淺述復合地層盾構施工技術

王牧馳 石振宇 祝鉞凱

摘 要 隨著經濟的發展與時代的進步，城市的建設速度也加快了，無論是公共設施還是建筑都有翻天覆地的變化，高樓大廈已隨處可見，但城市的地面利用率也因此大大提高，所剩下來的可利用空間少之又少，并且，由于猶如蜘蛛網一般的電線、管道埋在地下，地下的可利用空間也十分稀少。所以，盾構法作為開拓地下空間資源極其有效的一種方法，成了當今社會主要研究的技術之一。

關鍵詞 盾構技術;復合地層;盾構機

在當今科技迅猛發展的時代，經歷眾多科研人員與施工人員的艱辛實驗，克服許許多多從未遇到過的技術難題，并嘗試眾多新的思路和設計，才使得地層盾構技術漸漸成熟起來，并且成功地運用該技術進行了大型施工，對我國城市的建設以及地下交通的發展有著非同小可的意義。

1復合地層盾構技術的簡介

盾構技術作為開拓地下資源、發展地下交通的一項高級技術，其最終目的與其他任何的傳統地下施工技術是幾乎一樣的，都是為了合理高效地利用地下空間資源來建設一項具有特色的地下工程，例如一個地下火車站或地下隧道，而盾構技術的不同之處在于，其使用的施工工具盾構機十分特別[1]。

為什么說盾構機特別呢？因為其通常是為施工對象量身定做，由于施工環境的多種多樣，盾構機不僅需要擁有極好的適應性，還需要“對號入座”，不同的施工環境匹配不同的盾構機種類。而施工環境往往由多種因素決定，其中最為主要的是基礎地質和工程地質特征，作為決定盾構機種類的先決條件，其常常在實踐中被工作人員給忽略。并且在復合地層中的盾構施工是最需要匹配好地質特征的，如果不能選用合適的盾構機，施工的進程會受到嚴重的影響。

盾構的類型主要分為兩種，分別是復合盾構和軟土盾構。前者是一種軟土和硬巖都能適應的盾構類型，在同時擁有硬巖和軟土兩種地質特征的復雜地質層使用的比較多，并且復合盾構擁有兩種或兩種以上的施工刀具，其刀盤既有適合軟土施工的刀具，又同時安裝有適合硬巖的刀具。而后者則是只適用于軟土地質特征的一種盾構，軟土盾構的刀盤只安裝軟土刀具，例如切刀、刮刀以及先行刀，相比復合盾構，少了適合硬巖的滾刀。

由兩種或兩種以上地質特征相差較大的地層組成，并且將開挖的延伸方向向上，即為復合地層。在復合地層進行盾構施工時，需要對盾構機的配置做出一些相應的調整與改變。在軟土地段，通常要將刀盤上的刀具都換成適應軟土施工的刮刀或切刀，適當的增加開口率。但在硬巖地段施工時，則要把所有的刮刀與切刀換成滾刀，因為滾刀是最適合硬巖段施工的刀具，并且由于常常會采用一些特殊的施工模式，開口率也應該相應減小。僅有配置的調整還不行，面對復合地層這樣的復雜施工地層，多變的盾構施工模式也是必然的。由于軟土與硬巖的地質結構不同，在分別進行相對應的地層施工時，要注意模式的轉變。復合地層盾構施工中采用的施工參數與施工技術也是很大的變數，會根據地層特點的不同而變化，添加劑數量和種類的不相同、盾構機控制施工姿態的不相同是變化的主要體現。

2復合地層盾構技術存在的問題及其對策

2.1 刀具磨損問題解決方案

在復雜的復合地層中進行盾構施工時，刀具常常受到十分嚴重的摩擦與損壞，特別是當盾構穿越硬巖層時，相應刀具的損壞達到了最大化，這種磨損無法避免，即使是最精密的盾構機與最優秀的盾構技術也無法阻止刀具的磨損，但是可以通過一些手段將這種損壞程度降到最低，從而增加刀具的使用壽命，下文列舉幾種較為合理的方法。一是要進行定期的刀具維護與檢查，當刀具出現問題時要及時更換，這樣既能讓刀具不易損壞，又能防止施工意外的發生，而進行刀具檢查與維護的地點和時間應該視具體施工情況而決定，是否將施工刀具換新則應該根據檢查情況而決定。二是要改良土地，通過合理的改良渣土，有利于減小刀具的磨損，因為在惡劣的地層中施工，正面平衡壓力往往不能被很好地建立，而渣土被切削下來以后也不具有良好的稠度，而進行渣土改良后，這一系列狀況都會有所好轉。三是合理的配置刀具、并選擇合理的盾構推進參數，在盾構推進試驗時，應該根據各項數據指標進行科學的分析，從而設計出合理的推進參數來減小刀具的摩擦與損壞，并且，盾構施工刀具也要進行合理的配套與設置，盡量使用刮刀、切刀與全滾刀組合的這種形式，因為合理的配置刀具能夠有效保護刀具，增加其使用壽命[2]。

2.2 工作面穩定性的控制

由于在復合地層施工推進過程中非常容易出現超挖現象，使刀盤的側方或上方出現一定的空洞，此時的同步注漿也并未及時到達此地層，而導致地面出現坍塌或沉降過大。這種情況的出現是極其危險的，很有可能引起施工設備的損壞與施工人員的傷亡，為了避免這種危險情況的出現，可以采取如下幾個措施。第一，施工人員應該加強地面變形與裂縫出現的檢測，做到能夠提前預知問題出現，盡可能早的發現超挖現象并及時處理好。第二，要嚴格仔細地控制出土量，爭取控制到每一箱，讓每一箱土的出土量對應推進進程，做到不超挖，同時防止欠挖情況的出現。第三，在推進過程中遇到超挖情況，施工人員不能慌張失措，人在這種緊急情況下往往容易出現失誤而犯下大錯誤，所以切記要沉著冷靜地應對，及時匯報情況并采取相應的緊急應對措施，這才是最正確的做法。

2.3 噴涌的應對措施

由于在雨季進行施工時，水頭的壓力太大超過了土倉的平衡壓力，再加上裂隙水的存在，共同導致了噴涌現象的產生，為了防止這種現象的出現，可以采取一些措施。在施工推進之前，先仔細研究并分析局部地層特征，不同的地質情況選擇不同的土體改良劑與改良方式，減小產生泥餅的可能性。在某些特殊的情況下，可以使用一些保護裝置，例如保壓泵渣裝置，能夠有效地減少噴涌現象[3]。

3結束語

綜上所述，復合地層盾構施工技術還存在許多大大小小的問題，這些問題的產生主要是因為技術的不成熟，所以想要解決這些問題，就需要眾多科研人員和施工人員共同去努力，將該技術逐漸完善起來，爭取達到世界的一流水平，并廣泛運用于我國的城市建設與發展中，更加有效的開拓和利用地下空間資源。

參考文獻

[1] 汪紅元.復合地層盾構施工技術及其對周圍環境影響分析[J].建筑工程技術與設計，2016，（33）：65.

[2] 劉博.廣州復合地層盾構施工技術探討[J].建筑工程技術與設計，2014，（34）：47-48.

[3] 郭攀，蔡永元.復合地層盾構施工技術及其對周圍環境影響[J].城市建設理論研究（電子版），2015，5（26）：1525.