富水砂卵石地层盾构穿越老旧房屋建筑群风险防控关键措施

富水砂卵石地层盾构穿越老旧房屋建筑群风险防控关键措施摘要：以成都地铁9号线盾构施工为例，分析富水砂卵石地层盾构施工造成滞

后沉降并引起地表塌陷问题的原因，提出富水砂卵石地层盾构穿越老旧房屋建筑

群的风险防控关键措施并实施。

关键词：成都地铁9号线；盾构施工；房屋建筑群；风险防控；关键措施

1 引言

我公司在2015年施工了成都地铁7号线某三个盾构区间，在2017年施工了成都地铁3

号线延长线某二个盾构区间。两个标段都是在富水砂卵石地层采用盾构法施工，共同点是都

遇到了比较特殊的地层沉降问题。由于成都富水砂卵石地层的特殊性，盾构在该地层中掘进，地层沉降（多为滞后沉降）极为显著，由于地层沉降导致的地表塌陷也屡次发生。

成都地铁9号线一期4标段（以下简称“本标段”）地质类似，且穿越密集老旧房屋建筑群，由于地层沉降引起的后果更为严重。本文针对本标段盾构施工提出穿越老旧房屋建筑群

的风险防控关键措施并实施。

2 工程概况

本标段盾构区间为华兴站~簇桥站~武青南路站区间，采用4台盾构施工，刀盘开挖直径

为 6980 mm，开口率为 41%。隧道管片外径 6700 mm，内径6000 mm，宽度 1500 mm，盾构

区间情况如图1。其中华~簇区间隧道长约950米，最大坡度19.8‰，隧道埋深16.9米~26.6

米（拱顶覆土为9.9米~19.6米），区间盾构主要穿越<3-8-3>密实砂卵石地层，地下水平均埋深6.48米，渗透系数22m/d，区间地质纵剖面图见图2；区间下穿密集老旧房屋建筑群27

栋，合计567米，所穿越建筑（群）为20世纪80年代3~7层住宅型民房（一层多为商铺；

其中民房改造幼儿园一处），基础均为筏板基础，基础埋深2~3米，与隧道拱顶竖向距离为

7~17米不等，其中左线下穿3栋联排房屋一处，右线下穿2栋联排房屋二处、18栋联排房

屋一处，穿越建筑（群）平面图见图3。

图3 华～簇区间穿越建筑群平面图

3 工程难点

1）所穿越建筑（群）整体老化，基础埋深浅，且联排老旧房屋建筑群无法像独栋建筑

一样进行地面注浆加固。

2）在成都富水砂卵石地层中掘进，极易发生超挖，造成地层沉降或地表塌陷。大面积、长距离连续穿越建筑（群），若施工控制不当，对建筑物及住户人身安全影响大。

3）施工环境复杂，人流、车流量大（其中右线穿越幼儿园；整条街道为小吃一条街），工程环境风险控制难度大。

4 地层沉降并地表塌陷产生机理及过程分析

4.1 盾构施工地层变形机理分析

盾构掘进通过某一断面的地层变形时间曲线与盾构掘进过程中所处位置相关。如图4所示，某一断面地层变形的变形~时间曲线划分为5个阶段，各阶段变形原因不同，变形机理

各异。

图4 盾构掘进底层变形阶段示意图

地层变形的第1阶段：发生在盾构到达该断面之前，主要表现为地下水位降低产生固结

沉降。第2阶段：盾构通过该断面前，若盾构控制土压不足或过大，则开挖面正前方土体弹

塑性变形引起地层沉降或隆起。笫3阶段：发生在盾构通过该断面时，由于超挖、纠偏、盾

构外周与周围土体的摩擦等原因而发生地层沉降或隆起。第4阶段：盾构通过该断面后产生

的弹塑性变形；若衬砌背后与洞体的空隙填充不及时，造成地层应力释放，则土体的弹塑性

变形引起地层沉降。第5阶段：盾构通过该断面后长时间地发生后续沉降，主要由于盾构掘

进造成的地层扰动、松弛等引起。

在成都地铁特有的富水砂卵石地层中掘进，极易发生超挖，根据我公司成都地铁以前两

个标段施工的实际情况分析看，有一点是肯定的，只要发生超挖（超方），地层沉降多会发生。为了避免沉降反映到地表，我们以前的实践是在超挖位置进行标注，盾尾通过该位置后

进行打探孔填充惰性浆物。

4.2 成都富水砂卵石地层滞后沉降并地面塌孔发生过程分析

根据成都地铁施工经验，查阅材料总结，结合我公司的实践分析，可将成都地层土体发

生滞后沉降动态过程划分为四个阶段：①盾构掘进发生超挖或长时间停机造成土体扰动并形

成空洞；②砂卵石层中的空洞上表层逐渐自稳；③由于受到地下水位提升、地表动荷载影

响等因素影响，形成自稳的砂卵石层空洞上表层逐渐剥落向地表发展；④最终地面贯穿，形

成地面塌孔。地面形成孔洞的大小与实际超方量正相关。

5 盾构穿越老旧房屋建筑群风险防控关键措施

地层沉降导致地表塌陷的主要原因是盾构掘进发生超挖形成空洞而又没有得到充分填充。本标段华~簇区间穿越的房屋建筑（群）均为老旧建筑，盾构掘进产生的地层变形（甚至超

挖形成的空洞）引起的外力条件或承载能力发生变化，极易使其发生沉降、倾斜、开裂等变

形与变位。尤其穿越联排建筑群时，不但其地面注浆加固难以实施，而且发生超挖（超方）

后进行打探孔填充惰性浆物的措施也很难实施。

如前地层沉降并地表塌陷产生机理及过程分析，为防止房屋建筑（群）的变形与变位，

制定风险防控关键要素如下：

1）地面袖阀管注浆方式进行地基加固。

2）确保土压平衡，分段建压掘进。

3）掘进时尽量减小对地层的扰动，杜绝超挖。

4）强化同步注浆和二次补强注浆。

5.1 地面袖阀管注浆预加固措施

对穿越的独栋建筑采取预加固措施，采用地面袖阀管注浆的方式进行地基加固，通过袖阀管注浆来控制盾构机穿越时的不均匀沉降，减小盾构机对房屋建筑的影响。对穿越的联排建筑，在其能够加固的区域采用地面袖阀管注浆加固。具体加固措施常用，本文不再赘述。

5.2 确保土压平衡，分段建压掘进

土压平衡是利用盾构机切削的泥土充满土仓并保持适当的土压力来平衡开挖面的土体，从而达到对盾构正前方开挖面进行支护的目的。其核心是开挖面稳定机理，即土仓内土压力抵抗开挖面地层水土压力使开挖面稳定。平衡压力的设定是土压平衡盾构施工的关键，维持和调整设定的压力值又是盾构推进操作的重要环节。本区间盾构掘进将保证土压平衡并分段建压掘进作为穿越房屋建筑群时风险防控的核心措施。

1）严格进行盾构施工土仓压力的计算设计（另文述），给定不同掘进深度时土仓压力的低值和高值（见表1），绘制土仓压力设计曲线（见图5），施工中严格执行。区间分段建压掘进。

表1 成都地铁9号线一期4标隧道华~簇区间土仓压力计算设计表

图5 华~簇区间土仓压力设计曲线

2）穿越房屋前建立掘进100米“试验区”，“试验区”完成“以设定土压为核心要素，其他掘进参数为辅，过程调整”的任务。实验区掘进时，以给定的土仓压力高值σ土仓压力max 为主要参考（同时试验了在σ土仓压力max基础上上浮5%掘进），并严禁土压低于σ土仓压力设定min值，取得了较好效果，“试验区”未发生明显超挖。本土压设计给定的压力值较高，基本需要满仓土掘进（土仓上部空仓高度约1~1.5米），对盾构司机的经验、掘进水平要求提高。

3）穿越老旧房屋建筑群时，依旧执行上述土压设计，分段建压掘进。

4）此土压平衡掘进模式容易引起盾构糊刀（结泥饼），从而引起出碴量超限，发生超挖。本区间过程掘进时对盾构掘进参数进行了严密监控，尤其推力变化，疑似结泥饼时及时处理。本区间非穿越房屋时不开仓使用过两次“剥落剂”处理疑似结泥饼，效果明显，穿越房屋时未使用，前提是盾构掘进参数尤其推力控制良好。

5.3减小对地层的扰动，杜绝超挖

1）双控出渣量，预知是否超挖。对每环出碴量做好记录，以重量和方量对出渣量进行双控。由于掘进参数控制良好，本区间未出现明显超方（超挖）。

2）盾构掘进尤其穿越房屋建筑群时，保持盾构机不停机（强化盾构机检修、维保，保证其性能），匀速快速掘进（保证土压平衡的情况下，提高掘进速度，匀速快速通过），尽可能减小对地层的扰动。

3）做好碴土改良，使用适宜的质量良好的改良剂。本区间穿越房屋建筑群时使用了某名牌品牌泡沫剂（成本稍高），效果良好。

4）掘进过程中控制好盾构姿态，轴线纠偏“勤纠、少纠”，以减少过度纠偏造成地层扰动及土体超挖，并严格控制管片拼装误差。

5.4强化同步注浆和二次补强注浆

根据“3.1 盾构施工地层变形机理分析”，同步注浆做到及时足量饱满。每环注浆量和注

浆压力均达到高值（注意对铰接密封以及盾尾密封的检修监控，保证其密封效果）。强化二

次补强注浆，保证第一时间对盾尾建筑间隙进行充分填充。

5.5备用措施

1）为确保刀盘前掌子面不坍塌，对刀盘前上方掌子面进行预加固措施；

2）克泥效工法；

3）一旦发生超挖，打探孔填充惰性浆物措施（提前准备可以入室的小型钻孔机和制浆

注浆设备）。

上述三项措施的方案、机具材料在本区间掘进时都做了准备。由于过程总体掘进情况良好，未使用。

6 实践验证与结论

1）本标段华~簇区间自2018年9月盾构始发掘进，掘进过程严格执行上述风险防控措施，尤其严格执行给定的土仓压力，确保土压平衡模式并分段建压掘进，至2019年4月全

部洞通接收，成功穿越密集老旧房屋建筑（群）；并且至2019年底监测的路面及老旧房屋

建筑（群），其地面沉降和建筑变形均未超限。说明上述风险防控措施是得当的，具有一定

施工指导意义。

2）盾构在成都特有的富水砂卵石地层中掘进，只要严格控制掘进参数，尤其控制好土

仓压力，不论是否穿越建筑物，地层沉降甚至地面塌陷是可以避免和有效预防的。

参考文献

[1]中铁二院（成都）建设发展有限公司，华兴站~簇桥站~武青南路站区间岩土工程勘察报告，2018年2月。

[2]市政公用工程管理与实务，中国建筑工业出版社，2011年4月第三版。

[3]罗松，张浩然成都富水砂卵石地层盾构施工滞后沉降防控措施探讨，隧道建设，第

三期，June 2010。

[4]陈馈，洪开荣，焦胜军盾构施工技术（第二版），北京：人民交通出版社股份有限

公司，2016.3。

[5]冯德顺卵石地层的特殊性及其对基坑支护设计施工的影响分析及探讨，施工技术，2015年38期

[6]简鹏成都地区砂卵石围岩客观力学特性研究及应用，成都理工大学，硕士学位论文，2017年6月。

盾构穿越民房的安全施工措施

盾构穿越民房的安全施工措施 本区间隧道沿线将多次穿越各类砖木结构民房，且该类民房已建年限较长，破裂程度较大，对施工过程中的轴线控制和地面沉降非常高。 采取以下针对措施： 1、严格控制盾构正面平衡压力 在盾构穿越过程中必须严格控制切口平衡压力，同时也必须严格控制与切口压力有关的施工参数，如推进速度、总推力、出土量等，尽量减少平衡压力值的波动。 2、严格控制盾构纠偏量 在确保盾构正面变形控制良好的情况下，使盾构均衡匀速的施工，盾构姿态变化不可过大、过频，以减少盾构施工对地层的扰动影响。 3、严格控制同步注浆量和浆液质量 严格控制同步注浆量和浆液质量，通过同步注浆及时充填建筑空隙，减少施工过程中的土体变形。同步注浆量一般为建筑空隙的200％～250％。 4、在隧道内进行二次衬砌壁后注浆 由于盾构推进时同步注浆的浆液在填补建筑空隙时可能会存在一定间隙，且也没有多少的强度，另外由于盾构推进盾尾引起对压入浆液的扰动，仍存在地面沉降的隐患，因此在隧道掘进的同时，后面同步进行二次壁后注浆。浆液通过管片的注浆孔注入地层，并在施工时采取推进和注浆联动的方式，注浆未达到要求，盾构暂停推进，以防止土体变形。壁后二次注浆根据地面监测情况随时调整，从而使地层变形量控制在最小。 5、对于出现地面变形达到警戒值情况的补救措施 盾构穿越建筑物时，若地面变形值达到警戒值，则需在隧道内通过管片注浆孔进行壁后双液注浆，必要时采取地面跟踪注浆来保护建筑物。 6、制定变形监测方案 (1)对施工进行全过程监测。 (2)在位于隧道推进方向上，沿隧道中心线每5米布置一变形观测点。每50米布置一变形测量断面。每一测量断面以轴线为中心，向两侧2m、4m、7m各布置一沉降测点，总计7点（含轴线上的点）。

盾构隧道施工沿线建筑物保护措施

盾构隧道施工沿线建筑物保护措施 1、沿线建筑物概述 本工程区间隧道沿线建筑物主要有众多市政建构筑物，与隧道净距为20～26.7m，盾构隧道掘进对沿线各建筑物影响较小，但施工中仍需加强掘进管理及施工监测，确保本工程施工及周边建筑物安全。 2、房屋保护措施 （1）详细调查沿线建筑物现状 盾构穿越施工之前对沿线相关建筑物现状情况进行调查，保存一定的声像实物资料特别是建筑物现有裂缝情况并将相关现状调查资料上报监理及业主单位，以便对后面盾构穿越施工造成的影响进行准确分析。 （2）成立项目部巡逻小组 项目部成立巡逻队，对沿线房屋结构特别是房角地表差异沉降及附近管线情况进行询查，发现问题及时向项目部汇报，巡逻队人员名单及联系方式如下： 为及时全面了解盾构掘进影响范围内地面建筑物沉降数据，确保建筑物安全，在盾构掘进施工之前须提前布设相应沉降观测点。 在盾构掘进影响范围之内的沿线建筑物上，有针对性地布设垂直沉降观测点及裂缝观测点（离建筑物四周墙角50cm处钻孔，埋入弯成“L”型圆钢筋，用混凝土浇注固定），监测过程中根据各测点之间的差异沉降，密切关注建筑物上的裂缝。根据具体情况，需要时可增加裂缝观测和建筑物倾斜观测。 在盾构穿越施工之前将所有监测点初始值进行测定并上报监理业主审核。在盾构掘进施工过程中委托第三方监测单位对所有监测点进行复核，确保监测数据准确及时，为盾构掘进施工及时提供相关调整意见。具体监测方案将编制施工监测专项方案。 （4）制定合理的报警值 根据沿线建筑物基础桩基形式及与隧道的相对关系，以及相关技术规范，制

定最大沉降量和沉降差的警界值。 （5）技术交底 对所有施工人员进行详细技术交底，包括盾构穿越里程、建筑桩基形式、和区间隧道相互关系以及盾构掘进施工注意事项等。 （6）严格控制盾构纠偏量 在确保盾构正面沉降控制良好的情况下，使盾构均衡匀速施工，盾构姿态变化不可过大、过频。推进时不急纠、不猛纠，以免对周围土体造成较大扰动；多注意观察管片与盾壳的间隙，相对区域油压的变化量随出土量和千斤顶行程逐渐变化以减少盾构施工对地面及周边建筑物桩基础造成影响。 （7）严格控制推进速度 盾构穿越时周边有重要建筑物时，推进速度不宜过快，尽量做到均衡施工，以减少对周围土体扰动。实际穿越施工时，可根据地表沉降及沿线建筑物沉降监测合理调整盾构推进速度。 （8）严格控制盾构正面土压力 在盾构掘进过程中应密切关注切口位置以及监测数据，及时调整设定土压力，防止正面土压力发生突变。盾构穿越施工过程中使得盾构切口处的地层有微小的隆起量来平衡盾构背土时的地层沉降量，同时也必须严格控制与切口平衡压力有关的施工参数。 （9）控制同步注浆及壁后二次注浆质量 当隧道周边有重要建筑物，盾构穿越施工期间同步注浆要做到及时、均匀、足量，确保其建筑空隙得以及时和足量的充填，同步注浆量一般为盾尾间隙的180～200％。根据地表影响范围内房屋监测反馈数据，及时采取有效措施，对同步注浆浆液配比和注浆量进行调整，确保压浆工序的施工质量，将房屋沉降变形控制到最小。 施工前对拌浆工进行技术交底，严格按照浆液配比进行浆液拌制。同步注浆采用同步自动注浆，保证浆液匀速、均匀、连续的压注，防止推进尚未结束而注浆停止情况的发生。 在盾构掘进过程中根据地表影响范围内房屋监测反馈数据，必要时采取盾尾后5环进行壁后二次注浆以控制房屋后期沉降，壁后每隔环进行压注。注浆材料为双液浆。

盾构在富水含砂层中掘进施工的渣土改良技术措施

盾构在富水含砂层中掘进施工的渣土改 良技术措施 摘要：土压平衡盾构法施工因其良好的适应性和安全性等优点，在地铁隧道、大型地下通道等基础设施建设中得到了广泛的应用。然而，在富水砂层中，土压平衡盾构机掘进施工普遍存在螺旋机喷涌、摩阻力大、推力波动大等难点，影响施工质量并带来较大安全风险。为解决这个问题，本文过项目实例中上海地区砂性土地质特点，通过合理使用适当比例的高分子聚合物对渣土进行改良，改善盾构施工参数、有效控制喷涌，使盾构法在富水砂性土层中掘进顺利实施。 关键词：盾构法、富水砂层、渣土改良 0、引言 土压平衡盾构机在富水含砂地层中施工有较大的风险，如处理不当，不仅会出现螺旋机喷涌造成涌水、涌砂工程事故，破坏既有隧道结构，同时，将大大缩减盾构机的使用寿命。在该地层中掘进须对渣土性能进行改良，控制渣土流塑性满足出土要求。随着盾构法施工配套技术的逐渐完善，渣土的管理和改良对改善盾构机在不良地层（特别是富水砂层）中推进性能的作用，越来越引起工程建设者们的重视。 1工程概况 1.1、项目概况 硬X射线自由电子激光装置项目主要由长约3.2km地下隧道、5个竖井及竖井附近的地面设施组成。其中，一号井至二号井区间隧道里程范围SK0+000.000~SK1+430.000，长度1430m，隧道内径φ6300mm、外径φ7000mm。采用一台直径φ7200土压平衡盾构机掘进施工，隧道最大纵坡为0.02％，顶覆土厚度26.0~32.4m。

图1项目平面布置图 1.2、工程地质情况 区间隧道主要位于⑦1草黄色砂质粉土，该土层主要力学性能参数为：含水量27.5%、重度19.0KN/m3、孔隙比0.778、地基承载力特征值418kPa、渗透系数Kv=4.21E-04cm/s。⑦1草黄色砂质粉土为上海第一承压含水层，透水性强，在一定动水压力作用下易产生流砂现象。 图2盾构穿越富水含砂层地层图 1.3、难点分析 ⑦1草黄色砂质粉土为承压水层，在水动力作用下，易产生流砂、管涌、坍塌等现象。土压平衡盾构在该土层中施工，易发生螺旋机喷涌，导致掘进面不稳定；突发性的涌水和流砂还将引起地面较大沉降，严重时会造成地面突然塌陷。因此，亟需对盾构掘进渣土进行改良，以改善出土状态及推进稳定性。 2、渣土改良的作用 在盾构的施工过程中，特别是在复杂地层或特殊地层中进行盾构施工时，进行必要的渣土改良是保证盾构施工安全、顺利、快速的一项不可缺少的重要技术手段，其主要作用如下：

富水砂卵石地层中盾构施工的控制难点及措施22

富水砂卵石地层中盾构施工的控制难点及措施 段浩 引言：随着中国经济的快速增长、城市人口数量迅速膨胀，机动车辆的数量呈级数比例增长，原有的市政道路难以满足交通的需要，为缓解城市交通压力、创造良好的生活和投资环境，国内各主要城市均选择修建地铁工程来提升城市形象和投资环境。隧道是地铁工程最主要的组成部分，隧道盾构法施工具有施工速度快、工期短、洞体工程质量易控制、质量比较稳定且良好的防渗水性能、施工安全系数高、对周边建筑物影响极小、基本不影响地面交通、适合地层范围广、地质情况复杂的施工作业环境等优点。随着我国各大城市地铁建设热情的高涨，隧道盾构施工方法必将在地铁建设中被广泛推广应用。盾构施工虽然有对地层的广泛适应性、施工安全系数高等优点，但因地质情况千变万化、施工环境的复杂性，在盾构施工中必然存在盾构机的适应性和施工方法、措施的调整。成都地铁穿越的地层主要为砂卵石地层并夹杂有粉细砂层透镜体，地下水丰富、水位高、补给迅速，国内、国际在该种地质条件下全面实施盾构施工隧道尚不多见，无较多经验可以借鉴，在地铁建设史上的应是一次重要技术性突破。截至目前成都地铁采用泥水盾构和土压平衡盾构施作的隧道，已经完成成型隧道1000余米，在施工中出现一些有别于其它地质情况下施工的难点，对这些难点的技术处理为在富水砂卵石地层中盾构施工积累了一些应对的经验。 成都地铁地质情况描述：

盾构隧道从<2-8>、< 3-4>、<3-7〉等砂卵石地层中通过。卵石成分主要为灰岩、砂岩、石英岩，卵石的含量达67％，中间夹杂大漂石。砂卵石具有分选性差，强度高的特点。 <2-8>卵石土（Q4al）：黄灰色，黄褐色，中密～密实为主，部分密实，潮湿～饱和。卵石成分主要为中等风化的岩浆岩、变质岩、砂岩等硬质岩组成。磨圆度较好，以亚圆形为主，少量圆形，分选性差，卵石含量65～75%，粒径以30～70mm为主，钻探揭示最大粒径145mm，夹零星漂石，充填物为细砂及圆砾。 <3-4>粉、细砂（Q3fgl+al）：灰绿色，饱和，中密，夹少量卵石。呈透镜体状分布。 <3-7>卵石土（Q3fgl+al）：褐黄、黄色，以中密～密实为主，饱和。卵石成分主要为中等风化的岩浆岩、变质岩、砂岩等硬质岩组成。磨圆度较好，以亚圆形为主，少量圆形，分选性差，卵石含量60～75%，粒径以30～70mm为主，据钻探揭示，最大粒径150mm，夹零星漂石，充填物为砂及砾石，具弱泥质胶结或微钙质胶结。 隧道通过的地层含水丰富，根据钻孔揭示，隧道区间分布的卵石土及所夹透镜状砂层为地下水主要含水层，含水量丰富，含水层厚20～22.6m，区间范围内卵石土分选性差，渗透性强。

砂卵石地层盾构穿越建筑物施工技术措施参考Word

砂卵石地层盾构穿越建筑物施工技术措施【摘要】在城市地下进行盾构隧道掘进施工，有时盾构将不可避免的穿越建构筑物或地下管线，采取何种施工措施控制其变形，是地铁或其他地下工程盾构施工中不可回避的问题。本文针对成都地铁盾构在砂卵石地层穿越不同结构、基础和建设年代建筑物时所采用的技术措施进行了简单描述，希望能够对相同或接近地层的盾构施工起到借鉴作用。 关键词：盾构建构筑物加固施工 1．前言： 地铁工程建设所选择线路主要区段均在城市的主城区，因规划和历史原因，地铁隧道线路或将不可避免的在既有建构筑物或地下重要管线的下方穿过。但受盾构施工机理和地质情况的限制，掘进时将引起地面隆起和沉降。如沉降或隆起超过建构筑物或管线允许的变形控制极限，造成地面建构筑物和管线的变形、开裂，甚至建筑物倒塌，可能带来的纠纷对施工产生不可忽视的影响，不但影响施工进度和施工安全，并且会造成严重的社会不良影响。特别是成都砂卵石地层、含水量丰富且有粉细砂透镜体，在扰动状态下掌子面不稳定，地面沉降量和沉降速率均较大，采取何种施工措施控制建构筑物的变形是盾构施工的难点。 2．成都地铁地质情况描述：

盾构隧道从<2-8>、< 3-4>、<3-7〉等砂卵石地层中通过。卵石成分主要为灰岩、砂岩、石英岩，卵石的含量达67％，中间夹杂大漂石。砂卵石具有分选性差，强度高的特点（地质情况见图1、图2所示）。 隧道通过的地层含水丰富，根据钻孔揭示，隧道区间分布的卵石土及所夹透镜状砂层为地下水主要含水层，含水量丰富，含水层厚20～22 .6m，区间范围内卵石土分选性差，渗透性强。 图1、基坑开挖时渣土状态图2、刀盘前掌子面土体 3．盾构施工中引起沉降的情形分析： （1）、盾构掘削面前的地层变形：盾构推力过大和出土率小而引起的挤压隆起和前移；盾构推力过小和出土率大而引起的塌陷。 （2）、盾构通过时引起的地面变形：盾构盾体与土体摩擦引起的隆起和前移；刀盘超挖、盾构蛇形扰动引起的地面沉陷。 （3）盾尾脱出后的地层变形：盾尾空隙不能及时填充注浆引起沉陷，因过大的注浆量和注浆压力而引起的隆起。盾尾漏水或隧道衬砌漏水引起地下水下降而发生大范围下降，盾构在软弱粘土地层扰动引起的长期固结沉降。 因地层变形，邻近的地面或地下建构筑物的外在条件，支撑状态将会发生变化，建构筑物受到不同程度的影响而发生隆起、沉降、倾斜，甚至结构破坏。影响程度的大小取决

富水砂卵石地层土压平衡盾构施工工法10.23

富水砂卵石地层土压平衡盾构施工工法 中铁隧道股份有限公司 章龙管、杨书江、罗松 一、前言 盾构施工以其安全、快速、高效在国内外地下工程，尤其是城市地下铁道建设中得到越来越广泛的应用。但是，在富水砂卵石地层中还没有采用过。在使用盾构法进行城市地铁隧道修建中，不可避免的要对线路沿线地面建（构）筑物造成一定程度的影响，要求在盾构施工时既要保证盾构施工隧道本身的安全，还要解决好盾构穿越地层时对邻近既有建（构）筑物的影响问题。成都地铁一号线四标区间隧道沿成都市南北城市交通主干道人民南路下放穿行，沿线建（构）筑物众多，管线密集，盾构隧道全长4878.9m，埋深9~15米,隧道洞身地层基本为全断面砂卵石层，国内尚无在该地层中盾构掘进施工的工程实例。在施工中，需要防止由于盾构隧道施工引起的地层移动和地表沉降，避免地表及周边既有建（构）筑物发生过量变形与破坏，是一具有相当难度的技术难题。如何解决盾构设备配套、碴土改良和同步注浆等，将成为盾构隧道施工成败的关键，也为以后国内类似工程提供经验和参考。因此，开发此工法非常重要和必要。 结合隧道局科研课题“富水含大漂石砂卵石地层盾构施工关键技术研究（隧研合2006-26）”，中铁隧道集团成都地铁项目部开展了科技创新，取得了“富水砂卵石地层土压平衡盾构施工技术”这一新成果。形成了富水砂卵石地层土压平衡盾构施工的施工工法。该工法由于在处理成都特有富水砂卵石地层盾构掘进进度，施工质量以及盾构施工对既有建筑物、管线影响方面效果均较明显，技术先进，故有显著的社会效益和经济效益。 二、工法特点 富水砂卵石地层土压平衡盾构施工工法具有施工质量高、施工进度快、施工安全对地面影响小的特点。 （一）、施工质量高 该工法在成都特有的富水砂卵石地层中施工效果好，施工质量高。成型隧道各方面指标均符合国家规范要求，管片错台、破损、渗漏均和少发生。 （二）、施工进度快 该工法在成都特有的富水砂卵石地层中还体现出施工进度快的特点。 盾构机于2007年9月8日在现场组装完成并顺利始发，2008年1月29日完成火~桐区间945.1米的掘进，区间顺利贯通。2月1日至2月28日盾构机过桐梓林站，2月28日在桐梓林站始发，截至4月26日桐~倪区间已掘进494.5米。 左线最新最高月进度2008年3月1日~3月31日掘进234环，共357米，创造了在成都特有富水砂卵石中盾构掘进新记录。 （三）、施工安全对地面影响小 ①该工法施工不受地面交通、河道、航运、潮汐、季节、气候等条件的影响，地面人文自然景观也受到良好的保护，周围环境不受施工干扰； ②土压力平衡盾构在施工过程中对地表影响与浅埋暗挖等其他施工方法比较较小，且更易控制，地表相对安全。 ③按欧美和日本的施工经验，地层渗透系数与盾构选型关系示意图，则应选择泥水盾构，但通过实践证明，针对成都地铁的水文地质条件，该盾构选型示意图并不是唯一条件，还有砂卵石的含量、粒径，地层的富水等条件。在做好针对本水文地质在刀盘设计、刀具布置、刀盘开口率、推力主驱动能力配置的情况下，土压力盾构是完全能够满足成都特有水文地质条件下的施工要求的。 三、适用范围 富水砂卵石地层中，临近建（构）筑物、管线密集、地面条件限制、地层构造复杂的土压平衡盾构地下工程施工。

富水砂卵石地层地铁隧道盾构施工问题与处置措施

富水砂卵石地层地铁隧道盾构施工问题与处置措施 摘要：本文对工程的选择及地质状况进行了简述，明确了工程区域地铁隧道盾 构施工面临的问题，结合工程中的问题及成都地区地铁隧道开挖经验，提出富水 砂卵石地层地铁隧道盾构施工问题与处置措施，给盾构施工经验欠缺的施工单位 提供参考。 关键词：富水砂卵石；隧道盾构；处置措施 引言 地铁隧道盾构施工是地铁修建挖掘的重点环节，但在部分地区，富水砂卵石 地层分布范围较大，且当地施工单位施工经验不够丰富，对该地层的处理不顺利，导致严重阻碍工程进度，甚至造成更大的损失，因此掌握富水砂卵石地层地铁隧 道盾构施工方法至关重要。 一、工程的选择及地质状况简介 我国成都地区的地质条件以高富水性、较高的卵石含量著称，成都地铁再1 号线及2号线的建设期间就成功应用到了盾构法开展了施工建设，同时中铁十八 局也在2019年建设成都地铁6号线及10号线期间攻破了富水砂卵石地层中长距 离盾构施工的难关。但我国山区众多，地质条件复杂，富水砂卵石地层也呈现多 样化，技术应用经验不足导致盾构施工问题仍旧存在。尤其是成都地区，完善的 交通网络是成都提升发展速度的关键，因此本文以成都地区某工程为例，结合当 地盾构施工的先进经验，分析地铁隧道盾构施工的问题及对策。 成都地区地铁隧道通过的地区内的地层蕴含了粉土、细沙、卵石土、卵石层、风化泥岩层、以及卵石泥岩复合层。卵石地层中的卵石含量达50%到85%之间， 卵石粒的粒径大小不易从2厘米到15厘米不等，部分区域还含有粒径更大的漂石，填充物为砾石、细砂和中砂，当卵石地层富水时极不稳定，但失水之后稳定 性会有所回升。 成都地区地处岷江冲积区域，结合水文地质特征，当地的地下水季节性变化 特征显著，水位整体呈现西北高、东南低的特征，沿河区域地势较高，河间阶地 中部低，盾构孙带范围内孔隙水和基岩层水较多，渗透系数达每日18米到22米，属于富水范畴[1]。 二、工程区域地铁隧道盾构施工面临的问题 通过对成都地区前一阶段的地铁隧道盾构开挖施工情况来看，该地区较为适 宜应用泥水盾构以及土压平衡盾构两种盾构方式。无论是应用泥水盾构或是土压 平衡两种盾构设备，在当前地质环境的情况之下，施工都面临诸多问题。问题一 隧道在穿越粘土底层或砂卵石地层时，由于地面环境复杂，对防沉降的控制要求 极高。问题二是卵石地层内盾构机开挖难度较大，卵石地层切削难度大，给掘进 工作造成阻碍，同时搅拌的阻力大，卵石在进入土仓后，在搭建土压平衡盾构设 备时，掘金的刀盘扭矩大，一旦到达扭矩极限，就极有可能出现刀盘被卡的问题，甚至会导致刀盘旋转跳闸。问题三，由于挖掘区域的地质条件、刀具材料导致挖 掘过程中刀盘道具易出现磨损，开仓检查及换刀操作难度较大，同时会花费大量 的实践，影响工程进度。问题四是部分工程挖掘区域地体层为粉质粘土，易形成 泥饼，在掘进的过程中，会增大刀具旋转时的阻力，不仅会降低工程效率，同时 会引发问题三种的刀盘磨损，进一步阻碍工程进度。问题五，富水砂卵石地层内 渣土的改良难度较大，在施工挖掘或改良的过程种，有很大几率出现喷涌现象， 除了阻碍工程进度外，还有可能对挖掘设备造成影响，带来经济损失[2]。

成都富水砂卵石及淤泥质黏土交互地层盾构下穿房屋施工技术

成都富水砂卵石及淤泥质黏土交互地层盾构下穿房屋施工技术 成都作为中国西部地区的重要城市，城市建设一直处于高速发展阶段。随着城市规划的不断拓展和土地资源的有限，地下空间的利用显得尤为重要。在地下空间建设中，盾构工程成为一种重要的施工方式。而盾构下穿房屋施工技术则是一种针对复杂地层条件下的工程施工技术，成都富水砂卵石及淤泥质黏土交互地层是具有代表性的地质条件之一。 一、背景介绍 二、富水砂卵石及淤泥质黏土交互地层特点 富水砂卵石及淤泥质黏土交互地层是指由富水的砂卵石层和淤泥质黏土层交替分布而成的地层。这种地层的特点主要包括： 1. 富水的砂卵石层具有较高的渗透性和透水性，地下水位常常处于较高位置； 2. 淤泥质黏土层具有较大的厚度和较差的承载力，易产生变形和沉陷； 3. 地层之间的交互作用使得地下工程施工过程中出现的地层变化具有较大的不确定性。 三、盾构下穿房屋施工技术挑战 1. 地下水位周期性变化导致施工条件不确定。富水的砂卵石层使得地下水位变化较大，且经常处于变化之中。这对盾构下穿房屋的施工条件提出了极大的挑战。地下水位的高低影响着土层的稳定性和施工工艺的选择，需科学合理地进行变化规律分析，提前做好施工准备。 2. 地层承载能力不均匀导致隧道稳定性问题。淤泥质黏土层的承载能力较差，容易发生变形和沉陷，这对盾构下穿房屋稳定性提出了较高的要求。如何准确判断并合理设计支护结构，是需要解决的重要问题。 3. 地下障碍物和地基条件复杂导致施工风险增加。在盾构下穿房屋施工过程中，场地周边常常存在各种地下障碍物和地基条件复杂情况。这些地下障碍物对盾构的施工路径和顶管的稳定性都会产生不利影响，增加了施工风险。 1. 地层调查精细化。在项目初期，通过精细化地层勘察，深入了解地下水位变化规律和地层分布情况。对富水砂卵石及淤泥质黏土交互地层的特征进行深入研究，为工程设计和施工方案制定提供科学依据。 2. 施工工艺优化。根据地下水位变化规律，科学设计合理的隧道施工工艺和排水方案。选择合适的支护结构和材料，确保隧道稳定施工和施工质量。

富水砂卵石地层盾构施工地表沉降控制施工工法(2)

富水砂卵石地层盾构施工地表沉降 控制施工工法 富水砂卵石地层盾构施工地表沉降控制施工工法 一、前言在城市建设和地铁交通建设过程中，盾构施工是一种常见的地下工程施工方法。然而，盾构施工可能会引起地表沉降问题，给周边环境带来一定的影响。为了解决这一问题，富水砂卵石地层盾构施工地表沉降控制施工工法应运而生。本文将对该工法进行详细介绍，包括工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例。 二、工法特点富水砂卵石地层盾构施工地表沉降控制施工工法具有以下几个特点：1. 采用浅埋盾构施工方式，减少地 表沉降影响范围及程度；2. 选择适当的施工工艺，通过改变 土体应力状态来控制地表沉降；3. 采取合适的加固措施，增 加地下空间的抗沉降能力；4. 针对地下水的情况，采取相应 的排水措施，确保施工过程中的地下水位稳定。 三、适应范围富水砂卵石地层盾构施工地表沉降控制施工工法适用于以下情况：1. 地下水位较高的地区，如河流沿岸、湖泊周边等；2. 地下富含水砂卵石的区域；3. 盾构施工项目 中要求较严格的地表沉降控制要求；4. 对周边环境影响要求 较高的区域，如文化遗址、历史建筑等保护区域。

四、工艺原理富水砂卵石地层盾构施工地表沉降控制施工工法的基本原理是通过改变土体的应力状态来控制地表沉降。具体包括以下几个步骤：1. 针对地下水位较高的情况，进行 地下水的排水处理，降低地下水位；2. 在盾构施工前，加固 地下空间，增加地下空间的抗沉降能力；3. 在盾构施工过程中，采用合适的盾构施工参数，控制施工速度和土体的松动程度；4. 盾构施工完成后，对施工区域进行综合处理，包括地 表恢复、地下空间修复等。 五、施工工艺富水砂卵石地层盾构施工地表沉降控制施工工法的具体施工工艺包括以下几个阶段：1. 建立合适的工程 水平，确定盾构施工的起点和终点；2. 进行地下水的降水处理，降低地下水位至合适的工程处理范围；3. 对施工区域进 行加固处理，增加地下空间的抗沉降能力；4. 进行盾构施工，控制施工速度和土体松动程度；5. 盾构施工完成后，对施工 区域进行地表恢复和地下空间修复。 六、劳动组织富水砂卵石地层盾构施工地表沉降控制施工工法的劳动组织应根据具体项目情况进行合理组织。包括施工人员的配备、工作任务的分工、施工进度的安排以及安全管理等方面的要求。 七、机具设备富水砂卵石地层盾构施工地表沉降控制施工工法所需的机具设备包括盾构机、水泵、排水设备、加固材料及设备等。这些机具设备需要具备适应工法要求的性能和特点，以确保施工过程的顺利进行和施工质量的保证。 八、质量控制富水砂卵石地层盾构施工地表沉降控制施工工法的质量控制包括对施工工艺、加固措施、施工参数等方面

盾构穿越建筑物施工技术措施

〕、为防止盾构通过后不必要的纠纷，在盾构通过前根据建构筑物的产权情况、重要性、盾构施工对其的影响程度，对局部建构筑物应选择有资格的鉴定单位对建构筑物进行鉴定，在通过后建议对建构筑物重新进行鉴定。 〔4〕、根据地质勘察情况或根据盾构推进过程中的地质变化情况，对建构筑物周边地质进行补充详细勘察，明确地形情况、根底土层结构、各土层土体性质、地下水情况等。〔5〕、根据调查情况，分析建构筑物或管线的变形和应力允许值。 〔6 〔7〕、与其他地层相比，在砂卵石地层中，刀具普遍磨损严重，初步判断，一盘滚刀能掘进约100～150m。隧道穿越的地层主要为＜2-8＞、＜3-7＞卵石土地层。盾构机连续掘进、出碴量正常地层不会出现问题。但盾构机一旦停机，在恢复推进或开仓清碴刀盘转动时，地层损失控制困难。因此在盾构即将通过建构筑物前应对刀具进行全部更换并对设备进行全面检修，选定同步注浆浆液的配比和凝固时间，以保证盾构机连续、快速通过，且使盾尾空隙得到及时有效的填充。 〔824小时监测，每3～4h监测一次。测量结果及时反应给控制室。 2〕、盾构下穿建构筑物时的施工参数选择与控制： 为确保建构筑物、管线的平安，在盾构掘进施工时应严格对盾构施工参数监测，包括盾构推力、出土量、注浆填充率、注浆压力、盾构姿态等。 盾构下穿建构筑物掘进时，盾构施工参数做如下控制： 〔1〕、推进速度和推力控制 盾构掘进速度控制在30～40mm/min，盾构推力控制在1000KN~1200KN。确保盾构连续掘进、快速通过，减小对地层的扰动。推力过大易造成地面隆起，过小那么地面沉降加大，盾构掘进速度亦不易太快，以免同步注浆量缺乏。 〔2〕、严格控制出土量 成都地铁建设中，目前主要选用德国海瑞克盾构机，面板式刀盘、刀盘开口率25~28%、刀盘外径6.28m、有轴式两级螺旋出土器；盾构隧道主要采用的管片幅宽〔f=1.5m〕、砂卵石松散系数为0.8〔包含砂卵石间的含水量〕，计算每环出渣量：V=〔D1/2〕2π×f×1/0.8=〔6.28/2〕2π×f×1/0.8=46.438×1/0.8=58m3。通过建筑物期间，派专人监控出土量，每环出碴量控制在５8ｍ３以内〔环幅宽按1.5米，含水较少时应控制在55~56ｍ３〕。 〔3〕、保证同步注浆饱满度 同步注浆的注入率应控制在200%~300%之间，注浆压力2～4bar，最大程度利用同步注浆填充满管片背后的间隙。成都地铁盾构隧道采用幅宽f=1.5m、外径D2=6.0m，钢筋混凝土管片。Q=[〔D1/2〕2π×f－〔D1/2〕2π×f] ×150%=(46.438－42.39) × 200~300%=8~12 m3。 在同步注浆过程中应严格控制注浆压力，注浆压力过大易引起地面隆起。为保证管片背后间隙的浆液不流失并尽快凝固，根据盾构机的配置情况尽可能选择双液浆，选择单液浆应通过配比调整，尽可能缩短浆液凝固时间、提高结固体强度。 〔4〕、二次注浆 在同步注浆的同时进行二次注浆，确保填充效果。注浆管片位置盾尾后3～4环的位置。注浆点位以在拱顶点位注浆为原那么。 5．盾构下穿不同结构和根底建构筑物的施工措施及其监测： 1〕、天然地基根底、砌体结构 〔1〕、建筑物情况及其与盾构隧道的关系： 红花堰居民小区，该区为城中村，区内建筑物为天然地基，砖砌结构，层数分别为1~4层不等，且多为违章建筑，局部房屋为危房；根据规划该区为拆迁区，多数房屋已废弃并开始撤

成都富水砂卵石地层盾构施工安全风险防范技术浅析

成都富水砂卵石地层 盾构施工安全风险防范技术浅析 王国义 （中铁十三局集团第二工程有限公司广东深圳518083）摘要：成都地铁1、2号线成功使用了盾构法施工，但由于成都地质条件以高富水、高卵石含量著称，盾构施工初期由于刀具消耗成本大、换刀困难、刀盘和螺旋输送机磨损严重、掘进状态差等实际问题，导致多出渣，最终导致地下管线下陷、建筑物开裂等安全风险并有可能危及人员的生命安全。通过分析成都富水砂卵石的地质特点、塌陷原因，在建设方、施工方的共同努力下对刀盘、螺旋输送机耐磨性加强，刀具配置进行了根本性的改进，大大降低施工成本，提高了施工效率，改变了掘进状态，降低了多出渣的几率。同时对于多出渣位置提出了解决办法，防止地表坍塌，极大降低了施工安全风险，希望能对成都地铁以后盾构施工有所帮助。 关键词：成都地质；安全风险；多出渣；防止； 引言 成都高富水、高卵石含量地质是否适合于盾构施工一直是全球讨论的焦点，但在建设方、施工方、盾构制造商、刀具生产商等各方的共同努力下成都已经成功使用盾构法建设了成都地铁1号线一期工程、2号线一期工程和2号线二期工程（西延线）。当然在成都地铁1号线建设过程中由于所有施工方都是初次施工成都富水砂卵石地层，由于此种地质条件下掘进技术属于探索阶段，盾构刀盘、刀具及螺旋输送机等设备选型不适合等种种原因在掘进过程中出现了刀盘卡死、刀具磨损严重、换刀困难、施工进度慢、地表易坍塌等诸多问题，随着施工的进行，各方的探索，出现的困难逐渐得到解决，成都盾构的成功应用证明在高富水高砂卵石含量地质条件是可以使用盾构法施工的。但成都富水砂卵石地层下盾构施工滞后沉降还没有得到最终解决，要想最大限度降低盾构施工安全风险还需要进一步研究与探索。 1成都地质 成都砂卵石土层，主要为褐灰色、青灰色，稍湿～饱和，松散～密实夹少量角砾，卵石成分主要以岩浆岩、变质岩类岩石组成。以亚圆形为主，少量圆形，分选性差，卵石含量50～85%，粒径20～80mm为主，部分粒径大于100mm，最大粒径510mm（极少），充填物为中砂，卵石硬，最大强度可达200MPa。地下水主要为第四系孔隙水，赋存于各个时期沉积的卵石土及砂层中，土体透水性强、渗透系数大（一般渗透系数为20～25m/d），地下水水量

盾构近距离穿越房屋群施工技术研究

盾构近距离穿越房屋群施工技术研究 摘要：盾构隧道在城市地铁建设中必然要经过一些老式居民楼。地下隧道引 起的地表变形将引起建筑物的附加变形及附加应力，从而造成裂缝、不均匀沉降、倾斜等危险。部分城区的地质构造以软硬层为主，以高灵敏度为主。由于地质情 况的复杂，盾构施工在老建筑物中的应用更加困难和危险。因此，对于上软下硬 复合地层，采用大直径盾构法进行施工时，应采用合理、高效的防渗措施。 关键词：盾构技术；近距离穿越房屋；施工技术 西安轨道交通3号线太白南路站区间隧道穿越工程。该区系是一套富水圆砾、粗砂、风化泥质粉砂岩的地层。如何将地面沉降、建筑物的沉降、倾角控制在安 全的限度之内，是一个重要的技术与安全问题。在西安地铁盾构工程中，尤其是 西安地铁隧道工程中，研究很少。结合西安轨道交通3号线太白南路车站区间地 下盾构施工实例，对同类工程的施工有一定的借鉴意义。 1.工程概况 西安市地铁三号线一期项目太白南路站区间，位于西安市雁塔区，吉祥村站南、左线长链7350m、左线646500m；右线起止里程为SK22+941200至 SK23+588.364公里，右线为647176m。盾构区间的直线最小曲线半径为325m，直 线间隔为115~192m。在此路段，最大纵坡为28%，为“L”形斜坡。太白南路车 站采用了土压平衡式盾构，并对其进行了试验研究。该项目的刀盘为四牛腿，四 主梁，四副梁。刀盘的开挖直径为6280mm。西安3号线的管片形式为典型的地铁 管片，其外径为6000mm，内径为5400mm，为错接式装配。 2.施工安全风险分析 2.1工程地质风险 太白南路车站段的地层主要为人工填土、粉质粘土、淤泥质土、细砂、中砂、砾砂等。盾构隧道的主体以粗砂、砾砂、风化泥质、粉砂为主。粗砂分选不佳、

富水复合地层盾构法隧道施工及其装备优化关键技术与应用

富水复合地层盾构法隧道施工及其装备优化关键技术与应 用 1. 引言 1.1 概述 在现代城市化进程中，地下交通系统的建设一直是解决城市交通拥堵问题的关键所在。然而，在许多城市建设过程中遇到了一个共同的挑战，即复杂多变的地质环境和大量富水地层给隧道施工带来了很大困难。为了克服这些困难并提高施工效率，富水复合地层盾构法应运而生。 1.2 文章结构 本文旨在全面探讨富水复合地层盾构法隧道施工及其装备优化关键技术与应用。文章分为五个部分：引言、富水复合地层盾构法隧道施工技术、富水复合地层盾构法隧道装备优化技术、富水复合地层盾构法隧道施工技术在实际工程中的应用以及结论与展望。 1.3 目的 本文的目的是系统阐述富水复合地层盾构法隧道施工及其装备优化关键技术，深入分析该方法在实际工程中的应用，并总结经验教训，为相关领域的从业人员和研究者提供一些有价值的参考和借鉴。通过本文的撰写，旨在促进富水复合地层

盾构法隧道施工技术的发展和应用，为城市交通建设贡献力量。 2. 富水复合地层盾构法隧道施工技术: 2.1 背景介绍: 富水复合地层指地下水位高、土层较软或含有水化岩等条件下盾构施工的特殊地质环境。在传统的盾构施工中，遇到富水复合地层往往会面临一系列挑战，如泥浆稳定性差、密封性要求高、洞口控制难度大等问题。 2.2 工程实施步骤: 针对富水复合地层盾构法隧道施工，通常需要进行以下关键步骤： (1) 前期调查：对目标区域进行详细勘察和调查研究，获取地下水位、土壤类型、岩性等相关信息。 (2) 支护设计：根据调查结果，结合盾构机的特点和隧道设计要求，进行支护结构设计，确保在施工过程中维持良好的围岩稳定性和密封性。 (3) 泥浆系统优化：针对富水条件下泥浆稳定性差的问题，可以采用添加剂提高泥浆的黏度和稳定性，并进行系统优化，保持泥浆的持续循环和净化。 (4) 泥水平衡控制：通过合理设计盾构机的喷注量、螺旋输送机的送料速度等参

在富水砂卵石地层中盾构机掘进重难点控制

在富水砂卵石地层中盾构机掘进重难点控制 摘要：本文针对盾构机在富水砂卵石地层中掘进，介绍了掘进中的重难点，刀盘、螺旋机如何选型、配置，进行有效的渣土改良及控制，洞内注浆参数的选择，预防、控制地面沉降，地面监测位置、时机确定，为今后类似问题的处理与解决 提供了参考与借鉴。 关键词：盾构机；富水砂卵石；刀盘；渣土改良；注浆；监测 1.引言 在富水砂卵石地层中掘进，易对刀盘、刀具、渣土输送系统等部位磨损严重，选用盾构机时，要充分考虑刀盘、螺旋机的适应性；刀盘前极易出现固结泥饼现象，容易引起超挖，导致地面塌陷，施工中根据隧道所处位置与地层条件，合理 设定开挖面压力，及时调整仓内泡沫、膨润土、水等材料的注入量，调整好渣土 和易性，减小渣土对盾构刀具、刀盘的磨损及刀盘扭矩过大等问题，控制地层变形。调整土。合理确定同步注浆的材料、压力和流量，及时填充地层空隙，控制 地面沉降，在施工过程中根据监测结果，及时进行调整。 2.刀盘及螺旋机的选用 盾构机在粒径较大的砂卵石地层中掘进时，经常遇到卵石将螺旋机卡死的情况，虽然通过螺旋机的正反转，前后伸缩能将一些石块排出，人工用风炮破碎， 但是情况比较严重的会将螺旋机轴卡断，由于在隧道里修复，安全风险大、工期 拖延久，社会影响不好，所以一定要避免断轴状况的发生。尽可能选择具有较大 轮廓直径、牙高值和螺距的螺旋输送机，使其具有通过的较大直径卵石的能力， 避免卵石不堵塞或卡死螺旋输送机。刀盘的开口一定要不能大于螺旋输送机的最 大粒径尺寸，也可以采取在刀盘面板开口处增加格栅的方法阻止大粒径石块进入 土仓。根据经验，我们一般选用开口率为35%左右的刀盘，开口率太大，大粒径 卵石容易进入土仓、进入螺旋机，开口率太小影响渣土的流动性，影响掘进效率。 通常选用具有破碎大粒径卵石能力的盾构机。为能够破碎卵石刀盘需要配备 滚刀以满足破碎卵石的功能，使大卵石的破碎成为可能。在砂卵石地层中硬岩滚 刀的刃轨迹间距宜参照螺旋输送机能通过的最大粒径设定。 ②刀盘及螺旋机适应性配置 A刀盘结构和布局 刀盘结构采用辐条加面板复合式结构，刀盘主要辐条和辐板采用Q345D材料，刀盘的强度和刚度均满足要求。刀盘整体开口率约37%。详见下图。 刀盘布局及开口率图 B刀具配置 a刀具配置：17英寸双联中心滚刀6把，刀高160mm，刀间距90-95mm；17英寸正面滚刀35把、17英寸边缘滚刀12把（其中最外轨迹2把），刀高 175mm，正面滚刀刀间距100mm；切刀90把，刀宽度190mm，刀高140mm； 边缘刮刀16把（开挖直径8600mm），刀高140mm；焊接式贝壳刀40把，刀高150mm。超挖刀1把。6把保径刀。刀盘面板设置4个液压式刀具磨损检测和1 个钢结构磨损检测。详见刀高布置图 刀高布置图

成都富水砂卵石地层盾构的施工滞后沉降防控措施探讨(成都地铁1号线南延线,中铁二局)

成都富水砂卵石地层盾构施工滞后沉降防控措施探讨 1、引言 成都地铁1号线一期工程于2005年正式开工。在1号线一期工程盾构3标施工中，首次在成都富水砂卵石地层中采用了盾构法施工，国内外缺少在相似地层中的相关施工经验，因此在成都地铁施工中，遇到了比较特殊的滞后沉降问题。由于成都富水砂卵石地层的特殊性，盾构在该地层中掘进地层沉降滞后性极为显著，由于滞后沉降导致的地表塌陷也屡次发生，造成较大的经济损失及不良的社会影响。因此，如何解决成都特有富水砂卵石地层盾构掘进滞后沉降问题是必须面对的新课题和挑战。 2、成都地铁1号线一期工程盾构3标工程概况 成都地铁1号线一期工程盾构3标工程起始里程为ZDK8+989.5（YDK9+017.3），终点里程为Z（Y）DK11+371.55，分三个区间。隧道全长4078.347m，区间段内线路隧道最大埋深为19.8m，最小坡度2‰，最大坡度26.1‰。区间隧道穿越地层主要为含水量丰富、补给充足的强透水的松散~密实卵石土，上覆土体为粉土、粉细纱及杂填土。隧道顶至地表埋深为8~15米，大部分埋深在10米左右。区域内地下水具埋藏浅、季节性变化明显的特点。7、8、9月份为丰水期，11、12、1月份为枯水期，8月份地下水位埋藏最浅。根据四川省地矿厅环境地质监测总站对成都市地下水动态长期观测资料，在天然状态下，丰水期地下水位正常埋深约为2米；地下水位年变幅约为1～2.5米；地下水自北西流向南东，水力坡度约为2‰[1]。 3、滞后沉降产生机理及过程分析 3.1 滞后沉降发生机理分析 在成都地铁1号线一期工程盾构3标的施工中，由于施工前期对成都特有的富水砂卵石地层盾构掘进没有相关经验，没有认识到该地层滞后沉降的危害，前期施工未采取有针对性的预防滞后沉降的措施，因此，在盾构掘进通过一段时间后，多次发生由于滞后沉降造成的隧道上方地表塌陷事故。

富水地层土压平衡盾构防喷涌控制措施

富水地层土压平衡盾构防喷涌控制措施 摘要：土压平衡盾构机作为修筑隧道的主要工程机械，在富水地层施工过程时，螺旋输送机喷涌现象经常发生。喷涌现象的机理和危害已多次经过学者和施工人员阐述，本文从盾构机的性能和施工措施两个方面，提出多项富水地层土压平衡盾构防喷涌控制措施，为土压盾构机的设计制造及施工提供借鉴的意义。 关键词：土压平衡盾构、富水地层、防喷涌 前言：盾构机作为一种集土体开挖、土体输送、管片衬砌等功能为一体的隧道施工机械，土压平衡盾构机因具备施工简单、适应地层范围广、对场地面积需求少、施工成本相对低等优点，成为国内外城市地铁隧道、市政、水利隧道建设的首选。其主要由盾壳、刀盘、推进油缸、螺旋输送机、管片拼装机以及盾尾密封装置等组成。刀盘与后面的承压隔板所形成的空间为土舱，施工时，刀盘旋转开挖下来的渣土充满土舱和螺旋输送机壳体内的全部空间。推进油缸的推力通过承压隔板传递到压力舱内的渣土上，由渣土的压力作用于开挖面，以平衡开挖面上的地下水压和土压，从而保持开挖面的稳定，此为土压平衡盾构施工的基本原理。若盾构机在掘进过程中，渣土以塑性流动状态随螺旋输送机连续排出，此时盾构机的土压平衡为动态平衡。若排土口处的出渣速率不受控制，则动态平衡被打破，开挖面的稳定性难以保证。 图1 土压平衡盾构机工作原理 土压平衡盾构机在富水、渗透性大的地层中施工时，经常遇到喷涌现象。喷涌的发生不但影响正常施工排土和土舱压力的控制，严重时会过多的将开挖面和

管片四周的土、砂带出，造成地表沉降、塌陷，管片漏水等施工事故[1]。对于喷涌的机理，在参考文献2，朱伟等学者建立了盾构机内水压力递减模型，基于模型推导了水压力和流量的变化关系来用于解释喷涌发生的机理，提出了发生喷涌的两个边界条件，对于影响喷涌的5个参数：土体的渗透系数、土舱长度、螺旋输送机长度、土舱和螺旋输送机直径进行了敏感性分析。参考文献3，朱海军等依据武汉地铁某区间隧道，借鉴地基渗流破坏机理建立了喷涌发生的渗流模型，并通过理论分析得到喷涌发生的主要因素，同时对喷涌发生的实际条件进行了验 算。施工现场采用了“泡沫＋高分子聚合物”进行渣土改良，使喷涌现象得到了有效控制。参考文献4，钟志全等施工人员在长沙地铁4号线施工中遭遇连续喷涌现象，分析了喷涌的危害和原因，提出了封堵水源、降水、碴土改良、掘进参数调整和出碴口改造等一系列处理措施。 随着国内外设备和施工技术的发展，防喷涌的措施也有了一定的进步，本文依托大东湖核心区污水传输系统工程、洛阳引故入新、哥本哈根地铁等富水、高水压地层项目，提出盾构机设计中须采用的措施，如：增加排水孔、延长螺旋输送机的长度、改进螺旋输送机出渣口方式、改进皮带机角度与挡渣形式等；项目施工过程中采用了“堵、排、降、调、改良”等方式，减少喷涌发生的可能性，降低喷涌的危害。本文将盾构喷涌防治措施进行了总结和提炼，希望能为类似工程提供一些参考。 1、盾构机设计与制造中的防喷涌措施 土压盾构机作为隧道施工的主要机械，一旦盾构机制造完成并开始施工，再发现盾构机与地质的适应性存在偏差，对盾构机在隧道内再次改造，难度将非常大，所以盾构机设计之前应做足技术准备，必须依据隧道岩土工程勘察报告，了解隧道水文地质条件，若水文地质条件不清楚，应再次补堪，对隧道穿越地层了解清楚。土压盾构机常用防喷涌的措施有以下几种方式： 1.1土仓隔板预留排水孔 由于地层中的水量比较丰富，在拼装管片或盾构机故障的停机时间段内，地下水会汇集于土仓内部，再次掘进时，大量的地下水会通过螺旋输送机排除，形

浅析砂卵石地层盾构施工

浅析砂卵石地层盾构施工 摘要高富水、高砂卵石含量地层由于其特殊地质条件，盾构施工中存在较大风险，控制超挖，是降低盾构施工风险的关键，文章针对施工存在的几个主要问题提出解决的办法。 关键词高富水、砂卵石地层；超挖控制； Abstract: Due to the special geological conditions of the high water-rich, high content of sand and gravel strata, there is a big risk in shield construction, and control of over break is the key to reduce the shield construction risk, articles propose solutions for several major construction.Key words: high water-rich sand and gravel strata; over break control; 引言 高富水、高砂卵石含量地层宜选用土压平衡盾构，泥水盾构已经证明在此地质条件下不适用。由于地质条件的特殊性，盾构掘进过程中都均存在超挖现象。如何提高盾构掘进过程中渣土的流动性、塑性，进而提高掘进速度，最终达到减少超挖之目的，对于超挖量大的地段提出采用顶管注浆的方式填充空隙，可以有效控制地表沉降，降低盾构施工风险。同时对盾构刀盘刀具配置、注浆回填进行阐述，最后对盾构施工的进出洞及特殊地段沉降大问题提出了自己的看法，并给出解决的方法。实践证明，可以有效提高盾构施工进度，降低盾构施工风险。 特殊地质 盾构穿越砂卵石土层，土体透水性强、渗透系数大，地下水水量丰富，自稳性差。 现有盾构的适用性 对某地砂卵石层的原始地质经过筛分实验与盾构的适用相比较(如图1，红色区域为成都砂卵石粒径范围)，从图中可以看出砂卵石地质不适用于土压平衡盾构施工，也不适用于泥水平衡盾构施工，但要想采用土压平衡盾构施工，必须采取有效的措施，使其渣土适用于土压平衡盾构施工。需要对大的卵石进行破碎， 图1 某地砂卵石原始地质粒径分布图 提高渣土细颗粒的含量，并且采用泡沫使渣土润滑，提高渣土流动性和塑性，