超大直径泥水盾构掘进对土体的扰动研究

土压平衡盾构与泥水平衡盾构的结构原理

2土压平衡盾构与泥水平衡盾构的结构原理傅德明上海市土木工程学会 1 土压平衡盾构的结构原理土压平衡盾构的基本原理土压平衡盾构属封闭式盾构。盾构推进时，其前端刀盘旋转掘削地层土体，切削下来的土体进入土舱。当土体充满土舱时，其被动土压与掘削面上的土、水压基本相同，故掘削面实现平衡(即稳定)。示意图如图所示。由图可知，这类盾构靠螺旋输送机将碴土(即掘削弃土)排送至土箱，运至地表。由装在螺旋输送机排土口处的滑动闸门或旋转漏斗控制出土量，确保掘削面稳定。 1.1.1 稳定掘削面的机理及种类土压盾构稳定掘削面的机理，因工程地质条件的不同而不同。通常可分为粘性土和砂质土两类，这里分别进行叙述。 1.1.1.1 粘性土层掘削面的稳定机理因刀盘掘削下来的土体的粘结性受到破坏，故变得松散易于流动。即使粘聚力大的土层，碴土的塑流性也会增大，故可通过调节螺旋输送机转速和出土口处的滑动闸门对排土量进行控制。对塑流性大的松软土体也可采用专用土砂泵、管道排土。地层含砂量超过一定限度时，土体流性明显变差，土舱内的土体发生堆积、压密、固结，致使碴土难于排送，盾构推进被迫停止。解决这个问题的措施是向土舱内注水、空气、膨润土或泥浆等注入材，并作连续搅拌，以便提高土体的塑流性，确保碴土的顺利排放。 1.1.1.2 砂质土层掘削面的稳定机理就砂、砂砾的砂质土地层而言，因土颗粒间的摩擦角大故摩擦阻力大；渗透系数大。当地下水位较高、水压较大时，靠掘削土压和排土机构的调节作用很难平衡掘削面上的土压和水压。再加上掘削土体自身的流动性差，所以在无其它措施的情况下，掘削面稳定极其困难。为此人们开发了向掘削面压注水、空气、膨润土、粘土、泥水或泥浆等添加材，不断搅拌，改变掘削土的成分比例，以此确保掘削土的流动性、止水性，使掘削面稳定。 1.1.1.3 土压盾构的种类按稳定掘削面机构划分的土压平衡盾构大致有如下几种，见表1。表1 土压盾构的种类图1 土压盾构基本形状

复杂条件下的大直径泥水盾构掘进参数控制

万方数据

构转向困难，应该更换边滚刀和周边刮刀。隧道最小转弯半径５５０ｎｌ，如通过以上步骤还不能转向，就需要使用仿型刀，设定开挖角度范围，增大开挖面直径辅助盾构转向。图１掘进方向控制Ｆｉｇ．１Ｅｘｃａｖａｔｉｏｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ２．３同步注浆量及压力的控制在掘进过程中，控制好同步注浆量及注浆压力，及时填充掘进留下的空隙，保证管片的稳定性，提高隧道的防水性能，是控制地面沉降的必要手段。盾构机同步注浆系统有６根注浆管，圆周方向分布在盾构机尾盾上，注浆量根据开挖直径、管片外径计算出理论注入量。实际则需根据地层特点、盾构姿态等来控制，基本原则是注入量不小于理论注入量，确保顶部两根管路的注入量。注浆压力通常大于同等水平位置开挖舱泥水压力０．０２～０．０３ＭＰａ，压力低则注入量不够，过高会损坏盾尾密封刷或通过地层空隙进入开挖仓。因砂浆凝固会导致注浆管路堵塞，因此每掘进１环，在掘进的最后２０ｃｍ就停止注浆。在盾构机完成掘进拼装管片时，每隔４５—７５ｒａｉｎ注一次，每次每根管注入０．０１一Ｏ．０２ｍ３。盾构掘进时也应留意注浆量，如遇到松散砂卵石地层或有地下空洞等导致注入量增加时应放慢掘进速度以保证填充密实。因盾构自重，砂浆会向下流，一般盾构上部注浆量要占到总注入量的一半以上，只有保证顶部注入量，才能最大限度地减少地表沉降。２．４盾尾密封油脂系统盾尾密封有３道，前、中、后，每一道的压力设定非常重要，假如设定压力过小，油脂注入量少，盾尾密封刷易损坏出现漏浆涌水现象。压力过大，油脂消耗量增大，造成经济损失。３道密封的压力设定以开挖仓土压力及注浆压力为依据，最外层压力应比开挖仓底部压力高约０．１ＭＰａ，中层取开挖仓底部压力或等于外层设定压力，内层则比中间层压力减少０．１ＭＰａ或与之相同，压力设定完毕后还应统计油脂消耗，并适当调整注脂泵的压力。经计算，每掘进１环，盾尾油脂理论消耗量在１００～１１０ｋｇ（视掘进时间而定），可以依据该值调整注脂泵压力保证注入量即可…。２．５泥水循环系统的控制根据目前掘进距离统计，盾构机停止掘进８０％的原因来自泥水循环系统，包括泵站停机、管路破损、泵及管路堵塞、泥水处理设备故障等（见图２）。图２泥水循环控制系统Ｆｉｇ．２Ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｓｌｕｒｒｙｃｙｃｌｅ２０１０年第１２卷第１２期６７万方数据

超大直径泥水平衡盾构穿越深水浅覆土区风险分析与对策研究

超大直径泥水平衡盾构穿越深水浅覆土区风险分析与对策研究摘要：本文以南京纬三路过江隧道工程超大直径泥水平衡盾构机穿越江中深槽段施工为例，通过对风险源的分析与应对措施研究，提出了超大泥水平衡盾构长距离穿越深水浅覆土地区应对措施。 1.工程背景南京纬三路过江通道工程采用直径14.93m泥水平衡盾构，盾构穿越江中深槽段总长度为586m，该段掘进全部位于江中段，是工程中风险最高、难度最大的施工区段。在该段深槽线路范围内，线路位于右偏R=1500m的圆曲线内，线路为V字型，坡度从-3.892%过最低点（SDK4+780）后变为2.45%。江底最低覆土深度为14.46m（到盾构机顶部），水深最深为34.9m（2009年9月数据）。江中段地质情况见表1。表1 地质分层分段情况表 2.施工风险分析 2.1地质勘测准确性风险由于江底深水地质勘测难度大、成本高，准确性也难以保证，江底隧道地质勘探具有极大的局限性，遇到未勘查清楚的不良地质或存在未查明的地下障碍物的风险十分可能发生。因此，施工准备阶段和施工过程中，需要通过对筛分渣样的分析达到地质预测的目的，可部分揭示开挖面前方地层情况。同时江底可能会出现特异性的障碍物，如废弃铁块、沉船等影响盾构掘进。 2.2盾构机的适应性、可靠性风险盾构机选型极大程度上是工程成功的决定性因素，盾构机穿越江底掘进过程中，盾构机选型尤为重要，主要表现在以下几个方面：（1）刀盘、刀具磨损：盾构机长距离掘进对刀盘、刀具磨损大；在软硬不均的地层及卵石地层掘进时，刀具不可避免的产生卡刀或偏磨等问题。（2）泥浆泵及管路磨损、堵塞：泥水循环回路泥浆中的砂石成分会磨损泥浆泵及排送管路，导致盾构机排渣不畅；（3）主轴承磨损，密封件防水失效：因主轴承在长距离掘进被磨损可能导致密封件防水失效，泥浆向盾构机内渗漏，保压系统失衡；（4）盾尾密封：盾尾密封系统的不适应性或受管片及周围土体的磨损影响，导致盾构间隙增大或油脂仓保压失效，盾构机发生渗漏；（5）数据采集系统、传感器失灵：受开挖面恶劣条件影响，盾构工作面数据采集系统、传感器有失效风险，盾构掘进参数或正面舱压等指标无法准确显示；（6）液压推进系统漏油：液压推进系统漏油，推力不足可能导致盾构后退风险；（7）注浆管路堵塞：由于浆液残留结块等原因可能导致注浆管路堵塞，无法进行正常的同步注浆；（8）主轴承断裂：由于主轴承磨损或在掘进复杂地层中偏心力矩致过大可导致主轴承断裂。 2.3江底冒浆风险由于隧道穿越复合地层、上软下硬地层控制难度大，卵砾石层、粉砂岩层等地层表现为孔隙较大的特点，要依据地层条件及时调整泥浆质量和泥水压力，加

大型泥水盾构现场施工中的泥水处理

精心整理大型泥水盾构施工中的泥水分

第一章绪论一、泥水加压式盾构及其泥水分离处理系统概述盾构法施工已有170余年历史，随着科学水平的不断提高，盾构技术也得到不断发展和完善。至今，盾构已发展成为软土地层修建隧施工提供了广阔的舞台。泥水加压式盾构是在机械掘削式盾构的前部刀盘后侧设置隔板，它与刀盘之间形成压力室，将加压的泥水送入泥水压力室，当泥水压力室充满加压的泥水后，通过加压作用和压力保持机构，来谋求开挖面的稳定。盾构推进时由旋转刀盘切削下来的土砂经搅拌装置搅拌后

形成高浓度泥水，用流体输送方式送到地面。在地面调整槽中，将泥水调整到合适地层土质状态后，由泥水输送泵加压后，经管路送到开挖面泥水压力室，泥水在稳定开挖面的同时，将刀盘切削下来的土砂搅成浓泥浆，再由排泥泵经管路输送到地面。被送到地面的泥水，根据土砂颗粒直径，通过一次分离设备和二次分离设备将土砂分离并脱在实际施工中，泥膜的形成是至关重要的。当泥水压力大于地下水压力时，泥水理论按达西定律渗入土壤，形成与土壤间隙成一定比例的悬浮颗粒，在“阻塞”和“架桥”效应的作用下，被捕获并积聚于土壤与泥水的接触表面，泥膜就此形成。随着时间的渐渐推移，泥膜的厚度不断增加，渗透抵抗力逐渐增强，当泥膜抵抗力远大于正面

土压时，产生泥水平衡效果。 2、泥水管理控制（1）、进浆泥水指标泥浆能否在渗入土壤时形成优质泥膜，能否稳定切口前方土体，泥水的比重是一个主要控制指标。掘进中进泥比重不易过高或过低，前者将影响泥水的输送能力，后者将破坏开挖面的稳定。泥水比重的范围应在1.15～1.30 g/cm3，下限为1.15 g/cm3，上限根据施工的特殊要求而定，在砂性土中施工、保护地面建筑物、盾构穿越浅覆层等，可达1.30 g/cm3。甚至可达1.35 g/cm3。

泥水平衡盾构机施工总结

泥水平衡盾构机施工总结本工程是我单位常规直径地铁盾构第一次采用泥水盾构机施工。在施工、操作方面可借鉴经验不多，造成在施工中走过了不少弯路，出现了许多问题。泥水盾构机操作的基本原则是：控制切口压力在技术交底范围内稳定和盾构机姿态在设计要求范围内的前提下，实现盾构机正常掘进。切口压力的稳定是保证地面沉降、安全掘进的前提条件，而盾构机姿态决定隧道走向是否与设计路线符合，成型隧道符合设计要求的先决条件。如果在掘进期间，切口压力不稳定，波动较大的话，轻则沉降较大，重则引起地面塌方。所以在操作泥水盾构机的时候，每一个操作手必须清楚的明白，保证切口压力稳定的重要性。而盾构机姿态是决定我们的施工是否按设计路线施工，如果出现姿态超限，轻则隧道管片出现错台、开裂、漏水等质量问题，重则需要联系设计单位和业主，进行调线。通过一年多的泥水盾构机施工经验，结合自己以前土压平衡盾构机的操作经验，对泥水盾构机的施工和质量控制方面的一些想法做如下总结。一．工程概况：东莞市城市快速轨道交通R2线工程（东莞火车站～东莞虎门站段）[2303A标：榴花公园站、茶山站～榴花公园站区间]土建工程施工项目，位于方中路上的茶山站后，正线隧道与出入段线隧道并行约100m由东向西穿越宽约200米的寒溪河，进入东岸大片农田（此时出入段线进入寒溪河东岸的东城车辆段）、通过中间风井及河西岸的数幢别墅后进入莞龙路。线路继续沿莞龙路前行，绕避了数架人行天

桥后到达榴花公园前的榴花公园站结束。本标段起讫里程YDK2+298.728~ YDK5+502.598，包含1个明挖车站（【榴花公园站】）和1个区间（【茶山站～榴花公园站区间】），1条出段线盾构隧道（【中间风井~出段线盾构井】），1条入段线盾构隧道（【茶山站~入段线盾构井】）。其中正线段茶山站~榴花公园站区间左线起讫里程为：ZDK2+301.000~ZDK3+497.720、 ZDK3+653.485~ZDK4+118.812，左线长1662.041m; 右线起讫里程为：YDK2+298.728~YDK3+434.162、YDK3+601.659~ YDK4+110.000，右线长1643、775m；区间正线总长3406.628m。其中ZDK3+653.485~ZDK3+746.000、YDK3+601.659~ YDK3+690.000采用矿山法开挖，盾构管片衬砌。二.操作注意事项：（一）泥浆粘度控制在泥水盾构中，泥浆的作用有两种：维持开挖面稳定和运送弃土。泥水盾构机施工时稳定开挖面的原理为：以泥水压力来抵抗开挖面的土压力和水压力以保持开挖面的稳定，同时，控制掌子面变形和地面沉降；在掌子面形成弱透水性泥膜，保持泥水压力有效作用于掌子面。泥浆作为一种运输介质将开挖下来的渣土以流体形式输送，经地面泥水处离处理设备分离，将处理过的渣土运至弃土场。泥浆的比重和粘度等性能决定它稳定开挖面和携带渣土的能力。（1）泥浆比重为保持开挖面的稳定，即把开挖面的变形控制到最小限度，泥

超大直径盾构

超大直径盾构施工关键技术综述王华伟（中铁十四局集团有限公司）一、工程概况 1.1地理位置南京长江隧道工程位于南京长江大桥与三桥之间，连接河西新城区-梅子洲-浦口区，是南京市跨江发展战略的重要标志性工程，它的建成将彻底改变目前南京市长江单一的桥梁过江交通方式，对于缓解跨江交通压力，促进沿江经济发展，造福百姓，具有十分重要的意义。 1.2水文和地质条件盾构隧道穿越的江面宽度约2600m，最大水深约28.8m，最大水压力为6.5kg/cm2，江中最小覆土厚度为10.49m（0.7D）。隧道所穿越的主要地层包括：填土和淤泥质粉质粘土、粉土、粉砂、粉细砂、砾砂、圆砾以及少量强风化粉砂质泥岩。其中盾构穿越强透水地层（渗透系数达10-2-10-3cm/s）2672m，占盾构段总长度的88.4%，对刀具磨损严重、造成掘进困难的砾砂、圆砾复合地层地段长1325m，占整个隧道长度的43.8％。 1.3设计情况南京长江隧道工程全长5853m，按双向6车道快速通道规模建设，设计车速80公里/小时。其中左线盾构施工段长3022m，右线盾构施工段长3015m。隧道施工采用两台直径14.93m的泥水平衡盾构机，由江北工作井始发向江心洲接收井同向掘进。盾构隧道管片内径13.30m，外径14.50m，厚度60cm。每环衬砌由10块管片组成，环宽2m。管片拼装设计为7块标准

块、2块相邻块和1块封顶块，分Z型Y型两种管片模式。管片设计强度C60，防水等级S12。二、国内外超大直径盾构隧道建设情况介绍盾构法隧道施工技术问世至今已有近200年，作为隧道建造的一种先进技术——盾构法已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电隧道等工程领域，但超大直径盾构隧道工程实例并不多见，国内外典型的工程项目主要有： 1、国外超大型水下盾构工程典型项目（1）日本东京湾横断公路隧道：1997年建成，跨海双向4车道公路隧道，盾构机直径Φ14.14m，隧道总长度9.1公里，被人工岛分为4.6公里和4.5公里长的两段，每段由两台盾构机对向各掘进约2.5公里；主要地质为软弱的冲积、洪积黏性土层以及洪积砂层，最大水压6kg/cm2，属于当时最大直径盾构隧道。（2）德国汉堡易北河第四公路隧道：2000年1月底贯通，双向4车道公路隧道，盾构机直径Φ14.2m，隧道长度为2561米，穿越的地层主要为黏土、松散至细密的砂、砾石和冰山泥灰岩，最高水压约为4.5kg/cm2，打破东京湾横断公路隧道直径记录，成为世界当时最大直径盾构隧道。（3）荷兰格林哈特隧道（绿心隧道）：2004年年底贯通，双线铁路隧道，盾构机直径Φ14.87m，隧道全长7155m，分为4个区间（最长2200米）。地质主要为软粘土、泥煤层和细沙，最高水压5kg/cm2，又创造了一个新记录。 2、国内超大型水下盾构工程典型项目国内超大型水下盾构工程典型项目主要有：上海沪崇苏过江隧道和南京长江隧道。武汉长江隧道、狮子洋隧道、穿黄河隧道三条盾构隧道虽然各有特点，但盾构直径较小，均在9.0m～

浅析大直径泥水盾构的施工成本及控制

建筑与预算 CONSTRUCTION AND BUDGET 2018年第1期 DOI:10.13993/https://www.360docs.net/doc/d68177285.html,ki.jzyys.2018.01.004 中图分类号：U455.43 文献标志码：B 文章编号：1673-0402（2018）01-0015-03 收稿日期：2017-09-07 作者简介：曹方方（1986-），女，本科，经济师，主要从事经济管理工作。穿越城市地下铁路的隧道施工中，大直径的盾构法施工因其施工速度快、安全性高、环保、避开征拆难度等诸多优点，越来越多地受到设计、业主、施工各单位的青睐，而对于施工单位来说，大直径盾构施工除了关注工期、安全、质量等优势，如何把大直径泥水盾构的施工效益最大化，合理控制泥水盾构隧道的施工成本、降低工程造价，也是必须关注和研究的课题。 1大直径泥水盾构施工特点盾构机选型是工程成败与否的关键，对于具有强度较高承压水的地层、淤泥层、松散砂层地质且具有城市施工特点的大直径地下铁路隧道、公路隧道、市政管廊工程，大直径的泥水平衡盾构机尽显优势。泥水平衡盾构机采用泥水加压，通过泥浆对掌子面起到支撑作用，保持开挖面的稳定。施工过程中，通过水压输送泥浆，经过泥水处理系统，分离出符合环保要求和便于运输的弃土，保证掘进效率，安全性能高，对外界环境影响较小。但又因其自身构造因素，工序繁多，相关配合的人员、材料、设备随之增多，施工精度和配合度要求高，尤其是其独特的泥水处理系统，不仅增加了工序，同时加大了施工和技术难度，泥浆池的修建、泥浆外运、地上泥水分离设备的隔音设施、文明施工、分包管理等成本控制的关键控制点也有所增加［1］。 2大直径泥水盾构施工成本分析盾构施工成本要素包含人工成本、材料成本、机械使用成本、管理费、规费和税金等。人、材、机的成本消耗包括施工工人的工资、奖金、福利津贴等；消耗的原材料、辅助材料、构配件等费用；周转材料的摊销或租赁费；盾构机、后配套、小型机械的折旧费或租赁费等。大直径泥水盾构施工成本的主要影响因素包括盾构机和泥水分离设备的机械使用、浅析大直径泥水盾构的施工成本及控制曹方方（中铁十六局集团有限公司，北京100124）摘要：泥水平衡盾构机适用于具有强度较高承压水的地层、淤泥层、松散砂层地质，由于增加泥水处理系统，该设备价格和施工成本较高；但又因其施工工艺日趋成熟、安全性高、避开城市导行、征拆难度等诸多优点，其在城市大直径的地下铁路隧道、公路隧道、市政管廊工程中得到了广泛的应用。文章通过对大直径泥水盾构的施工成本进行分析，对其成本的控制具有一定的参考意义。关键词：盾构机；泥水处理系统；钢筋混凝土

超大直径泥水盾构机长距离掘进常压换刀具技术

超大直径泥水盾构机长距离掘进常压换刀具技术发表时间：2019-08-08T14:13:57.627Z 来源：《防护工程》2019年9期作者：莫康康陈郁[导读] 南京市纬三路过江通道工程位于南京市长江大桥和南京纬七路过江通道之间，本文所涉及S线工程其盾构段掘进长度为4135m。中交一公局集团有限公司北京 100024 摘要：盾构法施工因刀盘所处地质条件不同，盾构机刀具和刀盘所受的磨损程度也不尽相同，而在岩石地质条件下，盾构法施工对刀具乃至刀盘的磨损尤为严重；为保证盾构机刀盘使用安全，减少带压进仓换刀的风险，设计常压可更换刀具的刀盘意识大势所趋，本文以南京市纬三路过江通道工程实例为依托，就复杂地质条件下大直径泥水平衡盾构机刀具磨损严重问题，对超大直径泥水平衡盾构机长距离掘进过程中常压换刀具技术展开研究。通过对本工程盾构掘进施工中常压进仓换刀作业的成功实施，总结出复杂地质条件下长距离盾构隧道施工中常压进仓换刀施工工艺和方法。关键词：泥水平衡盾构机；复合地层；常压更换 1工程概况南京市纬三路过江通道工程位于南京市长江大桥和南京纬七路过江通道之间，本文所涉及S线工程其盾构段掘进长度为4135m。工程采用三菱、石川岛和中交天和机械联合生产的泥水平衡盾构机，盾体直径φ14.93m，刀盘采用面板式结构，盾构机开挖直径15.02m，开口率25.7%，盾构刀盘主要为切削刀和滚刀两种类型，刀具共计812把，其中先行切削刀和可推出式切削刀（可调）高度为200mm、滚刀为160mm、主切削刀为100mm。常压可更换刀具为刀盘NO2、4、6、8辐条安装的80把推出式切削刀，更换刀具时作业人员从盾构机中心人闸进入辐条，在刀盘辐条内常压状态下可以伸、缩及更换刀具。为了刀具检修更换方便，刀盘可以整体向后滑动100mm，盾构机刀盘如图1-1所示。中心人闸舱门直径为900mm，舱体直径为1700mm，总长为4800mm，共有3道舱门，配备压力控制调整系统一套，中心人闸具有带压作业功能。刀盘共有4个独立的可更换刀具作业空间，每个辐条配备一道安全门，检查更换刀具前打开舱门，进入辐条内作业，辐条内作业空间高5360mm，宽度最小943mm，厚度最大为1970mm。图1-1 盾构机刀盘 2穿越地质情况与刀具情况 2.1穿越地质情况盾构所穿越地层从新到老大致可分为10个大层24个亚层，有关的地层性状描述见表2-1。

超大直径泥水盾构穿越长江大堤施工技术

1 工程概况南京长江隧道工程左汊盾构隧道设计为双向６车道，隧道长３０２２ｍ，采用两台直径Φ１４．９３ｍ的泥水盾构、由江北始发井出发，同向掘进施工，隧道管片内径１３．３ｍ，外径１４．５ｍ，厚度６０ｃｍ。南京长江隧道于ＲＫ３＋７３３．７处下穿长江北岸防洪堤，基底至隧道顶的距离在１１．５～１２．５ｍ之间，长江防洪堤为重要防洪工程，保护等级定为二级，在盾构通过时必须确保防洪堤万无一失。长江防洪堤与盾构隧道的位置关系见图１。盾构机穿越长江大堤时间选择在２００８年３月份，属于长江枯水期。 2 风险分析盾构穿越长江大堤时，主要的风险即由于盾构掘进掌子面失稳造成地层坍塌，从而引起大堤坍塌，造成江水涌出危及附近群众的生命和财产安全；其次在盾构穿越大堤时可能因为泥水压力过大击穿覆土层，造成江水由盾尾密封处或管片防水薄弱位置涌入隧道，给施工人员和设备造成威胁。 3 施工技术措施３．１施工调查施工前我项目部认真对长江防洪大堤进行了详细的调查，明确其结构和基础状况。进一步判断接近施工影响程度。已查明长江防洪堤为素土回填，迎水面为３０ｃｍ厚干砌块石，砂浆灌缝，背水面为黏土回填，上有植被覆盖（江堤防护林）。３．２水土压力控制施工过程中加强泥水管理，并根据周围地层的渗透性调整泥浆性状，以保持泥水仓压力与开挖面水土压力平衡。 ⑴　切口泥水压力值的设定是控制开挖面水土压力平衡的关键：切口水压力波动太大，会增加正面土体的扰动，导致影响大堤的稳定，因此应尽可能减少切口水压波动，在技术上要求操作人员由自动控制改为人工手动控制，将切口水压波动值控制在－０．１ｂａｒ～＋０．１ｂａｒ之间，保证掌子面稳定。 ⑵　加强对正面土体的支护，采用重浆推进。泥水进浆比重控制在１．１５～１．２０ｇ／ｃｍ３之间，黏度控制在２３～２５ｓ。泥水采用优质膨润土结合不同级别的大分子材料和原植物纤维、惰性矿物质组装的新型材料进行调制。 ⑶　在推进过程中，要加大泥浆测试频率，及时调整泥浆质量，保证推进顺利进行。 ⑷　开挖过程中加强盾构机操作管理，减少盾构机偏转和横向偏移，防止蛇行发生，保持地层的稳定。３．３管片壁后注浆管理同步注浆材料为水泥砂浆，施工时通过同步注浆及时充填建筑空隙，减少施工过程中的土体变形，保证长江大堤的稳固不受破坏。另外根据监测情况，同当同步注浆无法满足要求时，则通过管片预留的二次注浆孔灌注双液浆（水泥浆和水玻璃），在较短时间内使土体固结稳定从而对大堤进行补充加固。３．４加强盾尾保护盾构穿越大堤区域属于透水系数大，自稳性差的地层，其显著特点就是对盾尾密封止水性能的要求非常高，在掘进过程中，要时刻注意盾尾是否有漏浆情况，并每掘进一段距离要通过二次补浆孔进行检查（距离可根据实际情况而定），如发现漏或油脂仓内油脂含有其他杂质时，要及时清洗油脂仓。３．５跟踪注浆补强在盾构通过过程中，根据监测情况采用跟踪注浆对防洪堤地基进行加固，加固方案为在盾构轴线周围各２５ｍ范围内，在大堤背水面坡角预埋ＰＶＣ注浆管，注浆管与铅垂面呈３０度夹角，距隧道顶３ｍ，间距１ｍ。 4 监控量测在盾构机穿越大堤施工过程中，必须随时了解和掌握盾构掘进前后的变形位移情况和地表沉降、地下水位变化、土体位移对大堤以及周围建筑物的影响等，将信息反馈给设计、监理、优化设计参数及施工方法，组织信息化施工，实行动态管理，因此需对隧道施工的全过程进行全方位的监测，以确保大堤及隧道的施工安全。监测点、监测人员及方式见表一。 5 应急预案盾构穿越长江大堤前召开专项会议，针对可能出现的各类风险进行讨论分析，并制定相应的对策，详见表二。具体操作控制要点如下： ⑴为防止大堤坍塌，在掘进过程中需安排专人检查掘进指令是否落实到位，泥水参数是否符合要求。 ⑵地面监测情况需及时反馈至值班领导、技术人员和盾构机、泥水场操作人员处。 ⑶如长江大堤出现坍塌现象，需提高泥水仓压力，增加泥水比重，增加大堤的跟踪注浆孔数量，加大注浆量，以对大堤底部进超大直径泥水盾构穿越长江大堤施工技术杨有诗中铁十四局集团有限公司 DOI ：10.3969/j.issn.1001-8972.2011.15.030 表一表二

超大直径盾构施工

上海市科学技术进步奖推荐书一、项目基本情况专业评审组: 土木二组评审号: 20104441 中文超大直径泥水平衡盾构隧道施工关键技术项目名称英文The Key Techniques of Super Large Diameter Slurry Shield Tunnel Construction 主要完成人员略主要完成单位略主题词超大直径隧道；同步注浆；同步施工；进出洞技术；不分散泥水材料推荐单位城建集团奖励类别技术开发类项目水平国际先进所属学科隧道工程学科代码5801030 相关学科地下工程学科代码5605030 技术领域其它技术出口情况未出口所属行业建筑业密级非密任务来源省、市、自治区计划保密期限0年创新性国内首创可否公布可市成果登记号(每行只填一个成果登记号) 9312009Y0083 9312009Y0084 9312008Y0884 9312008Y0883 项目研究起止时间2006.09--2008.09 上海市科学技术奖励管理办公室制

二、项目简介项目所属科学技术领域、主要内容、特点及应用推广情况：本项目属于其他技术领域隧道工程技术。随着城市化建设进程的加快，超大直径盾构隧道飞速发展已成必然的趋势。国内直径12m以内的盾构隧道施工技术渐趋成熟，但直径14m以上的超大直径盾构隧道施工技术尚处起步阶段。随着隧道向超大直径方向发展的需要，研究探索超大直径隧道施工技术有着十分重要的现实意义。本项目通过对超大直径泥水平衡盾构施工工艺、新型泥水体系、同步注浆材料和工艺、进出洞技术、盾构机调头、双层道路同步施工等施工关键技术的研究创立了一套完整的超大直径泥水平衡盾构施工工法，标志着我国正式掌握了超大直径盾构隧道施工技术，开创了中国超大直径盾构隧道施工新时代，取得如下创新成果：（1）首创超大直径泥水盾构不分散泥水体系和集成化泥水固控处理工艺，有效解决了超大直径泥水盾构开挖面稳定控制和泥水高效重复利用的技术难题；所研发的泥水材料与处理工艺大幅降低了废弃泥水的总量，达到施工环保与节能的目的。（2）创新研制了新型抗剪型同步注浆砂浆材料与施工方法，建立了以抗剪切屈服强度和塌落度为控制指标的同步注浆新理念，突破了传统的以早期抗压强度和初凝时间为控制指标的同步注浆方法，与传统双液浆相比，成本降低30~50%，隧道施工期的稳定更易于控制，有效缩短隧道稳定时间，明显提高了成环隧道的质量；（3）首创了超大直径隧道双层道路同步施工方法，通过应用研制的移动式台模车有机地将盾构推进和内部道路现浇结构施工结合起来，解决了快速施工与高效运输的矛盾，在有效缩短工期的同时，控制了隧道上浮；（4）创新研发了超大直径隧道进出洞冰冻加固体分区域强制解冻结合注浆控制融沉的施工方法，显著减少了盾构进出洞加固土体后期的沉降，大幅降低了超大直径盾构隧道的进出洞风险；（5）首创了狭小空间内超大直径盾构机整体原位调头技术，有效缩短了工期，解决了传统的大直径盾构解体调头对工期和盾构本体质量所带来的不利影响。本项目授权发明专利2项，申请发明专利4项，授权实用新型专利3项，获得国家级一、二级工法各1项，市级工法3项，出版专著1本，发表论文10余篇。研究成果已应用于大连路隧道、翔殷路隧道、复兴东路隧道、军工路隧道、耀华支路越江隧道、长江隧道等，形成了一套完整的软土地区超大直径泥水平衡盾构施工工法，培养了学科带头人和一批科研和工程的技术人才，标志着我国超大直径盾构隧道施工技术跨入世界先进行列，研究成果总体达到国际先进水平，社会、经济效益突出。（不超过800个汉字）

泥水平衡盾构机

安徽砼宇新产品：泥水平衡盾构机安徽砼宇特构科技有限公司是一家以生产混凝土管材、装配式检查井、装配式箱涵以及异型砼构件为主的高新技术企业。公司成立于2007年6月，专注从事新型混凝土构件研发、生产、销售和服务与非开挖管道施工项目。多年来，企业一直以新产品研发并转化应用为目标，而经过近几年公司的不断努力、创新、发展，目前又一新产品项目——第一台直径1.5米F型顶进管道使用的泥水平衡盾构机诞生。这是公司由传统的水泥构件产品走向另一装备制造业高端行业的新的发展成果。由于泥水平衡机器不需要开挖地面层，能穿越地面构筑物和地下管线及公路、铁路、河道，节省大量的投资和时间，这项技术的快速发展也使市政工程需敷设的大量上、下水道、煤气、电力、通信工程时，对城区的交通、噪音、粉尘的危害和影响大大降低。是真正的无污染、高效率的施工技术。机器通过加压泥水或泥浆(通常为膨润土悬浮液)来稳定开挖面，在机械式盾构的刀盘的后侧，其刀盘后面有一个密封隔板，把水、粘土及其添加剂混合制成的泥水，经输送管道压入泥水仓，待泥水充满整个泥水仓，并具有一定压力，形成泥水压力室，开挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送到洞外分离场，经分离后泥浆重复使用。 8月31日，我公司泥水平衡机器已于上午11时在工友的协助下发往铜陵工地。建设单位为铜陵市义安区住房和城乡建设局，施工单

位为铜陵营造有限责任公司，使用项目于铜陵市东部城区钟鸣路。产品技术参数 1、最大回转力110KN/m;回转速度2.8rp/m; 2、纠偏油缸数量4只；油压31.5MPa；行程50mm； 3、最大纠偏角度3° 产品具体参数

产品内部细节图：

土压平衡盾构与泥水平衡盾构的结构原理

2土压平衡盾构与泥水平衡盾构的结构原理上海市土木工程学会 1土压平衡盾构的结构原理 1.1土压平衡盾构的基本原理图1土压盾构基本形状土压平衡盾构属封闭式盾构。盾构推进时，其前端刀盘旋转掘削地层土体，切削下来的土体进入土舱。当土体充满土舱时，其被动土压与掘削面上的土、水压基本相同，故掘削面实现平衡(即稳定)。示意图如图6.1所示。由图可知，这类盾构靠螺旋输送机将碴土(即掘削弃土)排送至土箱，运至地表。由装在螺旋输送机排土口处的滑动闸门或旋转漏斗控制出土量，确保掘削面稳定。 1.1.1稳定掘削面的机理及种类土压盾构稳定掘削面的机理，因工程地质条件的不同而不同。通常可分为粘性土和砂质土两类，这里分别进行叙述。 1.1.1.1粘性土层掘削面的稳定机理因刀盘掘削下来的土体的粘结性受到破坏，故变得松散易于流动。即使粘聚力大的土层，碴土的塑流性也会增大，故可通过调节螺旋输送机转速和出土口处的滑动闸门对排土量进行控制。对塑流性大的松软土体也可采用专用土砂泵、管道排土。地层含砂量超过一定限度时，土体流性明显变差，土舱内的土体发生堆积、压密、固结，致使碴土难于排送，盾构推进被迫停止。解决这个问题的措施是向土舱内注水、空气、膨润土或泥浆等注入材，并作连续搅拌，以便提高土体的塑流性，确保碴土的顺利排放。 1.1.1.2砂质土层掘削面的稳定机理

就砂、砂砾的砂质土地层而言，因土颗粒间的摩擦角大故摩擦阻力大；渗透系数大。当地下水位较高、水压较大时，靠掘削土压和排土机构的调节作用很难平衡掘削面上的土压和水压。再加上掘削土体自身的流动性差，所以在无其它措施的情况下，掘削面稳定极其困难。为此人们开发了向掘削面压注水、空气、膨润土、粘土、泥水或泥浆等添加材，不断搅拌，改变掘削土的成分比例，以此确保掘削土的流动性、止水性，使掘削面稳定。 1.1.1.3土压盾构的种类按稳定掘削面机构划分的土压平衡盾构大致有如下几种，见表1。表1土压盾构的种类

大直径泥水盾构施工风险浅析

大直径泥水盾构施工风险浅析发表时间：2019-03-20T10:40:39.657Z 来源：《防护工程》2018年第34期作者：刘谈 [导读] 合理的安排资源，做好设备运行参数、施工参数、环境数据的分析和整理，才能保证工程的顺利进行。山东省公路建设（集团）有限公司山东济南 250102 摘要：随着我国城市基础建设的快速发展，采用盾构法建设隧道面临直径更大、埋深更深、距离更长以及地质条件更加复杂的情况，我国已经应用不同的超大直径泥水盾构完成了多个工程。在盾构施工中，盾构法隧道始出口是施工的重点和难点，需要控制的风险点比较多，做好风险管理是施工的重点。本文提出了施工中几种风险的解决对策，对超大直径泥水盾的施工具有重要参考价值和指导意义。关键词：超大直径；泥水盾；盾构施工；风险；对策地下工程建设投资大、施工工艺复杂、施工周期长、周边环境复杂、建筑材料和施工设备繁多，涉及专业工种与人员众多，具体表现为工程建设的工程地质与水文地质等自然条件的复杂性；工程建设中机械设备、技术人员和技术方案的复杂性；工程建设的决策、管理和组织方案的复杂性；工程建设周边环境的复杂性。大直径泥水盾构施工在地下工程建设中应用越来越多，而随之发生的事故也在不断增加，因此加强对大直径泥水盾构施工中的风险研究控制具有重要意义。一、泥水盾构施工对土层沉降风险控制 1、泥水盾构掘进所引起的土体扰动大致可分为4个阶段：1)切口到达前。泥水盾构向前掘进时，开挖面前方的土体会受到一定的预扰动。2)盾构通过期间。当盾构切口到达时，开挖面的平衡状态彻底被破坏，需要泥水压力来平衡，泥水压力的波动将会引起开挖面的应力释放并对土体产生挤压作用，同时还会有泥浆渗入土体。此期间盾构对土体的扰动程度最大。3)盾尾注浆期间。由于盾构掘进机的外径大于管片外径，盾尾通过后，在地层中遗留下来的建筑空隙需同步注浆充填。注浆量、注浆压力、注浆部位、浆液配比和材料是对土层沉降具有影响的重要因素。4)盾尾远离期间。盾尾脱出一段时间后，地层沉降的原因主要有土层的固结沉降、地基土的徐变及管片的变形等。 2、土层沉降采取的控制措施，当软土地层受到盾构施工影响较大，地表及建筑物沉降量超过报警值时，应及时采取控制措施，避免工程事故发生。泥水盾构施工常用的控制沉降措施主要有切口压力、注浆压力控制、调整推进速度和控制泥水体系等。当盾构施工对土体的扰动较大，地面沉降量超过报警值并有不断发展的趋势，需要及时进行地面加固，增加地面刚度与扰动土体材料，达到控制沉降和防止土体材料破坏的目的。二、盾构穿越建筑物施工风险控制 1、泥水盾构引起建筑物沉降因素分析，泥水盾构利用泥水压力来平衡土压力，泥水形成的泥膜可以防止前方土体的突涌，从而减少盾构掘进过程中的应力和地层损失。保持泥水盾构泥水压力和工作面的稳定是控制地表沉降的关键，可以通过控制开挖面的开挖量和出土量的平衡来实现。泥浆压力P值一般控制为刀盘中心地层静水压力、土压力之和为P0，P一般控制在P=P0+20(KPa)。泥浆压力需要根据现场监测数据进行动态调整。泥水盾构同步注浆也是控制地表沉降的关键，刀盘与盾体直径大于管片直径，土层与管片之间的空隙需要填充同步注浆浆液，同步注浆的注浆压力一般控制在0.3～0.5MPa，填充率一般按照50%控制，同步注浆要求浆液流动性好，初凝时间可控，早期强度高，泌水小，不易分层，在浆液配比和材料的选择上由为重要，要重视前期配比的选择并根据不同地层进行动态调整。 2、盾构施工中对建筑物的保护技术，由于盾构掘进施工，地层受到扰动和沉降，建筑物的基础必然会受到影响。为防止或减少建筑物的基础所受到的影响，一般须对建筑物进行保护。一般的保护技术主要为：对建筑物实施加固，对建筑物地基实施加固，对盾构施工参数实施控制等。1)建筑物地基加固对地基实施加固的措施一般有：对盾构周围的土体进行注浆加固，减小土体的松弛跟扰动，从而达到控制盾构上方土体变形和地表沉降的作用；隔离因盾构掘进而引起的地基变形，在建筑物与盾构之间，施工隔离帷幕排桩；加固建筑物的地基，提高地基强度和承载力，控制建筑物的沉降。2)建筑物加固对建筑物的加固是增加建筑物的整体刚度，防止建筑物的开裂破坏。结构加固包括对结构本体加固(梁、柱、墙)和基础加固(桩等)。三、泥水盾构出洞施工风险控制 1、泥水盾构出洞施工风险分析:①出洞段土体加固区盾构出洞地基加固的关键在于正确选择与实施加固的方法。选择加固方法时要综合考虑地基土类别、加固深度、环境条件、工期、施工队伍技术素质与技术条件、设备状况和经济指标等因素，坚持技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的原则合理制定加固方案，以获得最佳加固效果。②浅覆土段推进出洞段最浅覆土为6.898m，仅为0.477 D。泥水平衡盾构对洞口处土体的稳定性要求高，如洞口土体受到扰动和破坏，扰动后的土体难以达到良好的泥膜止水效果，将无法建立正常的泥水平衡体系，甚至会导致泥水冒溢至地面。因此必须制定详尽有效的技术措施，确保盾构安全穿越浅覆土段。③止水密封装置盾构始发洞门直径15.8m，建筑空隙为18.5cm(洞门与管片外壁之间的间隙各为20cm)。洞口密封施工质量不佳，导致渗漏，严重者可导致坍方，致使泥水平衡无法建立，进而导致泥水盾构无法正常施工。为防止出洞时泥水大量从洞门外通过此建筑空隙窜人井内，影响开挖面泥水压力的建立、开挖面土体的稳定，以及工作井和盾构内的施工。设置性能良好的密封止水装置，确保止水箱体止水密封装置的有效，是防止泥水回窜外溢，建立开挖正面泥水平衡的关键。④隧道上浮盾构浅覆土中由于上下受力不均衡，易导致盾构姿态上扬，轴线难以控制。管片脱出盾尾后，因上部压载及自重无法抵抗隧道上浮力使隧道上浮。在浮力和地基回弹共同作用下，导致上部覆土隆起。若得不到及时有效地控制，覆土层可能产生劈裂缝隙，造成泥浆跑冒，将严重影响隧道施工和周边环境的安全。⑤地面沉降监测盾构施工引起的地层损失和盾构隧道周围受扰动或受剪切破坏土层的再固结，是地面沉降的根本原因。施工过程中必须采取有效措施，确保盾构推进参数的合理性，同时加强施工监测，做到信息化施工，根据地面沉降情况，及时采取应对措施，确保地面沉降控制在-40mm～-20mm。⑥盾构设备管理施工采用泥水平衡盾构，盾构设备存在安装调试和运行可靠性风险。尤其是盾构的可靠性是影响盾构推进进度和工程安全的关键因素。盾构设备吊装期间存在较多的交叉作业、高空作业和起重吊装作业，安全管理尤为重要。导致安全事故发生的原因有现场管理混乱、未按图纸要求安装、设备吊装过程中指挥不当、施工人员安全意识淡薄、不按操作规程施工等。 2、风险控制，盾构出洞段土体采用三轴搅拌桩加固。洞门直径达到15.8m，土体加固质量的好坏直接影响到盾构的安全出洞。为确保加固体与工作井之间不产生渗漏，待工作井内部结构完成后，在加固体与地下连续墙之间补一排旋喷桩补充加固。出洞前，对出洞段加固体进行斜孔和垂直孔取芯。根据芯体的连续性和破碎程度，结合地质情况判断，采取以下加固体补加固措施：1)在13.5m外侧加一排PJP法

泥浆的性能参数在泥水平衡盾构施工中的应用

Journal of Oil and Gas Technology 石油天然气学报, 2018, 40(2), 34-38 Published Online April 2018 in Hans. https://www.360docs.net/doc/d68177285.html,/journal/jogt https://https://www.360docs.net/doc/d68177285.html,/10.12677/jogt.2018.402017 Application of Mud Performance Parameters in the Construction of Slurry Balance Shield Gaofeng Wang1, Qingfeng Zhan2, Zhan Zhang2, Qixian Guo2, Shukai Zhang2 1Public Utilities Administration of Chizhou City, Anhui Province, Chizhou Anhui 2No.4 Branch Company of China Petroleum Pipeline Engineering Co. Ltd., Langfang Hebei Received: Nov. 25th, 2017; accepted: Jan. 13th, 2018; published: Apr. 15th, 2018 Abstract The mud had an important influence on the tunneling effect of the slurry balance shield. The qual-ity of the mud application technology directly affected the project progress, cost, safety and quality. The mud performance parameters and its variation were systematically studied; by taking com-mon pebbles, clay and sand layer in the project as an example, the mud application cases in dif-ferent environments were systematically expounded. Keywords Slurry Balance Shield, Mud Performance, Variation Law