盾构穿越砂层预防涌水涌砂的技术控制措施

消除砂土液化影响，盾构穿越砂层预防涌水涌砂的技术控制措施

重难点分析：

若盾构区间隧道底部部分位于淤泥层、淤泥质土层、淤泥质粉细砂层（液化砂层），由于砂层透水性强稳定性差，当砂层富水时，则盾构机推进时盾尾几乎直接受到水压力的作用，很容易发生盾尾漏水、漏砂情况，存在涌水、涌砂的危险。土压平衡盾构在砂土层中掘进施工时，因土的摩阻力大、渗透系数高、地下水丰富等原因，一般单靠掘削土提供的被动土压力常不足于抵抗开挖面的土、水压力，加之由于土体流动性差，使在密封舱内充满砂质土体后，原有的盾构推力和刀盘扭矩常不足以维持正常掘进切削的需要，密封舱内的渣土也不易于流入螺旋输送机并排出，而引起超挖。另外在砂层中一旦要进行开仓换刀，其作业过程是十分危险的。

针对性措施：

1、穿越砂层的技术措施

（1）做好对盾构机的维修保养。特别是对盾尾刷要进行检查和更换，同时充分压注盾尾油脂，以防止泥水砂土从盾尾冒出。

（2）改良土渣。土压平衡式盾构机的工作原理为：由刀盘切削下来的土体进入土仓后由螺旋输送机输出，在螺旋输送机内形成压力梯降，保持土仓压力稳定，使开挖面土层处于稳定。盾构向前推进的同时，螺旋输送机排土，使排土量等于开挖量，即可使开挖面的地层始终保持稳定。而砂层自稳能力差，盾构掘进如果处理不当，都会造成不同程度的地面沉陷，甚至是塌方。采用复合土压盾构机为防止工作面的坍塌和地面沉陷，必须选择合适的添加剂对砂层进行改良。

根据改良后的土渣具有一定和易性的要求和工程经验，尽量使用添加剂和膨润土来改良土渣，使改良后的土渣既有止水效果又有塑流性，避免喷涌的发生导致地面的沉陷。

（3）加强同步注浆。既要控制好注浆的压力，又要控制实际的注浆量，切

实做到注浆及时和充足。注浆的顺序先上后下，必要时调整砂浆的配合比，增加水泥用量，缩短砂浆的初凝时间，使建筑空隙所注的砂浆真正起着填充堵塞作用。必要进行二次注浆，可采用双液浆，每隔7－8环打一道环箍主要起止水作用，使隧道纵向形成间断的止水隔离带。

（4）尽量快速通过。加快掘进速度有利于控制地表变形和隧道的稳定沉降，这是因为在盾构壳体上方的土体在注浆和有一定压力泥水的作用下稳定的时间一定情况下，盾构机越快掘进，能够及早为管片注浆创造条件，注浆起到的作用也快，当注浆初凝时间小于等于土体的稳定时间时，土体的沉降变形就小了。

（5）控制好盾构的姿态。对于不同的地层组合对盾构姿态的要求不同，一种情形是上部为砂层，下部为较硬的土体或岩石，属于上软下硬的地层，严防盾构机上偏；一种情形是，盾构机方仍是砂层或较软土层，要防止盾构机下栽。

（6）平衡开挖面水土压力。由于砂层有一定的水压，可加入适当压力的压缩空气，确保土仓的压力与正面水土压力平衡，达到减少地面沉降的目的。

（7）加强沉降观测，及时反馈信息，指导施工。

（8）防止隧道上浮。盾构穿过砂层时，出现管片上浮的现象时有发生，这涉及到物理的浮力问题，以衬砌外径6.2米内经5.5米的盾构隧道为例，当隧道每延米符合：3.14/4χ6.22χ1000>管片上的设备施工荷载+3.14χ(6.22-5.52)χ2500,即盾构机压在管片上的荷载小于14102Kg时就可能出现管片上浮现象。因此在富水的砂层中进行盾构掘进必须采取必要的预防措施，除了以上所述的同步注浆使浆液能及时充填建筑空隙和二次注浆加强止水效果的措施外，加强隧道隆沉监测是防止上浮的积极措施，使施工人员及时了解隧道上浮量，以便及时采取相应措施。

2、为防止盾构穿越砂层后盾尾发生漏水、漏砂的技术措施

（1）定期、定量、均匀地圧注盾尾油脂。

（2）合理控制同步注浆压力，避免盾尾密封装臵被击穿，导致浆液进入盾尾和土体中的水漏入隧道。

（3）加强管片拼装施工培训，提高拼装人员的技术水平，要求管片不拼成椭圆形，且一环管片安装后必须使用整圆器进行整圆，以减少椭圆和纵缝、环缝错台的现象；在每次管片安装前，应清除盾体内的渣土，避免安装管片时难以对位，造成错台现象；封顶K块拼装前,必须调整好开口尺寸,使封顶块能顺利插入

到位；管片尽量居中拼装，以防盾构与管片之间的建筑空隙增大，降低盾尾密封效果，引发盾尾漏泥、漏水。

（4）严格控制盾构推进的纠偏量，尽量使管片四周的盾尾间隙均匀一致，减轻管片对盾尾刷的挤压程度。

（5）控制盾构姿态，严格控制管片组装时的千斤顶伸缩量，避免盾构产生后退。