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地铁硬岩段土压平衡盾构掘进施工对策

该地铁某盾构区间属于非常具有代表性的硬质地质，施工技术要求高，施工艰难，对于盾构法来说是一个极大的挑战，存在卡死盾构的风险，在施工的过程中不宜实施盾构法。文章结合该工程的实际施工情况，对硬岩区间土压平衡掘进施工所采取的措施进行分析和讨论。
１ 工程概况
该盾构区间属于混合土、硬质地质，地质复杂，存在多种岩类，性质不稳定，地下水丰富。根据沉积、成因类型和力学特性等，地面平均埋深12ｍ，区间沿线是马路，沿线两边多为门店商铺。
２ 地铁硬岩段土压平衡盾构掘进施工的技术难点
２.１盾构施工方案
(1)实施长距离推进，长约1020ｍ，硬岩的强度平均值为90ＭＰａ，最高强度达180ＭＰａ，实施盾构法进行施工不合理，风险过大,且施工效率不高,消耗很大。
(2)在硬岩350°小半径曲线段采用矿山法施工。
2.2 施工的技术难点
(1)其具体的施工存在较高技术难度,对于盾构法小半径硬岩施工来说是一项严峻的挑战,会出现卡死盾构的风险,不适宜实施盾构法,在此应采用矿山法。
(2)在复合型区间内实施穿越,上层软下层硬,带压推不动,不带压塌方,在上软下硬段区间上方出现孔洞3次,一次最大灌注混凝士180m³。
(3)盾构在混合土层进行穿越,长820m,其中含有砾石比重约50%,无法明确具体地质资料的粒径,假如其中砾石高于30cm,很难实施盾构推进。
(4)盾构机施工的区间段,开始于粉细砂层,接收于硬岩层,条件复杂,各地层情况不一样,盾构机选型难。
3 在硬岩段推进时面临的问题和应对方案
3.1 盾构在硬岩区间施工适应性
装置中心滚刀后,其刀盘有30%的开口率,可以较好的满足这一地区的施工需求;扭矩刀盘,符合盾构工作的推进力，在安装滚刀和刮刀时,其数量和距离要具有合理性,刀具层次间距为4cm,可以实施硬岩的挖掘;盾构机具有3项模式，分别为土压平衡、欠土压及敞开；同步注浆能力较好，可以很好配合最大掘进速度。
3.2 盾构在硬岩区间段施工应对措施
因为该施工地段的地质非常复杂，地铁所经过地区地质存在很大变化，具有全断面硬岩，且分布极不均匀，施工难度非常大。
机器在硬岩区间施工时，很难进行掘进，速度极慢，推力很大，过于消耗刀具，需要频繁更换刀具。同时在该区间段实施掘进时既有软土也有硬岩，需找到合适地点更换刀具。在掘进过程中产生大量的岩渣，且大都是以片状形式出现。一些岩渣中具有较多石英，对刀具的磨损非常大，又因为刀盘运转速度非常高，推进力过大，加剧刀具损坏(图1)。

在施工过程中，笔者在作业现场进行探究分析，归纳出应对该工程的施工难点的措施，可以指导这一项目顺利施工。
3.2.1 预防塌方措施
在施工过程中，控制出土量，及时注浆，做好地面地质雷达探测，防止地面塌方，由于施工工程上面为沿线马路和店面商家，必须确保工程的稳定，规避坍塌现象影响人们的正常生活，造成经济损失。
3.2.2 合理运用泡沫系统
在进行装备组装的过程中。确保泡沫系统的稳定性、完整性。在施工过程中对土壤进行改良,增加泡沫对其进行润滑。
3.2.3 控制好盾构机姿态
在机械的掘进过程中,必须很好的把控盾构机的姿态,若发生偏离,在硬岩段内部很难将其姿态扭正。硬岩岩石过硬,开掘就具有极高的难度，使用千斤顶进行姿态的纠偏。无法取得显著效果,同时也使刀具的磨损程度加重,更为严重的是,可能会出现卡住盾构的风险,使其无法继续前进、进行施工,所以在硬岩段进行施工时,必须将盾构机的姿态保持好,若在掘进过程中,姿态出现偏差,要切实遵照“掘进长距离，缓纠偏”的施工原则,不要急于纠正姿态。力度过猛地进行纠姿,会使刀具出现不必要的损害,严重的会导致盾构机无法继续施工。
3.2.4 合理组织同步注浆工作
在掘进硬岩的过程中,最为显著的问题是管片上浮问题。如软土层,在该岩段实施挖掘隧道围岩收敛速度太慢,装置完成的管片壁会存在约100mm的空间,一旦注浆不及时,在盾构机的推动下,管片会出现上移的情况。所以,在掘进过程中,通常使其掘进中线在隧道中线的下方约4cm处,与此同时,必须组织好同步注浆施工，保障管片不会出现上移的情况,规避管片错台而出现渗漏水的情况。
3.2.5 做好刀具准备及管理工作
磨刀不误砍柴工,根据实际的需要进行刀具的更换,对于上软下硬地段做好带压换刀的准备工作。施工过程中刀具磨损严重,必须做好刀具储备工作,满足工程所需。
首先,制订实施刀具检查制度,施工过程中硬岩段2，3环检查1次刀具,及时更换刀具。
(1)更换完刀具之后,进行试运转,以此来检验刀具是否装置妥当。
(2)结合围岩的具体状况,在据进一定距离后,实行1次常规检查,对其磨损情况进行检查,同时评定一下具体的检查情况,建立完善的维修、更换措施。
不定期检查刀具制度:在进行据进时,掘进指标出现问题,推进工作难以实施,应对刀具实施检查。检查刀具磨损情况,并予以评估,建立相应的维修以及更换措施,对刀具进行严格管理,制订相应的管理制度,实施定期或者不定期的检查,在硬岩层实施开挖的过程中可有效保障盾构机正常运行,同时安排专业人员对刀具进行管理。其次,建立健全更换刀具程序。更换刀具的地方为土仓,其空间异常小,然而一般来说，滚刀非常重,重量高达150kg,人工实施更换操作难度非常大，且存在较多的突发事件,所以,必须将刀具相关更换程序进行完善,以提高更换效率,有效节省掘进时间。
4 结束语
近年来,经济高速发展,也相应的带动城市建设。城市建设获得较为理想的发展,促进了城市地铁的建设,盾构机对修建地铁具有不容忽视的影响。该工程设计的盾构机具有很大的优势,其设计思路非常独特,且具有独特的属性,特别是该工程使用的关于在硬岩中实施掘进的相关措施,可对我国地铁的同类型工程产生一定的指导意义,促进地铁掘进施工的顺利进行,提高掘进效率,保障施工质量。

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