，在改良之后，渣土能够拥有更多功能。

过去盾构掘进渣土改良工作重点是增强渣土的流动性，使摩阻力得到减少，对出渣有利。

文章所述工法适合用在浅埋下穿的漕运明渠，防止出现螺旋机喷涌现象，给盾构掘进工作造成不利影响，经过改良，渣土拥有较强可塑性，可有效减弱地下水的窜入情况。

参考文献：
[1]边涛.富水砂卵石地层大直径盾构机始发顺利下穿浅埋燃气管线群技术[J].建筑技术开发,2020,47(23):105-106.
[2]陈庆章,漆伟强,江玉生,等.全断面富水砂层浅埋盾构隧道下穿平房群施工参数研究[J].现代隧道技术,2020,57(02):169-175.
[3]马俊,杨平,刘增光,等.浅埋富含水砂层盾构下穿敏感性建筑水平冻结+短钢箱接收技术[J].防灾减灾工程学报,2020,40(02):260-267+308.。