盾构在砂层中掘进的探讨

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1、盾构在砂层中掘进的探讨关键词：1.工程概况　　广州市轨道交通五号线【员村站～车陂南站盾构区间】由两条圆形盾构隧道及相关附属工程组成，里程范围为：YDK20+195.200～YDK22+919.907。盾构施工安排四台盾构机在科韵路站始发，其中两台盾构机在车站的西端始发，向员村站方向掘进，到达员村站后吊出；另两台盾构机在科韵路东端始发，向车陂南站方向掘进，到达车陂南站后吊出。　　该工程盾构隧道双线总长为5134.641单线延长米，左.右线线型基本一致。附属工程包括：联络通道4个，其中有两个联络通道含泵房，分别是【科～车区间】1#联络通道和【员～科区间】2#联络通道；洞门共有8个

2、，其中科韵路站东.西端共4个洞门.员村站东端2个洞门.车陂南站西端2个洞门。区间路线示意图见下图。　　图1区间路线概况示意图2.地层分析2.1.工程地质特征　　该工程员～科区间隧道覆土在9.467m～23.219m之间，洞身主要在..岩层中通过，局部位置穿过...等土层，在靠近科韵路站一端约60m的范围内，隧道需穿过粉细砂层.可塑粉质粘土等较软弱的土层。　　该工程科～车区间隧道覆土在9.683m～19.46791m之间，洞身主要在.岩层中通过，局部位置穿过....等土层，在此区间靠近科韵路站一端的约70m的范围内，隧道穿过粉细砂层.中粗砂层.可塑粉质粘土等较软弱的土层。2.2

3、.砂层分布情况　　员～科区间左线洞身为砂层的隧道，分布里程为ZDK21+451.81～531.51，长度为79.7米，洞身地层为〈3-1〉.〈5-2〉.〈7〉.〈8〉.〈9〉。右线砂层段分布里程为YDK21+484.16～510.31，长度为26.15米，洞身地层为.〈5-2〉.〈6〉.〈7〉.〈8〉。左右线地面均为科韵路立交及附近绿化带。　　科～车区间左线洞身为砂层的隧道，分布里程为ZDK21+686.81～709.58，长度为22.77米，洞身地层为〈3-2〉〈7〉〈8〉。右线砂层段分布里程为YDK21+686.81～690.91，长度为4.1米，洞身地层为〈3-2〉〈5

4、-2〉〈7〉〈8〉。左右线地面均为项目部施工场地及棠下涌施工场地。2.3.砂层段地质剖面图科～员区间及科～车区间左右线始发段的地质纵断面图如下所示。　　　　员～科区间左线始发段地质纵断面图　　　　科～车区间左线始发段地质纵断面图　　　　员～科区间右线始发段地质纵断面图　　　　科～车区间右线始发段地质纵断面图2.4.砂层土质特性　　根据初勘.详勘钻孔揭露显示，该区间砂层情况为：　　粉细砂层　　灰白.灰黄色，主要为粉细砂，松散～稍密状为主，局部中密状，含少量粘粒，局部含较多粘粒，标贯试验N=3～13击，平均8.8击；厚度1.0～4.0m，层面埋深3.0m～8.2m，层底埋深4.0

5、m～10.5m。　　〈3－2〉中粗砂层　　灰白.灰黄色，主要为中粗砂，松散～稍密状为主，局部中密状，含少量粘粒，局部含粉细砂，为断续分布；标贯试验实测击数N=5～24击，平均11.2击；厚度0.6～10.1m，层面埋深2.5m～8.0m，层底埋深3.1m～13.0m。　　〈3-1〉粉细砂.〈3-2〉层中粗砂均为孔隙性潜水含水层，局部转化为孔隙性承压含水层，砂层中富含地下水。3.砂层中掘进易出现的问题　　由于砂层具有渗透系数大.粉细砂层易液化.粘性砂层流动性好等特点，因此，盾构机通过该地层时，受到扰动后地层的土力学特性易发生变化，如桩基处于砂层中，砂层受扰动后，降低了桩与土体之

6、间的摩擦力，消弱了桩基的承载力，造成建筑物沉降。若盾构开挖面或其上方存在较厚的砂层，当这些砂层受到扰动时易产生液化，液化后的砂土体从切口环位置或刀盘开口处流入土仓，致使出土量很难得到控制，从而造成上部土体塌方和掘进中的喷涌现象。砂层喷涌之后，需用大量时间进行清理，严重影响盾构施工进度。　　同时砂层中掘进时，泥砂喷出，较难控制出土量。大量泥砂喷出或砂遇水液化，均易引起地层沉降，从而最终导致地面建筑物建（构）筑物沉降。所以应采取控制措施，减小对砂层的扰动，确保盾构掘进顺利.安全通过砂层。4.盾构掘进过砂层原则　　针对上述，盾构掘进过砂层段施工时采取了“严格控制出土量，快速通过”的

7、原则。　　（1）盾构机在砂层中通过时，采取土压平衡模式掘进，增大盾构机的推进速度，降低刀盘转速，确保土仓压力以稳定开挖面。　　（2）掘进前根据每环的总出土量推算每斗渣土对应的掘进距离。出土时通过调节螺旋输送机的转速或闸门开度控制出土量，采取逐斗控制出土量的方法控制。　　（3）为控制出土量，首先向盾构机土仓中加入膨润土或聚合物等添加剂，改善土仓中砂.土.水混合物的流动性，使其成为一种塑性流动体，慢慢地通过盾构机螺旋输送器和输送带流出，避免无法控制的喷涌现象。　　（4）改进盾尾注浆浆液配合比，加强盾尾注浆控