富水砂层土压平衡盾构关键施工技术
在富水砂层中采用土压平衡盾构掘进施工，具有较大的风险和难点，本文南京地铁TA15标工程土压平衡盾构施工的成功实例，文中主要分析了富水砂层中土压平衡盾构施工中的重点、难点。为增强盾构机的防水性能，对盾尾、铰接、将螺旋输送等密封系统做的技术上的改进。
标签：土压平衡盾构机;富水砂层;掘进参数
一、前言
土压平衡盾构对全断面富水砂层的适应性是一个较复杂的综合技术问题，掘进施工中面临着如何保证高灵敏性土体稳定的难点以及隧道喷涌、地层沉降大等风险。要取得良好的施工效果，需要从改善盾构机设备的性能配置、施工工艺参数（掘进参数）、辅助措施（碴土改良）等方面综合考虑。
二、盾构机设计要考虑的关键因素
TA15标盾构机由德国引进。本工程中主要对盾构机的密封系统和盾构机刀盘系统做了改进。
1、盾构密封系统
富水砂层中的土砂在高水头压力下可能从各种间隙涌入隧道，为此盾构设计必须有良好的密封系统，其中重点保证盾尾系统、铰接系统和螺旋输送机的密封防水性能。
（1）盾尾密封系统
盾构机盾尾设计了3排环形弹性较好的钢丝刷，每排钢丝间距30cm，构成2个盾尾油脂仓;2个仓共设8个油脂孔，掘进中自动或手动注入密封油脂，减少钢丝刷磨损和填充钢丝刷之间的空隙，防止砂水进入盾构机。
（2）铰接密封系统
铰接利于盾构曲线施工，其连接部位必须考虑防水措施。铰接部位除了采用弹性橡胶条，还设置了应急橡胶气囊。当橡胶止水条不能满足防水要求时，立即向橡胶气囊充气，使气囊膨胀暂时堵塞空隙，然后逐步缩回后体。
（3）螺旋输送机密封系统
为有效防止“喷涌”，螺旋输送机设计了双闸门。前闸门通过螺旋轴伸缩来实现关闭，后闸门随时能关闭。如果施工人员带压进行土仓作业，前闸门可进一步
提高土仓的密封性。
2、盾构机刀盘系统
砂层软土地层中刀盘设计考虑切刀为主、刮刀辅助。本工程的盾构刀盘设计了切刀112把、刮刀16把、中心刀1把，刀盘开口率达40%。刀盘分成4块，有16个碴槽。碴槽布置与土碴开挖量对应，其中8个碴槽接近刀盘中心，既防止刀盘中心部位“泥饼”的形成，也提高刀盘的开挖效率。为改善砂层的塑性及粘度、降低透水性及内摩擦力，刀盘及密封隔板设计了泡沫、泥浆注入管路，通过压注高性能泡沫，有效防止高水头水砂“喷涌”的发生。
三、掘进参数设置
1、土压力设置
土压力值是影响盾构机到达前和通过时地层沉降的关键因素，土压力设置必须科学合理。根据朗肯主动土压力理论，采用土水分算计算该工程盾构区间隧道中心水平土压力为0.12～0.18MPa。掘进施工中，为较好地控制地层沉降，土压力设置宜比理论计算值高0.02MPa。
若土压力设置偏低，则有以下弊端：
（1）无法维持切削面稳定，对地层扰动大，在盾构机前方、盾构机通过时及盾构机后方地层固结沉降均较大;
（2）盾壳与围岩间的空隙不能得到挤压填充，盾构机通过时沉降大;
（3）易造成出渣量偏大，导致地层损失，在盾构机前方及盾构机通过时地层沉降均较大;
若土压力设置过大，则弊端如下：
（1）对地层扰动大，对后期沉降不利;
（2）盾壳与围岩间的空隙过分挤压填充，虽使盾构机前方及盾构机通过时的沉降得到有效控制，但也增大了围岩对盾构机的握箍力，即摩阻力增大，导致盾构机铰接装置受力较大，铰接油压大，铰接油缸易被拉长，对设备损害较大;
（3）总推力大，易造成管片破损等质量问题;
（4）掘进速度减慢。
因此，土压力设置的是否合理非常关键。设置过小，不利于沉降控制，设置过大，对盾构设备损害大，且不利于施工质量和进度控制。
掘进施工中应尽量保持土仓压力稳定，以减小对地层的扰动。盾构机下穿重要建（构）筑物时，根据设计沉降要求，可适当提高土仓压力，以减小盾构到达前和通过時的地层沉降，使地层最终累计沉降值满足设计要求。
2、出渣量控制
盾构隧道开挖地层为中砂层，该地层孔隙率大，中压缩性，砂土被开挖出来后孔隙率基本不发生变化，加入的膨润土和高分子聚合物等碴土改良材料为细颗粒或溶液，也可完全填充到砂土孔隙中。故出渣松散系数为1.0，即出碴量为理论计算量，1.2m环宽管片出渣量为37.2m3。
富水砂层为高敏感地层，稳定性极差，盾构掘进施工中要严格控制每环的出土量，并根据千斤顶行程实时进行控制，避免因出土超量引起地层损失，导致产生较大地层沉降。
3、刀盘扭矩
刀盘扭矩与千斤顶推力、土仓压力、刀盘转速、碴土改良效果等因素有关，并考虑避免盾构机滚转速度过快，刀盘扭矩不宜过大。在该工程盾构掘进施工中刀盘扭矩控制在2500～2800kNm。
4、刀盘转速
刀盘转速应与刀具配置、千斤顶推力、刀盘扭矩、掘进速度、出渣速率等参数相匹配，使刀盘切屑土体的速率与出渣速率达到动态平衡，刀盘扭矩、掘进速度处于较优状态。在砂性地层中，刀盘转速一般取1.0～1.3r/min。
5、掘进速度
盾构掘进速度与千斤顶推力、土仓压力、刀盘扭矩、碴土改良效果等参数有关，施工中应综合考虑。在满足刀盘扭矩、土仓压力处于设计值的条件下，可通过调整千斤顶推力和出渣速率来控制掘进速度。在中砂层及粉细砂层中盾构掘进速度控制在约20～30mm/min，在粗砂层中盾构掘进速度控制在约30～40mm/min，其他各项参数能处于较好状态。掘进过程中保持掘进速度稳定，连续均衡。
6、盾构推力盾构总推力可根据其他掘进参数及盾构机姿态调整等具体掘进情况适当调整，在全断面富水砂层中，盾构总推力一般控制在15000～20000kN。
综上所述，掘进参数的理想状态是刀盘扭矩不超过设定值，土仓压力稳定在设定值，推力适当，出土量控制合理，掘进速度快。但因要满足刀盘扭矩、土仓压力设计要求，常会出现以下矛盾：刀盘扭矩过大，减小推力则掘进速度会减慢，出土量也可能增大;在刀盘扭矩一定时，要提高掘进速度，需加快出土速度、增
大出土量，若掘进速度不能得到相应提高，则土压力会小于设定值，且出土量过多，地层沉降大。因此，要综合考虑各项掘进参数的设计要求和可调范围，并通过碴土改良等辅助措施将各项掘进参数调整到最优状态。
四、浅基多层建筑群下掘进的施工技术措施
本标盾构下穿浅基旧建筑物20幢，基础大都为条形基础，承载能力较差，部分房屋已有数条裂纹;设计线路并不是在这些建筑物的正下方通过，而是从建筑物的角部或侧部穿过，容易发生不均匀沉降。经参建的专家研讨，在施工中采取了以下措施：
1、保证快速连续通过，进入建筑群前，对盾构机和配套设备（水平运输的电瓶车、垂直运输的门吊和砂浆搅拌站等）进行全面保养和维修，减少盾构因设备故障停机的情况。
2、加强地表及建筑物的监测，把监测的成果及时反馈到盾构操作室（要符合盾构沉降的一般规律，盾构前方的监测点变形控制在+1～-1mm范围内，盾构通过时监测点沉降变形在-3～-6mm范围内，地表最终沉降控制在15～25mm范围内）;
3、土仓压力应比普通地层施工要提高，并根据地表监测的结果，不断调整土仓压力参数;注浆以规范要求的130%～180%的填充率为最低值，适当提高注浆量（有资料表明有些地层中充填率可达250%）;
4、要求控制盾构每循环的出渣量，发现异常要及时处理;
5、盾构掘进过程中，专人检查盾构的铰接密封和盾尾密封，发现有泄漏应及时处理;
6、应防止出渣时“喷涌”。盾构掘进的每循环结束前，关闭螺旋输送机后闸门，打开的闸门再掘进一段（约为10～20cm），发现土仓压力没有变化后方关闸门停止盾构掘进，确保土仓内满仓土，并有一定气压。如果发生了“喷涌”，螺旋输送机的出碴门宜减小，开启宽度为150～200mm，并通过正反转以及加入大量的泡沫來改良渣土。盾构机穿越该段约300m建筑群共用20天，地表最大沉降22.5mm，建筑物最大沉降18.2mm。监测结果显示，地表沉降基本符合原设定的规律。
五、结语
综上所述，在对地铁隧道进行施工时，采用富水砂层地区采用土压平衡盾构要实现较高的施工质量、较快的施工进度以及施工与环境沉降小，适应性良好的盾构设备是前提，科学合理的掘进参数是关键，有效的碴土改良和及时、充分的壁后注浆等辅助措施是保证。
参考文献：
[1]宋天田，周顺华：《复合地层条件下盾构刀盘设计研究》，《地下空间与工程学报》，2007年03期
[2]吴昊：《土压平衡盾构过富水砂层的施工参数选定与控制措施》，《中外企业家》，2009年22期
[3]秦建设，朱伟：《土压式盾构施工中地下水出渗机理研究》，《岩土力学》，2004年10期
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 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 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。
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。
富水砂层土压平衡盾构关键施工技术 在富水砂层中采用土压平衡盾构掘进施工，具有较大的风险和难点，本文南京地铁TA15标工程土压平衡盾构施工的成功实例，文中主要分析了富水砂层中土压平衡盾构施工中的重点、难点。为增强盾构机的防水性能，对盾尾、铰接、将螺旋输送等密封系统做的技术上的改进。 标签：土压平衡盾构机;富水砂层;掘进参数 一、前言 土压平衡盾构对全断面富水砂层的适应性是一个较复杂的综合技术问题，掘进施工中面临着如何保证高灵敏性土体稳定的难点以及隧道喷涌、地层沉降大等风险。要取得良好的施工效果，需要从改善盾构机设备的性能配置、施工工艺参数（掘进参数）、辅助措施（碴土改良）等方面综合考虑。 二、盾构机设计要考虑的关键因素 TA15标盾构机由德国引进。本工程中主要对盾构机的密封系统和盾构机刀盘系统做了改进。 1、盾构密封系统 富水砂层中的土砂在高水头压力下可能从各种间隙涌入隧道，为此盾构设计必须有良好的密封系统，其中重点保证盾尾系统、铰接系统和螺旋输送机的密封防水性能。 （1）盾尾密封系统 盾构机盾尾设计了3排环形弹性较好的钢丝刷，每排钢丝间距30cm，构成2个盾尾油脂仓;2个仓共设8个油脂孔，掘进中自动或手动注入密封油脂，减少钢丝刷磨损和填充钢丝刷之间的空隙，防止砂水进入盾构机。 （2）铰接密封系统 铰接利于盾构曲线施工，其连接部位必须考虑防水措施。铰接部位除了采用弹性橡胶条，还设置了应急橡胶气囊。当橡胶止水条不能满足防水要求时，立即向橡胶气囊充气，使气囊膨胀暂时堵塞空隙，然后逐步缩回后体。 （3）螺旋输送机密封系统 为有效防止“喷涌”，螺旋输送机设计了双闸门。前闸门通过螺旋轴伸缩来实现关闭，后闸门随时能关闭。如果施工人员带压进行土仓作业，前闸门可进一步
富水软土地层盾构掘进施工技术 摘要：广州市河湖众多，水网发达，随着城市化进程不断加快，南珠江两岸 也加快了开发的步伐。本文以广州市轨道交通十号线某区间为例介绍了富水软土 地层盾构掘进通过控制与优化掘进参数、渣土改良、改善同步注浆工艺以达到控 制地层变形、管控风险及提高效益的目的。为类似工程施工提供了借鉴。 关健词：富水软土地层，盾构掘进，施工技术 引言 随着我国经济的快速发展，地铁越来越普及随着工程的增多，城市交通压力 得到有效缓解，交通安全水平得到提高它在一定程度上是城市社会经济发展的主 要产物。从目前各大地铁的应用情况来看，已经得到了广泛的应用，地铁工程对 变形控制要求很高，因此，如何在富水软土地层盾构掘进施工具有重要意义，富 水软土层含水量高，流动塑性大，周围环境差在盾构施工过程中，盾构机的姿态 容易失控，这种现象主要表现在盾构机头栽植和上浮，从而造成盾构管片浮动和 其他问题；如果盾构参数控制不当，会对周围环境和结构造成破坏地面容易下沉。因此，盾构隧道施工的风险分析非常重要并进行风险控制，确保开挖面稳定，有 效控制地表沉降，准确确保沿线构筑物安全，合理选择隧道控制施工管理指标管 理意义重大。本文以广州市轨道交通十号线明挖车站为例介绍了盾构法在富水软 土层中施工的成功经验，供参考。 1. 工程概况 区间所属地貌为珠江三角洲冲积平原（海陆交互冲积区），场地地形较平坦，相对高差较小，地面高程一般为7.33～8.76m。以水道、道路、厂房、空地为主。 区间右线长度1794.459m，设计起迄里程为YDK19+375.100～YDK21+166.000，采用土压平衡盾构法施工，区间隧道管片外径6.4m，内径5.8m，管片厚度0.3m，
气压辅助土压平衡盾构机通过泥质粉砂岩与富水砂层复合地层施工工 法 气压辅助土压平衡盾构机通过泥质粉砂岩与富水砂层复合地层施工工法 一、前言随着城市化进程的加速和人口的增加，地下空间的开发和利用需求也逐渐增加。作为城市地下空间建设的重要手段之一，盾构工程在近年来得到广泛应用。然而，在实际的施工过程中，常常会遇到复杂的地质条件，例如泥质粉砂岩与富水砂层复合地层。针对这种情况，气压辅助土压平衡盾构机施工工法应运而生。 二、工法特点气压辅助土压平衡盾构机通过在盾构机前端设置控制气压室和水平刀片，利用气压辅助土压平衡原理，以及盾构机内的压浆注浆装置，实现了对复合地层的穿越和支护。这种工法具有以下特点：1. 高效性：由于气压和注浆的作用，可以明显减小土体的阻力，提高推进速度。2. 纵向稳定性： 通过控制气压和注浆，可以实现在复杂地质条件下的有效支护和较好的纵向稳定性。3. 环境友好性：通过气压辅助和注浆 技术，可以有效控制地下水位和土层沉降，降低对周围环境的影响。4. 节约成本：相对于传统方法，这种工法可以减少支 护工程的投入，提高效率，降低施工成本。
三、适应范围气压辅助土压平衡盾构机工法适用于泥质粉砂岩与富水砂层复合地层。具体而言，适用范围包括但不限于：稠粉质土层、富水砂层、软黏土层、弱岩体等复杂地质条件。 四、工艺原理该工法通过在盾构机前端设置控制气压室和水平刀片，利用气压辅助和注浆技术实现复合地层的穿越和支护。工艺原理如下：1. 控制气压室：通过控制气压室内的气压，可以减小土体的阻力，提高盾构推进速度。2. 注浆技术：盾构机内设有压浆注浆装置，通过注入一定量的注浆材料，巩固土体，提高支护效果。3. 水平刀片：设置在盾构机前端的 水平刀片可以在推进过程中切削和加固地层，确保施工的稳定性和质量。 五、施工工艺1. 前期准备工作：包括清理工地、对地质 条件进行勘察，选择合适的盾构机，安装施工现场所需的设备和材料。2. 卸料设备安装：将盾构机前端的卸料设备安装到 现场，并进行调试，确保其正常运行。3. 控制气压室设置： 在盾构机前端设置控制气压室，通过调节气压实现对土体的控制和支护。4. 注浆装置安装：安装盾构机内的压浆注浆装置，并通过管道与注浆材料连接。5. 推进与支护：盾构机启动后，根据实际情况控制推进速度和注浆量，同时调节气压室内的气压，以实现对复合地层的穿越和支护。6. 完成工作：完成盾 构机的推进工作后，进行现场清理和检查，确保施工质量和安全。 六、劳动组织为了保证施工的顺利进行，需要组织一支高效的施工队伍。施工队伍应包括盾构机操作人员、注浆技术人员、现场监理人员等。
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
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。
富水液化砂层土压平衡盾构掘进地表沉降控制技术 富水液化砂层土是指在地下水位高、地层松软并富含水分的地质环境下，土层会发生 液化现象，导致土体失去承载能力，出现沉降甚至塌陷。盾构法在这种土质条件下施工时，极易引发地表沉降，对地表建筑、道路、管线等地上构筑物造成不可忽视的影响，因此如 何有效控制地表沉降成为盾构法施工中的重要技术难题。 对于这一难题，研究人员通过不懈的努力，提出了多种地表沉降控制技术，并在实际 工程中取得了一定的成果。压平衡盾构法可以有效地控制富水液化砂层土地表沉降，成为 解决这一难题的重要技术手段。 压平衡盾构法是盾构法的一种变种，是在保持地下水位与地表水位平衡的情况下进行 施工的一种盾构法。其主要特点是在盾构机前部加装了压平衡舱，通过向舱内加压使舱内 压力与地下水压力相平衡，达到防止土层液化和地表沉降的目的。在富水液化砂层土地质 条件下，采用压平衡盾构法进行盾构施工，可以实现对地表沉降的有效控制。 具体而言，压平衡盾构法掘进过程中，通过不断地向压平衡舱内注入水压，使得舱内 压力始终与地下水压力相平衡。这样一来，地下水就不会对土层进行向上渗透，并进一步 导致土层液化和地表沉降。适当的注水压力还可以在盾构机前部形成压力平衡带，防止土 层在掘进过程中向外侧挤压，减小地表沉降的影响。值得注意的是，为了确保盾构机在施 工过程中能够始终保持压力平衡，需要对地下水位、土层物理性质、注水压力等因素进行 精确的监测和控制。 除了压平衡盾构法外，还有一些其他技术手段可以用于控制地表沉降，包括地下注浆、地下冻结、水平顶管、动态加固等。这些技术手段可以根据具体的地质条件和工程要求来 选择和组合使用，以实现对地表沉降的有效控制。 在实际工程中，压平衡盾构法取得了一定的应用成果。上海地铁10号线和杭州地铁1号线等工程，都采用了压平衡盾构法进行施工，并取得了良好的地表沉降控制效果。这表明，在富水液化砂层土地质条件下，采用压平衡盾构法进行盾构施工是可行的，并且具有 一定的工程实践意义。
富水砂层盾构施工技术及掘进问题分析 摘要：在富水砂层盾构施工中，由于土体的敏感性，在施工中很难有效地保持 原有土体状态的稳定，容易出现隧道涌水、地表塌陷等问题。为提高富水砂层盾 构掘进施工质量，施工人员应结合当地地质条件，合理设计盾构掘进设备的运行 参数，调整淤泥质土改良配合比，以保持土层的稳定性。本文也将结合呼和浩特 市轨道交通一号线一期工程06标施工对此进行分析。 关键词：富水砂层；盾构施工技术；掘进问题 一、工程概况 本工程为呼和浩特东站～市政府路站区间盾构施工，本区间为反向掘进，即 由大里程往小里程方向掘进。区间起于呼和浩特东站南广场南侧的东站前街上的 呼和浩特东站，出呼和浩特东站后，继续沿东站前街下敷设，穿过万通路过街通 道后进入水岸小镇小区，然后在东河下方向西南侧穿过市政府广场进入市政府站。区间设计起止里程范围为：ZDK20+175.68～ZDK21+876.657，右线隧道长1700.56米，左线隧道长1700.645米（含有一处短链0.332米），区间共设置3座联络通道。 本次施工路段的地质条件较为复杂，在施工区间中还存在部分富水砂层区域，盾构施工中容易出现地表沉降等问题。同时施工人员对施工位置的水文条件进行 了勘测，该区段的地下水主要为上层滞水、基岩裂隙水。根据勘察结果，场地下 伏泥岩裂隙发育，但多呈闭合状，为泥质充填或泥质胶结，试验过程中进水流量 较低，岩石透水能力较弱。 二、富水砂层盾构施工技术 结合沈阳地铁九号线23标盾构区间施工实际，通过盾构在富水砂层中掘进及现场试验发现，单靠注入膨润土进行渣土改良，无法有效地改变渣土的“塑性流动状态”，且容易出现扭矩增加，螺旋机出渣不均匀，掘进速度不稳定，掌子面容易失稳的情况。采用膨润土和泡沫剂进行渣土改良后，渣土改良效果得到了很大的 提高，渣土流动性较好，出渣均匀。膨润土配合采用膨润土∶水=1∶10，泡沫剂 原液比采用2.5%~3.5%的比例充分发泡进行，泡沫液耗量控制在55~60L/环，碴土 改良效果较好。 做好始发和接收前的盾构机检修工作，避免在始发和接收时出现机械故障。 盾构机顶进洞门、开始向前掘进时暂不出碴、超量注入泡沫和膨润土改良渣土， 以建立土仓压力，稳定开挖面土体，待土仓内全部积满渣土后，再根据掘进速度 控制出渣量，避免出现超挖，引起地表沉降。盾构掘进临近接收洞门时，应严格 控制盾构机的姿态，避免出现“叩头”现象。控制掘进速度、逐步减小土仓压力与 推力，切口环超过帘布橡胶后及时接紧钢丝绳，防止泥砂流出。 主要防止措施有以下要点：（1）土仓压力要高于净水压力，避免外界水进入土仓，防止土仓内因地层中大量水的进入而产生泥砂分离、离析进而造成喷涌；（2）控制土仓加水的量，尽量做到出渣偏稀但不离析；（3）具备高分子聚合物 加入系统，土仓渣土离析产生喷涌而不可控时可按照高分子聚合物使用说明适当 加入作为应急措施；（4）尽量缩短停机时间，加强工序衔接，连续施工是克服 喷涌的关键。 三、掘进问题及措施 在进行富砂层盾构施工时，掘进过程主要会引发地表的隆沉，这一过程随着
土压盾构穿越超大埋深富水断裂带 施工工法 土压盾构穿越超大埋深富水断裂带施工工法 一、前言随着城市化进程的加快和土地资源的日益紧张，地下空间的有效利用成为了当今社会发展的重要方向。土压盾构作为一种先进的地下隧道掘进技术，广泛应用于城市地铁、地下通道等各类工程中。然而，在穿越超大埋深富水断裂带时，由于地下水压强大、连续泥土层的稳定性较差等因素，土压盾构施工面临着较大的挑战。因此，如何有效地实施土压盾构施工并保证工程质量成为了关注的重点。 二、工法特点土压盾构穿越超大埋深富水断裂带的工法具有以下几个特点：1. 采用了完全控制压力平衡技术，通过控 制注浆压力来平衡地下水压力，以确保施工过程中的安全稳定。 2. 引入了地下连续墙技术，通过在工作面上安装地下连续墙 来增加施工面的稳定性和强度，有效地抵抗地下水和土体的压力。3. 采用了定向冻结技术，通过在施工面周围冻结土体来 提高施工面的稳定性和承载力。4. 通过在淤泥地层中设置盆 地式控制层，有效地抑制地下水的涌出，保证了施工面的安全和稳定。 三、适应范围土压盾构穿越超大埋深富水断裂带的工法适用于以下场景：1. 深埋地下水丰富的地区。2. 断裂带宽度较大、地下水压力较大的地区。3. 断裂带上存在地下连续泥土
层结构，稳定性较差的地区。4. 断裂带周围形成坚固壁厚较 大的条件下。 四、工艺原理土压盾构穿越超大埋深富水断裂带的工法的施工工艺如下：1. 施工前期：进行地质勘察和分析，了解地 下水情况、土体特性等。制定详细的施工方案和工期计划。2. 施工准备：准备必要的材料和机具设备，搭建起施工现场并进行必要的安全措施。3. 施工阶段：先进行地下连续墙的施工，通过钢筋网、混凝土等材料将工作面与周围土体连接起来，提高工作面的稳定性。然后进行定向冻结，通过注入冷却液在施工面周围形成冻结体，增加工作面的承载力和稳定性。接下来进行控制层的施工，设置在淤泥地层中，通过注浆和钻进等工艺来控制地下水涌出。最后进行土压盾构的掘进，并及时进行土壁气压平衡，保证施工面的稳定和安全。4. 施工完工：进 行收尾工作，包括清理施工现场、测试工程质量等。 五、劳动组织土压盾构穿越超大埋深富水断裂带的工法所需要的劳动组织一般包括：1. 管理团队：负责施工方案的制 定和现场管理等。2. 施工人员：包括盾构操作工、地下连续 墙施工工、冻土施工工等。3. 安全人员：负责施工安全检查 和隐患排查等。 六、机具设备土压盾构穿越超大埋深富水断裂带的工法所需的机具设备主要包括：1. 地下连续墙施工设备：包括钻机、钢筋网焊接机等。2. 冻土施工设备：包括注浆设备、钻杆等。 3. 盾构设备：包括土压盾构机、推进机、注浆系统等。 七、质量控制土压盾构穿越超大埋深富水断裂带的工法的质量控制主要包括以下几个方面：1. 施工前期的地质勘察和
盾构在砂层中掘进旳技术措施 一、概况 盾构在砂层中穿越，地面为都市交通要道或湖面，隧道埋深约为7.8m～ 14.3m，砂层为良好旳富水和透水地层，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。合用于含水旳软土、软岩、硬岩及混合地层旳隧道掘进。 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。通过试验段旳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，其中土仓压力是重要旳管理指标。 3、盾构机配置了自动导向系统, 可控制和稳定掘进方向, 具有灵活转向纠偏能力。 4、盾构刀盘构造能满足不一样地层旳掘进速度规定。 5、盾构配置了同步注浆系统, 有助于控制隧道周围土体沉陷及建筑物保护。 6、盾构配置了泡沫及膨润土注入系统, 有助于碴土改良。配置了压缩空气系统, 有助于防止工作面旳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，轻易引起地层沉降大、隧道喷涌、盾构姿态难控制等问题。
2、重要施工技术措施 （1）采用土压平衡模式掘进，进行开挖面稳定计算，设定合理旳掘进参数，控制盾构机姿态，控制土压力以稳定开作面，控制地表沉降，将施工对地层旳影响减到最小。 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，出土量不得不小于50m3； 2）盾构机姿态保持向上，趋势控制在范围±4。 3）掘进旳过程必须尽量旳快，中间尽量减少停滞时间。 4）在掘进靠近1600mm时根据土仓顶部压力减少或不出土，以使掘进至1800mm时土仓顶部压力到达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，提高土仓内碴土旳稠度来改善碴土旳止水性以及在螺旋输送机上安装保压泵碴装置，以使土仓内旳压力稳定平衡。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，但必须根据实际状况严格控制发泡剂配比及加入量。 泡沫溶液旳构成：泡沫添加剂2%，水97%。泡沫构成：90～95%压缩空气和5～10%泡沫溶液混合而成。泡沫旳注入量按开挖方量计算。 （3）保持持续掘进，减少盾构机停止时间。 （4）合适缩短浆液胶凝时间，保证注浆质量。
土压平衡盾构机在富水软弱地层中盾尾双液同步注浆施工工法 土压平衡盾构机在富水软弱地层中盾尾双液同步注浆施工工法 一、前言土压平衡盾构机是一种用于软弱地层中修建地下隧道的专用设备，它具有施工快捷、施工质量高等优点。然而，土压平衡盾构机在富水软弱地层中施工时面临着很大的困难，因为软弱地层中的水压会导致土层塌方，影响施工安全与质量。为了解决这个问题，发展出了土压平衡盾构机盾尾双液同步注浆施工工法，该工法通过注浆加固软弱地层，提高施工的安全性与质量。 二、工法特点盾尾双液同步注浆施工工法是在盾构机尾部设置双液注浆台，并通过同步注浆的方式对土层进行加固。这种工法具有以下特点：1. 双液注浆：采用两种不同性质的注 浆液体，分别针对软弱地层的不同特点进行加固，提高注浆效果。2. 同步注浆：盾构机和注浆台之间通过管道相连，实时 进行注浆，保证地层稳定性和施工安全。3. 加固效果好：通 过盾构机和注浆台的双向作用，使注浆液体充分渗透软弱地层，提高地层的强度和稳定性。 三、适应范围盾尾双液同步注浆施工工法适用于富水软弱地层中的隧道施工。尤其对于水土分离性能差、水压较大的软弱地层，该工法能够有效提高施工安全性和质量。
四、工艺原理盾尾双液同步注浆施工工法是通过盾构机和注浆台的协作作用，对软弱地层进行加固。在实际工程中，首先需要根据地层特点选择合适的注浆剂和注浆液体。然后，盾构机在推进过程中，通过尾部的双液注浆台实时注浆，注浆液体通过管道渗透软弱地层，加固地层的同时保持施工的稳定性。 五、施工工艺盾尾双液同步注浆施工工法包括以下几个施工阶段：1. 准备工作：包括选择注浆剂和注浆液体，准备注浆设备，清理施工场地等。2. 设备安装：将注浆设备安装在盾构机尾部，并与盾构机相连接。3. 注浆施工：盾构机推进过程中，通过注浆设备实时注浆，注浆液体通过管道渗透软弱地层。4. 监测与调整：对注浆效果进行监测，根据监测结果进行调整，以保证施工质量。 六、劳动组织施工过程需要组织盾构机操作人员、注浆设备操作人员和现场监测人员等。确保施工过程中工作人员的专业素质和协作能力，以保证施工的顺利进行。 七、机具设备盾尾双液同步注浆施工工法所需的机具设备包括盾构机、注浆设备、注浆管道等。注浆设备需要具备稳定的注浆能力和适应不同地层的功能，以满足施工的需求。 八、质量控制为了保证施工质量，需要对施工过程中的注浆效果进行监测。通过地下水位、地表变形等指标进行实时监测，根据监测结果对注浆参数进行调整，以确保施工的质量达到设计要求。
富水砂卵石地层土压平衡盾构带压换刀技术 一、背景介绍 随着城市化进程的加速，地下交通建设也在不断发展。盾构技术作为地下隧道建设的重要手段，已经得到了广泛应用。而富水砂卵石地层是盾构施工中的一种典型地质条件，其特点是土体粒径大小分布范围大、孔隙率高、土体强度差等。因此，在富水砂卵石地层中进行盾构施工需要采用一些特殊的技术手段，以确保施工质量和安全性。 二、富水砂卵石地层特点 1. 粒径大小分布范围大：富水砂卵石地层中粒径大小分布范围大，从几微米到几厘米都有可能出现。 2. 孔隙率高：由于粒径大小分布范围大，导致孔隙率高。 3. 土体强度差：由于土体中含有较多的颗粒和空隙，导致土体整体强度较差。 三、盾构带压换刀技术原理 1. 带压换刀概述：带压换刀是指在盾构施工过程中，不停机、不减压的情况下，更换盾构机前端刀具的一种技术。 2. 带压换刀原理：在富水砂卵石地层中进行盾构施工时，土体的颗粒和空隙会对盾构机前端刀具造成较大的磨损。为了保证施工效率和质量，需要定期更换盾构机前端刀具。带压换刀技术通过采用专门设计
的装置，在不停机、不减压的情况下将旧刀具拆除并安装新刀具，从 而实现更换盾构机前端刀具的目的。 四、富水砂卵石地层土压平衡盾构技术 1. 土压平衡盾构概述：土压平衡盾构是指在进行地下隧道建设时，采 用与周围土体相等或接近相等的土体支撑力来平衡隧道内外土体之间 产生的差异性应力状态，并实现隧道掘进和支护一体化施工的一种技术。 2. 土压平衡盾构在富水砂卵石地层中的应用：由于富水砂卵石地层中 土体强度差、孔隙率高等特点，采用土压平衡盾构技术可以较好地控 制隧道内外土体之间的应力状态，减少土体塌方和沉降等问题的发生。 五、富水砂卵石地层带压换刀技术的操作步骤 1. 准备工作：在进行带压换刀前，需要对盾构机进行检查和维护，确 保设备处于正常工作状态。 2. 安装换刀装置：在盾构机前端安装专门设计的带压换刀装置。 3. 拆除旧刀具：通过带压换刀装置将旧刀具拆除，并将其送至后方进 行更换。 4. 安装新刀具：将新刀具送至前方，并通过带压换刀装置将其安装到 盾构机前端。 5. 检查操作效果：在更换完毕后，需要对新刀具进行检查和调整，确 保其符合要求。
浅析城市轨道交通地铁隧道盾构施工技术 摘要：城市经济快速发展的同时，交通压力也越来越大，城市轨道交通建设工 程也逐渐增多，在一定程度上缓解了城市交通压力。地铁隧道盾构施工过程中， 遇到的地质情况也不尽相同，富水砂层是不良地质的一种，在隧道开挖的过程中，因其具有含水量丰富、透水性好等特点，加大了隧道盾构施工难度，不易于隧道 开挖工程的顺利进行。本文简单介绍地铁隧道盾构机土压平衡模式下过富水砂层 时的施工关键点，以及盾构施工质量控制措施，仅供参考。 关键词：城市轨道交通；富水砂层；盾构机掘进 一、盾构机施工技术 盾构机被常应用于地铁、隧道等地下工程的开挖施工，尤其是针对富水砂层 等不良地质条件的施工，具有一定的优势，也适用于其他含水量较高的软土层的 隧道掘进施工。盾构机在隧道掘进过程中，其操作模式可以分为土压平衡模式、 泥水平衡模式和气压复合模式三种，操作模式可以根据具体是施工要求和地质条 件进行切换，且盾构掘进控制模式分为自动化、半自动化和手动三种。盾构机中 配有先进的导航系统，便于对盾构掘进方向的控制和导向，确保掘进方向的准确性，降低误差，掘进方向的准确性和掘进状态的稳定性是保证盾构掘进施工质量 的重要依据。自动导向系统在盾构机中的应用，能够有效保证盾构机姿态调整、 纠偏。盾构机前端的刀盘结构可以确保盾构机在不同类型的地质土层进行掘进施工。盾构机注浆系统可以在掘进的同时对土体进行注浆加固，减少了掘进过程对 周围土体的扰动，提高了土体的稳定性，避免了土体坍塌、地表沉降等问题对盾 构掘进过程造成的不利影响。如若发生土体坍塌、沉降等问题，为了保证盾构掘 进施工的顺利进行，降低对周围建筑物的影响，可以将泡沫、膨润土及高分子等 材料注入土仓渣土中，提高富水砂层渣土的流动性和止水性，有效提高盾构机掘 进效率和排渣速度。 二、地铁隧道盾构机过富水砂层施工关键点分析 （一）确定隧道开挖面土体稳定性 盾构机采土压平衡模式对隧道进行掘进施工时，首先需要对隧道开挖面的土 体稳定性进行准确的计算，以此作为参考条件对其他各项参数进行设定，对盾构 机的掘进姿态以及土体压力的控制有决定性作用，对实现预防地表沉降具有重要 意义。本人参与的西安地铁4号线15标工程在整个盾构掘进期间的隧道断面土 体主要为富水砂层，且地下水压力较大。因地盾构机在穿越富水砂层时，速度需 保持在30mm～40mm/min，同时严格控制出土量，掘进过程尽量保持均匀且较高的速度向前掘进。还需要对土仓顶部压力进行控制，当掘进在1600mm-1800mm 时，控制出土量的同时，土仓上部压力控制在1.5～1.6bar之间最为适宜。 （二）富水砂层渣土改良 富水砂层盾构掘进的同时，需要向舱内注入泡沫剂、膨润土或者分子聚合物，对掘进产生的渣土进行改良，提高渣土的流动性且具有一定的止水性，可以有效 预防掘进过程中流沙和喷涌现象的发生，有利于渣土的顺利排出。我标段采取的 是每掘进一环加入60～80升的泡沫剂和8立方米的膨润土进行渣土改良。 富水砂层渣土改良具以下几点优势： 第一，渣土与泡沫剂或者膨润土等介质充分进行拌合，确保形成透水性差流 动性好的渣土，良好的渣土改良效果可以有效的控制掘进过程中地表沉降，同时 还能改善富水砂层物理特性，使其具备较好的流塑性和较低的透水性，使得土体