盾构在砂层中掘进的技术方法

盾构在砂层中掘进的技术方法

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～，砂层为良好的富水和透水地层，饱含地下水，渗透系数为～d。

二、盾构机技术特点

一、土压平稳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。

二、掘进施工可采纳复合式土压平稳盾构机具有放开式、半放开式及土压平稳三种掘进模式。掘进操作可自动操纵、也可半自动操纵或手动操纵。通过实验段的掘进选定六个施工治理指标来进行掘进操纵治理:a、土仓压力；b、推动速度；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，其中土仓压力是要紧的治理指标。

3、盾构机配备了自动导向系统, 可操纵和稳固掘进方向, 具有灵活转向纠偏能力。

4、盾构刀盘结构能知足不同地层的掘进速度要求。

五、盾构配备了同步注浆系统, 有利于操纵隧道周围土体沉陷及建筑物爱惜。

六、盾构配备了泡沫及膨润土注入系统, 有利于碴土改良。配备了紧缩空气系统, 有利于避免工作面的渗水及操纵地表沉降。

三、掘进施工技术

一、显现问题：盾构机在富水砂层施工时，容易引发地层沉降大、隧道喷涌、盾构姿态难操纵等问题。

二、要紧施工技术方法

（1）采纳土压平稳模式掘进，进行开挖面稳定，设定合理的掘进参数，操纵盾构机姿态，操纵土压力以稳固开作面，操纵地表沉降，将施工对地层的阻碍减到最小。

1）掘进进程土仓顶部压力操纵在，掘进速度操纵在30mm/min以上，出土量不得大于50m3；

2）盾构机姿态维持向上，趋势操纵在范围±4。

3）掘进的进程必需尽可能的快，中间尽可能减少停滞时刻。

4）在掘进接近1600mm时依照土仓顶部压力减少或不出土，以使掘进至1800mm时土仓顶部压力达到~范围。

（2）注入泡沫剂

1）盾构掘进进程中向土仓内及刀盘面注入泡沫等添加材料, 形成隔水泥膜，避免水从地层中渗出，提高土仓内碴土的稠度来改善碴土的止水性和在螺旋输送机上安装保压泵碴装置，以使土仓内的压力稳固平稳。避免涌水流砂和发生喷涌现象, 并利于螺旋输送机排土。

2）富水砂层中掘进可适量往土仓加入发泡剂，但必需依如实际情形严格操纵发泡剂配比及加入量。

泡沫溶液的组成：泡沫添加剂2%，水97%。泡沫组成：90～95%紧缩空气和5～10%泡沫溶液混合而成。泡沫的注入量按开挖方量计算。

（3）维持持续掘进，减少盾构机停马上刻。

（4）适当缩短浆液胶凝时刻，保证注浆质量。

盾尾同步注浆的量与地面沉降有较大关系，过少会造成地面较大的沉降，过量会窜浆至地面，污染环境。富水砂层注砂浆极易往外扩散，在掘进进程需依照注浆压力（～，一样而言，注浆压力取～倍的静止水、土压力，）和地面情形及时调整注浆量(一样为建筑间隙的180%～200%)，对管片背后对称均匀压注。注浆的标准是确保脱出盾尾的管片背后的间隙能填满，这不仅可降低后期地面的沉降，也对管片防水起到必然有利作用。

盾尾同步注浆是从盾尾圆周上的四个点同时注浆，考虑到水土压力的不同和避免管片大幅度下沉和浮起的需要，各点的注浆压力将不同，并维持适合的压差，以达到最正确成效。在最初的压力设按时，下部每孔的压力比上部每孔的压力略大～。

穿越粉砂土层，同步注浆采纳水泥砂浆，浆液的配比如下表。

表2-1 同步注浆材料初步配比表

浆液要紧性能指标

胶凝时刻：一样为3～10h，依照地层条件和掘进速度，通过现场实验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时刻。关于强透水地层和需要注浆提供较高的初期强度的地段，可通过现场实验进一步伐整配比和加入早强剂，进一步缩短胶凝时刻，取得初期强度，保证良好的注浆成效。

固结体强度：一天不小于（相当于软质岩层无侧限抗压强度），28天不小于（略大于强风化岩天然抗压强度）。

浆液结石率：>95%，即固结收缩率<5%。

浆液稠度：8～12cm

浆液稳固性：倾析率（静置沉淀后上浮水体积与整体积之比）小于5%

注浆终止标准和注浆成效检查：采纳双指标标准，即注浆压力达到设计压力或注浆压力未达到设计压力，但注浆量达到设计注浆量，即可停止注入。

注浆成效检查要紧采纳分析法，即依照P-Q-t曲线，结合掘进速度及衬砌、地表与周围建筑物变形量测结果进行综合分析判定。必要时采纳无损探测法进行成效检查。

关于砂浆胶凝时刻的操纵，应做实验确信砂浆配比，并依照地层和掘进情形进行动态的调整。

（5）运用导向系统和分区操控推动油缸, 操纵盾构姿态, 避免盾构抬升。

1）分区操作盾构机推动油缸操纵盾构掘进方向。推动油缸按上、下、左、右分成四个组，每组油缸都有一个带行程测量和推力计算的推动油缸，依照需要调剂各组油缸的推动力，操纵掘进方向。

在上坡段掘进时，适当加大盾构机下部油缸的推力；在下坡段掘进时那么适当加大上部油缸的推力；在左转弯曲线段掘进时，那么适当加大右边油缸推力；在右转弯曲线掘进时，那么适当加大左侧油缸的推力；在直线平坡段掘进时，那么尽可能使所有油缸的推力维持一致。

在曲线段和变坡段，必要时可利用盾构机的超挖刀进行局部超挖和在轴线许诺误差范围内提早进入曲线段掘进来纠偏。

当转动超限时，就及时采纳盾构刀盘反转的方式纠正转动误差。

2）富水砂层的繁重能力较低，加上盾构机在掘进进程中的震动，姿态较易往下沉。因此在地层中盾构机的姿态易维持向上，但趋势易操纵在±4。假设显

现机头往下掉的情形，需及时通过千斤顶行程调剂姿态。调剂不可过急，可通过千斤顶行程及选取最优管片二者结合来调剂；不然会使得盾尾间隙过小，造成管片错台。

3）在实际施工中，由于管片选型错误、盾构机司机操作失误等缘故盾构机推动方向可能会偏离设计轴线并超过治理警戒值；在稳固地层中掘进，因地层提供的转动阻力小，可能会产生盾体转动误差；在线路变坡段或急弯段掘进进程中，有可能产生较大的误差，这时就要及时调整盾构机姿态、纠正误差。

4）随着盾构推动导向系统后视基准点需要前移，须通过人工测量来进行精准定位。为保证推动方向的准确靠得住，每周进行两次人工测量，以校核自动导向系统的测量数据并复核盾构机的位置、姿态，确保盾构掘进方向的正确。

（6）显现开挖面容易喷涌、冒顶、坍塌的要紧方法

1）关闭出土闸门，关掉螺旋机，在顶部土压不超限的情形下继续往前掘进，使土仓大体满土后（现在刀盘油压较高，扭矩较大）停止；然后稍开出土闸门，不启动螺旋机，让土压把砂土挤出，待砂土挤出速度较慢乃至不自动流出时再启动刀盘往前掘进。

2）关闭出土闸门，螺旋机正转转速调至左右，继续往前掘进，到顶部土压达时停止；待土压降低到以下时再按前面方式掘进，到刀盘扭矩较大（约3200KN·m）时，关闭刀盘及螺旋机，稍开出土闸门，让土压把砂土挤出，待砂土挤出速度较慢乃至不自动流出时再启动刀盘往前掘进。

3）严格操纵盾构正面的平稳压力盾构机在过砂层时，通过以下两种方式操纵土仓压力处于平稳状态：一是在维持推动速度不变的情形下，调剂螺旋输送器的转速或闸门开度（螺旋输送器转速减小均能达到增大土仓压力的成效），操纵出土量，成立和维持密封土仓压力；二是在维持螺旋输送器的转速或闸门开度不变的情形下，加大盾构机千斤顶的总推力，提高刀盘的转速和推动速度，增大密封土仓压力。

4）渣土改良：在砂土和沙砾等砂质土地层中，由于砂土的摩擦阻力专门大，地下水丰硕，土的透水系数也较高，依托、削土的土压力维持开挖面上的压力（地下水压力和开挖面土压力）是很困难的。另外，通过开挖土体来很难保证出土的流动性，在这种砂性土的地层中，单纯依托出土闸门等机械操纵很难保证开挖面

的稳固，因此在开挖面上加压或注入化学聚合物、泡沫剂、膨润土等材料，进行充分搅拌，改良切削下来的渣土性质，保证砂土的流动性和止水性，以求开挖面的稳固，避免喷涌、冒顶等。参考南京地铁二号线7标集庆门站～茶亭站区间盾构全断面粉细砂层掘进中的渣土改良剂的利用体会，要紧利用膨润土（150～200kg/m），在局部利用了高分子聚合物，整体状况较好。针对该标段砂层特点，亦利用土压平稳盾构施工高分子聚合物渣土改良方案，具体如下：

①粉细砂地层：采纳HHZ-02型砂性土专用气泡剂，气泡发泡倍率10～15倍，气泡注入率20％～40％（与渣土的体积比）；建议每环用量为30~40L。

②中粗砂地层：采纳HHZ-02型砂性土专用气泡剂，气泡发泡倍率15～20倍，气泡注入率20％～40％（与渣土的体积比）；每环用量为30~40L。该地层易发生喷涌问题，利用HHZ-A型防治“喷涌”的聚合物材料，每环约利用200kg。同时配合利用膨润土每环利用膨水比1：10 （膨润土与水的质量比）的膨润土浆1~3m3，膨润土的用量为100~300kg/每环。

5）增强管片的背后注浆操纵由于砂土的渗透性较好，含水量大，实际注浆量应大于理论计算量，以保证注浆质量。选用砂浆初凝时刻快，初期强度高的硬性浆液，加速管片周围土体的固结，幸免地面沉降超限，同时因地含水量大，在浆液里适当加入膨润土20kg/m3），起到止水作用。依照地面监测数据，及时采纳管片背后二次补浆。

二次补强注浆材料以水泥、粉煤灰和膨润土等材料为主，其配比（重量比）：

二次注浆配合比（1m3）

参照西安地铁实验段和南京地铁盾构砂层掘进中注浆参数，砂层掘进注浆参数宜为：注浆压力：～；注浆量：～（理论间隙的160%～180%）；浆液的凝结时刻：3～5hr。

6）操纵好盾构机的姿态盾构区间洞身要紧为中砂、粗砂和粉质粘土，局部含有粉细砂层，在这些地层中掘进时，盾构机体可能会显现上抬、下俯或左右偏斜，因此，掘进时要专门注意对盾构机姿态的操纵，避免盾构机发生偏移，并做

到及时纠偏。

7）增强对出土量的计量。及时把握开挖面的地质情形和出土量，避免超挖造成地表塌陷。依照类似地层掘进体会，出土量操纵在58～62m3（松散系数～）。

8）增强监测工作，及时反馈监测信息增强地面的沉降、洞内的管片上浮、旋转、收敛等监测，及时依照监测数据调整相应掘进参数，以保证盾构掘进施工平安及成型隧道质量。

（7）显现管片上浮要紧计谋

1）采纳快凝浆液注浆，尽快封锁管片与地层的间隙，避免隧道上浮。

2）同步注浆、注意注浆的同步性和均匀性，注浆时均匀注入间隙，同时做到上部的两个注浆管的注浆量为总的注浆量的3/4。

3）在同步注浆的基础上，结合聚氨脂注浆在隧道周围形成环箍，每隔10m 打一道环箍，使隧道纵向形成距离的止水隔离带，在堵水防渗漏的同时以减缓、制约隧道上浮。

4）增强对隧道沉降的监测，适当调整同步注浆的孔位。假设管片出盾尾后显现上浮时，那么加大上部2个孔的注浆量；假设管片出盾尾后显现下沉时，那么增加下部2个孔的注浆量，并采取二次注浆的方式稳固管片，进一步操纵管片的后期转变。

5）增强测量和监测的频率，并及时调整盾构姿态，在进入砂层100环范围搜集数据，依照数据搜集情形适当将轴线降低掘进。

（8）针对刀盘、刀具磨损严峻，难保证长距离持续施工的要紧方法1）在盾构机设计进程中，充分考虑到区间地层的特点及掘进距离，在刀盘的正面区加焊了大量的耐磨材料，在刀盘、刀具的材质选择上，充分考虑了其磨耗率，选择了材质较好、磨耗率低的65锰钢作为刀盘、刀具的要紧材料，刀具的刀刃选择了合金材质。

2）在掘进进程中，依照土仓内的温度，适时的向土仓内加入泡沫来降低刀盘、刀具的温度，以减小磨损。

四、盾构隧道过建筑物时的应急预案

（1）项目部成立应急领导小组，由一名项目副领导任组长，小组成员由项目部各部门负责人参加，各部门选择有责任心的人参加应急小组。提早对可能显

现的险情制定应急方案，预备应急物资，并事前和建筑物业主成立有效的联系，一旦显现险情，应急小组人员当即就位，各负其责，当即组织实施应急方案，排除险情。对显现严峻险情或有其趋势的衡宇，迅速将建筑物内人员疏散，设置平安警戒线，严禁其它人员进入警戒范围内，并马上组织对衡宇进行加固。

（2）针对建筑物自身结构情形和以往施工体会，下表为盾构通过建筑物监测要紧操纵标准和采取的相应方法。

要紧操纵标准和采取相应方法

（3）地表沉降操纵标准

一样地段地表沉降许诺值为30mm，重点地段地表沉降许诺值为15mm。

（4）建筑物沉降操纵标准

桩基础建筑物许诺最大沉降值不该大于10mm；天然地基建筑物许诺最大沉降值不该大于30mm。关于重要建（构）筑物或建（构）筑物本身设计有缺点、既有变形和结构本身的附加应力等因素，应重点观测并提高操纵标准。

（5）桥桩沉降操纵标准

桥桩沉降操纵标准暂按建筑物桩基操纵标准考虑。

（6）地下管线及地面操纵标准

煤气管线的沉降或水平位移均不得超过10mm，天天进展不得超过2mm；自来水管线的沉降或水平位移均不得超过30mm，天天进展不得超过5mm。

承插式接头的铸铁水管、钢筋砼水管两个接头之间的局部倾斜值不该大于，采纳焊接接头的水管两个接头之间的局部倾斜值不该大于，采纳焊接接头的煤气管两个接头之间的局部倾斜值不大于。相应的道路沉降按上述相应管线的标准进行操纵。

（7）警戒值

当监测数据达到治理基准值的70%时，定为警戒值，应增强监测频率。当监测数据达到或超过治理基准值时，应当即停止施工，修正支护参数后方能继续施工。

2、螺旋输送机发生喷涌时的预案

盾构通过砂层时螺旋输送机易显现喷涌，应采取以下方法避免喷涌显现：（1）螺旋输送机设计为中轴式，并配备保压泵装置和双闸门；

（2）采纳土压平稳模式掘进参数

（3）加入高浓度泥浆或泡沫，改善土体的和易性，使土体中的颗粒和泥浆成为一整体。

假设盾构掘进中发生意外，显现喷涌现象后采取以下方法来处置：

（1）当即关闭螺旋输送机的后门，适当向前掘进，使土仓内成立平稳。

（2）通过刀盘的转动，将土仓内的土体搅拌均匀。

（3）采纳双闸门操纵，边掘边出土，始终维持土仓内压力稳固。

（4）掘进进程中向土仓内注入泡沫剂、膨润土等提高碴土的流动性和止水性。同时在螺旋输送机出口栓接保压泵碴装置成立土压平稳状态。

四、小结

盾构机平安、顺利穿越砂层的应做到：

一、确保设备完好

（1）对操作人员进行技术培训，使其熟悉机械设备性能，了解地质条件及其转变情形。

（2）做到正确操作无误，人员维持稳固。

（3）增强监控量测，并依照监测数据及时调整施工参数。

二、穿越砂层

（1）盾构机抬头，适当提高土平稳压力并维持稳固，使砂层不坍塌。

（2）为维持必然土压力，向土仓内注入泡沫剂。

（3）坚持同步注浆（为建筑间隙的200～250%，一样为单液浆），当管片出盾尾刷2-3环，就进行壁后浆，维持较高压力，注入足足数量，依照监测资料确信注浆参数和注浆时刻。

（4）维持注入良好的盾尾密封油脂，避免盾尾跑浆，减少砂土对盾尾刷的磨损。若是盾尾刷损坏，那么注双液浆，不使地下水流失，幸免地表更大沉降。

3、穿越建筑物

（1）严格操纵推动轴线，维持盾构良好姿态。

（2）尽可能减少纠偏次数，限制推动每环的纠偏量，减少对土体的扰动。（3）平稳操作盾构，操纵合理的推动速度，均衡、匀速、以最短时刻掘进通过建筑物，幸免盾构没必要要的停留。

注：本文来自于天津地铁二号线、广州城际地铁、南京地铁、苏州、深圳地铁盾构施工资料。本文中各类施工参数仅供参考，具体工程应通过盾构掘进实验段搜集数据，经整理综合分析确信。

土压平衡盾构机类泥水模式掘进施工技术

土压平衡盾构机类泥水模式掘进施工技 术 摘要：为解决上砂下岩富水地层盾构掘进施工的技术难题，文章结合佛山地 铁某盾构区间施工案例，对该地层盾构的施工难题开展技术分析及研究。基于土 压平衡盾构机采用泥水平衡盾构掘进原理的掘进技术，通过向土仓注入膨润土泥浆，建立满仓泥水压（达到泥水盾构建立泥水仓的效果），对开挖面前方砂层地 质进行平衡稳定，再辅助满仓实压模式掘进的施工方法。通过实施表明，此技术 可有效的降低超排量，控制施工风险，保护地面环境安全。 关键词：上砂下岩；膨润土；盾构；类泥水；渣土改良 1前言 土压平衡盾构是采用掘进渣土平衡地层水土压力，由于砂质地层含沙量大， 含泥量低，具有含黏度低、水量大且具有一定水头压力，渗透系数高，流动性大 等特点，土压平衡方式在砂层中很难做到掌子面稳定，其次盾构掘进对地层的扰 动容易造成涌砂和涌水，而此时盾构机土仓没法建立满仓土压（满仓实土会造成 掘进推力大，无速度），给砂水有流动的空间，从而导致上覆水土压力流失，严 重的可能造成多米诺骨牌效应，造成地面塌陷、掘进困难等组诸多难题。而采用 泥水平衡原理，可在土仓建立满仓泥水压，有效平衡地层水土压力，稳定上部砂层，且能保证盾构正常掘进。因此，在盾构机掘进时向土仓主动加注膨润土泥浆，安全快速地建立主动土压力平衡掌子面的被动土压力，伴随增加土渣渣土的粘度，不形成喷涌、突水等情况，从而避免上述问题。因而总结形成了“上软下硬富水 含砂土压平衡盾构机类泥水模式掘进施工工法”，以期能为类似工程盾构掘进施 工提供借鉴思路。 2工程地质水文情况

佛山地铁某盾构区间隧道洞身存在长约243m，最大侵入隧道深度6m的<3-2> 中粗砂地层，<3-3>砾砂地层，砂层上方为<2-1b>淤泥质土，<2-2>淤泥质粉细砂、<2-3>淤泥质中粗砂、<2-4>粉质粘土。隧道洞身范围主要为基岩风化裂隙水，承 压水头5.0~26.8m，承压水头埋深比稳定水位深，承压作用强，预测掌子面涌水 量约700m³/d。 3操作要点 3.1施工准备 土压平衡盾构机采用类泥水模式掘进成败关键在于膨润土添加的实现。在掘 进过程中能实时添加膨润土泥浆，携带土仓切削的砂石进行排渣。因此前期的准 备至关重要。 施工准备工作主要包括膨润土泵送方案设计、盾构机改管、膨润土搅拌装置 安装及材料准备。 （1）膨润土泵送方案设计： 采用土压平衡盾构机进行类泥水模式掘进前，要制定膨润土泥浆实时添加的 方案。本工法采用地面集中拌制膨润土，泵送至台车的膨润土罐进行储存，掘进 过程通过管路实时向土仓添加。膨润土泵送方案示意图如下; 图 3.1膨润土泵送方案示意图

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

盾构穿越砂层预防涌水涌砂的技术控制措施

消除砂土液化影响，盾构穿越砂层预防涌水涌砂的技术控制措施 重难点分析： 若盾构区间隧道底部部分位于淤泥层、淤泥质土层、淤泥质粉细砂层（液化砂层），由于砂层透水性强稳定性差，当砂层富水时，则盾构机推进时盾尾几乎直接受到水压力的作用，很容易发生盾尾漏水、漏砂情况，存在涌水、涌砂的危险。土压平衡盾构在砂土层中掘进施工时，因土的摩阻力大、渗透系数高、地下水丰富等原因，一般单靠掘削土提供的被动土压力常不足于抵抗开挖面的土、水压力，加之由于土体流动性差，使在密封舱内充满砂质土体后，原有的盾构推力和刀盘扭矩常不足以维持正常掘进切削的需要，密封舱内的渣土也不易于流入螺旋输送机并排出，而引起超挖。另外在砂层中一旦要进行开仓换刀，其作业过程是十分危险的。 针对性措施： 1、穿越砂层的技术措施 （1）做好对盾构机的维修保养。特别是对盾尾刷要进行检查和更换，同时充分压注盾尾油脂，以防止泥水砂土从盾尾冒出。 （2）改良土渣。土压平衡式盾构机的工作原理为：由刀盘切削下来的土体进入土仓后由螺旋输送机输出，在螺旋输送机内形成压力梯降，保持土仓压力稳定，使开挖面土层处于稳定。盾构向前推进的同时，螺旋输送机排土，使排土量等于开挖量，即可使开挖面的地层始终保持稳定。而砂层自稳能力差，盾构掘进如果处理不当，都会造成不同程度的地面沉陷，甚至是塌方。采用复合土压盾构机为防止工作面的坍塌和地面沉陷，必须选择合适的添加剂对砂层进行改良。 根据改良后的土渣具有一定和易性的要求和工程经验，尽量使用添加剂和膨润土来改良土渣，使改良后的土渣既有止水效果又有塑流性，避免喷涌的发生导致地面的沉陷。 （3）加强同步注浆。既要控制好注浆的压力，又要控制实际的注浆量，切

盾构机掘进技术(基础)(含参数)

盾构机掘进技术培训总结 一、掘进参数的选择 1、掘进参数的选择依据：①地质情况判断②盾构机当前姿态③地面监测结果反馈④盾构机状况； 地质情况的判断依据：①地质资料及补勘资料②掘进参数变化③渣土状态。 也就是说，盾构机目前要在什么样的地层中施工，是硬岩、软岩、沙层，还是断层等；目前盾构机的中心线是不是与隧道设计中心线相吻合，有偏差，怎样的偏差？地表面是不是有沉降？沉降了多少？建筑物是否有影响？盾构机目前的刀具状况怎样的？各系统是不是完好？等等 由于盾构机的可操作性很强，掘进参数的选择不能一概而定，需根据不同的实际情况选择相应的掘进参数。如：在地质条件较破碎的地质情况下应采用低速掘进，但刀具磨损较快时，应考率调整刀盘准速和掘进速度已获得最佳的贯入度；又如：盾构机栽头且偏离中线较大时，应考虑蛇行纠偏，防止过急纠偏造成管片开裂、错台或渗水等问题；所以掘进中一定要根据现场实际情况，灵活正确地选择掘进参数。 2、影响掘进的主要参数：掘进模式、土仓压力、刀盘扭矩、刀盘转速、推进力、推进速度、螺旋输送机扭矩、铰接油缸的行程、泡沫注入率等 二、掘进模式的选择 1、土压平衡式盾构机的掘进有三种模式：①敞开模式②半敞开模式③土压平衡模式 采取何种掘进模式关键在于地层的自稳性和地下水含量决定的。 a 、敞开模式 该模式适用于能够自稳、地下水少的地层。该掘进模式类似于TBM掘进，盾构机切削下来的碴土进入土仓内即刻被螺旋输送机排出，土仓内仅有极少量的碴土，土仓基本处于清空状态，掘进中刀盘所受反扭力较小。由于土仓内压力为大气压，故不能支撑开挖面地层和防止地下水渗入。

b 、半敞开模式 半敞开式有的又称为局部气压模式，该掘进模式适用于具有一定自稳能力和地下水压力不太高的地层。其防止地下水渗入的效果主要取决于压缩空气的压力。掘进中土仓内的碴土未充满土仓，尚有一定的空间，通过向土仓内输入压缩空气与碴土共同支撑开挖面和防止地下水渗入。 c 、土压平衡模式 该掘进模式适用于不能稳定的软土和富水地层。土压平衡模式是将刀盘切削下来的碴土充满土仓，并通过推进操作产生与土压力和水压力相平衡的土仓压力来稳定开挖面地层和防止地下水的渗入。该掘进模式主要通过控制盾构推进速度和螺旋输送机的排土量来产生压力，并通过测量土仓内土压力来随时调整、控制盾构推进速度和螺旋输送机转速。在该掘进模式下，刀盘所受的反扭力较大。 2、土压平衡的建立 通过对掘进速度、出土速度的控制实现盾构机的土仓压力与掌子面的土压和水压平衡防止地层坍塌。 即掌子面的压力控制因素：①盾构机的掘进速度②螺旋输送机的转速③螺旋输送机的开度

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：

盾构各种掘进模式

泥水式盾构机。 在不稳定的砂砾地层或混合地层中，设备以混合式盾构机的模式工作。在这种模式下，开挖仓内完全充满了悬浮液，而压力腔(4)则位于分隔挡板(1)后面，悬浮液由压缩气垫(12)和压力挡板(2)支撑。气压通过一个空气调节设备(10+11)自动控制，防止隧道掌子面发生浆液喷爆和渣土进仓。开挖仓(3)和分隔挡板后面调压腔内悬浮液之间的压力调节通过连通管(5)进行。进泥管(9)把新鲜悬浮液输送到开挖仓。而排泥管(6)则把格栅(13)后面开挖仓内的悬浮液输送出去。通过调压腔内的输浆管(8)和排浆管(7)连续冲刷连通管下方，以避免渣土沉积。在稳定的地质状况中，如硬岩或密实的粘性地层中，像小型的AVN设备一样，盾构机以泥水模式工作，无需使用压缩空气支撑。把压缩空气供气管和排气管封闭住，并通过开挖仓把调压腔内的排气管、供气管和连通管中的空气排出去，这时，混合式盾构模式就转换为泥水盾构模式。该转换工作同样可以在地下进行。转换之后，调压腔就仅处于常压下，因为连通管已被封闭。这时，对隧道掌子面的支撑就仅由泵入泵出循环管路的膨润土悬浮液来承担。 土压支撑，软土中掘进。

当盾构机在不稳定的地层中掘进时，可以通过制造支撑压力来防止隧道掌子面失稳情况的发生。使用土压平衡盾构机开挖，刀盘（1）开挖下来的粘性土体用来支撑掌子面，而不像通过其他开挖方式的盾构机，其掌子面依靠另外的介质支撑。刀盘旋转的盾体区域称为开挖仓（2），它通过压力挡板（3）与常压下的盾体区域分开。 刀盘旋转，带动刀具挖掘土壤。挖掘下来的土壤通过刀盘开口进入开挖仓，与开挖仓内已有的粘性土浆混合。推进油缸（4）的推力通过压力挡板传给开挖仓内土体，从而保证开挖面的稳定。当开挖仓内的土体不再受外部土压力和水压力压紧时，就达到了土压平衡。 开挖仓内的渣土通过螺旋输送机（5）输送出去。渣土输送量由螺旋速度和上部螺旋输送机驱动器的开口十字架控制。螺旋输送机把渣土输送到第一段输送皮带上，再转运到反转皮带上。当皮带反方向输送时，渣土被倾倒进入运输渣车中。 隧道通常使用预应力钢筋混凝土管片（7）进行衬砌。管片在常压下通过管片安

盾构机掘进施工工艺流程

盾构机掘进施工工艺流程 一、前期准备 在盾构机掘进的前期准备中，需要进行以下工作： 1.调查勘察和设计：确定掘进线路、隧道尺寸和盾构机参数等； 2.地质勘察：了解地层情况，为掘进提供基础数据； 3.组织设计施工：制定施工方案，确定施工计划，明确人员和设备需求。 二、盾构机组装和调试 1.盾构机组装：按照设计要求，将盾构机各个部分进行组装，并进行质量检查； 2.盾构机调试：对盾构机进行各项功能测试和调试，确保其正常运行； 3.安装衬砌设备：将衬砌设备安装到盾构机上，以便在掘进过程中进行衬砌工作。 三、掘进准备 1.施工洞口准备：开挖施工洞口，搭建起洞口结构，确保盾构机顺利进入； 2.安装导向系统：根据设计要求，安装导向系统，确保盾构机在掘进过程中能够保持正确的方向； 3.安装环片输送系统：安装环片输送系统，用于将掘进完成的环片运出隧道。

四、盾构机掘进 1.启动盾构机：启动盾构机，让其顺利进入地下，开始掘进； 2.土层开挖：盾构机通过刀盘进行土层开挖，同时进行螺旋输送和膨压等工作； 3.安装衬砌：在土层开挖后，盾构机会进行衬砌工作，将预制的环片逐个安装起来； 4.环片固定：在安装好的环片上进行环片固定，确保隧道的稳定性； 5.循环掘进：盾构机持续进行土层开挖、衬砌和环片固定的循环工作，逐渐推进掘进线路； 6.盾构机掘进完成：当盾构机完成预定的掘进里程后，掘进工作结束。 五、施工完工 1.拆卸盾构机：在掘进完成后，拆卸盾构机，并进行维修和保养； 2.清理施工现场：清理掘进过程中产生的废渣和垃圾，恢复施工现场的整洁； 3.验收和交付：对掘进完成的隧道进行验收，确保质量合格后进行交付使用。 总结： 盾构机掘进施工工艺流程包括前期准备、盾构机组装和调试、掘进准备、盾构机掘进以及施工完工等阶段。每个阶段都有具体的工作内容和要求，只有确保每个环节的顺利进行，才能保证盾构机掘进

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 、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14.3m,砂层为 7.8m 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。 、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。 4）在掘进接近1600mm 时根据土仓顶部压力减少或不出土，以使掘进至 1800mm时土仓顶部压力达到2.0bar~3.0bar范围。 2）注入泡沫剂 1）盾构掘进过程中向土仓内及刀盘面注入泡沫等添加材料, 形成隔水泥膜， 防止水从地层中渗出，提高土仓内碴土的稠度来改善碴土的止水性以及在螺旋输送机上安装保压泵碴装置，以使土仓内的压力稳定平衡。防止涌水流砂和发生喷涌现象, 并利于螺旋输送机排土。 2）富水砂层中掘进可适量往土仓加入发泡剂，但必须根据实际情况严格控 制发泡剂配比及加入量。 泡沫溶液的组成：泡沫添加剂2%,水97%。泡沫组成：90?95%压缩空气和5?10%泡沫溶液混合而成。泡沫的注入量按开挖方量计算。 3）保持连续掘进，减少盾构机停顿时间。 4）适当缩短浆液胶凝时间，保证注浆质量。 盾尾同步注浆的量与地面沉降有较大关系，过少会造成地面较大的沉降，过多会窜浆至地面, 污染环境。富水砂层注砂浆极易往外扩散, 在掘进过程需根据 注浆压力（0.3?0.4MPa —般而言，注浆压力取1.1?1.2倍的静止水、土压力，）和地面情况及时调整注浆量（一般为建筑间隙的180%?200%），对管片背后对称均匀压注。注浆的标准是确保脱出盾尾的管片背后的空隙能填满，这不仅可降低后期地面的沉降,也对管片防水起到一定有利作用。 盾尾同步注浆是从盾尾圆周上的四个点同时注浆，考虑到水土压力的差别和防止管片大幅度下沉和浮起的需要，各点的注浆压力将不同，并保持合适的压差，以达到最佳效果。在最初的压力设定时，下部每孔的压力比上部每孔的压力略大0.5? 1.0bar。 穿越粉砂土层,同步注浆采用水泥砂浆,浆液的配比如下表。 胶凝时间：一般为3?10h,根据地层条件和掘进速度，通过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。对于强透水地层和需要注浆提供较高的早期强度的地段，可通过现场试验进一步调整配比和加入早强剂，进一步缩短胶凝时间，获得早期强度，保证良好的注浆效果。 固结体强度：一天不小于0.2MPa （相当于软质岩层无侧限抗压强度），28 天不小于 2.5MPa （略大于强风化岩天然抗压强度）。 浆液结石率：＞95%,即固结收缩率＜5%。

盾构在砂层中掘进的技术方法

盾构在砂层中掘进的技术方法 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～，砂层为良好的富水和透水地层，饱含地下水，渗透系数为～d。 二、盾构机技术特点 一、土压平稳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。 二、掘进施工可采纳复合式土压平稳盾构机具有放开式、半放开式及土压平稳三种掘进模式。掘进操作可自动操纵、也可半自动操纵或手动操纵。通过实验段的掘进选定六个施工治理指标来进行掘进操纵治理:a、土仓压力；b、推动速度；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，其中土仓压力是要紧的治理指标。 3、盾构机配备了自动导向系统, 可操纵和稳固掘进方向, 具有灵活转向纠偏能力。 4、盾构刀盘结构能知足不同地层的掘进速度要求。 五、盾构配备了同步注浆系统, 有利于操纵隧道周围土体沉陷及建筑物爱惜。 六、盾构配备了泡沫及膨润土注入系统, 有利于碴土改良。配备了紧缩空气系统, 有利于避免工作面的渗水及操纵地表沉降。 三、掘进施工技术 一、显现问题：盾构机在富水砂层施工时，容易引发地层沉降大、隧道喷涌、盾构姿态难操纵等问题。 二、要紧施工技术方法 （1）采纳土压平稳模式掘进，进行开挖面稳定，设定合理的掘进参数，操纵盾构机姿态，操纵土压力以稳固开作面，操纵地表沉降，将施工对地层的阻碍减到最小。 1）掘进进程土仓顶部压力操纵在，掘进速度操纵在30mm/min以上，出土量不得大于50m3； 2）盾构机姿态维持向上，趋势操纵在范围±4。

3）掘进的进程必需尽可能的快，中间尽可能减少停滞时刻。 4）在掘进接近1600mm时依照土仓顶部压力减少或不出土，以使掘进至1800mm时土仓顶部压力达到~范围。 （2）注入泡沫剂 1）盾构掘进进程中向土仓内及刀盘面注入泡沫等添加材料, 形成隔水泥膜，避免水从地层中渗出，提高土仓内碴土的稠度来改善碴土的止水性和在螺旋输送机上安装保压泵碴装置，以使土仓内的压力稳固平稳。避免涌水流砂和发生喷涌现象, 并利于螺旋输送机排土。 2）富水砂层中掘进可适量往土仓加入发泡剂，但必需依如实际情形严格操纵发泡剂配比及加入量。 泡沫溶液的组成：泡沫添加剂2%，水97%。泡沫组成：90～95%紧缩空气和5～10%泡沫溶液混合而成。泡沫的注入量按开挖方量计算。 （3）维持持续掘进，减少盾构机停马上刻。 （4）适当缩短浆液胶凝时刻，保证注浆质量。 盾尾同步注浆的量与地面沉降有较大关系，过少会造成地面较大的沉降，过量会窜浆至地面，污染环境。富水砂层注砂浆极易往外扩散，在掘进进程需依照注浆压力（～，一样而言，注浆压力取～倍的静止水、土压力，）和地面情形及时调整注浆量(一样为建筑间隙的180%～200%)，对管片背后对称均匀压注。注浆的标准是确保脱出盾尾的管片背后的间隙能填满，这不仅可降低后期地面的沉降，也对管片防水起到必然有利作用。 盾尾同步注浆是从盾尾圆周上的四个点同时注浆，考虑到水土压力的不同和避免管片大幅度下沉和浮起的需要，各点的注浆压力将不同，并维持适合的压差，以达到最正确成效。在最初的压力设按时，下部每孔的压力比上部每孔的压力略大～。 穿越粉砂土层，同步注浆采纳水泥砂浆，浆液的配比如下表。 表2-1 同步注浆材料初步配比表 浆液要紧性能指标

盾构机在砂卵石及中风化泥岩复合地质情况下掘进技术

盾构机在砂卵石及中风化泥岩复合地质 情况下掘进技术 摘要：盾构隧道掘进机，简称盾构机。是一种隧道掘进的专用工程机械，现 代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、 输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞 轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的 还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下 水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。不 同的地质构造对盾构机的正常掘进安全影响不同，依托成都轨道交通30号线双 寺区间工程，本文对盾构机在砂卵石及中风化泥岩复合地质情况下掘进技术进行 了详细阐述，希望能为同行提供一些借鉴和参考。 关键词：盾构机；砂卵石；中风化泥岩；复合地质；掘进技术 1砂卵石及中风化泥岩复合地质 砂卵石，对于浑圆状颗粒，分为圆砾石、卵石、漂石、砾石土、砂卵石等; 对棱角状颗粒，分为角砾石、碎石、块石、碎石土等。砂卵石是一种典型的力学 不稳定地层，颗粒之间的空隙大，没有粘聚力，砂卵石地层在无水状态下，颗粒 之间点对点传力，地层反应灵敏。刀盘旋转切削时地层很容易破坏原来的相对稳 定或平衡状态而产生坍塌,引起较大的围岩扰动使开挖面和洞壁失去约束而产生 不稳定。 泥岩风化特点，泥岩构成的崖壁风化速度快，而结核形成的石蛋风化速度慢，当泥岩层层风化剥落石蛋就慢慢孕育而出。中风化泥岩是软质岩。岩石在太阳辐

浅谈盾构机在砂层中掘进时的控制方法

浅谈盾构机在砂层中掘进时的控制方法 盾构机在砂层中掘进时，由于砂层透水性较强，容易造成砂层流失，最终结果是造成较大的地面沉降，以至于地面沉陷。本文结合多年的盾构施工经验总结出盾构机在砂层中掘进时的施工方法和相应措施，与同行们一起共同探讨。 标签：盾构隧道；地面沉降塌陷；防止措施 前言： 盾构隧道在施工过程中对地表的控制直接影响到整个工程项目的成功与否，特别是在建筑物密集的老城区和大量交通要道，所以盾构机在砂层中掘进时地面的塌陷及沉降要控制在允许范围内，这样才能把工程成本和经济损失降到最低。因此，我们有必要对盾构机在砂层中的掘进技术进行讨论，并寻求更好的施工方法。 1 项目地理概况 惠城际轨道交通工程GZH-12标盾构期间起止里程为DK97+966~DK100+885，盾构隧道长度2919m，从云山西路站始发，穿越东江、建筑物密集的老城区和大量交通要道后到达盾构接收井拆解吊出。此区间有约500m砂层地段，地层从上到下依次为：素填土、粉质粘土、圆砾土、细砂、全风化含砾砂岩、强风化含砾砂岩、弱风化含砾砂岩。地下水主要为潜水，水位3-3.6m，由于此地层距离东江近，从地层构造上看，砂层中的水略具承压性。 2 盾构隧道地面沉降塌陷的防止措施 盾构机通过此类地层时，由于与砂层直接接触的土层较薄，易受力变形产生裂隙和裂缝，从而形成了与砂层中的水有直接的联系通道，进而也将成为该砂层流失的通道，其最终的结果是造成较大的地面沉降，以至于地面塌陷。为了防止盾构机通过此地层时发生沉降、塌陷。其具体措施如下： 2.1 做好盾构机的维修和保养。 通过砂层前对盾构机进行全面检查、维修和保养，确保盾构机的故障率降到最低能够快速的通过砂层地段。特别是注浆系统和盾尾刷的检查和更换，只有完好的注浆系统才能够及时并有效的填充管片背后空隙。由于砂层中的渗水性较强，如盾尾刷密封失效就无法防止砂土、泥水从盾尾间隙冒出，造成水土流失。 2.2 采用土压平衡模式推进。盾构机通过砂层地段时，由于砂土具有渗水性大，受到扰动容易塌陷等特点，需要采用土压平衡模式掘进，以确保密封土仓压力稳定开挖面，控制地表沉降，防止地层出现塌陷。盾构机在砂层中掘进时，控制土仓压力有两种方式，一种是通过气压来控制土仓内压力，一种是通过土压来

盾构掘进技术施工要点

盾构掘进技术施工要点 一、土压平衡盾构掘进 （一）土压平衡式掘进特点 土压平衡盾构，是将开挖下来的土砂充满到开挖面和隔板之间泥土仓，根据需要在其中注入改良材料，用适当的土压力确保开挖面的稳定性。通过贯穿隔板设置的螺旋输送机，可在推进的同时进行排土。在施工时，必须在开挖两层隔板之间充满土砂，对其进行加压达到满足开挖面的稳定需要的状态。为了获得适合于盾构推进量的排土量，要对土压力和出土盘进行计量，对螺旋式排土器的转数和盾构的推进速度进行控制，达到平衡状态，同时，还要掌握刀盘扭矩和推力等，进行正确的控制管理以防止开挖面的松动和破坏。 （二）土仓压力管理 （1）在土压平衡盾构的施工中，为了确保开挖面的稳定，要适当地维持压力舱压力。一般，如果土仓压力不足，发生开挖面的涌水或坍塌风险就会增大。如果压力过大，又会引起刀盘扭矩或推力的增大而发生推进速度下降或地面隆起等问题。 （2）土仓压力管理的基本思路是：作为上限值，以尽量控制地表面的沉降为目的而使用静止土压力；作为下限值，可以允许产生少量的地表沉降，但可确保开挖面的稳定为目的而使用主动土压力。 （3）掌握开挖面的稳定状态，一般是用设置在隔板上的土压计来确定土仓压力。 （4）推进过程中，土仓压力维持有如下的方法： ①用螺旋排土器的转数控制； ②用盾构千斤顶的推进速度控制； ③两者的组合控制等。

通常盾构设备采用组合控制的方式。 （5）要根据各施工条件实施良好的管理。另外，需要确认伴随推进所产生的地基的变形、排土状态、刀盘扭矩以及其变化情况，及时在推进中修正土仓压力。 （三）排土量管理 （1）为了一边保持开挖面的稳定一边顺利地进行推进，则需要适量地进行排土，以维持排土量和推进量相平衡。可是，由于围岩的重度在掘进中会有一定的波动，以及受添加剂的种类、添加量或排土方式等因素的影响，排出渣土的重度也会发生变化，所以要恰当地掌握排土量是比较困难的。另外，作为排土，其状态可在半固体状态到流体状态之间变化，其性状是各种各样的。因此，仅单独根据排土量的管理来控制开挖面坍塌或地基沉降是困难的，最好是根据压力舱的压力管理和开挖土量管理同时进行。 （2）排土量管理的方法可大致分为容积管理法和重量管理法。作为容积管理法，一般是采用计算渣土搬运车台数的方法或从螺旋排土器转数等进行推算。重量管理法，一般是用渣土搬运车重量进行验收。计算渣土搬运车台数的方法是一种粗略式的估计，由于应用简便，在现场使用较多。 （四）渣土改良 土压平衡盾构的渣土排出量必须与掘进的挖掘量相匹配，以获得稳定而合适的支撑压力值，使掘进机的工作处于最佳状态。当通过调节螺旋输送机的转速仍不能达到理想的出土状态时，可以通过改良渣土的塑流状态来调整。 （1）改良渣土的特性： 在土压平衡工况模式下渣土应具有以下特性： 1）良好的塑流状态。 2）良好的黏稠度。

下卧粉细砂地层中盾构机掘进施工技术研究

下卧粉细砂地层中盾构机掘进施工技术 研究 【摘要】下卧粉细砂地层中盾构掘进存在栽头、管片上浮等施工难点，本文 从工程实例出发，针对这些难点进行分析，提出施工解决方案，确保了区间施工 质量和周边环境稳定，可作为同类型地层盾构掘进施工参考。 【关键词】粉细砂层、姿态控制、盾构施工 1. 引言 盾构法是我目前城市轨道交通区间工程最常见的施工方法，具有地面影响小、机械化程度高、安全性好、劳动强度第、进度快等优点。不同地层中盾构掘进施 工控制重点有所区别，近年来在我国苏州、合肥等城市地铁施工中，盾构机在下 卧粉细砂地层中掘进时不同程度地出现过盾构机栽头、管片上浮等问题。本文结 合合肥市轨道交通4号线区间隧道工程实例，从盾构施工原理出发进行分析，根 据原因提出针对性措施，为解决下卧粉细砂地层中盾构掘进施工提供方法建议。 1. 工程概述 合肥市轨道交通4号线土建施工总承包4标段区间（伊宁路站至巢湖路站） 隧道为两条单洞单线圆形隧道，上行线长852.299m，下行线长841.767m，最小 曲线半径为400m，区间线路最大坡度为25.5‰，线路纵坡采用节能“V”字形坡，线路间距约为16.0m~17.4m。管片衬砌环为双面楔形通用环，每环管片宽 1500mm/环，外径6000mm，内径5400mm。

区间隧道穿越工程地质Ⅲ单元，本段线路地形开阔，地势平坦。区间隧道覆 土厚度约为10.0~16.0m，穿越土层主要为粘土⑥ 2层、粉质粘土⑥ 3 层、粉土⑥ 4 层， 下卧粉细砂⑥ 5 层、粉质黏土⑦2层，详见图1。 区间属于水文地质Ⅱ单元，主要地下水类型为上层滞水（一）、潜水（二） 及承压水（三）。其中上层滞水（一）主要赋存于人工填土中，受大气降水补给， 水量微弱；潜水（二）赋存于⑥ 4层粉土、⑥ 5 层粉砂中，水量较大；承压水（三） 主要赋存于粉细砂层、残积土中，含水量较大。本区间抗浮水位标高取 12.80m~14.10m。 图1区间地质纵断面图 1. 潜在风险分析 本区间240~380环之间隧道掌子面上部为粘土⑥2层、粉质粘土⑥3层，掌子面下部为粉细砂⑥5层。 1. 1. 盾构机栽头 在盾构机施工振动荷载作用下，饱和粉细砂层中土粒向下沉，由于土粒大小不一样，土粒的下沉速度和快慢也不一样，临界状态时原来处于互相连接挤紧的土颗粒会上下跳动互相离开，处于悬浮状态，失去传力作用，全部荷载都转而作

盾构穿越砂层关键施工技术

盾构穿越砂层关键施工技术 盾构机是城市隧道建设中的重要工具，特别是在地铁工程的建设中，盾构机被 广泛应用。然而，穿越砂层的隧道施工对盾构工程具有极高难度，需要采用专门的技术手段和措施。本文将介绍盾构穿越砂层的关键施工技术，以及相关注意事项。 砂层的特点 砂层是由砂石颗粒混合构成的地质层。砂层可以分为三种类型：坚硬的碎石砂层、软硬交替层和厚石英砂层。其中，碎石砂层的强度最高，其次是软硬交替层，厚石英砂层的强度最低。在盾构穿越砂层时，砂层的强度和稳定性是决定穿越难度和风险程度的关键因素。 盾构穿越砂层的关键技术 前处理技术 在盾构机开始穿越砂层之前，需要进行前处理工作。前处理工作主要包括勘察、洞口加固和隧道条件评估三个方面： 勘察 盾构穿越砂层前，需要对隧道线路进行详细的勘察和测量。勘察过程中需要确 定隧道的长度、深度、砂层的类型、厚度和倾角等关键参数，为后续加固设计提供依据。 洞口加固 在盾构机进入砂层前，需要对洞口进行加固。加固方式主要有三种：•防渗板加固：将橡胶防渗板和钢板嵌入岩石中，增强洞口结构的稳定性。 •钢壳加固：将钢壳嵌入中空砖石中，增强洞口结构的稳定性。 •钻孔灌浆加固：在岩石洞口中钻孔并注入浆液，增强洞口的稳定性。 隧道条件评估 在进入砂层前，需要评估隧道构造和地层条件。评估结果可以为确定机器的设计、施工和安全操作提供依据。 机器设计 盾构机的设计是关键因素之一，主要需要考虑以下几个方面：

掘进机头的设计 掘进机头需要具备高强度和耐磨性。对于穿越碎石砂层和软硬交替砂层的隧道，掘进机头需要增加盘刀、耐磨头盘和耐磨刀头等附件。 液压和控制系统的优化 在穿越砂层时，盾构机的液压系统需要具备高压、高流量和高性能。同时，控 制系统也需要优化，以适应砂层穿越的复杂情况。 插入管道的安装 在穿越砂层时，为了保证隧道的稳定性，需要在机器尾部安装插入管道。插入 管道需要具备强度和承载能力，同时可以保证砂层的环境稳定。 施工技术 在施工过程中，需要注意以下几个关键点： 监控砂层状况 在盾构穿越砂层时，需要对砂层的移动、变形和变化等情况进行监控和分析。 可以采用岩屑组分分析、地形雷达数据分析和生产过程分析等方法，以及时发现潜在问题。 机器推进速度的控制 穿越砂层时，机器推进的速度需要根据砂层结构和稳定性来确定。对于不同类 型的砂层，推进速度也不同。通常情况下，砂层稳定时，可以适当提高推进速度，提高效率。 站点的密封处理 在掘进过程中，需要对站点进行密封处理。密封处理可以减少砂层的损害和环 境破坏，同时也可以保证隧道的稳定性。 常见的问题及处理 在盾构穿越砂层的施工过程中，常会遇到以下问题： 砂层的下沉和变形 砂层的下沉和变形可能会引起隧道的破坏，甚至导致灾难性后果。可以采用灌 浆和人工支撑等方式，对变形部位进行加固和支持。

富水砂层盾构掘进技术

富水砂层盾构掘进技术 摘要：随着对地下空间的不断深入的挖掘与使用，我国众多的二三线城市也开始了地下铁路工程建设。近几年来，在富水沙土地层中，盾构施工一直是一个备受重视的课题。相对于常规隧道施工，盾构法因其速度快、适应性强、自动化程度高和环境干扰小等优势，被广泛用于城市轨道交通建设中。但在富水沙质地层中，盾构施工极易出现工具磨损、管片上浮、施工参数反常、突水等问题，严重时会造成安全事故。本文借南通市城轨交通2号线一期工程探讨富水砂层盾构掘进技术。 关键词：富水砂层；地铁盾构；掘进技术 1工程简介 1.1工程下穿地质条件 南通市地处长江下游冲积平原，地形平坦，地貌类型单一。总体上，本标段拟建地下区间沿线地势一般较平坦，仅河道区域地势稍低。本工程沿线场地表层普遍分布的第①1层杂色填土、一般厚度约为1.5~3.0m左右，局部区域较厚，为3~5m,呈松散状态，表层为路面，含大量碎石、碎砖、混凝士等杂物:下部以粉性土及粘性土为主。填土在市政道路、市区建(构)筑物处分布较厚，成分较杂，均匀性差，其当填土厚度较大、且土质较为松散时，隧道掘进、联络通道施工造成对地表的影响也会较其他区域大，施工应引起注意。 1.2工程水文地质条件 沿江地表水流以流经河道及相邻河道为主。该地区地表水体系统发育，其水位变化与长江流域的水位变化及大气降水量变化密切相关。通过对该地区的水文地质分析，确定了该地区的水头深度在2-5 m之间。位于工地④1 t层的较低部分的⑤1、⑤2、⑤3层直接与⑥层连通，可以被看作是一级承压含水层，故这一层的地下水是一类承压含水层。该地层因其厚大，且含大量淤泥，故地下水与承

压水的水力关系不明显。④1t层与下部第⑤层承压水相连，故④1t层与承压水 水力联系较强。 2盾构掘进施工工艺 在富砂土地层中，盾构机的掘进将导致地面出现隆沉现象。在较低的设计土 压力下，地面将出现明显的下陷现象，而在较高的土压力下，地面将出现隆起现象。富水砂层自身构造疏松，水分含量较高。注浆不彻底，会使其内部水分损失，产生沉陷；注浆量大，又会改变砂岩地层的构造，使其产生凸起。在富水砂岩地 层中，注浆工作对盾构机的稳定起着至关重要的作用。 2.1掘进施工参数控制 区间沿线地貌为长江三角洲冲积平原区。岩性主要为粉（砂）土等。因此盾 构机在全程推进过程中主要采用加泥式土压平衡模式。掘进控制管理主要有六个 方面: （1）土仓压力； （2）推进速度； （3）总推力； （4）排土量； （5）刀盘转速和扭矩； （6）注浆压力和注浆量。 其中土仓压力是主要的管理指标。 盾构掘进施工过程中，按照《盾构区间施工监测方案》加强盾构正常掘进及 下穿建筑物、管线过程的监控量测，并及时对监控量测数据进行分析和汇总，将 结果反馈给土建工程师和盾构机司机，方便其在后续施工过程中对盾构掘进参数 进行优化和调整。

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 盾构是一种用于地下隧道建设的现代化设备，其掘进技术措施在砂层中的应用尤为重要。砂层是一种砂质土壤，具有颗粒大、孔隙率高、透水性好等特点，因此在盾构掘进过程中需要采取一系列技术措施来保证工程的安全和顺利进行。 首先，在砂层中掘进盾构时，需要进行水文地质勘察和分析。通过对砂层的孔隙结构、含水层分布和水文条件等方面进行深入研究，可以了解盾构施工中可能遇到的水文地质问题，制定相应的施工方案。 其次，为了减小地下水位对盾构掘进的影响，需要进行直井降水或地下水的抽排处理。通过钻井、注浆、泵水等方法，有效地降低地下水位，保持隧道周围地层的稳定，保证施工的安全进行。 盾构机在掘进过程中，需要不断注浆来稳固土体，防止土体松动。特别是在砂层中，由于砂层的颗粒大、透水性好，容易造成土体松动，因此注浆措施尤为重要。注浆可以利用压力泵将浆液注入土体内部，增加土体的黏聚力和抗剪强度，提高土体的稳定性。 盾构施工过程中，还需要进行土体压密处理，以提高土体的密实度。通过盾构机的刀盘和推进系统对土体进行压实、剪切等作用，使土体变得紧密和坚硬。特别是在砂层中，由于砂层颗粒间的空隙较大，需要采取相应的措施来增加土体的密实度。 在砂层中掘进盾构时，还需要进行排土处理。由于砂层颗粒大、透水性好，排土量较大。因此，在盾构施工过程中需要及时排出掘进的土屑，以保持正常的施工进展。

此外，工程管理和安全措施也是盾构在砂层中掘进的重要技术措施。施工过程中需要做好现场管理，合理安排人员和机械设备的调度，保证施工进度和质量。同时要加强安全教育和培训，提高施工人员的安全意识和技能水平，避免事故的发生。 总之，盾构在砂层中掘进需要采取一系列的技术措施来保证施工的安全和顺利进行。从水文地质勘察和分析、直井降水、土壤干燥度控制，到注浆、土体压密和排土处理，以及工程管理和安全措施，都是盾构在砂层中掘进的重要环节。只有综合运用这些技术措施，才能保证隧道工程的质量和安全。

盾构机掘进不同地层条件下的操作要点

盾构机掘进不同地层条件下的操作要点 1、工程地质 1.1 、本工程长江段水下地层： •上部由第四系全新统新近沉积松散粉细砂，中粗砂组成， •中部由第四系全新统中密〜密实粉细砂组成， •下部基岩为志留系泥质粉砂岩夹砂岩、页岩； 1.2 、江南及江北两岸地层：•地表有呈松散状态的人工填土， •上部由第四系全新统冲积软〜可塑粉质粘土， •中部由第四系全新统中密〜密实粉细砂组成， •下部基岩为志留系泥质粉砂岩夹砂岩、页岩。 2、盾构始发段的掘进盾构在始发段推进时，主要控制盾构的推进油缸行 程和 限制盾构每一环的推进量。同时，检查盾构是否与始发台、 洞门发生干涉或是否有其他异常事件或事故的发生，确保盾构安全的向前推进。 2.1 、始发时盾构推进参数的控制

2.2、始发时盾构姿态的控制 盾构在始发台上向前推进时，一般通过控制推进油缸行程使盾构机基本沿始发台向前推进。如盾构出现较大的偏差时，可以通过适当的调整推进油缸行程进行合理的纠偏，纠偏趋势值原则上不大于土2%。。2.3、始发时的注意事项 •开始时推进时，要密切关注洞门扇形压板与盾壳之间的间隙，防止冒浆。 •盾构位于始发台上时尽量不要进行姿态调整。 3、盾构到达井的掘进 土仓压力在距洞门距离大于10米时可保持与区间隧道掘进时一致的

压力，而在距洞门5〜10米时需适当减小压力，在距洞门2〜5米时应将土压转换为相应的气压。在距洞门仅2米时应减小土仓压力，小于1米时应尽量排出土仓中的 渣土，以使洞门岩面的渣土顺利进入土仓。 3.1、盾构机到达井掘进参数控制 盾构机进入到达段后，首先减小推力、降低推进速度和刀盘转速，控制泥浆系统的流量和压力，并时刻监视气压室的压力值，避免较大的地表隆陷。 盾构机刀盘距离贯通里程小于10米时，进一步降低推 力、刀盘转速以及推进速度，避免由于刀盘前部土体太薄，造成刀盘前部形成坍塌。 4、富水地层的掘进要点 盾构机过江、富水地层时要把握“护头保尾”原则，即始终保持盾构机头土仓压力稳定和盾尾密封良好，并利用信息化施工手段，及时调整盾构机各种参数。 4.1、盾构设备性能是能否树立进行顺利掘进的关键。因此必须对盾构机进行全面系统地检查与维修，保证盾构在性能完好。 4.2、正确设定掘进参数。土仓压力设定考虑到当地的天气、雨水的影响，严格控制泥水系统的流量。在停机期间，确保泥水系统工作正常。 4.3、特别注意地下水浮力问题。在富含地下水的硬岩地层中掘进时，管片所受到的浮力远与其自重，管片在浮力作用下产生上浮。为此，必