在冻结加固土体中的盾构掘进控制
摘要：为了缓解城市交通，我国各大城市开始修建轨道交通，而盾构法施工在轨道交通建设中应用越来越广泛，同样对盾构工作井的洞门地基加固的方法也随之发展增多。结合苏州地铁2号线火三区间盾构机在冻结土体的施工，本文主要介绍盾构机在冻结法土体加固中掘进的施工技术。
关键词：冻结加固；进洞；盾构掘进；控制
Abstract: in order to alleviate the traffic of our country city, the city began construction of track traffic, while the shield method in construction of rail transit construction is more and more widely applied, similarly to the shield work well portal foundation improvement method are also developing more. Combined with Suzhou subway line 2fire three section of the shield machine construction in frozen soil, this paper mainly introduces the method of shield machine in frozen soil reinforcement of excavation construction technology.
Key words: freezing reinforcement； hole； shield tunneling； control 1.洞门土体加固的方法分类
土体加固方法有高压旋喷桩、水泥土搅拌桩、SMW桩、冻结法、注浆法、降水发等、洞门外土体加固方法的选择应根据洞门的结构和拆除方法、隧道直径和埋深、土层物理学指标、环境保护要求和对地下管线与地面建筑物的影响因素，选用合理、安全的地基加固处理工法和加固范围。
2.设备的更新改造
本区间使用的盾构机为小松TM634PSX土压平衡盾构机，盾构机除了要穿越冻结加固土体外还要穿越大量的建筑物，其中的火车站站场加固区的穿越对盾构机的磨损比较大。所以特别对区间的两台盾构机进行了改进、更新。
2.1刀盘的改进：在盾构机原有切削面板刀具基础上新增加66把大先行刀以改善切削条件。
新增加的66大先行刀主要分布在刀盘主切削刀的周围，由于大先行刀高出主切削刀2.5cm，所以大先行刀比主切削刀先切削到土体起到保护主切削刀的作用减少主切削刀的磨损。在磨桩和加固土体中大先行起到很大作用。
2.2同步注浆系统的改进：为了减少加固土体超挖量，减少对土体的扰动控
制沉降，对盾构机壳体原有的注浆管路和盾尾油脂管路保护壳（俗称“乌龟壳”）进行了更换，厚度由原来的125mm更改成80mm，并取消原有的清洗管路，增加一路注浆备用管路。随着”乌龟壳“的变薄，注浆管路变细，需加大注浆压力，所以对注浆泵和双梁左侧的注浆主管路和注浆小平台上的出浆口分别进行了改造。注浆泵由原来的PA-30单泵控制更改为 德国施维英双泵控制。注浆主管由原来的单路改为双路。注浆小平台上的出浆口由原来的一出四更改为二出二。
2．3泡沫系统的改造：由于本区间盾构为老盾构，所以没安装泡沫系统。为了更好的改善切削土体，减少对刀盘的磨损。本区间盾构请沪东的盾构人员对我们盾构机进行了安装和调试。
3.在冻结加固土体中掘进
3.1掘进前的准备工作：①在盾构机离冻土体30环左右,专门停下来对盾构机进行全面检修,备足易损易坏零部件;在盾构刀盘离冻结帷幕6环左右时,再次对盾构机及配套设备进行检修和维护保养。②为了预防盾构机穿越冻结区域推进时刀盘被“冻住”的现象，应将盾构刀盘系统与其他系统解锁，使盾构机在拼装管片或除盾构刀盘驱动外其他系统出故障时,在冻结区域推进期间刀盘始终保持旋转，而不被冻住③通过向盾构专业保驾厂家联系,与现场维修人员一起24 h待命,一旦出现故障立即组织抢修④现场应配备处置盾构被“冻住”的应急设施，如对盾构机正面土体喷蒸汽和加注热盐水等相应解冻设备和物资等
3.2冻土掘进的技术控制
⑴盾构姿态控制：由于盾构穿越加固区，需要开启超挖刀，为了尽量减小盾构机在加固区内的超挖量，盾构姿态应尽量保持与轴线平行。盾构姿态调整遵循“小纠偏、勤纠偏、提前纠偏”的原则进行控制，保持盾构姿态沿曲线内弧面行走，确保盾构机姿态不跑偏。
⑵盾构机掘进速度控制: 减少盾构掘进对加固土体的挠动,有效控制冻结体的碎裂,在总推力和刀盘允许的情况下加快刀盘转速,（掘进时刀盘采用3档运转，拼装时调至1档低速运转），减小推力,降低推进速度,推.进速度控制在5mm/min~10mm/min，防止刀盘被卡死。
⑶土压力控制：刀盘进入冻结加固土体后,土压力设置在0. 08MPa左右,并逐步降为0,使进入土仓的冻土能及时通过螺旋机排空,减少刀盘被冻住的机率。
⑷超挖量控制：为了减少盾构机在加固土体的中的阻力，防止“乌龟壳”卡住。降低推进总推力，在加固土体应适当开挖，一般开挖采取长城城墙式开刀法，即开挖一段停挖一段，使盾构机稳定减少盾构姿态的变化。本区间采用改进的“乌龟壳”，超挖量控制在60~80mm即可。
⑸推力控制：使A区和C区、B区和D区的推力不要相差太大，否则各
区方向的管片压实度不同，在掘进结束时推力的释放会使各方向的弹性变形量不同，盾尾间隙不理想，拼装管片错台，环面不平整。尽可能减小总推力，防止推力过大直接推倒土体。
⑹注浆控制：进入加固土体后，前期仍需进行同步注浆，减少后面二次注浆和融沉注浆的的填充量。在掘进过程中控制好注浆的压力和注浆量，由于加固区掘进时间长，防止注浆管堵塞，可在一环时间里进行分时段注浆保持管路畅通。
3.3施工中遇到的问题分析和解决措施
⑴盾构机进入冻结加固土体时，刀盘突然停止旋转。经分析原因是刚进入土体没控制好推进速度，刀盘切入冻结土过深而被卡住，从而导致刀盘被冻住。解决措施: 严格控制推进速度、控制刀盘切割土体的进刀量。对正面冻土注盐水或热水，有利于刀盘切割土体。松掉千斤顶，正反转转动刀盘直至正常旋转。
⑵进入冻结土体后，总推力过大，达到1800t以上，容易将最后一层冻土墙推入井口，不利于盾构机进洞。经分析原因是在冻结土里为了调节盾构姿态加大了各区分力使总推力增大，还有就是推进速度略快，总推力变大。解决措施：保证姿态，合理减少各区分力，降低推进速度由原来的7mm/min调至3mm/min，减小总推力。
⑶盾构机螺旋机出土口堵死，不能正常出土。原因分析是由于冻结土碎渣在出土口壁上一点点粘附粘结使出土口变小堵死。解决措施：发现出土不畅时经常性的操作螺旋机正反转使螺旋机里的土体均匀成块排出。如果仍不出土可以拆除螺旋机出土口。
4.结束语：冻结法洞门加固的应用越来越广泛，控制好盾构机在冻结土体中的掘进也变的尤为重要，盾构机在冻结土里最担心的就是刀盘被冻住。因为在-30℃的冰冻土体中,通常刀盘停止转动超过20min就可能被冻住。所以掘进前设备方面要检修和保养到位，在掘进过程中要控制好盾构机的各个参数。使盾构机能够顺利穿越冻结加固土体进洞。
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