复合地层土压平衡盾构施工技术研究
土压平衡盾构在复合地层中渣土性质试验与改良技术研究
盾构穿越上软下硬复合地层施工技术措施浅析
盾构穿越上软下硬复合地层施工技术措施浅析摘要：随着城市化的不断推进，地下空间的建设越来越重要。
然而，盾构施工在穿越上软下硬复合地层时面临着许多困难和挑战。
本文对盾构穿越上软下硬复合地层的施工技术措施进行了分析和探讨。
通过文献资料梳理和案例分析，提出了有效的技术措施，包括钻探勘探、风险评估、地质预测、管片配合、地质应急处理等。
这些技术措施可以提高盾构施工在上软下硬复合地层中的施工质量和安全性。
关键词：盾构施工，上软下硬复合地层，技术措施，风险评估，地质预测1.背景介绍盾构法是一种在地下施工中应用广泛的技术。
由于其施工速度快、施工质量高等优点，越来越多的城市地下工程采用盾构法进行施工。
然而，在穿越地下复合地层时，盾构施工面临着许多困难和挑战。
上软下硬复合地层尤其复杂，需要采取有效的技术措施来保证施工质量和安全性。
2.上软下硬复合地层的特点上软下硬复合地层指的是在盾构施工过程中，先穿越软弱地层，然后进入硬岩地层的一种地质条件。
这种地质条件具有以下特点：①上软层往往存在不稳定性和变形性，易导致管片不对称和开裂；②下硬层中存在较硬的岩层，盾构掘进面容易出现断层、刀盘损坏等情况；③软硬层之间的转换容易导致地面沉降、管片损坏等问题。
④地质条件复杂多变，难以准确预测和评估，施工过程中容易出现意外情况；⑤对盾构施工的技术要求较高，需要采取特殊的技术措施来保证施工质量和安全性。
由于上软下硬复合地层的特殊性质，盾构施工在这种地质条件下需要采取更为精细和复杂的技术措施来确保施工质量和安全性。
必须全面了解地质情况和岩土力学参数，针对性地设计和选择管片类型和配合方案，预测和评估施工中可能出现的问题和风险，并采取相应的措施进行预防和应对。
同时，还需要具备丰富的经验和专业知识，以应对复杂多变的地质条件和意外情况。
总之，上软下硬复合地层是盾构施工面临的一种特殊地质条件，具有较高的风险和难度。
但是，通过合理的技术措施和施工方法，可以有效地解决这些问题，提高施工质量和安全性，为城市基础设施建设提供有力支撑。
软硬复合地层土压盾构掘进施工工法 (2)
软硬复合地层土压盾构掘进施工工法一、前言软硬复合地层土压盾构掘进施工工法是近年来发展的新型盾构掘进工法，在城市地下工程建设中得到广泛应用。
该工法主要适用于复杂地质条件下的土层和岩土交接处的盾构建设。
本文将对该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例等方面进行详细介绍。
二、工法特点1. 本工法采用软硬复合方式，利用预喷浆料加固软弱地层，提高盾构掘进的稳定性和安全性。
2. 该工法通过调整施工参数，对软硬复合地层进行优化处理，提高了盾构掘进效率和成品率，降低了施工成本。
3. 经过多年的实践应用和不断的技术创新，本工法已经形成了较为完善的技术体系和施工标准，具有稳定的施工效果和可靠的安全保障。
三、适应范围本工法适用于软硬土岩复合地层盾构建设，尤其适用于软土层较厚、岩土交接处突出、地下水渗透严重的条件下。
同时，可以在较短的时间内将难度较大的隧道工程建设完成，提高了工程进度和效率。
四、工艺原理本工法主要采取分里程掘进、预养护、固结增强、腔体钻进等一系列技术措施，实现了软硬复合地层土压盾构掘进施工工艺的稳定运行和有效推进。
其理论依据主要是土工机械、岩土力学和工程地质学等学科的综合应用，通过对施工工艺与实际工程之间的联系进行深入分析和研究，提高了施工过程的精细化和自动化程度。
五、施工工艺1. 分里程掘进为确保盾构的稳定运行和有效推进，本工法采用分里程掘进的方式。
具体来说，就是根据盾构管片的长度，将行进里程分为若干个段落，每次掘进一段落后，对盾构进行检查和养护，然后才能进行下一段的掘进。
2. 预养护本工法将养护作为施工的一个重要环节，采用预养护的方式，对软弱地层进行固结和加固。
具体来说，就是在掘进之前，先喷洒一层预养护料，形成一个养护环境，从而保证隧道掘进时的安全性和稳定性。
3. 固结增强本工法采用固结增强技术，将钢筋等材料埋入软土之中，形成框架结构，从而增强软土的承载力和稳定性。
复合地层土压平衡盾构掘进参数模拟分析研究
文献标志码 ： Ａ
文 章编 号 ： ６２— ４ Ｘ（ ０２ ０ １７ ７ １ ２ １ ）３—０８ ０ ２ ７— ９
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复合地层中盾构法建设地铁地表沉降规律研究
复合地层中盾构法建设地铁地表沉降规律研究1. 本文概述本研究针对城市复杂地质条件下地铁隧道施工过程中采用盾构法穿越复合地层时地表沉降问题，旨在深入探讨并揭示此类工况下的地表沉降机理与规律。
论文首先回顾了国内外关于盾构施工引起地表沉降的研究进展，总结了现有理论方法和工程实践中的关键技术措施，并指出了复合地层特性对地表沉降控制的重要性。
在此基础上，本文通过翔实的现场监测数据收集、理论分析与数值模拟相结合的方法，系统研究了盾构掘进过程中的土体应力重分布、地层变形以及地表沉降的发展演变规律。
本文还将探究盾构施工参数（如推进速度、刀盘推力、注浆压力等）与地表沉降之间的内在联系，构建适合于复合地层条件下的地表沉降预测模型，并提出针对性的地表沉降控制策略与优化建议，力求为类似工程项目的科学决策与安全施工提供理论指导和技术支撑。
2. 复合地层特性及其对盾构施工的影响复合地层通常指由多种地质单元交错分布或相互叠加形成的复杂地质环境，这种地层组合了如黏土、砂土、砾石、岩石以及人工填土等多种土壤类型，甚至可能包含含水层和不透水层的交替出现。
在地铁盾构施工中，复合地层的特性对盾构掘进过程及其引发的地表沉降有显著影响。
复合地层的力学性质差异大，各层之间的摩擦系数、强度、压缩性和渗透性等参数各异，这导致盾构机在掘进过程中所受阻力、刀盘切削效率和地层稳定性存在较大变异性。
例如，在穿过坚硬岩石层后进入软弱黏土层时，盾构机推进压力需要适时调整以防止因推力突变而造成的地层扰动过大，从而减小地表沉降的风险。
复合地层中的地下水状况也对盾构施工和地表沉降有着直接关系。
含水层的存在会增加地层的可压缩性和流动性，使得盾构掘进时易产生更大的地层损失和地下水突涌，进而加剧地表沉降和周边环境破坏。
而采用合理的注浆技术、控制掘进速度和土压力平衡则是有效应对地下水影响的关键措施。
不同地层间的过渡界面往往是地表沉降较为敏感的区域，盾构通过这些界面时，由于应力传递和扩散效应，可能会导致地层应力重新分布，加大地表沉降的不确定性。
浅析土压平衡盾构在上软下硬复合地层中施工技术
浅析土压平衡盾构在上软下硬复合地层中施工技术摘要：上软下硬复合地层是盾构隧道中的不良地层之一。
国内、外许多在上软下硬地层条件下修建隧道时出现不同程度的地表坍塌现象。
关键词：土压平衡盾构；上软下硬复合地层；对策引言：在盾构工程中，由于地质情况的复杂多变，一条隧道往往存在几种地质、水文特征相差悬殊的地层组合。
在广州、深圳、东莞的地铁隧道建设过程中，便常见隧道洞身上部为软土，下部为硬岩组成上软下硬复合地层。
在此类地层中施工，盾构机在同一断面中掘进时同时遇到了两个地层极端，极大地增加了施工难度，如果采取的施工方法失当或者考虑不够周全，往往使工程进度停滞不前、对周围环境产生不良影响甚至造成重大安全事故。
1.工程概况1.1工程概况东莞市轨道交通R2线2309标陈屋站—盾构吊出井盾构区间隧道从陈屋站始发掘进，沿莞太路向盾构吊出井方向敷设，从人行天桥边东侧进入建筑群（沿线经过人行天桥、港宝鞋材厂、距意家具厂、裕丰木业），最后进入空推段，由盾构吊出井吊出。
区间全长约为1309m，具体里程为：左线ZDK24+194.292～ZDK24+841.324（长度为647.032m），右线YDK24+179.000～YDK24+841.324（长度为662.324m），其中，空推段里程为左线ZDK24+194.292～ZDK24+310.000（长度为115.708m），右线YDK24+179.000～YDK24+367.680（长度为188.680m）。
区间设一处联络通道。
区间盾构采用两次盾构始发，先从陈屋站右线始发，到达盾构吊出井后，进行盾构机的拆卸然后吊出，转运到陈屋站左线再进行左线始发，最后到达盾构吊出井完成整个区间盾构施工任务。
1.2工程地质及水文情况根据详勘钻探揭露，盾构区间ZDK24+815～ZDK24+630、YDK24+736～YDK24+646为孤石及上软下硬区段，地层由上而下主要由<1-1>素填土、<3-2>可塑状粉质粘土、<3-3>硬塑状粉质粘土、<3-10>中砂、<6-5>残积可塑状粉质粘土、<6-6>残积硬塑状粉质粘土、<9-1>全风化、<9-2>强风化、<9-3>中风化、<9-4>微风化花岗闪长岩组成，隧道洞身范围内主要为硬塑状粉质粘土、全风化、强风化、中风化、微风化花岗闪长岩，在不受施工扰动的情况下，地层具较高的承载力，如受施工扰动则全、强风化岩极易变形，遇水软化崩解，承载力大幅度降低，在短时间内极易发生坍塌变形；中～微风化岩自稳性较好，岩石抗压强度为80～138MPa，局部最大抗压强度能达到148MPa，为极硬岩层，该段隧道埋深为8.50～10.31m。
复合地层土压平衡盾构施工技术研究
复合地层土压平衡盾构施工技术研究发布时间：2021-08-10T15:56:06.770Z 来源：《工程建设标准化》2021年9期作者：杨凯[导读] 本文结合某盾构施工工程，项目线路多穿越软硬不均复合地层，其中部分线路采用浅埋暗挖法开挖杨凯凯盛重工有限公司安徽淮南 232052摘要：本文结合某盾构施工工程，项目线路多穿越软硬不均复合地层，其中部分线路采用浅埋暗挖法开挖，以现场监控的方式掌握暗挖区间隧道地表沉降情况。
实践表明，标段区间盾构施工质量达标，复合式土压平衡盾构具有可行性。
本文以复合地层土压平衡盾构施工技术为课题进行探讨分析，并结合案例提出可实施的技术管理措施，以供参考。
关键词：富水复合地层；土压平衡盾构；盾构施工1工程概况某地铁3号线工程为该地区骨干线路，全线采用盾构法掘进施工，因线路多穿过软硬不均的复合地层，部分路段仍采用浅埋暗挖法开挖。
3号线所经地区工程与水文地质条件非常复杂，所经区域地下水丰富，暗挖区间中有多个处于建筑物密集区，隧道下穿及特殊构筑物等为常态。
残基层与风化岩结构松散，施工中易发生坍塌等现象。
3号线暗挖区间隧道断面形式主要为马蹄形，主要包括单洞单线与单双洞双线等不同结构形式，隧道埋深分布较均匀，平均埋深为15.5m。
沿隧道纵向每间隔30m选取一组测点，地层与环境条件复杂地段，采用较小的取点间距，监测点尽量反映在地铁隧道施工全过程引起的累积沉降值。
区域隧道穿越地层以沙土、黏土居多，拱顶分布大范围的粉土夹砂层，伴有明显的地下水扰动，导致砂层稳定性欠佳，易出现涌水现象。
因隧道开挖采用双侧壁法施工，超前预注浆不能完全形成封闭止水墙，在隧道内采用深管井降水辅助暗挖施工。
下部施工时水量很大，因地质变化大，降水效果有限。
2富水砂层土平衡盾构施工关键技术盾构推进过程中存在超前沉降现象但幅度较小，主要成因是由于盾构机掘削面引起的地下水位偏低。
盾构到达时，沉降现象集中在测点离盾构切口3m范围内。
土压平衡盾构在上软下硬复合地层中的施工技术
土压平衡盾构在上软下硬复合地层中的施工技术摘要：文章结合工程实例，介绍了土压平衡盾构穿越上软下硬复合地层的产生的施工风险，分析了工程中遇到的重点、难点问题，并针对工程的难点提出了主要技术措施，最终保证了盾构机安全、顺利地完成掘进施工任务，对相似地层的施工有借鉴和指导作用。
关键词：土压平衡盾构；地铁施工；上软下硬地层随着我国经济的飞速增长，社会生活节奏加快，这也对我们的交通运输行业提出了更高的要求，地铁应运而生，该项交通工具拥有便捷、环保以及高效等特征，在交通日益紧张的城市中能够起到有效缓解交通压力的作用，可谓是城市交通组织的重要手段。
盾构法是地铁工程施工建设工中一种重要的施工方法，该项施工技术不会对地面交通造成很大影响，可充分保护周边建筑物，能够适应复杂多变的环境，应用优势甚为明显。
但由于地质条件的复杂性，盾构在掘进时常需面对不同的复杂地质。
其中，上软下硬复合地层是盾构隧道中常见的不良地层之一，盾构机在该类地层中掘进时存在较大的困难及风险，需采取一系列的技术措施来保证盾构的顺利掘进。
1 研究背景某地铁区间上软下硬地层段，总长约18m，下部主要为17中风化花岗岩，且在隧道范围内沿盾构掘进方向逐渐降低，上部主要为⑤2细砂层，花岗岩的主要矿物成分为石英、长石及少量的黑云母、角闪石，硬度较高，而⑤2层细砂层透水性较高，渗透系数达到10-2cm/s，且与水系贯通。
土压平衡盾构在该段上软下硬地层中掘进时，面临着掘进困难、螺旋机易发生喷涌、盾构参数难以控制以及刀具易损坏等多个技术难点，通过采取渣土改良、刀具配置改良以及设置合理的盾构施工参数等一系列措施，保证了盾构的顺利掘进。
2 主要施工难点及风险分析土压平衡盾构机在切削开挖面土体的同时，使土仓内渣土压力和开挖面的水土压力实现动态平衡，在掘进的同时也保持开挖面的稳定，控制地表的沉降，但在上软下硬地层中掘进时，存在以下一系列难点及风险，会对盾构机的土压平衡掘进产生不良影响。
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复合地层土压平衡盾构施工技术研究
发表时间：2019-05-23T09:58:12.010Z 来源：《防护工程》2019年第1期作者：王亚飞
[导读] 全面掌握孤石的分布情况，研究孤石处理方法，确保盾构顺利穿越孤石段地层，是隧道盾构工程成败的关键。
摘要：以某轨道交通3号线为工程实例，研究土压平衡(EPB)盾构在复合地层中的施工技术。
苏州轨道交通3号线何山路站至某乐园站区间隧道通过108m“上软(土)下硬(岩)”的复合地层，在设计阶段:通过改变隧道纵坡，缩短复合地层段长度;通过改良TBM刀盘设计，优化机械运行参数，实现盾构机械参数和地层物理参数的匹配;通过对隧道上部松散土体静压注浆加固和在建筑物与隧道间安装隔离桩，控制地层变形和保护邻近建筑物;采用三维数值模拟预测隧道开挖引起的地层变形和建筑物沉降，为工程决策提供依据。
在施工阶段:对于软土、复合地层和硬岩段采用不同盾构运行模式和掘进参数;掘进过程采用六个主要参数指标进行控制;采用在盾构机前方开挖竖井进行损坏刀箱、刀具的更换。
施工监测显示:实测地表和建筑物沉降与三维有限元预测、Peck经验公式预测结果吻合良好，地表沉降控制在2.0cm以内，邻近建筑物沉降控制在3mm以内。
工程的顺利实施为国内其他类似复合地层隧道盾构掘进工程提供有益借鉴。
关键词：隧道掘进；复合地层；土压平衡；
引言
随着我国城市轨道交通建设事业的蓬勃发展，地铁线路的规划不可避免地需要穿越不良地质区域。
如广州、深圳、厦门等城市的花岗岩地层中就不同程度地分布着花岗岩球状风化体，俗称“孤石”。
孤石强度很高，与周边风化土体性质差异大，造成相邻地层突变、软硬不均，对盾构施工提出了严峻的挑战。
全面掌握孤石的分布情况，研究孤石处理方法，确保盾构顺利穿越孤石段地层，是隧道盾构工程成败的关键。
1 工程设计概况
1.1 工程地质
隧道所处地层自上而下分为五层:杂填土、黏土、粉质黏土、风化围岩和基岩。
杂填土由砾石、砂石、粉土、黏土和人造材料的混合物组成，松散状态，平均标贯值N为6;黏土层的平均含水量为30%，液限34%，塑限13.5%，根据USC土壤分类系统划分为CL，中硬状态，平均不排水剪切强度为60kPa;粉质黏土层的平均含水量为31.4%，液限33%，塑限12.7%，根据USC土壤分类系统划分为CL，其强度比黏土层低，平均不排水剪切强度为30kPa;风化围岩基本处于残余土状态，由砾石、沙石、粉土和黏土混合物组成，中密状态，平均标贯值N 为18;基岩为轻度至中度风化的凝灰岩，岩石完整性(ＲQD)在70%～90%之间，平均值为78%，岩芯的单轴抗压强度在45～121MPa之间，平均值为82.5MPa。
具体土层参数如表1所列。
由于隧道下方基岩面起伏变化大，隧道在何山路站附近需经过不连续软土段、复合地层段和硬岩地层段，图2至图4显示了隧道复合地层段分布情况与其所在区域的地质剖面图。
地下水由潜水、微承压水及裂隙水组成，水位在地面以下2m以内。
1.2 隧道选址
由于在软土、复合地层和硬岩中土压平衡盾构的运行模式不同，因此在隧道掘进前需准确了解隧道所处地质条件。
从何山路站向南出发的200环(240m)内地质条件差异很大，特别是基岩面变化很不规则。
在初步设计阶段，始发240m的范围内共钻26个孔以确定地质情况，钻孔深度至隧道设计边界下方约10m处，土样被送到实验室进行室内力学参数测试。
在最终设计阶段进行了第一次补堪钻孔，补勘点位布置在隧道范围内，水平间距5m，垂直间距2m，在何山路站始发的240m范围内共钻59孔，密集的勘探点对地质条件进行了详细补充。
施工前，在详勘孔位间布置第二次补堪钻孔，由何山路站始发的240m范围内共钻10孔。
2 复合地层土压平衡盾构施工技术
2.1 钻孔探测孤石技术
1）探测区域根据孤石在花岗岩残积土中的基本发育特点以及越靠近山丘越密集的特点，调查工程所在地原始地理地貌，一般为山丘附近的地段，将之作为钻探的重点区域来考虑，隧道洞身所处<5H>花岗岩残积土、<6H>全风化花岗岩地层区域也将作为重点探测区域；此外，详勘中已揭露孤石在隧道洞身范围内的钻孔附近隧道线路出现孤石的几率也很大，将之作为补充钻探的重点区域来考虑。
从成本、工期方面考虑，钻探孔的布置采用逐级加密的方法，在实施过程中根据现场实际情况实行动态管理，对钻探孔的布置和数量进行适当调整，以提高孤石探测的准确性。
2）钻探孔布置方式重点探测区域：钻孔沿隧道线型按三排错孔布置，一排布置在隧道中心线上，另两排分别距隧道边线1.5m布设。
采用三级加密的布孔方式，孔距按10m→5m→2.5m的方式加密。
第一级布孔间距为10m；根据第一级钻孔的实际情况判断，如孔间出现孤石的机率很大，则在第一级布孔的基础上每两孔间增加一个钻探孔，使临近两孔的孔距不超过5m；根据第一、第二级钻孔的实际情况判断，如孔间出现孤石的机率仍然很大，则将孔距增密到2.5m/个；在第二或第三级加密钻孔前，如判断孔间出现孤石的机率不大或盾构机足以应付风险，则终止加密钻孔。
2.2 泡沫剂选用
经过对出渣口结构的调整，减少了出渣口堵塞现象.但是，使用的泡沫剂消耗偏大，土体改良效果一般，渣土流动性能受到限制.究其原因：泡沫剂的改良效果是相对所处理的土层条件而言的，不同的地质条件下，选择合理适用的泡沫剂产品，才能做到既保证顺利施工，又节约成本的效果.泡沫剂的选择要从两个方面进行考虑，一是泡沫剂材料自身的性质，二是泡沫剂与开挖后土层混合所形成的泡沫混合土力学性质.目前应用于土压平衡式盾构施工中的泡沫剂的发泡率在5~20之间，在同样条件下，发泡率越高，等量的泡沫剂产生的泡沫就越多，说明其具有高效性.但是发泡率与生成泡沫的稳定性是相互影响的，较高的发泡率是牺牲泡沫稳定性为代价的，仅仅发泡率高并不能说明泡沫剂的优越，两者需要进行综合考虑.泡沫剂作用的土体处于运动状态，泡沫改良土体的作用仅要求从开挖面到螺旋输送机口顺利排出这段运动过程中，所以泡沫的稳定性将直接关系到土体改良效果的持续时间.泡沫的发泡率作为一项可变参数，可以根据具体施工情况进行选择。
2.3 土体加固
为保证开挖时的掌子面稳定，控制隧道开挖引起的土体变形，保护隧道穿过处地表的既有建筑物，在复合地层区域盾构开挖之前对隧道上部土体进行静压注浆，在隧道与相邻建筑物之间安装隔离桩。
本标段中复合地层段上部“软土”由不同高度的粉质黏土和风化围岩组成。
粉质黏土的不排水剪切强度相对较低，为30kPa，风化围岩实际上是中等密度状态的残留土，渗透系数为1×10－3cm/s。
为了增加粉质黏土的强度并降低风化围岩的渗透性，对隧道上部3m范围内土体进行静压注浆。
结语
(1)复合地层隧道掘进存在极大的风险，隧道选线应尽量避免或缩短复合地层长度。
某轨道交通3号线何—苏区间通过调整线路纵坡和车站埋深，将复合地层长度缩短了近70m，极大地降低了工程的整体风险。
(2)某轨道交通3号线何—苏区间对隧道上部软弱土体进行的注浆加固、周边敏感建筑物设隔离桩等工程措施是保证隧道在复合地层段掘进掌子面稳定的重要措施。
土体经注浆加固后增加了掌子面稳定性，减少了隧道开挖引起的地表沉降，使用双液浆注浆加固使凝浆范围得到控制。
设置隔离桩可有效地减少隧道施工的影响，保护邻近建筑物。
参考文献
[1]谭忠盛. 洪开荣. 万姜林. 等.软硬不均地层复合盾构的研究及掘进技术［J］.岩石力学与工程学报，2006，25(S2):3945-3952.
[2]李惠平. 夏明耀. 盾构姿态自动控制技术的应用与发展［J］.地下空间与工程学报，2003，23(1):75-78.。