盾构机土仓压力、同步注浆量与地表沉降的关系

合工程需要设置掘进施工参数、掺入量、发泡率、泡沫剂浓 度、注浆量,分析其地表监测工作，探讨了浅埋砂层中土压平 衡盾构机土仓压力和同步注浆量与地表沉降的关系，为土压

中，采用6~8mm的刀盘贯入度。此次工程施工中采用了 0.

8-1.5 r/min的刀盘转速。结合刀盘位置地层水土压力计

算土仓压力值，以水土合算与水土分算进行计算⑶。通过对以上各个数值的计算得到307 ~484 kPa的被动

土压力理论值,102〜157 kPa的主动土压力理论值，在具体

平衡盾构机在工程中的实施提供了 一定的参考。

关键词:土压平衡盾构机;土仓压力;同步注浆量中图分类号:U455.43

设计过程中要求充分考虑到各种施工条件，设置较为宽松的

文献标志码:B数据，，避免出现土压太大难以推进的现象，由此在土仓压力

的设定过程中，在选取了 102〜157 kPa基础上再加20 kPa的

文章编号：1672 -4011(2019)05 -0196 -02

D01：10. 3969/j. issn. 1672 - 4011. 2019. 05. 090压力值。1工程概况某市轨道交通6号线2标区间线路长150 m,采用了双

2.2 设置掺入量、发泡率与泡沫剂浓度为了有效增强砂层渣土的流动性与渗透性，采取了一定

的改良方式，主要是在砂层渣土中加入了一定量的泡沫剂。

为了达到最佳的改良效果,运用科学试验来设置泡沫剂的发

线圆形断面的盾构隧道施工方式，始于大坦沙站南端，终于 大同路交叉段的黄沙站。具有2 699. 297 m的左线长以及2

泡率、浓度以及其掺入量，并结合具体的效果进行及时调整,

433.652 m的右线长。施工所在地为第四系土层，包括了粉

质黏土、人工填土层、冲积-洪积粉细砂层、冲积-洪积层以

从而达到最佳的改良效果。本次实验采用了 3% ~5%浓度的泡沫剂，设置了 10%

及淤泥层。具有比较多的软硬夹层，产生了不同程度的风化 现象。越流补给以及第四系含水层的渗入补给属于岩石风

~20%体积比的每环掺入量，采用12的发泡倍率⑷o化裂隙含水层的主要补给形式。本含水层在全风化与残积

土的相对隔水作用之下，具有较为良好的承压性⑴O2.3设置注浆量由同步注浆与二次注浆共同构成了注浆作业流程。在

2标区间线路的始发地段为盾构机需要穿越的地段位

置，占据了总长的6%的位置。基岩风化裂隙水以及第四系

盾尾地表沉降的控制过程中，同步注浆的饱满情况起着重要 的影响作用。同步注浆指的是将盾构推进施工与盾尾注浆

管注入同时进行，在注浆压力值的设置上采用的是＞20 kPa,

孔隙水是地下水主要的存储方式。施工过程中地表具有较

多的建筑物，具有6. 5 ~10. 9 m的隧道埋深,采用了 - 30 ~

注浆管口的水土压力值,同步注浆饱满的判断指标是能够达

到理论计算空隙的1.2倍。+ 10 mm范围内的地表沉降距离⑵。在此次工程施工过程中，首先计算注浆量理论计算值

2轨道交通6号线2标区间线路工程开展工序2.1设置掘进施工参数施工过程中购进了 2台复合式土压平衡盾构机,需要穿

越的全断面砂层＞ 150 m,采用了两级螺旋输送机进行送机。

L],见式(1)。厶 1 = (Aw -Ag) x 1.5

(1)式中,L]为注浆量理论计算值,m3；Aw -隧道开挖断面

积,m2；Ag为管片外皮断面积,n?。在设备的使用过程中，充分考虑到施工地区极其丰富的地下

水、150多m的全断面砂层等施工条件，为了避免喷涌造成

根据这一计算结果，本次施工过程中采用了 180 -200

kPa的注浆压力，以及6~8m3的注浆量。地表沉陷,给工程施工造成不良影响作用，对螺旋输送机进

行有效改造，从而有效提升螺旋输送机底部对水土压力的承

3地表监测工作3.1布设监测点地表监测工作顺利进行的前提是结合施工情况布置正

受能力。在掘进施工过程中要求合理设置注浆量、盾构机推力、

发泡率、土仓压力、刀盘转速以及泡沫剂浓度及掺入量等相 关的参数。确的监测点,结合砂层段具体经过的位置，距离内环路广佛

放射线立交桥25 ~40 m位置处1.5m高度的隧道顶部具有

在盾壳和管片之间以及盾壳和围岩之间会产生摩擦力，

一条承压污水管，其规格为机800 mmo为了充分确保此次 隧道施工的安全性，要求实时监测建筑物与地表的沉降变形

促进掘进作业的顺利进行，将前方岩土破碎,设置了 800 ~ 1

100 kN的盾构机推力。结合掌子面地质情况的不同设置了 不同的刀盘转速，将1.5~2.2r/min转速运用到硬岩地层施

情况，从而及时调整施工计划，管道、桥梁及交通压力较大的

交通干道在运行过程中对地表沉降具有较大的敏感性，这段

工中，将0.8-1.5 r/miii转速运用到软土地层与软岩施工

隧道在施工过程中最浅覆土只有6.5 m,整体上隧道上层的 覆土较浅。为了对地层的沉降变形情况进行有效监测，埋设

收稿日期：2019 -02 -26作者简介：冯浩(1980 -)，男，四川广元人，本科，工程师，主要从事地铁盾构施工和设备管理工作。了 1根2 m长钢筋，在埋设之前要求将公路混凝土及水泥稳

定层打穿。设置5 m的横断面上监测点间距,采用线路中心

左右两侧各20 m的横断面监测宽度，合理布置监测点，将膨・196・第45卷第5期

2019 年 5 月

6 送坊

Sichuan Building Materials

Vol.45,No.5May, 2019胀螺钉安装至桥墩两相邻侧壁钻孔位置处开展监测作业⑸O

效控制实际土仓的压力数值，采用〉20 kPa实际土仓压力

3.2合理设置监测频率为了达到良好的监测效果,要求合理设置监测频率，设 置0. 3 mm/krn的钢瓦尺、莱卡精密水准仪以及测微器监测

数值。精度，按照每日早晚两次的监测频率，设置-30,+10 nnn控

制值以及-24、+ 8 mm的地表沉降报警值,对盾构机前方30

m以及后方30 m位置进行有效监测。3.3监测数据分析通过对盾构机前方30 m以及后方30 m位置处监测得到

的数据进行分析,包括建筑物沉降变形以及地表沉降变形情

况,对数据进行分析整理，得到如图1所示的监测结果。图2 同步注浆、土仓压力和地表沉降关系图环号4 土仓压力、同步注浆量与地表沉降的关系为了有效控制地表的沉降,土压平衡盾构机工作过程中

应结合具体工作情况有效平衡刀盘前方土层水土压力与土

仓内的压力，为此将刀盘切削下的渣土堆积到了土仓之中。

在地表沉降控制中对土仓压力的平衡显示出了重要的价值 作用,此次使用盾构机开挖出了比管片外径隧道直径大28

cm的直径数值，在对这一空隙的填补过程中,要求充分发挥 出同步注浆的作用。由此可以看到，在盾构施工完成之后同

步注浆的效果也具有重要的作用。对砂层段施工期间过程 中的各项数据进行实时监测之后，得到如图2所示的关

系图。从图2同步注浆、土仓压力和地表沉降三者关系图能够

看到，实际土仓压力相等或者小于理论计算值时会产生比较

大的地表沉降，反之，在实际土仓压力值比理论计算值要大 的情况下，能够在一定程度上降低地表沉降现象。根据这一 结果，应当结合同步注浆、土仓压力和表沉降三者关系来有5结束语本文以某市轨道交通6号线2标区间线路施工为例，分

析了土压平衡盾构机的运用，按照工程需要设置掘进施工参

数、掺入量、发泡率与泡沫剂浓度以及注浆量等数值。加强

布设监测点、合理设置监测频率并进行监测数据分析等地表 监测工作,对浅埋砂层中土压平衡盾构机土仓压力和同步注

浆量与地表沉降的关系进行了分析，最终分析得出，在地表

沉降的控制过程中，同步注浆与土仓压力发挥着重要作用。

采用略大于理论计算的土仓压力值开展推进作业，同时对盾

尾同步注浆进行有效控制，从而使得在工程开展过程中能够

有效控制地表沉降现象,减少工程造成的不良影响。[ID：007800]参考文献:[1] 冯力，许娇，芦荣海，等•土压平衡盾构土仓压力设定及与地表 沉降关系研究[J] •市政技术,2017,45(4) ： 127 -130.[2]

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