郑州环线盾构施工关键技术及应用

本章对郑州市盾构下穿河流施工技术重难点进行了分析，探讨了下穿河流盾构渣土改良方案设计，并通过数值模拟研究了下穿河流盾构施工对河流区段影响，得到以下结论：

（1）在盾构隧道掘进中加泡沫、膨润土、泥浆及聚合物等添加剂改良不良土体，减少盾构掌子面喷涌、盾尾漏水漏砂；其中以掘进速度和出渣稠度为主要依据，适时调节膨润土掺入量和膨润土浆液注入量；以刀盘扭矩和螺旋机出渣情况为依据，适时调整泡沫剂掺量和注入量。

（2）根据现场盾构地质条件设置的渣土改良系统，有效促进了盾构渣土改良效率，同时为废液处理回收利用提供了保障，该渣土改良系统可为类似工程提供设备设计经验。

（3）通过数值分析，盾构隧道在下穿河流过程中会因为地下水产生较大浮力，引起盾构周围土体有向上的位移，在河流下方围岩向上隆起位移较大，其中埋深只有15 m 的熊耳河隧道受浮力后产生的整体上浮位移较埋深22 m 的昆丽河隧道上浮位移大；两者对周边围岩影响范围大致相同，在洞周两侧1 倍洞径范围和隧道底部2 倍范围内围岩上浮较为明显；盾构隧道和河岸交接位置水平位移较大，昆丽河下方隧道与河道交角约15°，熊耳河下方隧道与河道的交角30°，昆丽河下方隧道水平位移大于熊耳河下方隧道水平位移；昆丽河下方隧道紧贴河道下穿，在与河道交界处水平位移最大，盾构在最终渗流平衡后对河岸影响最大，说明盾构下穿河流与河道交角越小对河岸影响越大。(www.xing528.com)

（4）结合数值计算结果得到，在开挖过程中区间盾构管片受力均处于安全范围值内，施工过程盾构管片受力均处于安全状态，因此区间盾构隧道开挖掘进过程是该区间施工主要安全风险控制过程，结合掌子面渣土改良方案以及防排水处理措施，保证开挖过程围岩稳定，避免出现漏水漏砂现象。

本章在施工过程中采用的渣土改良配料及其系统可用于埋深 15～22 m 下穿河流盾构施工，该区间地下水丰富，且有河流渗流补给，施工中重点监测河流区段盾构隧道变形，同时控制好开挖过程盾构掘进参数，做好渣土改良。该区段盾构在开挖完成后受力均处于安全状态，重点把控施工过程中的掘进参数和渣土改良材料的添加，本区段材料的选用可为类似埋深20 m 左右下穿河流盾构施工提供经验参考。