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。

图一、盾构刀盘前掌子面地层情况图二、基坑开挖时土体状况

富水砂卵石地层中盾构施工的难点：

通过成都地铁前一阶段盾构掘进施工的情况来看，泥水盾构和土压平衡盾构机在砂卵地层如场地条件许可均可采用。

泥水、土压平衡两种类型的盾构机在成都地质情况下施工的共同难点：（1）在掘进过程中砂卵石地层对刀盘、刀具、渣土输送系统等部位磨损严重，造成换刀频率较高约150米需换刀一次，渣土输送系统需得到及时的修复；（2）地下水位高、掌子面不稳定，清仓比较困难，换刀时停机处易出现坍塌现象；（3）须在降水条件下换刀，在建线路的位置换刀地点难以选择；（4）因地层局部为砂卵石土夹砂透镜体，土压平衡盾构在通过时刀盘前极易出现固结泥饼现象，开仓处理时易引起地面安全风险；（5）地面沉降槽虽较窄，但沉降量和沉降速率难以控制。下面就土压平衡盾构在该地层中施工中出现问题及采取的措施和思路作简单介绍，以希望为类似地层施工提供借鉴。

砂卵石地层施工防止螺旋输送机卡死和固结泥饼的措施：

盾构机制约卵石排出有两个主要的约束条件：（1）刀盘的开口尺寸；

（2）螺旋输送机通过的最大卵石粒径的能力。其中基本的约束条件是螺旋输送机的通过能力，刀盘的开口尺寸受螺旋输送机能通过能力制约。为确保卵石不堵塞或卡死螺旋输送机，在条件许可的情况下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；同时刀盘的开口尺寸要小于螺旋输送机能通过的最大卵石的尺寸，确保进入土仓中的渣土能够顺利排出而不至于堵塞螺旋输送机。

为使盾构能够在砂卵石地层顺利掘进，应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，如本次使用的盾构机的螺旋输送机可通过最大卵石粒径为240mm，则刀刃轨迹间距控制在200mm的范围内。

盾构刀盘面板和刀具布置未使用的螺旋输送机耐磨块情况

针对成都地层水压高和水量大的特点，为防止喷涌和水压击穿盾尾密封，在盾构机的结构上采取以下应对措施：⑴提高盾构机防水密封性：

a、盾尾密封选用三排钢丝止水密封刷，其间充注密封脂；

b、铰接密封采用唇形橡胶密封；

c、主轴承外密封采用三重唇形橡胶密封，其间充注常消耗式润滑脂，为提高可靠性同时采用HBW密封脂。

⑵采用具有防喷涌功能的可控两级螺旋输送机出渣系统，并

结合适当的渣土改良。

图三、渣土情况图四、破碎的大粒径卵石

砂卵石对设备的磨损及换刀时机的选择及其措施：

成都的砂卵石地层具有流动性差、磨琢性大的特点，使盾构机的刀盘、刀具和渣土输运系统产生严重的磨损现象。这样就为如何提高刀盘面板、刀具和螺旋输送机系统（泥水盾构须考虑管道系统）的耐磨性，以减少换刀次数从而降低施工成本和因换刀带来的安全风险，是施工单位考虑的关键问题。

土压平衡盾构机的刀盘面板、刀具和螺旋输送系统配置及有关参数：（1）刀盘为面板形结构，焊有Hards400耐磨钢板，开挖直径￠6.28m，开口率25%，刀盘开口能通过的卵砾石粒径240mm。（2）刀具配置：32把单刃滚刀、4把双刃中心刀、28把正面铲刀、8把边部刮刀。

（3）螺旋输送机旋叶顶部焊有厚度为40mm的Hards400耐磨钢板。

在砂卵石地层中施工以上配置主要有以下考虑：螺旋输送机排渣的能力限制刀盘开口尺寸大小；为适应砂卵石磨琢性大的特性使刀盘具有较高的耐磨性；为破碎硬的卵石、破坏卵石胶结和保护软土刀具配置滚刀；为增加刀具的刚性和耐磨性，防止硬的卵石破坏刀具同时提高刀具的耐磨性选配大铲刀及刮刀；刀盘的型式及开口率是防止掌子面坍塌的需要。

在得到以上较充分考虑的情况下，砂卵石对刀盘、刀具和螺旋输送机的磨削量仍非常大。土压平衡盾构在掘进150米时，刀具的磨损情况统计如下：（表一）刀具磨损情况统计

泥水盾构掘进240米时，刀盘面板、刀具的磨损情况为：所有刀具严重磨损，滚刀绝大部分严重偏磨损坏、部分滚刀刀圈脱落刀体损坏完全报废；刀盘分别在两个部位有宽180mm、深24mm和宽320mm、深50mm的圆环沟槽形磨损。

螺旋输送机旋叶焊接的耐磨块在推进400米后的检查中发现局部完全磨损。

刀具布置及磨损情况150米刀具的磨损

150米刀具的磨损400米螺旋输送机耐磨块的磨损

根据刀具磨损的情况分析，在刀具耐磨性确定的条件下每次换刀掘进距离的选择非常重要。使用的盾构刀具在刀体完整不损害的情况下可以通过更换刀圈、焊补耐磨材料等修复重复利用，如刀体损坏刀具将失去修复价值，而修复费用仅为新刀具价格的1/10。通过数据分析，在盾构掘进施工中每次换刀间距应控制在100-150m之间，能有效减少刀体的损坏；如安排的换刀间距过大将可能造成刀盘磨损产生灾难性事故。虽然在成都砂卵石地层中换刀频率的增加使安全风险明显增加，但可以显著降低施工机具费用的成本和增加设备使用的安全及耐久性。施工单位技术人员在施工中应注意收集整理始发段的

有关掘进数据并结合开仓检查刀具的磨损情况。通过数据和观察得出的信息预测换刀时间和地点，并应根据掘进参数设定在何情况下检查或更换刀具。

成都地铁通过的地层具有稳定性差、透气性大、地下水丰富、水位高、水压大等特点。砂卵石地层中可选择地面加固的措施效果不明显或难以实施，在换刀时如采取有压换刀、地面注浆加固地层将增加换刀的安全风险，采取旋喷桩或挖孔桩加固掌子面可能存在时间、环境上的不便。成都砂卵石地层在降水条件下稳定性较好，可以均衡安全风险和施工成本，换刀时应首先考虑在降水条件下开仓换刀。

一般地铁线路均位于城市的主要交通干道和繁华地段降水井的位置难以选择，因此应根据现场情况确定降水井施作的地点，以距上次换刀位置距离不大于150米为原则。降水井深度应超过隧道底部5-7m，位置在选定的换刀点横向轴线附近且距隧道边沿1-2m为宜，有效降水时间宜在15天以上并应根据气候对地下水的影响调整抽水流量和有效降水时间。

如需在带压条件下开仓，加气前为防止砂卵石地层透气性大，难以保压可以在清仓之前向土仓中注入澎润土、黄泥、泡沬济或聚合物同时转动刀盘先行对渣土进行改良，然后再向土仓中加气以实现在掌子面上形成渗透性泥膜来保住压力的目标。

减少换刀频率，增加刀具耐久性可以从三个方面采取应对措施：（1）盾构机渣土改良功能的选择；（2）增强相关部件和配件的耐磨性；（3）掘进参数的调整；（4）调整刀具的配置。

盾构机功能的选择：选用具有加泥、加注泡沬、加注聚合物系统的能实施多种碴土改良工艺盾构设备，根据实际需要随时调整碴土改良方式。渣土改良以减小摩擦和增强渣土流动性为目的，通过适宜的渣土改良方式实现改善碴土的流动性，降低碴土磨琢性的目标。

增强相关部件和配件的耐磨性：主要是提高刀盘面板、刀具、螺旋输送机系统设备的耐磨性。通过在刀盘面板上加焊具有高耐磨性能的耐磨块、耐磨条、耐磨网格提高刀盘的耐磨性；通过选用镶嵌有耐磨合金块的软土刀具、选用硬度较高的滚刀来提高刀具的耐磨性；通过在螺旋输送机的旋叶上加焊具有较高耐磨性能的材料提高螺旋输送机的耐磨性。

调整掘进参数：主要是调整土仓压力平衡参数。即使仅考虑盾构机土仓压力与水压力平衡，则刀盘中心附近的土仓压力也将达到0.13MPa左右，尽管对刀盘、刀具等增加耐磨保护措施，在压力和含量达80%左右的卵石土中掘进亦难以控制刀具、刀盘、土仓壁与螺旋输送机的超量磨损。为降低推进阻力减少刀具的磨损，可调整土仓压力实施适当的欠压推进。欠压推进可有效减少刀具的磨损率、设备能耗，同时亦可提高掘进速度和减少刀盘固结泥饼出现的因素、降低渣土改良的成本。

根据对刀具磨损数据的分析和在盾构掘进过程中开仓对刀具运行情况的观察，同等条件下单刃滚刀的磨损量比双刃滚刀的磨损量要大且偏磨和损坏刀体的情况几乎均出现在单刃滚刀上，双刃滚刀均为正常磨损。单刃滚刀出现偏磨后影响到其轨迹面上其他形式刀具出现较大的磨损量甚至报废。可以得出通过调整刀具的配置增加双刃滚

刀的用量，可以有效减小刀具的磨损、减少换刀次数和降低施工成本。开仓或出渣量失衡后地面沉降的控制：

成都的砂卵石地层未经过扰动时是致密的，在降水条件下具有较强的自稳性，但经过盾构推进作业对地层的扰动其稳定性很差，土体迅速松散、下落难以成拱，造成地面沉降量较大。根据前一阶段开仓数次的盾构开仓的情况反映每次清仓后刀盘前的掌子面都将迅速坍塌引起地面塌陷；同时地层中夹杂粉细砂透镜体，盾构在通过该结构地层时推力和扭矩迅速增大、推进速度急剧减小一般在5mm/min以下、刀盘上固结泥饼，出渣量难以控制形成地面坍塌。

典型断面的地表沉降槽曲线

2盾构推进过程中的时程曲线

盾构开仓后恢复推进引起的地面塌陷开仓后掌子面坍塌情况

盾构建设线路主要在城市的市政道路下面，地面交通繁忙、地下有供水、污水、煤气、电信等各种管线，部分区段线路须下穿建筑物。地面的坍塌或较大沉降将会造成地面交通事故或各种管线的爆裂、建筑物受损或坍塌等安全事故，有些事故的后果将可能是灾难性的。为确保施工安全和地面安全并减少社会影响，必须采取有效措施控制地面沉降和坍塌。

控制地面沉降和地表塌陷的措施应从洞内施工过程参数控制和地表处理等两个方面考虑。

（2）据试验段的施工经验在未扰动时采取地面注浆根据地层的致密程度一般会出现两种情况：一是致密且水位较低时难以注入；二是松散、水量较大时浆液流失难以固结土体。在盾构通过后利用砂卵石地层上部覆盖的5-6米的粘土层沉降的滞后效应，采取地面跟踪灌砂注浆的方法来控制地表沉降或塌陷。

为防止开仓引起的地表坍塌可采取如下措施:确定开仓位置后在刀盘前后的隧道轴线上施作适量的钻孔，孔的深度以达到盾体上部0.5m 为宜；在清仓过程中并随清仓进度封闭刀盘开口尽可能不转动刀盘；

检查刀盘前的掌子面情况如有空洞应立即通过钻孔灌砂；恢复推进后严格控制出渣量，通过计算如掘进进尺与出渣量不平衡立即通过钻孔灌砂以减少和延缓地面沉降；待盾构盾尾通过后及时补充灌砂并进行压力注浆。

通过建筑物或重要管线时可采取的措施：提前做好盾构机及其配套设备的检查使盾构机在通过建筑物或管线时的处于良好的正常工作状态；按照试验段得出的掘进参数实施控制，严格控制出渣量和掘进速度、同步注浆量和及时性；按照先期制定的方案在地面施作注浆孔，注浆孔的间距布置以不超过3-5米为宜；在盾尾通过注浆管位置时立即进行灌砂并有压注浆；做好信息传递工作，做到信息化施工，根据监测数据调整盾构掘进参数和地面注浆量及时间。

通过地面及时注浆措施的沉降曲线

盾构通过建筑物时注浆孔的布设

盾构在砂层中掘进的技术措施

盾构在砂层中掘进的技术措施 一、概况 盾构在砂层中穿越，地面为城市交通要道或湖面，隧道埋深约为7.8m～ 14.3m，砂层为良好的富水和透水地层，饱含地下水，渗透系数为8.26～29.11m/d。 二、盾构机技术特点 1、土压平衡式盾构又称削土密封式或泥土加压式盾构。适用于含水的软土、软岩、硬岩及混合地层的隧道掘进。 2、掘进施工可采用复合式土压平衡盾构机具有敞开式、半敞开式及土压平衡三种掘进模式。掘进操作可自动控制、也可半自动控制或手动控制。通过试验段的掘进选定六个施工管理指标来进行掘进控制管理:a、土仓压力；b、推进速度；c、总推力；d、排土量；e、刀盘转速和扭矩；f、注浆压力和注浆量，其中土仓压力是主要的管理指标。 3、盾构机配备了自动导向系统, 可控制和稳定掘进方向, 具有灵活转向纠偏能力。 4、盾构刀盘结构能满足不同地层的掘进速度要求。 5、盾构配备了同步注浆系统, 有利于控制隧道周围土体沉陷及建筑物保护。 6、盾构配备了泡沫及膨润土注入系统, 有利于碴土改良。配备了压缩空气系统, 有利于防止工作面的渗水及控制地表沉降。 三、掘进施工技术 1、出现问题：盾构机在富水砂层施工时，容易引起地层沉降大、隧道喷涌、盾构姿态难控制等问题。 2、主要施工技术措施 （1）采用土压平衡模式掘进，进行开挖面稳定计算，设定合理的掘进参数，控制盾构机姿态，控制土压力以稳定开作面，控制地表沉降，将施工对地层的影响减到最小。 1）掘进过程土仓顶部压力控制在1.0bar，掘进速度控制在30mm/min以上，出土量不得大于50m3； 2）盾构机姿态保持向上，趋势控制在范围±4。 3）掘进的过程必须尽可能的快，中间尽量减少停滞时间。

土压平衡盾构机在富水砂卵石地层快速掘进施工技术

土压平衡盾构机在富水砂卵石地层快速 掘进施工技术 江苏省无锡市214104 摘要：当前我国贫水渐稀的地区，在地质条件下，进行开挖施工是非常重要 且必要的。但是由于目前掘进技术水平有限以及现场环境中存在大量不可控因素 和风险。针对这一问题提出了一种能够有效控制地层压力、恢复地表沉降等措施。本文将对富石砂层快速掘进施工方案展开研究与分析，并给出具体参数计算方法 及程序实现其质量指标验收标准的形成，为该区域在贫水地区进行盾构隧道开挖 施工提供理论依据和技术保障；并对其进行实际施工效果的分析和评价，为该区 域地铁盾构隧道掘进技术奠定一定基础。 关键词：土压平衡盾构机；富水砂卵石地层；快速掘进； 1. 引言 在盾构施工过程中，由于掘进速度大，刀盘回旋半径小，切削能由深变短逐 渐接近地面的能力较差。随着开挖深度不断增大而引起了土压力波动和地层结构 性的破坏。如何保证隧道工程安全、顺畅进行是目前亟待解决的问题之一：一是 针对不同岩体破碎程度和变形性质采用合适刀具选择原则；二是对于同一类型地 质构造采取同样方法掘进技术十分必要，保证掘进速度和切削性能的同时，还需 考虑土体弹性变形机理，以确保刀盘在施工过程中不会发生离析或崩裂；三是针 对不同地质构造应采取相应的盾构机刀具选择方法，从而确保施工安全及地面交 通畅通，减少地面交通堵塞，降低盾构机掘进施工对土体的扰动，保证隧道工程 安全顺利推进。 1. 土压平衡盾构机的工程应用技术研究

在盾构机的隧道施工中，由于地面条件复杂，容易受到自然因素影响。所以我们需要对地层进行详细勘察工作。首先是地质情况分析：对于地表以下地区要充分了解和掌握地物所处环境；其次就是根据实际情况选择合适的掘进方式以及参数确定刀盘、推进机械与土壤之间是否处于平衡状态等问题；最后还包括在盾构机运行过程中遇到异常状况时如何应对，以保证整个工程不会受到影响或者降低事故率，从而使施工质量得到保障。 2.1土压平衡盾构机的总体规划 根据盾构机的总体布置图，将土压平衡仪、注浆管路系统及掘进控制系统等设备放置在地铁车站施工场地，并对整个隧道工程进行整体规划。 1）首先要保证盾构推进后能够迅速排出切削液。 2）其次就是确保土压力平衡仪处于正常水平。其作用是通过控制刀具和输送泵实现同步运动来调整地层的自重与牵引力、避免出现超压现象；同时也能防止地面产生隆起或者下滑情况发生，从而影响施工进度。盾构机一般是在地下空间开挖进行的，因此需要对掘进速度和推进时间等因素加以控制。 2.2项目管理 盾构机的开发使用，为满足施工质量、工期和安全等方面要求。在设计阶段要根据施工现场条件进行综合考虑。本项目采用土压平衡盾构隧道掘进技术，并通过对其结构参数计算确定合理的设计方案；同时结合工程建设经验及相关规范规定制定切实可行的管片尺寸以及开挖刀具选型与布置原则等内容来保障工程进度顺利开展，达到保证质量、降低造价和缩短工期目的。在施工中要根据工程的实际情况，选择合适盾构机类型[1]。 1. 土压平衡盾构机在富水砂卵石地层快速掘进施工中的必要性 3.1土压平衡盾构机在富水砂卵石地层快速掘进施工中存在的主要问题

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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。

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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。

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

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]。

富水砂层盾构施工注意事项

富水砂层盾构施工注意事项 富水砂层盾构施工是指在富水砂层环境下进行的盾构隧道施工工艺。富水砂层是指含水量较高，且颗粒粒径较小的砂土层，相对于其他类型的地层，富水砂层的盾构施工存在一定的难度和风险。下面将从盾构设计、施工方法和安全措施等几个方面详细介绍富水砂层盾构施工的注意事项。 首先，盾构设计方面需要考虑富水砂层的特点。盾构施工在富水砂层中容易发生涌水和土体突泥，因此在设计过程中应采用有效的水封及排泥措施，使得施工过程中水文地质条件得到控制。此外，针对砂层松散性和水稳性差的特点，可以适当增加盾构壳体的保护深度，以确保盾构的施工安全。 其次，在盾构施工方法方面，需要选用适合富水砂层盾构的施工工艺。富水砂层盾构施工可以采用开挖前水封、预冻法或喷浆加固等方法增强地层的稳定性，在施工过程中降低水位的影响。同时，选用适当的推力及掘进速度可以减小地层沉降和土体突泥的风险，确保盾构施工的安全性。 再次，盾构施工中的对地层水文地质条件的监测需要及时、准确地进行。监测手段包括地下水位监测、土体渗透性监测、土体极限含水量角监测等。通过实时监测，可以及时了解地层变化情况，提前预警并采取相应的应对措施，减小富水砂层盾构施工的风险。 此外，盾构施工过程中需要加强对盾构机械设备的维护和保养。富水砂层的盾构

施工对盾构机械设备的抗水性、推进能力和密封性等要求较高。因此，在施工前需要对盾构设备进行全面检查，并定期进行维护保养，确保设备的正常运行和施工的连续进行。 最后，盾构施工安全措施需要得到充分重视。由于富水砂层盾构施工容易出现涌水和突泥等地质灾害，施工现场需要设置必要的安全警示标识，防止人员误入危险区域。同时，盾构施工人员需要经过专业培训，掌握富水砂层盾构施工的相应知识和技能，提高应对突发情况的能力。 综上所述，富水砂层盾构施工需要在设计、施工方法、地层监测、设备维护和安全措施等多个方面进行注意。只有全面考虑和采取相应措施，才能保证富水砂层盾构施工的安全性和顺利进行。

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

盾构施工中常见的问题及处理措施

前言 盾构施工工法在国内近年流行的机械化施工作业，由于盾构工法较传统的矿山法施工作业安全、自动化程度高、工人劳动强度低，越来越受施工单位欢迎。盾构工法经过在国内多年的施工实践，盾构工法逐步被人们所认识和了解，虽然盾构工法有不少的优点，但其缺点也不少，如盾构施工中发生错台、管片破损等质量问题，没法返工，留下工程永久性的质量缺陷，质量问题重点为预控。因此，施工过程中的风险管理越来越受人们所重视，不断探索施工风险预控制技术，非但可以提供施工质量水平和企业的技术管理水平，同时有利于避免质量、安全事故，降低施工成本。风险管理关键在于发现问题，分析问题，采取应对措施和预防措施，总结经验，不断提高工程风险的管理。 现本文以表格的形式对盾构施工过程中的一些质量问题分类概述，并找出问题产生的原因，进而提出处理措施。见下表：

拆除封门时浮现涌水、流砂 洞口土体流失 盾构推进轴线偏离设计轴线封门外侧加固土体强度 低 地下水发生变化 封门外土体暴露时间太 长 洞口土体加固效果不好 洞口密封装置失效 掘进面土体失稳 盾构基座变形 盾构后靠支撑发生位移 或者变形 出洞推进时盾构轴线上 浮 1.创造条件使盾构尽快进入洞口，并对洞门圈进行加固封堵，如双液注浆、直接冻结等 2.加强监测，观测封门附近、工作井和周围环境的变化。 3.加强工作井的支护结构体系 1.洞口土体加固应提高施工质量，保证加固后土体强度和均匀性； 2.洞门密封圈安装要准确，在盾构推进的过程中要注意观察，防止盾构刀盘的周边刀割 伤橡胶密封圈；密封圈可涂牛油增加润滑性；洞门的扇形钢板要及时调整，改善密封 圈的受力状况； 3.在设计、使用洞门密封时要预先考虑到盾壳上的凸出物体，在相应位置设置可调节的 构造，保证密封的性能； 1.盾构基座中心夹角轴线应与隧道设计轴线方向保持一致，当洞口段隧道设计轴线处于 曲线状态时，可考虑盾构基座沿隧道设计曲线的切线方向放置，切点必须取洞口内侧 面处； 2.对基座框架结构的强度和刚度进行验算，以满足出洞时盾构穿越加固土体所产生的推 力要求； 3.控制盾构姿态，尽量使盾构轴线与盾构基座中心夹角轴线保持一致； 4.盾构基座的底面与始发井的底板之间要垫平垫实，保证接触面积满足要求； 5.在推进过程中合理控制盾构的总推力，使千斤顶合理编组，避免浮现不均匀受力

富水砂卵石地层盾构施工“减磨降矩”的措施

富水砂卵石地层盾构施工“减磨降矩”的措施 摘要：本文以兰州地铁施工为例，分析了土压平衡盾构机在砂卵石地层施工中 刀盘磨损大、扭矩大的原因，并提出了刀盘“减磨降矩”的有效措施。 关键词：富水砂卵石；刀盘；减磨降矩；措施 1.工程概况 兰州地铁陈官营～奥体中心区间隧道埋深8.3～13.2米，盾构穿越段主要地层为2-10卵石（含量60%）、3-11卵石（含量61%）、4-1泥岩，如图1所示，卵 石含量多、粒径大。区间2-10卵石、3-11卵石层普遍分布粒径大于20cm的漂石，分布随机性较强。 图1 砂卵石地层 本项目卵石地层主要特点如下： ⑴漂卵石多、强度高、粒径大，卵石含量60%，卵石粒径为20～60mm，漂 石含量较少，最大粒径可达500mm。⑵高富水和水压高，地下水埋深3.10m～10.90m ，渗透系数大，为强透水层。⑶地层透气性和磨琢性大，流动性和胶结性差，对盾构机刀盘磨损较为严重。⑷地层松散且掌子面、拱顶地层不稳。 2.砂卵石地层盾构法掘进的力学特性 砂卵石地层是一种典型的力学不稳定地层，其基本特征是结构松散、无胶结，卵石粒径大小不等，且卵石空隙多被中、粗砂充填，颗粒之间点对点传力，地层 反应灵敏，刀盘旋转切削时，刀盘与卵石层接触压力不等，导致刀盘震动，在顶 进力作用下很容易破坏原来的平衡状态而产生坍塌，引起较大的围岩扰动，使掌 子面失去约束产生不稳定。围岩中的大块卵石、砾石越多，粒径越大，这种扰动 程度就越大，特别是隧顶大块卵石剥落引起上覆地层的突然沉陷，加剧刀盘的磨损。 3.开挖面稳定机理分析 开挖土仓由刀盘、切口环、隔板及螺旋输送机螺旋轴等围成的一个密闭空间。土压平衡盾构就是将刀盘开挖的渣土填满土仓，并通过搅拌棒搅拌。盾构推进产 生的推力通过隔板对土仓内渣土进行加压，产生泥土压力，这一压力作用于整个 作业面，使作业面稳定，刀盘切削下来的渣土量与螺旋输送机往外输送量相平衡，维持土仓内压力稳定在预定的范围内。 土仓内土压力通过土压传感器进行测量，并通过控制推进力、推进速度、螺 旋输送机转速等来控制。在高富水砂卵石地层中施工时，由于渣土流动性差，砂 卵石摩擦力大、渗透系数高、地下水丰富等原因，土仓内压力不易稳定，所以需 进行渣土改良。向土仓内注入膨润土或者泡沫剂，然后进行充分搅拌，使渣土具 有塑性和不透水性，保持土仓内土压稳定，继而维持整个开挖面的稳定。 切削土体颗粒与刀盘摩擦大，刀盘、刀具等磨损严重，经常超过预期。土压 平衡盾构机刀盘磨损呈现局部的连续性，集中在某个外周区域，造成刀具严重偏磨，直至整把刀报废。例如：周边刮刀的磨损直接导致刮刀附近刀盘本体的严重 磨损，磨损量超过7cm。 4.“减磨降矩”措施 4.1优化刀盘的结构型式 砂卵石地层是一种咬合不稳定地层，粒径不均，内摩擦角大，咬合力强，不 易普通切削，但受扰动后极易自行崩塌。选择正确的刀盘结构型式是砂卵石地层

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。

盾构施工过程中难点及解决方案分析

盾构施工过程中难点及解决方案分析盾构施工过程中的难点及解决方案分析 盾构施工是地下工程中常用的一种施工方法，通过在地下隧道中推进盾构机来 进行隧道的开挖和支护。在盾构施工过程中，常会面临各种各样的难点，本文将从地层条件、地下水、地下设施、设备故障等方面进行分析，并提出相应的解决方案。 一、地层条件 地层条件是盾构施工中最重要的因素之一。地层的复杂性和不均匀性会给盾构 施工带来困难。例如，当遇到坚硬的岩层或极软的土壤时，盾构机容易遭遇顶板坍塌、地面沉降或停机等问题。 解决方案： 1.前期的地质勘探调查是保证盾构施工顺利进行的关键。通过充分了解地层情况，合理调整施工方案，选用更适合的盾构机和刀盘，以应对不同地层的挑战。 2.在遇到困难的地层时，可以采用人工喷砼支护、预压法或管片补偿等措施来 增强地层的稳定性。 二、地下水 地下水是盾构施工中另一个常见的难点。地下水的涌入会导致隧道顶板下沉、 设备损坏等问题。 解决方案： 1.在盾构机施工前，进行充分的水文地质调查，预测地下水涌入量，合理设计 施工方案，采取相应的水封措施。

2.在进入地下水较多的地层时，可以采用压气式盾构机，通过内部施加高压空气，形成气囊，阻止地下水涌入。 三、地下设施 盾构施工可能会穿越或靠近各种地下设施，如地铁、管道、电缆等，这会给施 工带来一定的风险。 解决方案： 1.在施工前，充分了解区域内的地下设施分布情况，采取相应的措施，如选择 避开或加固周围的设施。 2.借助先进的无损探测技术，如激光雷达扫描、地质雷达探测等，精确识别地 下设施的位置，保障施工的安全进行。 四、设备故障 盾构机在施工过程中可能会出现故障，这会导致施工的延误和成本的增加。 解决方案： 1.定期进行盾构机的检修和维护，确保设备的正常运行。 2.在施工过程中，设立专门的设备监控和故障预警系统，及时发现设备问题并 采取措施，避免故障对施工的影响。 总结： 在盾构施工过程中，地层条件、地下水、地下设施和设备故障都是常见的难点。通过合理的地质勘探调查、科学设计施工方案、采取相应的应对措施和保养维护措施，可以有效解决这些问题，保障盾构施工的顺利进行。此外，团队的经验和合作也是解决难点的重要因素，要加强沟通和协作，充分发挥每位成员的专业能力。

砂卵石层盾构施工地层损失原因分析与施工对策

砂卵石层盾构施工地层损失原因分析与施工 对策 砂卵石层作为地下水流动的重要储层，在城市地下管道工程中经常会遇到。然而，砂卵石层地层的复杂性以及其易造成地层损失的特点，给盾构施工带来了很大的困难。那么，砂卵石层盾构施工中出现的地层损失原因是什么？我们应该如何制定施工对策来降低地层损失的风险？ 一、砂卵石层地层损失的原因 1.地质条件复杂。砂卵石层地层与其他地质层相比，具有较高的地层变形和渗透性，还可能受到第四纪黄土、砂土等覆盖层的影响，导致地质条件的异常复杂性。盾构施工中如果没有对地质条件进行充分的预测和分析，就有可能引起局部地质条件的异常变化，从而导致地层损失。 2.状态参数控制不当。盾构施工中状态参数的控制非常重要，如果不恰当，就会导致地层损失的风险。比如说，在砂卵石层盾构施工过程中，如果盾构机在前进过程中没有充分的控制掘进速

度，很容易导致突出、返灌等地层损失现象的发生。因此，掘进 速度应该合理控制，避免过快或过慢。 3.施工技术不当。盾构施工技术是保证工程顺利施工的关键， 如果在砂卵石层盾构施工中技术不当，就会导致地层损失。例如，在施工过程中没有充分考虑液压平衡、掘进回水等因素，就很容 易造成返灌现象，影响隧道进度以及工程质量。 二、砂卵石层地层损失施工对策 1.充分预测地层情况。在盾构施工过程中，对局部地质进行充 分的预测和分析，对于避免地层损失至关重要。可以通过多种方 法对地质条件进行充分的预测，如地面勘探、试验室分析等，从 而提前发现可能出现的地层风险，并制定相应的施工对策。 2.合理控制状态参数。盾构施工中状态参数的控制至关重要， 需要在合理的范围内控制好掘进速度、回水压力、片场螺旋转速 等参数，避免地层损失的发生。特别是在面对砂卵石层等易受损 地层时，应更加谨慎控制状态参数。

盾构工程施工中重点难点及主要应对措施

盾构工程施工中重点难点及主要应对措施 摘要：盾构法隧道工程是一项综合性施工技术，通过多年来前人的不断摸索和实践已经形成了一套比较成熟的施工技术，盾构法施工技术也在原有的基础上不断的发展而且国产盾构的制造及施工技术也取得了可喜的成绩。本文就我监理的北京南水北调东干渠第四施工标段施工中存在的重点难点以及应对措施做了详细阐述。 关键字：盾构工程；施工；重难点；措施 本标段起止里程桩号为K10+245.640～K13+901.086，中心导线全长3655.45m，包括6#盾构区间、7#盾构区间、6#、7#盾构始发井兼接收井、9～11#二衬施工竖井、16～20#排气阀井、2#排空阀井、第八水厂分水口、第二管理站及排空井房屋建筑工程、水机设备安装工程、电气设备采购及安装工程、自动化系统土建工程、防护工程、施工现场远程监控系统、永久安全监测工程、水土保持工程、环境保护工程。 一、盾构始发和到达是施工控制的重点 盾构始发端头拱顶地层以粉质粘土、细中砂为主，洞身地层为粉质粘土、粉细砂为主，地层渗透系数大，地下水压力高，地层承载能力差。盾构始发和到达涉及盾构机的进洞和出洞，可能会引起突水、涌砂等事故，另外盾构掘进方向的控制也至关重要。施工中主要采取以下措施确保质量和安全。 针对以上施工难点，采取以下应对措施： ⑴盾构始发到达前，对端头进行搅拌桩+高压旋喷桩加固处理，保证进出洞安全施工。在端头地层加固施工完毕之后，对加固区域进行垂直取芯以及在洞门处均匀布置数个水平探孔，用以检测加固效果。如有问题及时进行补充加固，确保盾构进、出洞的安全。 ⑵充分注意防止洞门密封泄漏 做好洞口防水密封。盾构进出洞时，预先安装洞门圈预埋钢环，帘布橡胶板以及折叶式压板等洞门密封装置并确保其能有效使用。盾构进出洞时在刀盘推出洞门前一环开始采用快硬性水泥－水玻璃双液浆对盾尾建筑空隙进行回填。 ⑶优化施工参数 ①严格控制主要掘进参数：总推力、扭矩、推进速度、注浆量，采用低速均匀掘进，避免对土体产生大的扰动，防止超挖和欠挖。掘进速度控制在20mm/min 以内。 ②加强同步注浆控制