上软下硬复合地层地铁盾构隧道工程的设计及施工研究

上软下硬复合地层地铁盾构隧道工程的设计及施工研究铁道第一勘察设计院工程承公司甘肃兰州730000摘要：上软下硬的复合地层中，地铁盾构隧道无论是在设计中还是在施工中都具有较高的难度，其中也不乏存在一些影响性因素，如果这些问题得不到有效的解决，最终将会严重影响到工程的质量，因此木文根据实际的施工经验加以分析,在对盾构的选择、配置以及施工中的方方面面都加以严格的管理，针对常见的问题提出一些可行性的方案，在今后类似工程的设计与施工中，希望可以得到有效的避免，为工程质量的进一步发展提供重要的参考依据。关键词：地铁；盾构隧道；上软下硬复合地层；设计与施工；盾构选型在隧道工程施工的过程中，经常会出现这样一类施工现象，地层具有上软下硬的特点，尤其是在我国的华北以及华南地区，这一问题比较常见，经常是以花岗岩、黏土层等为主要的地层，所以在施工时为隧道工程的建设带来了一定的难度。受到隧道线路以及坡度的影响，有时施工中难以避免的会经过这种地质层，引起施工中的众多问题，所以要在设计时就多下功夫，采取适当的措施对常见的现象加以处理，由此实现更加完整的施工。木文从设计以及施工两方面进行了概述，希望对工程具有一定的帮助。1、设计现状与问题在我国目前的隧道工程设计中，首先是这类设计人员存在严重的缺失,同时对于精细化的设计还存在较大的差距，其次是缺少必要的沟通，无论是线路设计人员还是区间结构设计人员，都缺少有效的沟通，这样就使得设计存在一定的独立性，不能形成一个完整有效的整体。在常见的上软下硬的盾构隧道的设计中，设计人员缺少对其深入的认识，对后续工作的幵展造成一定的影响。类似的问题还有很多，主要是对于盾构隧道施工并没有異备深刻的觉悟造成的，所以在今后的设计方案中，需要设计人员尽量避开对上软下硬结构进行的设计，对线路进行进一步的优化，这样才能确保盾构隧道的质量。此外，还有一些外界的影响 因素影响着施工设计，整个设计过程中不仅需要注意经费的问题，还应该注意制定出严谨的设计方案，从而确保施工的顺利进行。2、施工现状与问题设计是施工的前提，在完成设计方案后才能进行相应的施工。但是在实际施工的过程中，又会存在这样或那样的问题。例如针对地层所具奋的施工特点，一些施工人员在盾构的选择以及采购上均存在严重的不足，并且这一问题会延续到施工进行的过程中。一些问题如果没有得到及时有效的处理，就会造成施工中存在严重的安全隐患甚至是损失。常见的施工问题包括地面塌陷、盾构刀盘磨损以及地面冒浆等。正是因为上述问题的出现为工程安全性造成极人的影响，所以在本文的重点论述下，希望可以在今后实际工程的建设中得到有效的控制。3、工程设计讨论在设计时，为了冇效的避免设计中存在的问题，应该从设计人员的觉悟性以及对工程的认识上加以重点推进。尤其是在整个设计能力的提升上，各设计单位要做好充分的培训工作，针对上软下硬的地层加以严格的管理。具体设计方案中应该涵盖如下几点内容。首先是线路的选择上，如果可以避免此类地层，应该尽量避免，这样不仅可以降低施工的难度，冋吋对工程的质量也具有一定的保障。其次是在相互之间的协调上，线路的调整需要各专业的设计人员相互配合才能实现，例如将坡型由原有的V型改为W型吋，此吋设计人员就需要加以详细的交流。第三，车站的深埋程度需要从实际情况出发，对环境条件加以深刻的认识,这样才能从综合性的角度对区间、车站以及方方面面的问题上加以有效的管理,由此实现更加完善的设计方案，为工程节省了不少成本，冋吋也确保了后续施工的冇效性。4、盾构型号的选择以及要求 盾构结构在整个隧道工程中具有十分重要的意义，因此只有选择恰当的盾构才能确保工程的完整性，我国当下经常使用的一种盾构为复合式的土压平衡盾构，这是在地层特点、岩石强度以及相关因素的综合考量下最终选择出来的，所以与工程的实际需求极为相符。盾构在选型时需要注意几点要求，一是要满足大功率的设计，二是能够对刀盘刀具等具冇一定的保护作用，三是需要达到开口率的标准，还应该针对防泥饼以及防喷涌具有相关的设计。5、施工中具体的技术措施5.1施工技术措施盾构隧道上软下硬地层施工，施工前必须奋针对性的施工组织及应急预案，对技术管理及操作人员进行专项培训。施工技术措施主要有：1）针对上软下硬地段，在详勘基础上，进行冇针对性的补充钻孔勘察，进一步探明隧道范围岩层、土层厚度及分布。2）盾构推进前，根据地勘，对上软下硬地段隧道掘进影响范围岩石进行预裂爆破，爆破后再对岩层及隧道影响范围上层注浆加固。岩石预裂爆破孔距、深度、装药量等需进行试验和检验，同吋需根据GB6722—2003《爆破安全规程》进行爆破安全校核，爆破后石块粒径应小于300mm。3）施工前需对推进控制参数进行研究，建议参数为：①刀盘转速≤1.2r/min，盾构推力＜20MN，扭矩＜2000kN•m，贯入度＜5mm;②边滚刀最人磨损＜lmm,中心刀最大磨损＜25mm,超过需更换。4）盾构掘进过程中严格控制出土量，建议每环至少检查并确认3次。5）盾构掘进吋向土舱及吋足量注入渣土改良剂，保持开挖面稳定，渣土改良可采用泡沫或泡沫+膨润土。6）可以采用以下防喷涌措施：①土舱中加入高黏度泥浆；②调短同步注浆浆液初凝吋间；③及吋二次注浆，同吋每5—10环管片考虑设•-道双液浆止水环。5.2经验及注意事项盾构在上软下硬地层施工困难大，问题多，总结类似工程实施经验显得弥足珍贵，主要注意事项如下：1）施工中遇到异常情况应及时停机处理。2）不断改进渣土改良工艺。3）尽量多设置换刀加固区，勤检查更换刀具。4）对岩层 预裂爆破后，仔细对残留孔进行封堵，以免盾构掘进吋地面冒浆。5）由于对岩层进行了预裂爆破，隧道洞内应加强通风和进行有害气体检测。6）施工过程中盾构姿态控制很重要，加强掘进参数控制，对掘进异常情况和参数异常要冇足够的敏感性。7)加强地面巡查，做好应急处理措施，遇有坍塌及吋围蔽冋填，以免造成不良影响。6、结语盾构在上软下硬地层中施工困难，存在或隐藏的问题较多，苏一系列问题在国内或国际上都是难题。各个环节都需要注意和慎重对待。除了设计，盾构机选型、配置必须有针对性，否则后期施工吋难以弥补。只冇工程参与各方从工程筹划吋充分考虑到实施的困难、问题，采取旮力措施，才能确保盾构在上软下硬地层较顺利掘进。参考文献：［1】邓彬，顾小芳.上软下硬地层盾构施工技术研究［』］.现代隧道技术，2012(2)：59-63.［2】付艳斌.上软下硬地层中盾构法隧道施工技术［」］.交通科技与经济，2009(4)：22-26.［3】翟圣智，胡蒙达，叶明勇，等.南昌上软下硬地层土压平衡盾构渣土改良技术研究［J］.铁道建筑，2014(8)：27-31.