复合地层盾构施工技术及其对周围环境影响分析.pdf

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1、复合地层盾构施工技术及其对周围环境影响分析刘大伟中铁上海工程局集团华海工程有限公司摘要：由于城市环境较为复杂并且在某些情况下地层袁现出了较大的差异性，因此对盾构施工带来了新的要求。为了让隧道施工能够顺畅进行就需要保证盾构可匹配复杂地质环境，同时施工过程中要尽可能降低对周围环境的影响。本文对复合地层盾构施工技术及其对周围环境影响进行了分析，供以参考。关键词：复合地层；盾构施工；周边环境1引言地铁的出现使城市交通压力得到了极大的缓解，尤其是它受到外界条件干扰较小并且具备了高速、安全、承载量的特点，因此使其在城市化建设当中受到了重点关注。在城市地铁隧道施工过程中由于地质环境

2、的差异会给实际施工带来较大阻碍，传统的明挖法以及矿上施工法面对这种复杂地质条件都表现出了“无力”，然而盾构法较传统方法则体现了优势。以盾构法进行施工不仅仅能够适应复杂的地层环境且施工快速、安全，而且对周围环境产生影响较小，自动化程度较高，因此在地铁及隧道施工中得到了普遍的应用。当然盾构法依然还存在着完善空间，在不断优化的基础上其施工效果也将更上一个台阶。2盾构法概述如今在地铁及城市隧道施工过程中盾构法已经成为了一种常见的技术，该技术具有较强的适用性。利用盾构法可以对地面沉降进行稳妥控制并可大幅度提升施工效率。地铁施工往往会遇到复杂地质条件并夹带复杂水文地质条件，然而盾

3、构法却能够适应这些条件，无论是在大断面隧道还是小断面隧道当中均能发挥作用⋯。尽管盾构法具有较好的施工效果，但同时也需要大量的设备投资，在工程时间上也消耗较大，从整体上来看运用该种方法进行施工需要耗费较大的人力、物力，同时需要大量的经费投资，这应该是施工方必须要考虑的。为了让盾构法发挥出成效性则需要对施工工作进行细化，施工前先对地铁施工线路的水文环境做好相应的勘查工作，结合实际施工环境制定出匹配的方案幢1。另外除了盾构法之外，还可以配合其他施工方法如钻爆施工法、顶管法、浅埋暗挖施工法进行综合施工从而使施工效果达到最优。3复合地层盾构施工技术分析通常情况下复合盾构都会穿越

4、复合地层，这些复合地层一般由强度差异较大的岩土结构组成，且地层之间的特性及含水量均有所差异。在这种情况下盾构设备不仅仅能够对软土层进行开挖，同时要具备碎岩功能。因此在刀盘上除刮刀外还需要配备部分滚刀。为了配合地层变化的需求盾构机不单需要EPB模式，同时还应该具备Semi、Open模式。刀盘作为盾构机的核心构建发挥着十分重要的作用，刀盘结构通常具有高强度与高刚度，这样即便是在非均匀地层中依然能够维持刀盘结构，防止其变形b1。在开挖过程中刀盘需要匹配液压驱动系统才可维持其工作功率使开挖作业正常进行，在液压驱动系统的带动下能够使刀盘的转速以及扭矩均保持稳定状态。复合地层开挖

5、需要利用复合刀具，其中需要对羊角刀、刮刀以及盘形滚刀等进行有效配合使刀盘可同时对硬岩以及软土进行有效发掘。一般将刀具设定为背装式来保证随时更换。在实际开挖过程中刀盘开口率对于开挖效果也会产生较大的影响，开口率与刀盘结构强度以及刀具布置要求应当匹配且刀盘中心部分开口量应当保证切割土可进入土仓。土仓与仓壁与刀盘背部应当具备一定数量的搅拌臂可有效控制土体流动凝结，同时在刀盘上附加支撑结构有助于土体正常流动。盾构机还应该具备人舱和加压保压系统便于机器因意外出现故障时的维修工作，另外需要设有渣土改良设备。开挖过程中渣土改良设备可对渣土的流动性进行改变从而减小低刀盘扭矩使刀盘得到

6、保护。另外渣土改良设备可降低开挖设备的磨损程度并可防止螺旋输送机排土口泥水喷涌。结合实际地质情况还可设定超前预报系统、螺旋输送机保压泵碴等辅助系统使整个开挖过程保持稳定。下图为某段地铁施工实际情况：-蔷盗-‘二盗誊鍪0叠警盆誓i：：：鎏一：鋈：。：-_j图l某段地铁施工盾构区间剖面从上图中可以明显看出该段线路的施工环境以及地质条件复杂程度较高，在实际施工过程中采用了盾构法，通过合理的盾构机选型来保证施工设备与实际施工环境相匹配，另外为了提升施工效果可以选用同时能安装滚刀和齿刀的高强度的面盘板型刀盘并采用能破硬岩的重型滚刀，在此基础上配置用软土切割刀具和入闸系统来保证施

7、工效果H1。为了达到施工目的就必须保证盾构设备对地层具有良好的适应性，显然不同类型的盾构设备对于土层的适应情况是有所差异的，通过结合现场数据勘察等来进行判断并筛选出合适的设备进行施工，为了保证施工可顺畅进行则需要对推力、推进速度、刀盘转速、螺旋机转速等参数进行调节，以此匹配施工环境并保证系统维持稳定状态。4复合地层盾构施工技术对周围环境的影响由于盾构施工会出现扰动使土体强度下降便会引起固结沉降。在实际开挖过程中一般情况下沉降最大处位于盾构开挖面上方的卸荷扰动区，该区域对沉降范围具有绝对性的影响，同时不同地层的抗扰动能力也有所差异，因此地表沉降也会体现