富水粉细砂地层中盾构掘进的研究

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1、富水粉细砂地层中盾构掘进的研究　　摘要：在富水粉细砂地层中采用盾构掘进的施工方式还存在着许多难点。本文针对这些难点进行了深入分析，并提出了改良方案，可以有效防治在富水粉细砂地层中盾构掘进所产生的砂土液化的问题。同时，还可以减小地面下沉的速度，?亩?保证盾构掘进施工顺利完成。　　关键词：富水粉细砂地层；盾构掘进；砂土液化　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.098　　现如今，我国的盾构掘进技术已经得到了很大的提升和完善，可以很好的应对我国不同地区复杂的地质结构，并且长期以来积累下来了很

2、多的经验和参考案例。但是，从施工成本、安全性和工期方面来考虑，盾构掘进施工技术还需要面对许多的现实性问题。我国在前几年已经有了对液化地质层盾构掘进施工技术的分析和研究，但是依旧需要结合实际的施工情况对其进行梳理和总结，为此后相同情况提供参考依据。　　1盾构掘进施工中的问题　　（1）砂土液化问。所谓砂土液化就是指饱和的砂土受到外力的作用，在强烈的振动下会丧失抗剪强度，从而土地里的沙粒会呈现一种悬浮的状态，导致地基失效。因此，富水粉细砂地层由原先稳定的结构状态变成液态的因素有如下几个。　　1）土的性质。其主要包括土的结构状态、土

3、的颗粒大小和组成，土的颗粒越小，土质越细，其半径也就越小。因此这种土的稳定性也就越低，容易出现砂土液化的问题。而富水粉细砂地层受水文条件的影响，这种粉细砂地层就极其容易出现砂土液化问题。2）埋藏深浅。在富水粉细砂地层中盾构掘进过程中，如果超孔隙水压力过大，就会产生孔隙水，从而造成砂土液化。如果液化砂层的埋藏深度较浅的话，在其之上的土地覆盖重力和侧压比较小，这种液化砂层就能够很容易的向上渗入到上面的土质层，扩大液化面积。所以，埋藏越浅的富水粉细砂地层越容易发生液化。3）荷载。当振动在砂土的荷载能力范围内，就不会造成砂土结构破坏

4、和体变，就自然不会出现砂土液化。但是，当振动超过砂土的荷载能力范围，就会使砂土出现液化。而盾构掘进施工技术所产生的振动远远超过砂土的荷载能力，所以会使砂土发生液化。　　（2）易形成喷涌，导致塌方和地面建筑破裂.富水粉细砂地层含水量极高，并且砂土渗透性较强，容易发生液化。因此，在富水粉细砂地层中采用盾构掘进的施工方式很容易造成喷涌的现象。同时，这种情况发生以后，需要用很长时间对盾尾进行清洗处理，这就严重的阻碍了施工的进度，有可能还会导致不能按时完成工作。除此以外，由于大量的泥沙喷出或者是被水渗透，就容易引起地面下沉，最终对地表

5、的建筑物造成破坏。　　造成这种砂土喷涌的现象主要是因为：首先要有充足的高压水量，而这种高压水主要是来源盾构后方的汇水管道和砂土本身所带有的水分；其次就是需要螺旋传输器，在其高压力下，水体和砂土则混合喷涌而出。　　（3）难以控制地面下沉。在喷涌现象发生了之后必然会引起地面下沉，并且这种情况的控制难度很高。即使没有发生这种大量的喷涌现象，要想控制地面下沉也是很有难度的。那么，造成这种现象的原因是什么？首要原因就是富水粉细砂地层的土质不稳定，在盾构掘进的过程中，从开挖到填充的期间必然会引起地面下沉；其次就是在盾构掘进的过程中必然导

6、致砂层中的水分流失，引起砂层结构破坏，从而导致地面下沉。　　2富水粉细砂地层中盾构掘进施工的改进措施　　盾构掘进施工的目标和原则是平稳而快速地通过富水粉细砂地层，并且尽量减少停机以及掘进的时间。充分利用盾构机的优越性，合理地匹配各参数，并采取正确而有效的辅助措施。　　（1）渣土改良剂的选择和使用。要想达到良好的施工效果，就需要将掘进的速度始终保持在一个水平，尽量减少对富水粉细砂地层的扰动，争取快速而平稳地通过该砂层。要想实现这一目标就必须使用渣土改良剂。成功使用渣土改良剂以后，可以为稳定土质砂土，减少喷涌和液化，以及减少对机

7、器的磨损提供一个强有力的保障。　　选择渣土改良剂时，要结合以前的经验。现如今，已有泡沫厂的研究专家研发出了一种专门针对富水粉细砂地层的泡沫剂。这种混合物不仅可以改良土体，还可以增强泡沫的稳定性，减少渗透，从而避免喷涌现象的出现。　　（2）封堵纵向渗漏水通道。盾构进洞施工的一个最关键的措施就是封锁纵向渗漏水通道。以前施工的时候是在第二次进洞的间隙对其进行封堵，这就使得施工时期延长和过程繁复，并且还有可能造成砂层结构破坏，风险较大。后来改进后，就使用油溶性聚氨酯来封堵纵向渗漏水通道，这种封堵方式比以前的二次进洞封堵更加节省时间和

8、成本。　　（3）控制盾构姿态。盾构姿态主要包括三个参数，即平面方向、自身的转角以及推进坡度。因此，能够对盾构姿态产生影响的因素就有：土的厚度、出土量、土层分布情况、注浆情况以及油缸作用情况。只有将这些因素都控制好，才能保证盾构过程顺利进行。　　（4）洞内双液注浆封堵加固通道。为了保证盾构机