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摘要：城市经济快速发展的同时，交通压力也越来越大，城市轨道交通建设工程也逐渐增多，在一定程度上缓解了城市交通压力。地铁隧道盾构施工过程中，遇到的地质情况也不尽相同，富水砂层是不良地质的一种，在隧道开挖的过程中，因其具有含水量丰富、透水性好等特点，加大了隧道盾构施工难度，不易于隧道开挖工程的顺利进行。本文简单介绍地铁隧道盾构机土压平衡模式下过富水砂层时的施工关键点，以及盾构施工质量控制措施，仅供参考。
关键词：城市轨道交通；富水砂层；盾构机掘进
一、盾构机施工技术
盾构机被常应用于地铁、隧道等地下工程的开挖施工，尤其是针对富水砂层等不良地质条件的施工，具有一定的优势，也适用于其他含水量较高的软土层的隧道掘进施工。盾构机在隧道掘进过程中，其操作模式可以分为土压平衡模式、泥水平衡模式和气压复合模式三种，操作模式可以根据具体是施工要求和地质条件进行切换，且盾构掘进控制模式分为自动化、半自动化和手动三种。盾构机中配有先进的导航系统，便于对盾构掘进方向的控制和导向，确保掘进方向的准确性，降低误差，掘进方向的准确性和掘进状态的稳定性是保证盾构掘进施工质量的重要依据。自动导向系统在盾构机中的应用，能够有效保证盾构机姿态调整、纠偏。盾构机前端的刀盘结构可以确保盾构机在不同类型的地质土层进行掘进施工。盾构机注浆系统可以在掘进的同时对土体进行注浆加固，减少了掘进过程对周围土体的扰动，提高了土体的稳定性，避免了土体坍塌、地表沉降等问题对盾构掘进过程造成的不利影响。如若发生土体坍塌、沉降等问题，为了保证盾构掘进施工的顺利进行，降低对周围建筑物的影响，可以将泡沫、膨润土及高分子等材料注入土仓渣土中，提高富水砂层渣土的流动性和止水性，有效提高盾构机掘进效率和排渣速度。
二、地铁隧道盾构机过富水砂层施工关键点分析
（一）确定隧道开挖面土体稳定性
盾构机采土压平衡模式对隧道进行掘进施工时，首先需要对隧道开挖面的土体稳定性进行准确的计算，以此作为参考条件对其他各项参数进行设定，对盾构机的掘进姿态以及土体压力的控制有决定性作用，对实现预防地表沉降具有重要意义。本人参与的西安地铁4号线15标工程在整个盾构掘进期间的隧道断面土体主要为富水砂层，且地下水压力较大。因地盾构机在穿越富水砂层时，速度需保持在30mm～40mm/min，同时严格控制出土量，掘进过程尽量保持均匀且较高的速度向前掘进。还需要对土仓顶部压力进行控制，当掘进在1600mm-1800mm时，控制出土量的同时，土仓上部压力控制在1.5～1.6bar之间最为适宜。
（二）富水砂层渣土改良
富水砂层盾构掘进的同时，需要向舱内注入泡沫剂、膨润土或者分子聚合物，对掘进产生的渣土进行改良，提高渣土的流动性且具有一定的止水性，可以有效预防掘进过程中流沙和喷涌现象的发生，有利于渣土的顺利排出。我标段采取的是每掘进一环加入60～80升的泡沫剂和8立方米的膨润土进行渣土改良。
富水砂层渣土改良具以下几点优势：
第一，渣土与泡沫剂或者膨润土等介质充分进行拌合，确保形成透水性差流动性好的渣土，良好的渣土改良效果可以有效的控制掘进过程中地表沉降，同时还能改善富水砂层物理特性，使其具备较好的流塑性和较低的透水性，使得土体开挖面形成稳定的土压平衡效果，起到控制地面沉降的目的。渣土改良可以有效提高掘进效率，保证掘进工程的顺利进行；
第二，砂土流塑性改善后，使得盾构机刀盘结构切削渣土更为顺利，渣土进入土仓后能快速的被螺旋输机排出；
第三，渣土改良后，良好的流动性可以减少砂土内摩擦角，降低刀盘扭矩，以及对刀具或螺旋输送机的磨损，降低了掘进切削时产生的摩擦热，提高了盾构机掘进效率。
（三）保持掘进状态，减少期间停顿
盾构机在掘进过程中，尽量减少期间停顿。地表沉降与同步注浆量有直接关系，注浆过程中必须要对注浆管路、注浆压力以及注浆量等参数变化进行记录，并结合地表沉降值，每10环就需要进行相关数据的对比分析，同时调整注浆参数，保证同步注浆适应当前地段的盾构掘进施工。保证注浆材料供应，避免因浆液不足导致注浆停工，增加地表沉降发生率，又要避免注浆量过大，发生窜浆现象，富水砂层段的同步注浆一直是注浆的难点，不仅需要实时关注地面情况及时调整注浆量，同时还要保证注浆质量。此外，同步注浆开始前需要对浆液质量进行测定，确保测得数值符合设计要求配合比。
掘进过程中一旦发生喷涌，需要及时采取有效的应对措施，需迅速关闭排渣门且螺旋机停转，若土仓顶部压力仍控制在合理范围内，则可以继续进行掘进施工，利用土压将砂土从半开状态的排渣门排出，直至砂土不再自动流出为止，重新开启螺旋恢复正常出土。
（四）盾构机掘进姿态纠偏
盾构机掘进姿态对隧道掘进质量有非常重要的影响，富水砂层等软弱地质其自身承载力较弱，盾构机在行进过程中产生的振动，极易对本来就不稳定的土体造成影响，导致土层坍塌或者沉降，使得盾构机掘进姿态发生变化。因我标段是处于富水砂层，地下水位较高，压力较大，因此，在实际掘进施工过程中，盾构机应采取始终保持向下姿态，控制在-15mm左右为宜，同时还要加强对盾构机掘进姿态的实时监控，下达的掘进指令应适宜且合理，并根据实时监测跟踪的数据及时对掘进状态和姿态进行调整，掘进初始若产生偏差，需要及时采用千斤顶进行纠正调节，纠正过程中避免管片错台，一次纠正量应控制在不扰动地层为宜。
管片拼装是在盾构掘进完成一环之后方能进行，管片拼装前需要进行防水处理，同时清理盾尾杂物，确保相应设备运行正常后开始管片拼装。实际施工过程中时常遇到管片破损、接缝处渗漏等情况，这就要求在拼装过程中，严禁野蛮拼装，千斤顶回顶过程中需扶正撑靴，避免管片拼装出现破损，拼装过程需要专人检查，保证拼装质量。管片自防水是区间隧道施工中的重要环节，管片止水条等原材料进场前，必须要进行抽查检测，确保止水条的密封性良好。管片的安装顺序是先确认底部管片安装，然后再从下至上从左到右进行交叉安装，每环相邻的管片都需要将封口尺寸和环面平整度进行确定，确保其插至封顶管片中形成封闭的环。
三、盾构施工过程中质量控制措施
（一）避免管片上浮的应对措施
管片上浮是地铁施工中的常见问题，针对这一问题，施工人员首先需要对施工现场的地质条件以及相关数据进行细致深化的了解，对盾构掘进技术的工法、速度以及推进力必须做到精确控制。其次，加强盾构机的操作技术水平，并及时调整和优化千斤顶行程差，充分发挥千斤顶的作用。最后，通过测量和人工复核对盾构掘进相关参数进行调整，及时调整盾构姿态，确保盾构掘进方向与设计轴线相一致，确保掘进质量。
（二）控制盾构始发和接收
因盾构的始发和接收施工工序较为复杂，因此设计必须保证精确性，盾构掘进路线与设计轴线的偏差必须控制在合理的范围内，避免因偏差过大导致重复施工，影响工期增加成本。盾构掘进一段距离后，需要对其姿态和速度等仔细的监测，加强对各项技术数据进行采集、统计、分析，摸索地面沉降与施工参数之间的关系，争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能，并对发现问题及时进行调试，从而确保盾构设备进洞和接收过程的安全。
（三）控制地面沉降
地面沉降主要集中与刀盘前5-6环或者管片出盾尾后，盾尾后的沉降延续一般为2-3d，与掘进速度有关，速度大于40mm/min，影响时间则更长。刀盘前沉降值与土仓压力直接相关，盾尾处沉降直接与同步注浆量相联系。因此，为了使得地面沉降得到有效控制，需要严格控制同步注浆量，并且严格控制浆液配合比，在实际施工过程中，为了防止地面发生剧烈沉降，通常采用同步注浆与二次注浆相结合的方式。另外，正面均衡且稳定的土仓压力可以提高掌子面的支撑能力，有效的避免土体发生坍塌。
结束语：
随着城市地铁建设的不断增多，复杂的地质环境对隧道盾构施工技术的要求也越来越高，文章以盾构机穿富水砂层掘进施工为例，简单介绍了盾构掘进施工的关键点，为了保证盾构掘进施工质量和效率，施工人员必须结合具体的地质环境和土层变化规律等，制定合理的施工方案，严格按照施工方案和相关规范标准进行施工，避免盾构施工过程中喷涌、沉降等问题的发生，有效的保障盾构掘进施工的顺利进行。相关技术人员也需要加强对富水砂层盾构掘进问题的研究和探讨，不断总结经验和改进，提出更好应对决措施，为城市轨道交通建设贡献自己的力量。
参考文献：
[1]王伟.地铁施工盾构法的施工技术研讨[J].住宅与房地产，2018（3）
[2]刘超骏，王轩.地铁盾构施工技术存在的问题及要点分析探讨[J].数字化用户，2017，23（31）