土压平衡盾构机在富水砂卵石地层快速掘进施工技术
土压平衡盾构穿越富水砂层的掘进技术
1引言盾构机的性能及其与地质条件、工程条件的适应性是盾构隧道施工成败的关键，所以采用盾构法施工就必须选择最佳的盾构施工方法和选择最适宜的盾构机。
对于富含地下水的砂层，考虑到地下水的含量及水压，以及土的塑性流动性及透水性等问题，一般宜选用泥水盾构。
但由于广州地区工程地质的复杂性，对于同一个盾构标段，可能出现某些部分适合选用土压平衡盾构，而其他部分又适合采用泥水盾构，但作为同一个施工标段，不可能中途更换盾构机，因此，只好选择一种类型的盾构机，这就需要综合考虑并分析不同选择的风险，最终择优选取。
另外，城市地铁施工，由于施工场地的限制，导致泥水盾构的应用越来越少。
土压平衡盾构穿越砂层，风险较大，但若施工措施得当，土压平衡盾构穿越砂层亦会取得成功，如广州市轨道交通三号线珠江新城站～客村站区间穿越约300m的砂层地段。
2盾构穿越富水砂层的风险2.1易形成喷涌，导致地面塌方、建（构）筑物开裂损坏由于富水砂层含水量丰富，渗透性好，且受扰动后易液化，因此土压平衡盾构在富水砂层中掘进很容易出现喷涌现象，一方面，需用大量时间进行盾尾清理，严重影响盾构施工进度，另外，大量泥砂喷出或砂遇水液化，均易引起地层沉降，从而最终导致地面建（构）筑物沉降变形，甚至损坏。
2.2地面沉降难以控制，易造成地面塌方、建（构）筑物开裂损坏一旦发生喷涌现象，地面沉降肯定会很大，即使没有发生喷涌，控制地面沉降还是非常困难，主要原因是：1）砂层自身自稳性差，而刀盘开挖直径比盾体外径一般至少大200mm，从刀盘开挖到注浆填充这需要一段较长时间，这期间不可避免产生砂层沉降；2）掘进过程中，不可避免要造成砂层失水，且一定会对砂层产生扰动，这都会导致砂层产生沉降。
若沉降控制不好，极易造成地面塌方、建（构）筑物损坏。
3喷涌形成条件及防治方法3.1喷涌形成条件造成喷涌的原因多种多样，但无论何种原因，喷涌的发生都必须同时具备以下条件：1）具有足够高水头压力的充足水源。
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随着城市化进程的加快，越来越多的城市设施需要建设，特别是地下设施，而盾构工程是地下设施建设的重要工法之一。
然而，盾构施工中，土压平衡盾构技术的应用范围是比较有限的，因为该工法对地层要求比较高。
而在富水砂卵石地层下，土压平衡盾构施工工法较难实施。
不过，在一些地区，为了解决城市的交通问题，需要在富水砂卵石地层下实施盾构工程。
本文将重点介绍在富水砂卵石地层下实施土压平衡盾构施工技术方案。
研究区域简介研究区域位于中国西北地区，属于高寒富水砂卵石区，研究区域的盾构线路经过该区域。
该地区地层结构复杂，主要由凝灰岩、灰岩、千枚岩、砂岩等多种岩层组成，其中富水砂卵石地层是盾构施工中的难点。
地层特点富水砂卵石地层具有以下特点：1.层厚较大，平均约为9m；2.砂卵石分布不均匀，砂、卵石的直径大小差异较大；3.地层压力较大，约为2.5MPa。
施工方案针对富水砂卵石地层的特点，选用以下施工方案：1.施工机型采用土压平衡盾构机；2.地层预处理采用慢进式千斤顶预拱；3.增强地层稳定，采用环氧树脂胶注射加固。
土压平衡盾构机的选择盾构施工中，机器的选型是非常关键的一步。
土压平衡盾构机对地层要求比较高，需要针对地层的特点、掌握机器的性能及其限制等方面进行全面考虑。
对于富水砂卵石地层，我们选型的土压平衡盾构机需要具有以下性能：1.掘进能力：选型机器的掘进能力要符合实际需要，尽量保证施工进度；2.起重能力：机器的起重能力要能够满足下沉法及大规模修补；3.控制能力：机器的控制精度要求高，尤其是在富水砂卵石地层中，机器的精度要高于常规地层；4.安全保障：机器的安全设备要完善，在施工过程中充分保障施工人员的人身安全。
慢进式千斤顶预拱在盾构施工中，对于地层的预处理非常重要，可有效地提高施工的质量，减少工程事故。
由于富水砂卵石地层的层厚较大，所以需要采用慢进式千斤顶预拱。
慢进式千斤顶预拱可分为两步：首先，对于盾构打出来的每一个千斤顶，设置1~2个预拱千斤顶，慢慢地将盾构推进；其次，当所有千斤顶都能够顺利进入稳定区域后，将另一侧的千斤顶同样设有预拱千斤顶，在顺水平移的同时实现施工。
全断面强富水砂层土压平衡盾构施工技术
平衡盾构机进行施工 ， 既有盾构刀盘设计 主要侧重 于 广州地 区的复合地层 ， 刀盘为 可安装滚刀 的复合式 刀 盘， 开口率为 ２ ％。 ８ 为适应富水 砂层 ， 中心滚刀 改为 中心鱼尾刀 ， 将
其他滚刀刀座安装轻型撕裂刀 ， 并在刀盘辐条空 白区 焊接 了 ２ 把 先行 贝壳 刀 ， ６ 在刀盘后 部外 围合适 位置 增加一个搅拌棒 ， 以提高刀盘切削土体 的能力和土仓
ｃ ｎ ｔ ｕｃ ｉ ｎ ｔ ｃ ｏ ｏ ｙ ｎ ｕｌ ｓ ｃ ｉ ｎ ｏ ｓ ｒ ｔｏ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ｉ ｆ ｌ ｅ ｔｏ ｓ ｒ ｎ ｔ ｒ— ｒ ｃ ｓ ｎｄ ｓ ｒ ｔ ｍ ｔ ｏ ｇ ｗａ ｅ — ｉ ｈ ａ ｔ ａ ｕ
Ｙ ＡＮＧ ｉｇ 一 ｎ Ｍ ｎ
的安 全 顺 利 掘进 成 为项 目成 败 的关 键 。
２ 施 工 风 险 分 析
根据国内类 似地层土 压平衡盾 构施工经 验结合
本标段 的具体情况进行分析 ， 确定本标段盾构施工存
在的风险 ： １ 既有盾构适 应性 的风 险 ； ２ 始发 、 （） （） 到 达涌水坍塌的风 险 ；３ 加 固段掘进 土舱壁水泥砂板 （） 结无法掘进的风险 ；４ 掘进 中喷涌的风险 ；５ 穿越 （） （） 构筑物沉降的风险。
场区地处松花江古河 滩 ， 间隧道底板 主要在 Ａ 区 中
砂层 上 ， 局部在 Ａ 粉砂层 上。盾构 施工断面穿越 的 地层 主要为稍密 的 Ａ 层粉砂和 中密 的 Ａ 层 中砂 ， 局
部 为 中密 的 Ａ他 粉 砂 。根 据 地 勘 报 告 显 示 ， 层 属 层 该
Ｅａ ｔ ｒ ｓｕｒ ｌ ｎｃ ｈｉｌ ｒｈ ｐ ｅ ｓ ｅ ｂａａ ｅ ｓ ｅｄ
ｓ ｄ ｓｒ ｔ ｍ ｎ ａ ｔａ ｕ
土压平衡盾构在砂性土层中施工技术
土压平衡盾构在砂性土层中施工技术摘要：土压平衡盾构掘进是软土地区地铁隧道施工的主要方法之一，但由于砂性土层塑流性差、含水量高、渗透系数大的特点，施工时存在土体受扰动发生液化流砂、刀盘扭矩大导致刀盘摒死和地表沉降不易控制等许多技术难题。
文章以杭州地铁1号线滨江站～富春路站隧道工程施工实践为例，针对粉砂地层的特性，探讨了土压平衡盾构在粉砂层中掘进的施工技术，为类似工程提供借鉴。
关键词：土压平衡盾构；粉砂层；地表沉降；施工技术一、工程概况杭州地铁1号线滨江站～富春路站区间隧道起于江南大道与江陵路交叉处的滨江站，终于富春路与婺江路交叉处的富春路站，横穿钱塘江；在南北两岸各设置1座中间风井，双线全长5901.159 m。
采用外径6.34 m、内径6.2 m的日本三菱土压平衡盾构进行施工。
二、工程地质区间隧道范围内的土层主要有：③6粉砂、③7砂质粉土、③8粉砂、④3淤泥质粉质黏土，层间夹粉砂；⑥1淤泥质粉质黏土、⑥2淤泥质粉质黏土，层间夹粉砂薄层、⑧2淤泥质粉质黏土、⑨1a粉质黏土、⑨1b含砂粉质黏土、(12)2细砂等。
隧道断面土层为③7号砂质粉土、③8号粉砂；局部区域为全断面③8号粉砂。
③7、③8土层特性见表1。
表1 ③7 、③8土层特性三、施工难点1．盾构需穿越近2 km长的砂性土层，其中200 m左右为全断面粉砂层，砂性土摩阻力较大，对刀盘的磨损及其严重；盾构还需穿越宽1 300 m左右的钱塘江，对于紧急情况下的刀具更换及其不利。
2．盾构在砂性土中推进，被开挖下来的土砂在刀盘、压力舱内易形成“泥饼”，造成压力舱闭塞，致使旋转扭矩上升、排土不畅，严重的甚至导致刀盘摒死。
3．施工参数不易控制。
若砂土层超挖或正面土压力过低，会使地表及建筑物产生沉降。
4．针对不同的地层，要选用合理的土体改良剂，并通过实验找到最佳配比。
5．较大的承压水水头，易产生螺旋机喷涌、盾尾渗漏等施工风险。
四、施工技术措施（一）确定合理的施工参数1．凭借以往的施工经验，砂性土层中土压力侧向系数要取到0.60左右，但在该工程中，土压力侧向系数仅取到0.44，沉降量仍能控制在合理范围内(最终沉降量控制在20 mm以内)，因此，在保证地面沉降的基础上，可以适当调低土压力设定值。
土压平衡盾构在富水砂层中施工控制的重点及技术措施
土压平衡盾构在富水砂层中施工控制重点及技术措施[摘要]介绍南京地铁一号线地铁玄武门站~南京站区间采用土压平衡盾构在富水砂压中开挖隧道积累下的成功经验。
[关键词]地铁隧道；土压平衡盾构；始发；进站；技术措施在富水砂层中进行地下工程施工，一直倍受广大工程建设者关注和探讨，特别是上海地铁四号线<浦东南路~南浦大桥区间）地铁施工中隧道内发生涌砂事故后，引起了建筑工程界巨大的震动。
南京地铁玄武门站~许府巷站~南京站区间盾构隧道工程，盾构要在全断面的砂层中两次始发，一次进站，并要穿过约二十幢旧多层居民楼，在周密的技术方案和精心施工安排，使得工程安全、优质完成。
1 地质条件及砂层主要物理参数该标段属古河道漫滩地貌,基岩埋藏较深,均大于25m。
软弱土层较厚，主要为低塑性淤泥粘土、粉质粘土及中到稍密的粉细砂。
隧道所通过的粉细砂地层为良好的富水和透水地层<②-2d2-3粉砂夹细砂和②-3d2粉细砂的物理力学参数表一），其饱含地下水，渗透系数达5×10-3cm/s，地层遇水极容易液化，使得地层变得更加不稳定，容易引发坍塌，施工中极易产生涌水、涌砂及开挖面失稳现象。
另外隧道上方覆土层次多，分布不匀及土质差异大，使地质情况变得错综复杂。
砂层主要物理力学参数值附表一2盾构机设计在富水砂层中要考虑的关键因素服务于本工程的盾构设备是引进德国海瑞克公司的，但该盾构机设计时结合了我国盾构施工经验和很多专家的意见，在海瑞克公司原设计基础提出了很多技术措施改良。
由于盾构机的密封系统和盾构机刀盘设计将是在富水砂层中施工成败的关键，在此作详尽的介绍。
2.1盾构密封系统的设计盾构要在地下几M至十几M深的地层中施工，该范围的土层中含有丰富的地下水，盾构必须设计有良好的密封系统，方能满足在地下施工的要求。
在盾构设备设计中，应考虑盾尾密封系统和铰接密封系统的防水性能，这两个部位的防水，是保证盾构施工安全和保证地面建筑物和管线安全的重要保障。
土压平衡盾构机在富水砂层施工中的管理要点
土压平衡盾构机在富水砂层施工中的管理要点摘要：文章以具体工程为例，先介绍了土压平衡盾构机在富水砂层施工中的风险问题，随后介绍了土压平衡盾构机在富水砂层施工控制重点，包括洞门涌水施工控制、盾构机在掘进中的姿态控制、掘进中的涌水涌砂控制、渣土改良控制，最后介绍了施工中其他方面管理策略，包括安全管理和环保措施，希望能给相关人士提供有效参考。
关键词：土压平衡；盾构机；富水砂层；施工管理引言：土压平衡盾构机操作原理主要是盾构机处于推力作用条件下，刀盘能够对土体进行自动切削，在对螺旋机转速进行有效调节基础上合理控制土舱内部排土量，促进挖掘面和土舱之间实现动态平衡。
在土压平衡盾构机实际施工建设中，容易出现盾构姿态无法控制、隧道喷涌和底层沉降等问题，为此需要采取有效措施控制施工质量，满足工程建设标准。
1.工程概况此次工程建设中以西安地铁十四号线中的土压平衡盾构穿过灞河区间为例，联系平衡盾构装置的具体应用原理、基础配置、水文条件和工程地质，解析土压平衡盾构装置的施工风险，形成有效的控制措施。
1.土压平衡盾构机在富水砂层施工中的风险土压平衡盾构设备在施工建设中主要容易出现以下几种层面的问题，第一是初期挖掘阶段，反力架容易产生失稳变形的问题，导致洞门出现涌砂涌水的现象，第二是在掘进处理过程中，成型隧道容易产生漏水现象，且盾尾刷也容易产生实效漏浆和漏水问题，如果刀盘在实际应用中过度磨损也无法有效开展掘进工作，导致地面产生大幅度沉陷问题。
第三是在接收阶段，洞门产生明显的涌水涌砂现象，导致洞门直接塌方。
1.土压平衡盾构机在富水砂层施工控制重点1.进出口洞门涌水控制在工程实践中，因为反力架安装不合理，导致出现失稳变形的问题，使洞门出现涌砂涌水的现象，为此需要采取有效措施进行处理，开始安设始发托架之前，需要率先彻底平整清理竖井基面，于托架施工前，需要进行专业测量，明确盾构始发井底层的原始标高，通过钢板垫块对底板高度进行有效调节，需要在托架前后位置合理设置端头井和型钢结构，将两者锲紧，按照设计轴线坡度确定盾构机的设置托架坡度，同时还要认识到始发掘进中因为盾构机自身中心向前，始发掘进处理中容易产生朝下磕头问题，所以盾构轴线方面应该超出轴线设计高度20到30毫米左右。
土压平衡盾构机过富水砂层施工技术探讨
土压平衡盾构机过富水砂层施工技术探讨下面是本店铺给大家带来关于土压平衡盾构机过富水砂层施工技术的相关内容，以供参考。
1工程概况珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段（岗～千灯湖～金融高新区站盾构区间—）土建施工项目盾构工程隧道双线总长为4829.205m，盾构隧道要在砂层中穿过，地面为桂城交通要道桂澜路，隧道埋深7.8～14.3米。
砂层为良好的富水和透水地层，饱含地下水，渗透系数为8.62～29.11m/d。
2掘进施工技术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。
针对这些问题，主要的施工技术有：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。
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50立方米；盾构机姿态保持向上，趋势控制在范围±4.掘进的过程必须尽可能的快，中间尽量减少停滞时间。
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盾构掘进过程中向土仓内及刀盘面注入泡沫等添加材料，改善渣土性能，提高渣土的流动性和止水性，防止涌水流砂和发生喷涌现象，并利于螺旋输送机排土。
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。
出现喷涌的解决措施：Ⅰ关闭出土闸门，关掉螺旋机，在顶部土压不超限的情况下继续往前掘进，使土仓基本满土后（此时刀盘油压较高，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甚至不自动流出时再启动刀盘往前掘进。
Ⅱ关闭出土闸门，螺旋机正转转速调至2.0rpm左右，继续往前掘进，到顶部土压达2.8bar时停止；待土压降低到2.0bar以下时再按前面方法掘进，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甚至不自动流出时再启动刀盘往前掘进。
土压平衡盾构穿越上软下硬富水砂层施工技术研究
土压平衡盾构穿越上软下硬富水砂层施工技术研究发布时间：2022-09-21T02:02:17.696Z 来源：《工程建设标准化》2022年5月10期作者：陈斌锷[导读] 盾构施工是国内近年愈发广泛应用的一种隧道施工新技术，由于盾构机的性能及其与复杂地质条件的适应性和盾构施工技术无法充分满足工程需求陈斌锷佛山市顺德区轨道交通投资有限公司广东佛山 528000【摘要】盾构施工是国内近年愈发广泛应用的一种隧道施工新技术，由于盾构机的性能及其与复杂地质条件的适应性和盾构施工技术无法充分满足工程需求，时有事故发生。
本文主要分析了土压平衡盾构穿越上软下硬富水砂层的风险，并介绍了防治措施。
南陈区间盾构成功通过的实例说明，只要施工方案合理，施工组织到位，施工措施落实好，土压平衡盾构可以顺利穿越上软下硬富水砂层地区。
【关键词】土压平衡盾构，上软下硬，富水砂层，超方，地面沉降引言盾构机的性能及其与复杂地质条件、工程条件的适应性和盾构施工技术是土压平街盾构穿越砂层上软下硬富水砂层地段关键。
两者均要充分满足工程需求，土压平街盾构才能顺利穿越上软下硬富水砂层地段。
如广州市轨道交通7号线西延顺德段南陈站～陈村新城站区间穿越约350m的上软下硬富水砂层地段，施工过程吸取了很多经验教训。
一、盾构穿越特殊地层的风险在上软下硬富水砂层地段，由于地质条件复杂，需要同时应对气压无法保持、砂层坍塌、黏土结泥饼和破岩等难题，盾构机掘进施工极为困难。
土压平衡盾构掘进遇到松散富水砂层时，常常采用气压辅助模式，由于富水砂层土间缝隙大，很容易出现无法保住气压现象。
刀盘前方砂层容易坍塌，造成出土超方。
粉质黏土和泥质粉砂岩粘性大，极易出现刀盘结泥饼现象，影响刀盘工作效率。
盾构机削切岩石，掘进速度肯定大大降低。
复杂地层盾构掘进影响因素多且相互牵制，极易发生出土超方，形成地下空洞，从而引起地面沉降，甚至会导致地面塌方、交通中断，地下管线破坏、建(构)筑物沉降变形损坏。
大直径土压平衡盾构在成都富水砂卵石地层施工的关键技术
大直径土压平衡盾构在成都富水砂卵石地层施工的关键技术张英明1，郭宏浩1，李腾飞1，罗良乾1，2（1. 中交天和机械设备制造有限公司，江苏南京 211899；2. 中交南京交通工程管理有限公司，江苏南京 211899）［摘要］成都轨道17号线一期工程在该地层中采用φ8634mm大直径土压平衡盾构施工在国内尚属先例，提出“以排为主、限量出土、快速通过”的总体掘进思路。
文章对施工过程中渣土改良、仓位控制、塌方控制、泥饼防治等关键技术措施进行了分析和总结，以供类似工程项目借鉴参考。
［关键词］大直径；土压平衡盾构；富水砂卵石；施工技术［中图分类号］U455.43 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2020）07-0080-04Key technology of large diameter earth pressure balance shield constructionin Chengdu water-rich sandy cobble stratumZHANG Ying-ming，GUO Hong-hao，LI Teng-fei，LUO Liang-qian随着城市轨道交通逐渐提速，地铁盾构隧道直径也随之加大。
目前我国北京、上海、深圳、珠海等地采用大直径土压平衡盾构建设地铁隧道的案例较为典型，国内专家学者针对大直径土压平衡盾构在上述地区的粉土、砂土、淤泥质黏土、砾质黏性土、全风化岩石等地层中的应用进行了深入研究并取得了丰富成果［1-5］。
此外，砂卵石地层盾构隧道的工程案例已有较多，如国外的意大利地铁、日本地铁，我国的北京地铁、成都地铁、兰州地铁、台北地铁等［6-8］。
国内专家学者及工程技术人员对小直径土压平衡盾构在卵石层中的应用技术进行了深入研究和探讨［9-10］。
相对于其它地区砂卵石地层而言，成都砂卵石地层更为典型，其地层卵石含量高、级配不连续、渣土内摩擦角更大、流动性更差、地层与钢铁摩擦系数大、粘聚力小、扰动后更易松散、更易坍塌，而且成都多采用直径6m级盾构建设地铁隧道。
富水砂卵石地层土压平衡盾构带压换刀技术
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。
土压平衡盾构砂卵石地层施工技术
土压平衡盾构砂卵石地层施工技术作者：唐兴华来源：《装饰装修天地》2017年第24期摘要：近年来，砂卵石地层盾构施工问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。
本文首先對相关内容做了概述，分析了其中的施工风险与对策，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就掘进参数控制及渣土改良问题展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：砂卵石地层；土压平衡盾构；施工1 前言盾构隧道不同的地质条件下盾构机和刀具选型与施工方式都有很大区别，土压平衡盾构机通常应用在地质条件为砂土砾砂岩石粘土等地层以及由上述几种不同的软硬土质构成的不均匀的软硬地层；泥水平衡盾构机主要适应的土质为砂土砾砂石粘土等地层，尤其是适合含水量大且水压高的地层。
盾构机选型也和土层的渗透系数相关。
如果土层的渗透系数较大那么可以考虑泥水盾构机，而土层的渗水系数如果较小可以考虑采用土压平衡盾构机，如果渗水系数处于中间值那么两种盾构机都可以采用。
作为一项实际要求较高的施工工作，采用土压平衡盾构在砂卵石地层施工的特殊性不言而喻。
该项课题的研究将会更好地提升对土压平衡盾构砂卵石地层施工的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项施工工作的最终整体效果。
2 工程概况某地铁盾构区间隧道围岩分类为Ⅰ～Ⅴ级，隧道上部第四系底层厚6～27米，区间岩性分布较复杂，岩层厚度变化大，上方覆盖层不稳定。
从上到下地层主要为：填土、粉质粘土、粗砂、砾砂、卵石层、强中风化泥岩层。
采用土压平衡盾构机进行区间隧道掘进施工，盾构施工隧道范围内主要为砂卵石、强风化泥质粉砂岩和中风化泥质粉砂岩，遇水崩解。
3 施工风险分析与对策3.1 掘进中地表沉降塌陷风险及控制措施⑴风险分析。
①隧道顶部覆土自稳能力差，盾构掘进时平衡土压力过小，可能引起地面塌陷。
②受砂卵石土层和较大渗透率的影响，土仓内不易形成不透水流塑性状态的碴土而不能建立土压平衡机理，同时容易产生涌水、涌砂，造成细颗粒物质大量流失引而造成地表塌陷。
富水砂卵石地层盾构施工关键技术分析
富水砂卵石地层盾构施工关键技术分析发表时间：2017-06-21T11:17:18.983Z 来源：《基层建设》2017年5期作者：王伟[导读] 本文结合兰州地铁1号线工程特点，简要介绍了地铁建设中盾构技术的基本原理、特点、运用方式及控制措施，以期为相关工作提供参考。
中铁十四局集团隧道工程有限公司山东济南 250002摘要：随着隧道工程技术的不断进步与完善，盾构法施工在轨道交通建设中的作用越来越重要，并成为城市地铁建设主流的施工工法。
因此，对地铁盾构施工技术进行研究与探索具有十分重要的现实意义。
本文结合兰州地铁1号线工程特点，简要介绍了地铁建设中盾构技术的基本原理、特点、运用方式及控制措施，以期为相关工作提供参考。
关键词：地铁隧道；盾构施工；关键技术；控制措施；1、工程概况1.1工程概况兰州地铁1号线某标段包含的奥体中心站～世纪大道站区间，线路总长2.1km，其中世纪大道到中间风井采用土压平衡盾构机施工。
1.2地质特性与水文特点盾构区间主要穿越3-11地层，根据颗粒分析资料及现场勘测，主要成分为漂石、卵石，分布随机性较强，中粗砂填充。
卵石、圆砾母岩成份主要为花岗岩、石英岩、砂岩等，磨圆度较好，分选性较差，饱和，密实。
层厚分布稳定，层顶埋深10.0m～17.6m，厚度大，勘探最大深度60m未揭穿该地层。
地下水主要赋存于3-11卵石层中，属河谷孔隙性潜水，含水层厚度200m～300m。
综合渗透系数65m/d~75m/d。
1.3施工难点（1）卵石含量高、粒径大、硬度大卵砾石平均含量达到81.95%，普遍存在粒径大于20cm的漂石，初步地勘最大粒径为55cm,根据标段相邻的试验段盾构机掘进出土情况显示，最大粒径达到70cm。
卵石石英含量较高，微风化居多，天然单轴抗压强度76～163MPa。
（2）大粒径卵石分布不均匀、强度差异大，胶结程度差，易坍塌。
（3）高水压、强透水本区间埋深最深处达到41米（接近盾构机始发位置），最高压力达到4.47bar。
土压平衡盾构穿越高压极富水砂岩地层的施工重点及措施
土压平衡盾构穿越高压极富水砂岩地层的施工重点及措施摘要：土压平衡盾构通过富水地层的施工，通常都会遇到掘进困难，注浆效果不理想，排污量大难处理，作业人员积极性下降等等问题，非常影响工程进度、质量及安全文明施工，许多项目都吃过大亏。
以广州地铁六号线越秀南站~东湖吊出井隧道区间工程为例，工程近邻珠江水域，地层裂隙发育，地下水极其丰富，每小时流入土仓水量高达40方，地下水静水压力高达0.28Mpa。
特别在这种高压，极富水的地层中，如何在保证质量和安全文明施工的前提下快速通过，总结了一些工程经验。
关键词：盾构掘进;高压;极富水地层;施工重点;措施Abstract: soil pressure balance shield through the rich water layer of the construction, usually meet tunneling difficulties, grouting effect is not ideal, to great waste treatment, homework personnel enthusiasm down and so on, very influence project schedule, quality and safety civilized construction, many projects are suffered. In guangzhou metro line 6 yuexiu south station to east lake hoisted out well interval tunnel project for example, engineering neighbor pearl river waters, stratigraphic crack development, groundwater extremely rich, every hour of water into the soil bin as high as 40 square, groundwater calm water pressure as high as 0.28 Mpa. Especially in the high pressure, extremely rich water in the stratum, and how to ensure the quality and safety civilized construction under the prerequisite of the fast through the, summarizes some engineering experience.Keywords: shield tunneling; High pressure; Extremely rich water formation; Key construction; measures1 工程概况广州地铁六号线越秀南站~东湖吊出井区间，此区间两隧道长度：左线506米，右线487米，全区间隧道坡度为4‰，盾构下坡掘进，通过两段小半径急曲线隧道R=250米右转弯，R=280米左转弯。
富水砂卵石地层土压平衡盾构隧道施工关键技术
刀具耐磨性改造
(1) 耐磨环位置用50*80的扁钢间隔开25*25的槽，在槽中堆25*25*80的 硬质合金条耐磨效果理想。
(2) 滚刀用高合金材料制造，刀尖加厚至24mm，周边的单刃滚刀均改装 双刃滚刀，可以有效增加刀具使用寿命。
(3) 加厚滚刀刀毂，可采用高合金钢制造，并通过热处理使刀毂具有高 硬度和高的淬透厚度，经实践检验效果理想。
(3) 采用硅胶对渣土进行改良，对于富水的大颗粒卵石改良效果不是很明显，而 且存在改良成本过高的不足；
(4) 建议采用“泡沫+矿物材料”的改良方案对该土体进行改良，发挥了两种材 料具有互补性，泡沫主要在细颗粒中起到减磨和提高流动性的作用，矿物材料主 要起到增加细颗粒含量，提高渣土流塑性，提高抗渗性；在粗颗粒多的地段，减 小泡沫注入量，增大矿物添加材的注入量；在细颗粒较多的地段，减少矿物添加 量，增大泡沫注入量；
主要内容
➢ 1、工程概况及特点 ➢ 2、主要研究技术
2.1 砂卵石地层土压平衡盾构掘进机理及控 2.2 刀具磨损机理与预测 2.3 砂卵石地层带压换刀技术 2.4 盾尾同步注浆材料及注浆参数
2.5 盾构穿越建（构）筑物控制措施
1 工程概况及特点
工程概况
成都地铁1号线2标线路平面示意图
本 工 程工中 程使 用概的况土 压 平 衡 盾 构 机 ( 海 瑞 克 公 司
生产)
• 最大工作压力3bar，盾 体加刀盘长8.65m，加后 配套总长88m，总重量约 550t，总配置功率约 2000kVA，主轴承直径3 米，额定扭矩5980kN·m， 脱困扭矩7150kNm，最 大推力34210kN，最大 掘进速度80mm／min。
工程特点
盾构穿越的砂卵石地层特点
富水砂层土压平衡盾构关键施工技术
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。
浅析土压平衡盾构机过富水砂层施工技术
中图分类号： Ｕ ４ ５ ５ ． ４ ３
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ ４ — ０ ９ ８ ｘ （ ２ ０ ｌ ４ ） ｏ ３ （ ｂ ） 一 ０ ０ ２ ９ 一 Ｏ ｌ
近 年来 ， 我国 的交 通 事业 得 到 了很 大 的 发展， 在 交 通 业 发 展 的时 候 ， 人们 的 生 活水 平 也 得 到 了很 大 的提 高 ， 这 样就 使 得人 均车 辆 也 在不 断 增加 ， 这样 也 导 致 了交 通 出现 了 非常拥堵的情况， 为了保 障 人 们 的 出行 ， 很 多 的城 市 在 城 市 交 通 建 设方 面 对 城 际高 速 轨道建设和地铁工程建设是非常重视 的， 这 样 能 够 更好 的对 地面 交 通 拥 挤 问题 进 行 解决， 同时也 能 更 好 的保 证 人们 的 出行 不受 到很 大 的影 响 。 在 城 市 交 通 施 工 中， 经 常是 会遇 到在 富水 砂层进 行施 工的 情 况的 ， 在 这 种情 况 下 要 注 意的 问 题 是 非 常多的 ， 同时， 在 施 工过 程 中 ， 应 用 土 压 平 衡 盾 构 机 技 术 要 注 意 的 问题 也 是 非 常 多的 ， 因此 ， 对 出现 的 问题一 定 要进 行很 好 的 分析 ， 这 样能 够更 好 的找 到 解决 的措 施 。
１ 工 程简 介
在城 市 交 通 建设 过 程 中， 通常 土建 工程 都 是 使 用 的盾 造 施 工技 术 ， 很 多 的 交 通 线 路施工要 面临的困难都是 非常多的， 盾 构 隧 道 在 施 工 的 时 候 是 要 在 砂 层 中进 行 穿 过 的， 通 常情 况 下， 城 际 快 速 轨 道 和 地 铁 施 工 都是 要 保证 隧 道 的埋 深 在 一定 范 围内的 ， 这 样 在 进 行施 工 的时 候 要 保 证 盾 构 施 工 技 术 能够更好 的保证施 工的质量。 很 多 地 方 的 地 层 都 是 含有 很 高 的 水分 的 ， 同 时， 在 含 沙 量方面也是很高的 ， 这 样 就 会 导 致 施 工 在 富水 砂层 中进 行 ， 对施 工是 会 产生 很大 不 利
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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
在盾构机推进开挖施工时，由于岩土体的自重、摩擦阻力和刀盘转动不稳定等因素影响下一步隧道掘进过程中容易出现坍塌现象。
目前我国富水砂卵石地层快速掘进施工存在以下问题：①现有大中型矿山挖掘机械设备配套不足；②盾构始发位置偏僻地段作业人员操作技术水平不高；③在设计上，没有充分考虑到不同地质条件、不同开挖断面长度和土体的物理特性等因素导致实际推进困难重重。
针对这些问题，本文以富水砂层为切入点，提出一种盾构机在掘进过程中的平衡推进和注浆压力控制。
首先分析了现有隧道工程存在的主要技术难点；其次介绍了目前常用盾构刀盘、喷射器等关键部件及其工作原理及结构特点。
最后通过对传统开挖工具进行性能测试与试验验证确定该设备具有良好使用寿命长、效率高以及经济节约空间较多优势，并且在一定程度上保证施工质量安全可靠和掘进速度快。
3.2土压平衡盾构机在富水砂卵石地层快速掘进中的要求
在盾构施工中，由于地面受力情况非常复杂，很难准确地确定土层的开挖深度和倾角。
为了保证掘进速度与掘进质量以及效率、安全运行等方面因素要求必须对其进行严格控制以确保工程建设的顺利完成。
目前我国普遍使用的是人工挖掘机作为动力源来推进地层快速挖出土基或地表沉陷，并逐渐发展成为机械化施工工具用以辅助地面运输工作；同时在软岩中也有应用到盾构输送机构，以保证地层沉陷的质量。
盾构机在施工中主要是通过控制掘进速度、注浆压力和推进时间，来调节土层含水率，从而有效地提高地面输送效率。
目前我国富水性砂卵石粘土盾构快速挖掘设备已经广泛应用于软岩隧道工程之中并取得了良好效果；而对于饱和黏性软弱黏土地基来说由于其具有较高的承载力以及较大范围内变形能力强等特点在施工中就显得尤为重要[2]。
四、土压平衡盾构机双减政策设计
盾构机双减政策是在施工中根据地质条件和地层压力情况，通过协调使用不同的掘进速度来达到最佳开挖轮廓线，并能保证土层稳定而采取相应措施。
单轮平衡注浆法：该方法在地面下应用比较广泛。
它可用于大面积挖掘、回填及深埋地下工程。
由于其具有切削效率高且安全可靠等特点被广泛应用；但缺点是施工
成本较高昂以及施工进度较慢和容易出现事故导致盾构进入地表造成堵塞现象，
甚至发生意外伤害；另外该方法对地面条件要求较高，并且容易出现二次衬托及
压裂，因此实际施工中应加以注意。
本文结合富水砂层地质条件，应用理论分析
和数值模拟相结合的方法，对其进行了详细的参数计算[3]。
4.1土压平衡盾构机双减政策适用性
在盾构推进的过程中，土压力直接影响到隧道整体结构，而这也是造成软土
地基出现不稳定区域时最容易受到破坏的原因之一。
因此针对这一问题进行分析
和研究。
首先应根据具体施工情况选择适合掘进土壤为硬质填料；其次还应对地
面以下地层施加一定量的高压预压、降水等辅助作用措施来降低地表沉降并保证
地基承载能力提高盾构机推进速度，保证掘进速度控制在一定范围内，同时对刀
盘与地面以下土体也进行预压、预防冻融破坏；最后还应考虑盾构机推进过程中
的温度变化情况。
4.2配套措施
(1）在施工中，应控制好掘进速度，保证能顺利推进，同时也要加强对盾构
机的保养和维护。
(2）为了使地面以下部地层稳定性得到更好的保障。
可以通过适当增加开挖
面底土压平衡注浆边坡来进行。
但是由于地下水位较高时造成开挖后上部地表出
现沉降而无法及时下入原岩体或因基底松动导致掘进中断，所以在开挖过程中要
严格控制掘进距离，避免因沉降而导致地面出现隆起和倾斜。
为了保证土体的稳
定性，我们可以通过增加上部地层压力来进行施工[4]。
总结：随着我国城市化进程的不断加快，在施工过程中出现了许多新工艺、
新装备，这些技术也逐渐被应用到实际工程当中。
盾构机作为一种机械化开挖隧
道施工设备具有效率高以及安全可靠等特点。
本文对富水砂砾石地层快速掘进工
程技术进行研究。
首先介绍了国内外土压平衡系统和真空挖掘法软土地基压缩成
形理论；然后分析目前我国盾构领域存在的问题及其发展前景并提出针对性建议，以期为未来在中国城市建设中使用该技术提供一定参考价值；最后介绍了盾构机
施工工艺，并对其技术参数进行详细分析，以期为进一步完善我国盾构隧道掘进系统提供一定的参考。
参考文献：
[1]王佳平.土压平衡盾构机在富水砂卵石地层快速掘进施工技术[J].轨道交通,2013:90-91.
[2]王德勇.土压平衡盾构机过富水砂卵石地层施工技术[J].建设科技,2018: 108-109.
[3]杨书江.富水砂卵石地层土压平衡盾构长距离快速施工技术[J].现代隧道技术,2009:86-93.
[4]任进博.无水砂卵石地层土压平衡式盾构快速常压开舱施工技术浅析[J].铁道建筑技术,2014:222-226.。