王牧驰 石振宇 祝钺凯

摘 要 随着经济的发展与时代的进步，城市的建设速度也加快了，无论是公共设施还是建筑都有翻天覆地的变化，高楼大厦已随处可见，但城市的地面利用率也因此大大提高，所剩下来的可利用空间少之又少，并且，由于犹如蜘蛛网一般的电线、管道埋在地下，地下的可利用空间也十分稀少。所以，盾构法作为开拓地下空间资源极其有效的一种方法，成了当今社会主要研究的技术之一。

关键词 盾构技术;复合地层;盾构机

在当今科技迅猛发展的时代，经历众多科研人员与施工人员的艰辛实验，克服许许多多从未遇到过的技术难题，并尝试众多新的思路和设计，才使得地层盾构技术渐渐成熟起来，并且成功地运用该技术进行了大型施工，对我国城市的建设以及地下交通的发展有着非同小可的意义。

1复合地层盾构技术的简介

盾构技术作为开拓地下资源、发展地下交通的一项高级技术，其最终目的与其他任何的传统地下施工技术是几乎一样的，都是为了合理高效地利用地下空间资源来建设一项具有特色的地下工程，例如一个地下火车站或地下隧道，而盾构技术的不同之处在于，其使用的施工工具盾构机十分特别[1]。

为什么说盾构机特别呢？因为其通常是为施工对象量身定做，由于施工环境的多种多样，盾构机不仅需要拥有极好的适应性，还需要“对号入座”，不同的施工环境匹配不同的盾构机种类。而施工环境往往由多种因素决定，其中最为主要的是基础地质和工程地质特征，作为决定盾构机种类的先决条件，其常常在实践中被工作人员给忽略。并且在复合地层中的盾构施工是最需要匹配好地质特征的，如果不能选用合适的盾构机，施工的进程会受到严重的影响。

盾构的类型主要分为两种，分别是复合盾构和软土盾构。前者是一种软土和硬岩都能适应的盾构类型，在同时拥有硬岩和软土两种地质特征的复杂地质层使用的比较多，并且复合盾构拥有两种或两种以上的施工刀具，其刀盘既有适合软土施工的刀具，又同时安装有适合硬岩的刀具。而后者则是只适用于软土地质特征的一种盾构，软土盾构的刀盘只安装软土刀具，例如切刀、刮刀以及先行刀，相比复合盾构，少了适合硬岩的滚刀。

由两种或两种以上地质特征相差较大的地层组成，并且将开挖的延伸方向向上，即为复合地层。在复合地层进行盾构施工时，需要对盾构机的配置做出一些相应的调整与改变。在软土地段，通常要将刀盘上的刀具都换成适应软土施工的刮刀或切刀，适当的增加开口率。但在硬岩地段施工时，则要把所有的刮刀与切刀换成滚刀，因为滚刀是最适合硬岩段施工的刀具，并且由于常常会采用一些特殊的施工模式，开口率也应该相应减小。仅有配置的调整还不行，面对复合地层这样的复杂施工地层，多变的盾构施工模式也是必然的。由于软土与硬岩的地质结构不同，在分别进行相对应的地层施工时，要注意模式的转变。复合地层盾构施工中采用的施工参数与施工技术也是很大的变数，会根据地层特点的不同而变化，添加剂数量和种类的不相同、盾构机控制施工姿态的不相同是变化的主要体现。

2复合地层盾构技术存在的问题及其对策

2.1 刀具磨损问题解决方案

在复杂的复合地层中进行盾构施工时，刀具常常受到十分严重的摩擦与损坏，特别是当盾构穿越硬岩层时，相应刀具的损坏达到了最大化，这种磨损无法避免，即使是最精密的盾构机与最优秀的盾构技术也无法阻止刀具的磨损，但是可以通过一些手段将这种损坏程度降到最低，从而增加刀具的使用寿命，下文列举几种较为合理的方法。一是要进行定期的刀具维护与检查，当刀具出现问题时要及时更换，这样既能让刀具不易损坏，又能防止施工意外的发生，而进行刀具检查与维护的地点和时间应该视具体施工情况而决定，是否将施工刀具换新则应该根据检查情况而决定。二是要改良土地，通过合理的改良渣土，有利于减小刀具的磨损，因为在恶劣的地层中施工，正面平衡压力往往不能被很好地建立，而渣土被切削下来以后也不具有良好的稠度，而进行渣土改良后，这一系列状况都会有所好转。三是合理的配置刀具、并选择合理的盾构推进参数，在盾構推进试验时，应该根据各项数据指标进行科学的分析，从而设计出合理的推进参数来减小刀具的摩擦与损坏，并且，盾构施工刀具也要进行合理的配套与设置，尽量使用刮刀、切刀与全滚刀组合的这种形式，因为合理的配置刀具能够有效保护刀具，增加其使用寿命[2]。

2.2 工作面稳定性的控制

由于在复合地层施工推进过程中非常容易出现超挖现象，使刀盘的侧方或上方出现一定的空洞，此时的同步注浆也并未及时到达此地层，而导致地面出现坍塌或沉降过大。这种情况的出现是极其危险的，很有可能引起施工设备的损坏与施工人员的伤亡，为了避免这种危险情况的出现，可以采取如下几个措施。第一，施工人员应该加强地面变形与裂缝出现的检测，做到能够提前预知问题出现，尽可能早的发现超挖现象并及时处理好。第二，要严格仔细地控制出土量，争取控制到每一箱，让每一箱土的出土量对应推进进程，做到不超挖，同时防止欠挖情况的出现。第三，在推进过程中遇到超挖情况，施工人员不能慌张失措，人在这种紧急情况下往往容易出现失误而犯下大错误，所以切记要沉着冷静地应对，及时汇报情况并采取相应的紧急应对措施，这才是最正确的做法。

2.3 喷涌的应对措施

由于在雨季进行施工时，水头的压力太大超过了土仓的平衡压力，再加上裂隙水的存在，共同导致了喷涌现象的产生，为了防止这种现象的出现，可以采取一些措施。在施工推进之前，先仔细研究并分析局部地层特征，不同的地质情况选择不同的土体改良剂与改良方式，减小产生泥饼的可能性。在某些特殊的情况下，可以使用一些保护装置，例如保压泵渣装置，能够有效地减少喷涌现象[3]。

3结束语

综上所述，复合地层盾构施工技术还存在许多大大小小的问题，这些问题的产生主要是因为技术的不成熟，所以想要解决这些问题，就需要众多科研人员和施工人员共同去努力，将该技术逐渐完善起来，争取达到世界的一流水平，并广泛运用于我国的城市建设与发展中，更加有效的开拓和利用地下空间资源。

参考文献

[1] 汪红元.复合地层盾构施工技术及其对周围环境影响分析[J].建筑工程技术与设计，2016，（33）：65.

[2] 刘博.广州复合地层盾构施工技术探讨[J].建筑工程技术与设计，2014，（34）：47-48.

[3] 郭攀，蔡永元.复合地层盾构施工技术及其对周围环境影响[J].城市建设理论研究（电子版），2015，5（26）：1525.