【含砂砾岩裂隙发育软硬不均复合地层盾构施工技术探讨】地层裂隙表贵州
盾构在上软下硬地层中掘进控制措施
盾构在上软下硬地层中掘进控制措施摘要：盾构在上软下硬的地层掘进时，地质上下岩层强度相差较大，如平衡压力控制不好，盾构掘进过程中会引起刀盘切削的上部土体则容易进入土舱内；下部硬岩则掘进困难，容易导致盾构机容易上翘、刀盘刀具破损过大等问题。
施工过程中，主要控制盾构姿态、速掘进度及盾构机平衡压力，采用一定的预处理措施，使盾构机在防止刀盘刀具破坏的同时，避免盾构机姿态不平衡失控而超限。
关键词：上软下硬；盾构掘进；掘进风险；对策及控制措施地铁9号线4标花马区间掘进过程中通过提前详细了解地质勘查资料、日常加强盾构机的维保工作、采用土压平衡模式掘进、合理利用盾构铰接千斤顶、加强盾构掘进过程中土仓压力和出土量的控制、盾构掘进速度的控制、加强盾构掘进过程中地表沉降变化的巡查和监测、优化壁后注浆配合比参数、控制好掘进姿态、盾构掘进参数控制的情况等，使盾构机在防止刀盘刀具破坏的同时，防止盾构机姿态失控而超界限。
通过这些有效的措施，实际施工过程中花马区间左、右线盾构均顺利、成功的通过上软下硬地层。
一、工程概况及地质情况广州市轨道交通九号线施工4标花都广场站~马鞍山公园站区间约长1360m，为1盾构段；区间最小曲线半径400m，最大路线纵剖26.89‰。
该区间自花都广场站东端引出，一直沿着迎宾大道东行到达马鞍山公园站，位于已建迎宾大道下，起止里程：YDK9+864.500~YDK11+165.530。
本区间自地表以下依次是填土层、粉细、中粗、砾砂层、微风化灰岩（局部为中风化炭质灰岩），砂层厚度大、透水性强，直接与微风化灰岩接触，灰岩强度较高，中间无不透水层。
区间盾构隧道线路沿线基岩以灰岩为主，灰岩中揭露的岩溶有容蚀裂隙、溶洞、土洞、断层等，以溶洞为主，局部有土洞。
隧道主要穿越<3-2>冲积-洪积中砂层、<3-3>冲积-洪积砾砂层、<4-2>淤泥质土层、<5C-1A>灰岩可塑~软塑残积土层，局部穿越<9C-2>炭质灰岩微风化带，盾构区间地质为上软下硬。
复合地层盾构施工技术
2.4、工程实例讲解
2.4.1 补充勘察
以深圳地铁五号线宝翻区间盾构施工为例，并结合深圳地铁一号线4标、 5标盾构施工的经验教训进行总结和探讨。 宝安中心站～翻身站区间，设计起讫里程DK3+400.513～DK３+986.240 ，区间左线长550.646m，右线长550.484m，区间总长1101.13m。区间为“ 人”字形坡度，最大坡度为25‰。隧道顶部覆土9.1m-17.8m，左右线中心间 距 13.2m。 根据设计图纸和详勘报告，隧道开挖面以砾质粘性土为主，局部存在上浮 基岩和孤石。其中左线在里程3+783～3+834共51m范围存在上浮基岩，局部 强度最高达146Mpa，最大侵入隧道1.8米，该区段隧道上覆地层以淤泥和地面 杂填层为主，杂填层夹杂大量石块。隧道上覆地层以淤泥和地面杂填层为主， 其中杂填层夹杂大量石块。右线在里程3+765～3+814共49m范围存在上浮基 岩，局部强度最高达162Mpa，最大侵入隧道3.5米，该区段隧道上覆地层以淤 泥和地面杂填层为主，杂填层夹杂大量石块，隧道上覆地层以淤泥和地面杂填 层为主，其中杂填层夹杂大量石块。
2.3“孤石、上软下硬”地层的处理思路
根据我们在广州和深圳地铁施工的情况，并结合相关兄弟单 位施工经验教训，我们把盾构过基岩和孤石的方法分为六步。 第一步：“补探” 根据详勘图纸情况，对孤石段和基岩段进行加密补充勘察， 详细了解地层情况，便于制定合理的线路方案。同时对附近地面 建筑物、管线和环境状况进行详细的调查，确保制定的方案的可 行性。 第二步：“调线” 根据准确的地质勘查情况和建筑物等的调查情况，与设计院 和业主进行沟通，在满足规范和使用功能的前提下进行调线调坡 ，尽可能避开上浮基岩和孤石。根据盾构施工情况，盾构掘进通 过孤石的难度远远小于过上浮基岩，且侵入隧道范围的基岩越少 ，盾构通过越轻松。
微风化砂岩及砂砾岩地层盾构掘进技术探讨
微风化砂岩及砂砾岩地层盾构掘进技术探讨珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段[沙涌站～沙园站]区间盾构隧道穿越俗称“磨刀石”地层的微风化砂岩、砂砾岩地层，该地层具有抗压强度高、岩石质量高及石英含量高的特点。
通过对该地层进行一系列的分析及盾构刀盘加固改造、刀具配置及盾构掘进参数的设计，取得了良好的阶段性效果，引发对相同地层的技术探讨。
标签：微风化砂岩；砂砾岩；盾构推进参数控制；开仓换刀；刀具配置0引言随着我国城市化的快速发展，地面交通系统已经越发的繁忙，地下轨道交通作为城市的重要资源已經得到了广泛重视，地下轨道交通的施工技术也日新月异，其中盾构法施工具有地层适应范围广、施工效率高、安全质量可靠等优点，已在我国地下轨道交通施工工程中得到了普遍的使用。
现以珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段[沙涌站～沙园站]区间隧道盾构穿越微风化砂岩、砂砾岩为例，阐述盾构机在微风化砂岩、砂砾岩地层中的掘进技术，以供探讨和参考。
1工程概况1.1设计概况珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段[沙涌站～沙园站]区间隧道采用盾构法施工，区间双线总长2954.577m，隧道埋深15～28m，平面最大转弯半径300m，最大坡度27‰。
盾构机从沙涌站始发，下穿芳村大道、沙涌河、沙涌水闸、珠江主航道后，下穿光大花园密集建筑物，最后到达沙园站吊出井，完成区间隧道的盾构掘进任务。
1.2地质概况隧道穿越地层主要为层强风化砂岩、中风化砂岩及微风化砂岩、砂砾地层，右线地质纵剖面图如图1。
图1中绿色区域为微风化砂岩、砂砾岩地层，该地层长度占整个隧道长度的40%左右。
地质补勘探明微风化砂岩、砂砾岩的平均天然单轴抗压强度85MPa 左右，部分地段围岩最大天然单轴抗压强度为132MPa，石英含量高达65%。
微风化砂岩、砂砾岩地层裂隙不发育，岩石质量指标RQD100%。
岩芯及掌子面情况如图2、图3。
2施工难点分析2.1地质围岩强度高，掘进效率低对于硬岩地层，盾构掘进速度主要由滚刀的破岩能力决定。
软硬不均复杂地层的盾构施工技术研究64
软硬不均复杂地层的盾构施工技术研究摘要：目前我国城市经济不断发展，交通出行的需求不断增加，我国的地铁建设进入了一个高速发展阶段。
在地铁的建设施工过程中，常常遇到的施工环境是具有一定复杂性的施工环境与地质条件。
因此，就需要我们做好一定的规划，保证正确施工技术的选择，使得地铁施工顺利的进行。
关键词：软硬不均；复杂地层；盾构施工技术引言城市交通建设发展过程中，由于受到城市空间限制，以及当下城市交通问题日益严峻，在进行交通建设过程中，朝着地下空间延展。
这样一来，在进行铁路、轨道交通建设过程中，就需要对盾构施工方法进行有效应用。
在盾构施工过程中，地质条件对施工方法限制较大，如何在软土层进行盾构施工，有效地保证地下管线安全，保证施工具有较高质量，成为现阶段铁路施工必须考虑的一个重要议题。
1软硬不均地层盾构掘进面临的问题1.1软硬不均地层中工作面平衡难以建立盾构施工的核心之一就是要建立和维持工作面的掌子面超压在富含黏、粉粒地层中极易出现结泥饼、糊刀盘和刀具异常磨损现象；掌子面欠压则会发生上部软弱地层坍塌、超量出碴和沉降超限等情况。
1.2软硬不均地层中盾构工作状态不佳盾构在软硬不均地层掘进时，刀盘受力复杂，刀具在掌子面上、下部位贯入度相差很大。
刀盘旋转过程中刀具接触岩土分界面产生的撞击易造成刀圈崩刃、开裂和脱落，刀体损坏。
1.3软硬不均地层中滚刀容易过载软硬不均地层中盾构总推力克服盾壳摩擦力、土舱堆碴反力和后配套拖车牵引反力后，剩余的净推力全部作用在接触掌子面硬岩的部分滚刀上面，推力控制稍有不慎，即可造成滚刀过载损坏，引起刀具损坏的多米诺骨牌效应。
1.4软硬不均地层中碴土改良难度大软硬不均地层中掌子面围岩物理力学性状差异大，从松散、流塑、软塑到坚硬石同时存在。
一方面碴土改良的客观难度增加，另一方面掌子面水土平衡对碴土改良的要求更高。
2复杂地质条件中盾构法隧道的施工技术2.1土压式平衡盾构机施工技术要点（1）模式的选择土压式平衡盾构机有三种模式，包括敞开式、半敞开式和土压平衡模式。
(整理)软硬不均地层复合盾构的研究及掘进技术
4.2 不同地质的渣土改良技术(1) 在砂质黏性土和全、强、中风化泥质粉砂岩的掘进中，主要是要稳定开挖面，防止刀盘产生泥饼，并降低刀盘扭矩。
一般采取分别向刀盘面和土舱内注入泡沫的方法进行渣土改良，必要时可向螺旋输送机内注入泡沫。
(2) 在硬岩地段的掘进主要是要降低对刀具磨损、螺旋输送机的磨损，防止涌水，一般采取向刀盘前和土舱内及螺旋输送机内注入含水量较大的泡沫为主。
(3) 在富水地段和其他含水地层采用土压平衡模式掘进时，主要是要防止涌水、防止喷涌、降低刀盘扭矩，一般向刀盘面、土舱内和螺旋输送机内注入膨润土泥浆，并增加对螺旋输送机内注入的膨润土，以利于螺旋输送机形成土塞效应。
(4) 在砂土地层中掘进时，主要是保持土舱内的压力平衡，以稳定开挖面，控制地层沉降，拟采取向刀盘面和土舱内注入泡沫来改良渣土。
泡沫注入量根据具体情况确定。
4.3 泡沫剂的渣土改良技术(1) 泡沫剂的使用泡沫剂通常按1%～6%进行配制，溶于水中。
也可根据开挖土体的颗粒级配、不均匀系数、掘进速度、掘进的推力和扭矩的具体情况进行调整。
(2) 泡沫剂的注入注入方式：泡沫剂的注入可选择采用半自动操作方式和自动操作方式。
注入率：在一般情况下泡沫的注入率的最小值为20%，当渣土较黏时，为防止产生泥饼或堵仓，泡沫的注入率最小不小于30%。
在实际施工过程中，泡沫的注入率要根据掘进期间对渣土的观察来做相应的调整，而影响注入率的最关键因素为土体的液限、塑限以及土体的含水量。
根据经验，土体的黏稠指数Ic= 0.5 时，土体比较容易改良。
其中黏稠指数计算公式为Ic = (wL－ws)/Ip (4)式中：wL为土体的液限，ws为土体含水量，Ip为塑性指数。
4.4 渣土改良效果分析越三区间盾构在残积土层或全风化岩层的掘进时，通过加入泡沫进行渣土改良。
掘进过程的典型特征：渣土流动性好，呈塑性状态，渣土上有明显的水的光泽，用手抓渣土时，能比较轻松的抓取；螺旋输送机出渣连续且在皮带机上铺展良好，没有产生泥饼及球状渣土；在渣土中，能明显的闻到渣土中有泡沫剂味；渣土的稠度一般为25～40 mm。
含砂砾岩裂隙发育软硬不均复合地层盾构施工技术探讨
含砂砾岩裂隙发育软硬不均复合地层盾构施工技术探讨摘要：通过对南京地铁二号线紫金山麓【苜蓿园站～明故宫站】区间盾构施工中遇到的“地质灾害”进行分析，以及在后续施工中克服该段软硬复合地层施工中采取的一系列技术措施，引发对类似地层盾构施工技术的探讨。
关键词：砂砾岩，裂隙发育，软硬不均复合地层，地面预加固，开仓，更换刀具，刀具管理，风险控制，成本管理。
0引言随着盾构施工技术在城市地铁建设应用中的不断发展，软硬不均复合地层也越来越多的开始采用盾构法施工，但是在该类地层中采用盾构法施工也引发出相应的技术难题。
工程实例表明，如：刀具损耗巨大、更换刀具困难、推进难度大、掘进模式选择困难等困扰施工的主要问题尚未得到很好的解决，特别是刀具磨损异常、消耗量大。
需要经常检查更换刀具与地层不稳不满足直接开仓这一矛盾越来越明显的影响施工，情况严重部位甚至造成盾构被困，刀盘、刀具条件无法继续推进施工，又无法开仓检查更换刀具的困境[1]。
含砂砾岩软硬不均复合地层是南京地铁二号线【苜蓿园站～明故宫站】区间盾构穿越的主要地层之一，也是该区间盾构施工中的难点，仅区间右线共210环252m含砂砾岩段软硬不均复合地层掘进就耗时6个月零6天。
本文仅以区间右线推进通过该段地层施工中遇到的问题，对该地层和类似地层盾构施工提出一些分析和见解，以供探讨和参考。
1 工程简介南京地铁二号线【苜蓿园站～明故宫站】区间隧道采用土压平衡盾构施工，区间全长1306.9m，采用钢筋混凝土管片衬砌，共1086环。
盾构下穿沪宁高速匝道桥台、沪宁高速立交桥台、明城墙等建筑物，地下管线密集。
隧道沿线穿越地层存在5段4种不同特点的地层，同一施工段存在垂直、水平方向不同地层的组合，地层软硬不均，地质纵断面图见图1。
图1 苜蓿园～明故宫站区间隧道地质纵断面示意图其中83～297环含砂砾岩段软硬不均复合地层微风化砂砾岩与中微风化泥岩、强中风化泥质粉砂岩交互。
盾构断面地层上软下硬，微风化砂砾岩局部强度很高，见表1。
04 软硬不均复合地层盾构施工技术(城通公司 李谷阳,胡如成)
软硬不均复合地层盾构施工技术李谷阳胡如成中铁五局城通公司，湖南，长沙 410007[摘要] 本文结合大连地铁1号线103标七～西盾构工区的工程实例，详细地分析了地铁隧道在穿越上软下硬不均地层时的盾构施工的主要特点、掘进参数、渣土改良技术及盾构在地层转换时的施工措施等关键技术，为今后在类似地层中采用盾构施工工程提供一定的参数的价值。
[关键词] 上软下硬不均地层；盾构；盾构参数；渣土改良1工程概述大连地铁一号线103标七～西盾构区间隧道起于七十九中学站后端，经长兴街沿西南方向至西安路站前端，区间设计起点里程为DK10+726.655，设计终点里程右线为DK11+617.080，左线为DK11+617.076，区间长度为右线885.17m，左线881.718m，区间设一处联络通道。
区间盾构采用两次盾构始发，先从七十九中学右线始发，到达西安路站后，进行盾构机的拆卸然后吊出，转运到七十九中学站再进行左线始发，最后到达西安路站完成整个区间盾构施工任务。
大连地铁1号线路103标七～西盾构区间工程平面见图1所示。
图1 大连地铁1号线103标七～西盾构工程平面示意图2工程地质工程区域内地势基本平坦，地表高程在12.10m～17.00m，区间沿线主要为马栏河二阶地层，后经人工改造。
场区风内未发现明显的断裂构造，场地构造稳定性总体较好。
本区间范围内上覆第四系人工堆积层（4ml Q ）、第四系上更新统冲洪积层（3al Q pl ）、下伏震旦系长岭子组钙质板岩（Zwhc ）、中生代燕山辉绿岩（）。
区间右线主要为中风化钙质板岩，自稳性较好，且岩层单一。
而区间左线主要穿越上软下硬不均匀岩层，上部为全风化岩层或局部位置有砂卵石层侵入，下部为中风化钙质板岩层，属于典型的垂直方向上软下硬复合地层，其隧道地质剖面图如图2所示。
图2 左线隧道地质剖面图3 软硬不均地层盾构掘进技术3．1 软硬不均复合地层盾构施工的主要特点（1）经常变换盾构施工模式。
贵阳喀斯特地貌盾构施工岩溶处理技术
贵阳喀斯特地貌盾构施工岩溶处理技术摘要：本文结合贵阳轨道交通3号线一期工程师范学院站～东风镇站区间盾构段，根据贵阳喀斯特地貌岩溶发育的地质特点，对盾构施工穿越岩溶发育区采取合理的处理技术，确保盾构施工安全。
关键词：喀斯特地貌；岩溶处理；盾构施工1引言贵阳市轨道交通3号线一期工程首次采用盾构法进行地铁隧道建设，相对于矿山法施工具有施工安全性高、掘进速度快、劳动强度低等优点。
贵阳市属于典型的喀斯特地貌，地下溶洞、溶槽、溶沟分布广泛，对盾构安全推进影响巨大，如若未能有效处理可能会产生地层塌陷、掌子面突水、管片错台、盾构机栽头陷落等安全质量风险，因此溶洞处理尤为重要。
2工程概况贵阳市轨道交通3号线一期工程师范学院站～东风镇站区间盾构段采用盾构法施工，作为全线试验段最先施工，为后续盾构区间掘进提供借鉴，证明盾构法在贵阳市地铁施工的可行性。
本区间隧道结构主要位于中风化石灰岩、中风化泥岩岩层中。
根据勘察报告显示本工点钻孔见洞率5.4%，线岩溶深率2.9%～10.6%，岩溶区岩溶发育等级为中等发育。
3岩溶补勘为尽可能地揭露隧道范围内分布的溶洞，便于盾构掘进前对其进行地面处理，减小盾构掘进风险，对师东区间进行岩溶补勘。
岩溶补充勘察工作主要采用地面物探方法（地质雷达、微动）、孔中物探方法（跨孔CT、管波）及钻探方法相结合的综合勘察技术。
浅地表土洞、岩溶、疏松土体的勘察工作采用地质雷达方法，中深部土洞、岩溶、疏松土体的勘察工作采用孔中物探方法。
地质雷达主要应用于地表浅层（地面下0～5m）的土洞、溶洞及疏松土体的地面探查；微动主要应用于探查埋深地表以下5～40m深度的岩溶；跨孔CT主要应用于孔间岩溶空间分布形态的精细探查。
探测深度范围为：地表以下5m至隧道拱底以下5m范围。
岩溶探测目标区域位于水位以下的采用跨孔弹性波CT进行透射扫描，位于水位以上的采用跨孔电磁波CT透射扫描。
管波：主要用于查明钻孔附近1～2m范围内不良地质体（土洞、空洞、疏松土体、岩溶等）发育情况。
软硬不均地层复合盾构研究报告及掘进技术
软硬不均地层复合盾构的研究及掘进技术摘要：针对广州地铁二号线越秀公园—三元里区间的软硬不均地层的盾构施工，提出复合盾构的设计思想，并对复合盾构的功能及技术参数进行研究，分析刀盘、刀具与地质的适应性。
研究复合盾构掘进模式的原理、掘进参数及模式之间的转换技术，解决了软硬不均地层的掘进难、效率低、成本高、地层变形不易控制等技术难题。
为了有效地控制掘进方向和盾构姿态，分析盾构掘进方向偏差的原因，研究相应的控制方法，达到了防止管片裂损和控制错台的目的。
为防止黏性地层掘进的“泥饼”现象及富水地层掘进的“喷涌”现象的发生，研究相应的渣土改良技术。
通过盾尾环形间隙同步注浆技术的研究及采用可靠的技术措施，并加强施工监测，及时变更掘进参数，控制地层的变形，确保京广铁路正常运营及临近建构筑物的安全。
关键词：隧道工程；软硬不均地层；复合盾构；模式转换；渣土改良；同步注浆；变形控制1引言本文依托广州地铁二号线越秀公园—三元里(以下简称越三>区间隧道盾构法施工进行研究。
地层软硬不均，其中强度较高、稳定性能好的中风化岩(8>和微风化岩(9>占多数，岩石单轴抗压强度最高达到78.2MPa。
同时洞身还通过强风化岩(7>、全风化岩(6>(呈土状>、残积土层(5>和断层破碎带等不稳定地层，地层分界面起伏大，软硬交错，并且岩层中普遍含砾石，对刀具严重磨损。
地质纵断面见图1，各种地层分布统计见图2。
由于地层中存在高黏性土层，盾构掘进时容易在刀盘前部形成泥饼，严重影响掘进。
同时通过富水的断层破碎带时，施工可能发生突水现象。
越三区间隧道穿越地区地表交通繁忙，建筑物密集，有135栋建筑处于隧道上方，桩基底部距隧道最近的仅0.56m，有31根建筑物桩基距隧道顶部仅0.56～2.00m，桩基类型多，所处地层各异。
约165m长隧道要穿越广州火车站14股轨道，并且站内人行天桥桩基和邮电地下通道底板离隧道顶仅3～5m。
浅谈复合地层中盾构掘进需注意的问题及对策
线路 ，在该地层中纠正难度很大 本身硬岩地层开挖难度大 ，利用千斤顶 的推 力差纠 正姿态 ，效果不 明显 ，并 会加大 刀具磨 损量 ，更有盾 构机被 “卡死”的风 险 。因此在硬岩 中掘进时一定要控制好盾构机姿态 ，一旦盾 构机 姿态 出现偏 差，要奉行“掘进 长距离 ，缓纠偏 ”，不能猛纠 ，避 免 刀具 无谓磨损，甚至盾构机难 以前进 。 ２．４ 添 加 剂 注入
刮刀 宽 １５０一角度 ２Ｏ。 刮 刀 外 围保护刀
４２ １２ １２
刀 盘边 缘 专用
及隧道 内更换盾尾刷等有利措施，确保了两个 区间隧道得 以顺利贯通。 ２．２ 合理设定掘进参数和掘进模式
２ 全 断面硬 岩地 层 中的盾构 掘进
全断面硬岩绝不 是指 简单的 、均匀 的岩 层，而是指在岩 性、构造 、岩 土 性 质 等 各 方 面 都 不 同 的 岩 层 。 即 使 是 同 一 类 岩 层 ，其 风 化 程 度 也 存 在 较大的差异，是一种混合岩 。盾构机在此地层中掘进异常 费力 ，掘进速度 慢、推力 大、刀具磨损严重 ，尤其是在掌子面 围岩 分布不均 的地层 中，滚 刀偏磨严重，刀具更换频繁 ，掘进姿态也较难控制。
妇 始
业 妇
业 业
业妇
妇逝逝
业 业
妇 业 妇 业 船
妇 妇 妇
对 图纸 的设 计 内容 做 到 基 本 的 掌握 ，并 能找 到 图纸 设 计 中存 在 的 问题 ， 经济发展和人们对生活的要求，促进 其 良好 的发展 。
如水准 的标高、桩的标高、路面管网的路线 的覆盖等。改革开放社会在 不
路 桥 建 设
复杂地质条件下复合地层盾构掘进施工技术
复杂地质条件下复合地层盾构掘进施工技术摘要：为解决复杂地质条件下施工稳定性较弱的问题，提出复合地层盾构掘进施工技术。
根据项目工程所在区域的具体地质条件，完成对施工设备的选型，再针对项目工程中出现的具体问题，提出具有针对性的施工措施，将盾构掘进施工过程中的实际出土量与理论出土量进行对比，分析这种施工方法的实用性价值。
关键词：复杂地质；复合地层；盾构掘进施工；出土量；环箍注浆；单液注浆；中图分类号：U455.43 文献标识码：A0引言应用常规地质施工方法会对压力舱内土体的稳定性造成影响，从而使其在顶推过程中出现区域性固结的情况。
随着工程项目的推进，工作面形成泥饼结构，导致螺旋面因为失去稳定性而向下塌陷。
复合地层盾构掘进施工以平衡式盾构机工作原理为基础，通过切削的方式，去除土体结构周围多余的土块，从而使其能够顺利进入土仓，由于土仓内部被动土体所承担压力与切削平面上土、水压力的总和相等，因此开挖平面始终保持受力平衡状态[1]。
此外，盾构施工刀盘可以磨碎切削下来的所有土渣，所以即便是在工作压力不平衡的情况下，复合地层开挖面也不会表现出严重失稳的问题。
1项目工程简介本次项目工程总长约为2000m，最小转弯半径大于300m，纵断面呈现“V”字型与“人”字型的组合表现形式，最大坡度不超过25‰。
1.1地质特征盾构掘进施工项目工程的主要地层结构如图1所示。
图1盾构掘进施工项目的地质特征每一岩层结构的具体地质特征如下：（1）素填土：是含有较多有机物质的高压缩性土壤，整体呈现灰色或灰黑色，平均厚度约为6.5m。
（2）淤泥质土：是具有明显刺激性气味的高压缩性土壤，平均厚度约为2.5m。
（3）粘土、粉质粘土：整体呈现褐红色或黄褐色，具有硬塑性，干强度适中，在挖掘过程中，其切面呈现相对光滑的状态。
（4）泥岩、粉砂质泥岩：岩体外表面呈现蜡状光泽，干硬度水平较高，成岩程度较深，遇水会出现软化情况，而失水容易发生开裂，整体呈现灰色或青灰色[2]。
盾构在硬岩及软硬不均地层施工技术研究 陆贤辉
盾构在硬岩及软硬不均地层施工技术研究陆贤辉摘要：软硬不均地层盾构施工难题一直考验着工程技术人员的智慧，业界为此付出的代价频现报端。
文章从什么是软硬不均地层、软硬不均地层盾构施工所面临的问题、软硬不均地层为什么易发生掌子面坍塌入手，引出了国内软硬不均地层盾构技术发展，详细阐述了深孔爆破预破碎方案对盾构施工所带来的次生危害，提出了新形势下软硬不均地层盾构技术的思考。
关键词：软硬不均地层；施工技术；研究盾构施工方法以其安全可靠、地层适应性好、施工影响小、机械化程度高、掘进速度快等优点，在城市轨道交通工程中得到了日益广泛的应用。
自盾构工法在国内应用以来，软硬不均地层盾构掘进的难题一直困扰着工程技术人员，而针对软硬不均地层盾构施工技术的探索与研究也从未中断。
1什么是软硬不均地层软硬不均地层是复合地层的一种典型表现。
软硬不均地层是指在隧道开挖范围存在2种以上岩土力学性质、地质特征差异较大的地层。
通俗讲就是工作面上同时存在“软”和“硬”2种地层，软的地层不能满足盾构常压开舱；硬的地层需要滚刀破岩。
2软硬不均地层盾构掘进面临的问题软硬不均地层由于工作面地层岩石力学指标及地质特征差异大，盾构掘进过程中容易出现掌子面坍塌、土压盾构喷涌、泥水盾构环流异常、超量出碴、地表沉降超限、刀盘结泥饼、刀具偏磨损坏和盾构姿态难以控制等问题。
2.1软硬不均地层中碴土改良难度大软硬不均地层中掌子面围岩物理力学性状差异大，从松散、流塑、软塑到坚硬石同时存在。
一方面碴土改良的客观难度增加，另一方面掌子面水土平衡对碴土改良的要求更高。
2.2软硬不均地层中滚刀容易过载软硬不均地层中盾构总推力克服盾壳摩擦力、土舱堆碴反力和后配套拖车牵引反力后，剩余的净推力全部作用在接触掌子面硬岩的部分滚刀上面，推力控制稍有不慎，即可造成滚刀过载损坏，引起刀具损坏的多米诺骨牌效应。
2.3软硬不均地层中工作面平衡难以建立盾构施工的核心之一就是要建立和维持工作面的水土压力平衡，从而达到减少地层扰动、控制沉降和保护环境的目的。
软硬不均地层盾构法施工技术措施
发生盾构机 向上偏移事 故且 易造成刀 口折 断 ， 同时工况转换 频繁
也对地层产生扰 动， 易造成较大地表变形 。
右线 中心间距为 １ ． ０ ０ｍ～１ ． 隧道覆土厚度 １ ５ ０ｍ， ６ｉ ５ｉ， ｎ～２ 平 ３ 软硬 不均 地层 中开 挖掘 进 的技术 措施 ｎ
１根据 已掌握 的地质 资料 ， ） 同时 结合 Ｐ Ｖ数 据采 集 系统加 Ｄ 强对开挖 掘进过程 中各 项工作参数的监 测和分析 ， 以便及 时准确 采用德 国海瑞克公 司制造 的土压平衡 式盾 构进行开挖掘进 。 发现这类 软硬 不均 地层 ， 而采 取相应 措 施。 由于工作参 数 “ 从 刀 １２ 工 程 地 质 概 况 ． 盘： 作压力” 贯入度 ” ［ 与“ 两者相除 的商在 一定程 度上可 以反映地 该盾构区间地质构 造 复杂 ， 地层 复杂 多变 ， 按形 成时 间 的先 故令 两者 的 比值为压 贯 比。根 据 系统记 录数据 ， 后大致可分为 ９类地层 。沿线工程穿 越的地层 以岩石强风 化带 、 层的软硬情况 ，
岩、 长距离 硬岩等特殊地 段 ， 必须 对各项 掘进 参数 和施 ｊ 措施 进 岩等组成 的基 岩层 。由于岩石组成物 质不均匀 、 二 裂隙发 育的差别 行及时有效地调整 ， 而使盾 构机在 良好 的状 态下工 作 ， 从 保证 掘 以及 地下水的作用等 ， 使各岩 层风化 带 中存在 不同程度 的不均匀
包混凝 土加 固桥墩来 提高其横 向刚度会 有越 来越 多的应用。 参考文献 ：
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社 ． ０ １ ２０ ．
［ ¨袁进根 ， 余志武 ． 混凝土 结构设计基 本原理 ［ Ｊ 北京 ： Ｍ ． 中国铁
含砾砂岩地层下盾构隧道掌子面工作洞开挖技术
含砾砂岩地层下盾构隧道掌子面工作洞开挖技术作者：陈先锋来源：《科技资讯》2024年第06期作者简介：陈先锋（1988—），男，本科，助理工程师，研究方向为深基坑、长大隧道施工技术研究。
摘要：盾构机刀盘发生磨损会导致盾构掘进困难，严重影响施工效率。
刀盘修复作业需要在盾构隧道掌子面位置开挖工作洞，为人工修复刀盘提供站立行走的操作空间。
本文以深江铁路SJSG-1标段盾构项目为例，提出一种盾构隧道掌子面工作洞开挖技术，重点阐述了作业人员进仓流程、掌子面工作洞开挖技术、洞门凿除施工注意事项等技术要点，为后续盾构机施工提供借鉴。
关键词：盾构机进仓作业掌子面工作洞开挖技术中图分类号：U455.43盾构机是一种大型隧道施工设备，目前已被广泛应用于地铁、水利、矿山等领域[1]-[2]。
盾构机穿越复杂地层过程中容易发生刀盘磨损现象，严重影响施工效率[3]-[4]。
目前国内外对盾构机刀盘检修方法主要包括带压进仓检修[5]和常压进仓检修[6]。
其中，常压进仓是对刀盘前方的掌子面进行加固后，打开仓门，人员通过人仓直接进入土仓内进行刀盘检修[7]。
当盾构施工地层自稳性好、掌子面稳定时，刀盘修复作业流程主要为掌子面工作洞开挖、刀筒保护圈刨除打磨、定位焊接、镗孔施工、边缘刮刀修复等。
其中，掌子面工作洞开挖工序需要破坏围岩原有的稳定结构，危险性较高，需要提出相应的施工技术，以确保施工人员的安全。
本文针对刀盘修复作业中的掌子面工作洞开挖工序开展研究，从作业人员进仓、掌子面工作洞开挖、洞门凿除施工注意事项等角度，提出了全断面含砾砂岩地层下盾构隧道掌子面工作洞开挖技术。
1 工程概况深江铁路起自深圳枢纽西丽站（不含），终至江门站（含），正线全长116.12 km。
珠江口隧道工程作为深江铁路全线控制性工程，采用“两端盾构+中间矿山”组合工法进行施工，线路全长13.69 km。
本工程所属的SJSG-1标段设计里程为DK39+905～DK44+420，盾构段全长3 590 m，盾构始发依次穿越为：软土300 m，上软下硬540 m，全断面含砾砂岩1 820 m（含20 m风化槽），全断面花岗岩930 m，其中全断面花岗岩范围中需穿越F1断裂带及F1分支断裂带共计17条，断裂带影响范围约490 m。
软硬岩层相间段钻进工艺研究--以贵州流长勘查区J505孔为例
软硬岩层相间段钻进工艺研究--以贵州流长勘查区J505孔为
例
刘胜
【期刊名称】《中国煤炭地质》
【年(卷),期】2015(000)004
【摘要】流长勘查区J505孔地处多条断层的交会地带，地质构造复杂，岩石破碎。
在钻进至921.12 m时，遇厚达13.90 m的粉砂质泥岩，间夹燧石团块。
由于粉
砂质泥岩相对硬度较小，钻进中完整性较差，致使燧石团块堆积，无法取得有效进尺。
采用了封水泥法、添加重晶石法、偏心、小口径钻进等多种方式进行处理，均未成功后，根据该孔复杂的岩性特征，在910 m以前用无固相钻井液，在910 m 采取了调整钻井液材料、配方、性能参数和钻进技术参数的方法，从而顺利的完成该孔的施工任务。
为软硬相间段钻进工艺提供的借鉴。
【总页数】4页(P54-56,62)
【作者】刘胜
【作者单位】贵州省煤田地质局113队，贵州贵阳 550023
【正文语种】中文
【中图分类】P634.5
【相关文献】
1.贵州省清镇市流长勘查区煤层气地质特征与勘探前景 [J], 韩金平;阳勇
2.陆相湖盆页岩层系基本地质特征与页岩油勘探突破——以渤海湾盆地沧东凹陷古
近系孔店组二段一亚段为例 [J], 赵贤正;杨飞;周立宏;蒲秀刚;金凤鸣;韩文中;肖敦清;陈世悦;时战楠;张伟
3.长孔段不稳定复杂地层裸眼钻进施工经验 [J], 符济民
4.贵州流长勘查区龙潭组可采煤层煤质特征分析 [J], 唐娟
5.贵州省地矿局在瓮安老虎洞大型磷矿勘查区举办群孔抽水试验现场考察培训会[J],
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【含砂砾岩裂隙发育软硬不均复合地层盾构施工技术探讨】
地层裂隙表贵州
摘要：通过对南京地铁二号线紫金山麓【苜蓿园站～明故宫站】区间盾构施工中遇到的“地质灾害”进行分析，以及在后续施工中克服该段软硬复合地层施工中采取的一系列技术措施，引发对类似地层盾构施工技术的探讨。
关键词：砂砾岩，裂隙发育，软硬不均复合地层，地面预加固，开仓，更换刀具，刀具管理，风险控制，成本管理。
0引言
随着盾构施工技术在城市地铁建设应用中的不断发展，软硬不均复合地层也越来越多的开始采用盾构法施工，但是在该类地层中采用盾构法施工也引发出相应的技术难题。
工程实例表明，如：刀具损耗巨大、更换刀具困难、推进难度大、掘进模式选择困难等困扰施工的主要问题尚未得到很好的解决，特别是刀具磨损异常、消耗量大。
需要经常检查更换刀具与地层不稳不满足直接开仓这一矛盾越来越
明显的影响施工，情况严重部位甚至造成盾构被困，刀盘、刀具条件无法继续推进施工，又无法开仓检查更换刀具的困境[1]。
含砂砾岩软硬不均复合地层是南京地铁二号线【苜蓿园站～明故宫站】区间盾构穿越的主要地层之一，也是该区间盾构施工中的难点，仅区间右线共210环252m含砂砾岩段软硬不均复合地层掘进就耗时6个月零6天。
本文仅以区间右线推进通过该段地层施工中遇到的问题，对该地层和类似地层盾构施工提出一些分析和见解，以供探讨和参考。
1 工程简介
南京地铁二号线【苜蓿园站～明故宫站】区间隧道采用土压平衡盾构施工，区间全长1306.9m，采用钢筋混凝土管片衬砌，共1086环。
盾构下穿沪宁高速匝道桥台、沪宁高速立交桥台、明城墙等建筑物，地下管线密集。
隧道沿线穿越地层存在5段4种不同特点的地层，同一施工段存在垂直、水平方向不同地层的组合，地层软硬不均，地质纵断面图见图1。
图1 苜蓿园～明故宫站区间隧道地质纵断面示意图
其中83～297环含砂砾岩段软硬不均复合地层微风化砂砾岩与中微风化泥岩、强中风化泥质粉砂岩交互。
盾构断面地层上软下硬，微风化砂砾岩局部强度很高，见表1。
在地质补充勘察中微风化砂砾岩天然单轴抗压强度最大值为85.2MPa，饱和单轴抗压强度最大值为
41.9MPa，盾构推进刀具损耗非常大；盾构机在该地层施工中因刀具损耗又无法直接开仓更换刀具致使停机约2个月。
同时在开仓检查发现地层裂隙发育，地下水丰富；
在地质补充勘察发现隧道断面内岩面差异性较大，存在低于隧道结构底且不规则、不连续的地层空洞，见图2。
表1 复合地层岩石试验指标（平均值、标准值）
图2 含砂砾岩复合地层地质空洞纵剖面图
2 含砂砾岩裂隙发育软硬不均地层特征
2.1地层风化程度不一，软硬不均。
由于砂砾岩残积地层风化程度不一，局部风化程度高，呈“土化”形态，局部风化程度低，残留为砂砾石块，强度较高，见图3。
残积层中的粉粒和粘粒含量比较高，而同时非常坚硬的颗粒、孤石又较多，因此在盾构机推进的过程中若处理不好会同时发生二种问题：在结泥饼的同时，对刀盘造成严重磨损，刀具发生单边或多边严重偏磨。
图3 含砂砾岩软硬不均地层地质取芯图
2.2地层裂隙、空洞发育，地下水丰富。
地层裂隙、空洞发育，存在渗水通道，裂隙、空洞地段地下水富集；盾构穿越砂砾岩破碎带时，开挖面与破碎带富水空洞贯通，螺旋输送机易出现喷涌。
同时，由于富水破碎带的存在，不具备气压进仓或敞开式进仓的条件，检修或更换刀具困难。
2.3盾构掘进难度大，工况转换频繁[2]。
由于盾构掘进断面岩层的完整程度及强度差别较大，粘粒、粉粒含量高，碴土结饼附着刀盘，碴土管理难度大；同时存在的完整性较好的坚硬大颗粒会造成刀盘及螺旋输送机被卡住，进而导致刀盘扭矩跳跃频繁。
施工过程中，盾构参数控制难度较大。
2.4地质情况变化大
经过前期地层空洞处理及地面提前加固处理，发现隧道穿越地层的地质情况变化很大，在同一个隧道横断面上地质分层差异很大，1米高度内有多种地质；纵断面上差异也较大，间距在1米的两个地
质钻孔探测地质分层标高最大差异也达60cm；盾构穿越地质实际情况比地质补勘情况更为复杂。
3 盾构掘进时的主要技术措施
根据南京地铁2号线【苜蓿园～明故宫站】区间地质特点，对地质断面进行了认真分析，综合经济合理性的要求，选用了德国海瑞克Φ6400铰接型土压平衡盾构机，该型盾构机具有广泛的适应性和优良的可靠性，在世界上类似工程领域享有丰富的施工经验和业绩。
3.1盾构机优选
针对区间含砂砾岩软硬不均地层的不良地质，通过及时分析，确定了盾构机的破岩参数。
值得注意的是盾构机刀盘的驱动扭矩、总推力的大小是决定一台盾构机是否能够适应复杂多变地层的关键参数。
另外，刀盘的刚度强度以及刀具的选配也是至关重要的[3]。
3.2刀盘刀具配置
由于本区间地质条件复杂，经专家论证后，采用装有滚刀及切刀组成的复合式刀盘（国家863计划试验刀盘）进行施工，刀盘滚刀设计的最大硬岩开挖强度为120MPa。
刀具布置方式为：64把切刀、
16把边刮刀、4把中心滚刀、7把正滚刀、6把边滚刀、2把中心齿刀。
配置切刀64把，高出刀盘面板140mm；双刃滚刀13把，高出刀盘面板175mm，刀间距90～110mm。
现场施工发现，该复合式刀盘土压平衡盾构机各项机械性能以及动力驱动指标是适应的。
但是对微风化砂砾岩层中的高强度孤石，刀盘的破岩能力不足。
3.3掘进模式
根据区间的地质情况以及地层特征，选用的掘进模式不尽相同。
（1）全断面岩层：采用敞开式掘进模式，使用泡沫剂改良渣土。
（2）砂砾岩软硬不均地层：由于地层较为复杂，断面上地层差异较大。
同时由于地表环境主要为需保护的重要建筑或文物，采取土压平衡模式掘进，同时使用泡沫剂改良渣土。
3.4掘进参数
掘进参数包括刀盘转速、推力、土仓压力等，应根据工程地质、水文条件、覆土厚度、地表建（构）筑物以及管线情况合理确定，并在掘进过程中进行动态调整[2]。
内容仅供参考。