谈富水砂卵石地层土压平衡盾构施工安全风险与管控

谈富水砂卵石地层土压平衡盾构施工安全风险与管控
盾构法在中国大力发展，土压平衡盾构由于其诸多优点应用于各大城市地铁建设中。

但伴随而来的是盾构施工风险的产生。

盾构施工风险主要有安全风险、地质风险、设备风险、进度风险、成本风险等。

地质风险是指采用盾构法施工的地层较差（如上软下硬、大漂石、流砂、淤泥质地层等），盾构设备不适应，导致出现的风险。

设备风险是指盾构主要设备部件（如刀盘、主轴承、螺旋输送机等）出问题，导致无法正常施工产生的风险。

进度风险和成本风险是指由于地质差、盾构设备不适应等原因导致进度慢、成本高而产生的相应风险。

由于地质差、设备不适应、盾构技术水平低、管理不到位等原因，导致出现安全事故，最终体现是盾构施工出现安全风险。

盾构施工安全风险主要有超方导致地表及附近建（构）筑物出问题、由于盾尾、铰接或螺旋输送机等密封出问题导致地层损失出问题、水平运输电瓶车出现溜车导致设备损坏或人员伤亡造成的风险、常规（如高坠、触电、物体打击等）安全风险等。

盾构施工出现安全事故，最终结论大部分都归结于管理不到位、地层不良等原因，实际上主因都是技术原因和技术水平。

为什么大部分人都归结于管理不到位、地层不良等原因呢？因为盾构工法还不成熟，盾构技术还在不断完善中，更主要的是盾构技术并不是那么好掌握的（找管理问题容易找技术问题要靠水平）。

一个好的盾构施工管理者需要具有机械、液压、电气、地质、化学和管理等专业知识，有时他的判断才可能是正确的。

现从技术层面谈盾构施工安全风险。

盾构密封出问题产生的安全风险主要与盾构掘进地层有关系，流砂和淤泥质地层当密封失效，由于压力作用流砂和淤泥肯定会向密封失效处涌入，进而导致地层损失。

佛山、天津等地出现的盾构被埋、地表坍陷等安全事故都与此有关。

想要解决此安全风险只能通过技术手段防止密封失效。

流砂和淤泥质地层需要采用好的铰接密封和盾尾密封刷，使用优质盾尾密封脂来解决此安全风险。

富水砂卵石地层主要需要解决的是超方问题。

超方原因主要有设
备不适用、地层成拱性差、盾构司机水平不高、盾构掘进喷涌、盾构结泥饼等。

设备、地层和盾构司机水平很难有大的提高，那只能从解决喷涌、结泥饼和对超方处及时回填想办法。

成都轨道交通19号线二期工程土压平衡盾构泡沫+低浓度聚合物渣土改良解决了盾构掘进喷涌和结泥饼的难题，中盾注泥和同步注双液浆的应用（盾体上方平衡和盾尾后方平衡）解决了盾体上方和盾尾后方沉降、管片上浮的难题。

富水砂卵石地层盾构掘进真正困难的是如何保证盾构掘进开挖面的平衡，经过成都近15年的掘进经验总结，开挖面的平衡主要以出渣方量与称重双重控制为原则，土压并不是主要因素。

因为盾构土仓内显示的土压可能是实土压、气压或水压，当为气压或水压时由于震动刀盘上方的砂卵石也会落入土仓，导致超方，如果不及时回填，也会造成地表坍陷。

只有保证土仓内渣土基本满仓，才会阻止上方砂卵石的落入。

但土仓内渣土全部是实土压，无可压缩空间（土压平衡盾构无气垫仓，本身设计导致的），造成憋仓，盾构掘进速度将变为0，因此土仓内要有一定的压缩空间才能保证推进的正常进行，这个压缩空间的度的把握非常重要。

渣土改良中低浓度聚合物的加入，实际上将渣土中的泡沫加入的气包裹在其中，气不容易流失，给渣土的压缩提供了一定的空间，一定程度上解决了此难题。

理论出渣方量与称重也是个参考值，不能一概而论。

当原地层自然密度改变、加入的水量不同、土仓内渣土密实度不同、渣斗中余渣不同、渣土中可压缩空间不同等等都会导致理论出渣方量与称重有所不同，因此超方的判断需要综合因素分析。

富水砂卵石地层盾构掘进一般情况下都存在不同程度的超方，只是超方量的多少而已。

有时盾构开挖面上方地层松散，盾构掘进未超方，由于刀盘的震动导致上方松散砂卵石地层重组，也会造成地表大的沉降。

所以盾构掘进过程中发现方量与称重有大的变化（增多或减少）都要加以关注，综合判断并及时处理。

综上所述，富水砂卵石地层盾构掘进虽然泡沫+低浓度聚合物渣土改良、中盾注泥和同步注双液浆（B液为增稠剂）的应用、渣土方量与称重双控解决了部分问题，但还存在诸多困难，需要进一步研究与提
升盾构技术水平，降低盾构施工安全风险。

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