富水砂卵石地层地铁盾构区间带压换刀施工控制技术探讨
富水砂层上软下硬地层中盾构换刀技术研究
为类似地层的盾构换刀提供参考。
1 工程概况
福州地铁6 号 线 3 标段滨海新城站一壶井站右线
采用盾构法施工，起点为滨海新城站，终点为壶井站，
起 点 里 程 SK28+596.144,终 点 里 程 SK29+727.853,单
线 长 1 132 m。该区间隧道盾构开挖直径6.47 m,管片
外 径 6.2 m,主要穿越地层为中粗砂、淤泥质土、粉质黏
土 、残积砂质黏性土、全风化花岗岩及微风化花岗岩。
盾 构 右 线 掘 进 至 5 4 3 环 时 （刀 盘 里 程 为 SK29 +
9 8 呤 竑 敖 水 2019 No.6 (Nov.) Vol.37
轨 道 交 通 与 地 下 工 程 ss
Track Traffic & Underground Engineering
干 扰 。 为 了 解 决 这 一 施 工 难 题 ，提 出 了 采 用 砂 浆 填 仓 + 地 表 深 孔 注 浆 （W S S 注 浆 技 术 ）加 固 常 压 开 仓 换 刀 技 术 ，在 加 固 换
刀 过 程 中 辅 助 进 行 停 机 后 周 边 地 表 的 沉 降 监 测 ，实 时 监 控 、反 馈 加 固 换 刀 进 展 ，保 证 富 水 砂 层 上 软 下 硬 地 层 中 盾 构 换 刀
的 安 全 。该 技 术 成 功 应 用 于 福 州 地 铁 6 号 线 滨 海 新 城 站 一 壶 井 站 区 间 右 线 隧 道 工 程 ，解 决 了 富 水 砂 层 上 软 下 硬 地 层 中 的
开 仓 换 刀 问 题 。该 技 术 可 为 今 后 类 似 地 层 的 盾 构 换 刀 施 工 提 供 参 考 。
富水砂卵石地层地铁盾构带压换刀施工工法(2)
富水砂卵石地层地铁盾构带压换刀施工工法富水砂卵石地层地铁盾构带压换刀施工工法一、前言地下交通工程的建设对于城市发展具有重要意义，而地铁是现代城市最重要的交通工具之一。
然而，在地铁施工中，富水砂卵石地层常常会给施工带来困难和风险。
为了解决这一问题，发展了富水砂卵石地层地铁盾构带压换刀施工工法。
二、工法特点富水砂卵石地层地铁盾构带压换刀施工工法是一种针对富含水分和卵石的地层开展的地铁盾构施工工法。
其主要特点包括：1. 采用压力平衡盾构机进行施工，能够有效控制地层的水力压力。
2. 通过换刀方式，使用不同类型的刀盘来应对不同的地质条件。
3. 建立起有效的施工控制系统，实现对施工过程的全程监测和控制。
4. 配合使用注浆、排水和支护措施，确保施工过程的安全和稳定。
三、适应范围富水砂卵石地层地铁盾构带压换刀施工工法适用于富含水分和卵石的地层，包括但不限于河床、河滩、河流下伏地层以及含水量较高的砂卵石、砾石和黏土地层等。
四、工艺原理该工法在施工工法与实际工程之间建立了密切的联系。
在实际施工中，根据地层情况选择刀盘类型，并通过盾构机的压力平衡系统控制地层水压。
同时，结合注浆、排水和支护等工艺措施，增加地层的稳定性和安全性。
五、施工工艺针对富水砂卵石地层地铁盾构带压换刀施工工法，可以分为以下几个施工阶段：1. 前期准备：包括现场勘察和设计，确定施工方案和工艺措施。
2. 确定刀盘类型：根据实际地质情况和工程要求，选择适当的刀盘类型。
3. 盾构机制造和安装：制造和调试盾构机，并进行现场安装和调试。
4. 施工过程：根据施工计划，进行盾构机的下洞、启动和推进工作。
根据实际地质情况和刀盘磨损程度，进行刀盘的换装和维修。
5. 支护和排水：配合使用注浆、排水和支护措施，确保施工过程中的地质稳定性和安全性。
6. 完工验收：对施工完成的隧道进行验收和检测，确保质量符合设计要求。
六、劳动组织针对该工法的施工，需要有合理的劳动组织，确保施工过程的顺利进行。
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导言富水砂卵石地层是指岩石中富含水分的沉积层，常见于土壤中，而土压平衡盾构则是一种适用于地下隧道施工的先进方法。
本文将讨论在富水砂卵石地层中使用土压平衡盾构进行施工时遇到的技术问题，重点介绍带压换刀技术在解决这些问题中的应用。
问题背景富水砂卵石地层具有流动性强、稳定性差的特点，因此在进行地下隧道施工时，会遇到许多技术难题。
其中一个主要问题是在施工过程中，如果不采取措施，地层中的水分会渗入掘进工作面，导致工作环境条件恶劣，施工效率低下。
解决方案土压平衡盾构介绍土压平衡盾构在地下隧道施工中发挥着重要作用。
它通过施工过程中注入适量的特殊泥浆来维持施工脸上土体的平衡压力，防止地层塌方的同时也保证了隧道外壳的稳定性。
富水砂卵石地层的挑战在富水砂卵石地层中，由于地层的流动性和稳定性问题，传统的土压平衡盾构施工方法不再适用。
水分会渗入施工工作面，导致泥浆的浓度下降，无法维持平衡压力，隧道的稳定性受到威胁。
因此，需要采取特殊的技术措施来克服这些挑战。
带压换刀技术的应用带压换刀技术通过在盾构机头上增加换刀装置，使得在施工中可以随时更换刀具。
这样可以及时更换被破坏的刀具，提高施工效率。
在富水砂卵石地层中，带压换刀技术的应用可以进一步提高施工质量和效率。
带压换刀技术的原理带压换刀技术的原理是利用盾构机头自身的压力，在更换刀具的同时，通过给刀具周围增压，防止土层中的水分渗入工作面。
这样可以保持盾构机头内的压力平衡，确保施工过程的安全性和稳定性。
带压换刀技术的优势带压换刀技术在富水砂卵石地层中具有以下优势： 1. 可以减少换刀时间，提高施工效率； 2. 避免了水分渗入工作面，保持了施工环境的良好状态； 3. 提供了更好的工作条件，进一步保证了施工安全。
总结在富水砂卵石地层中，使用土压平衡盾构进行地下隧道施工是一项具有挑战性的任务。
通过采用带压换刀技术，可以有效解决因地层水分渗入引起的技术问题，提高施工效率和质量。
06-富水砂卵石地层土压平衡盾构施工关键技术
(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； (5) 在水头高的地段，尽量减少泡沫用量，增大高浓度粘土的注入率。
4#
1835 11.53 94557 45 28.4 60
5#
2075 13.04 106941 60 36 60
6#
2315 14.55 119324 67 44 60
7#
2555 16.05
距离中心的距离（mm） 1115 旋转一周所走的形程 /m 总行程/m 磨损量/mm 计算最小厚度/mm 建议刮刀厚度/mm 7.01 57489 5 10 30
滚刀磨损分析
掘进中滚刀受力示意图
滚刀与砂卵石地层的作用
开挖面松散，不能给滚刀提供足够的反力，无法提供足够的转动力矩； 刀箱内渣土的结块、结饼，使得滚刀的阻力力矩增大； 由于掘进松散带的存在，刀鼓直接和松散带的卵石接触，经过卵石的撞击，造 成了主轴承的启动扭矩增大，从而造成T阻加大，使得转动困难； 由于滚刀的长期不转动，使得砂卵石在一个方向摩擦，造成滚刀严重偏磨。
改良成本
低
中等
偏高
渣土改良综合评价
(1) 对于细颗粒含量较大的地层，只要含水率达到18%，流动性等指标已经能达 到很好，只需要添加适量的泡沫以减小土体与刀盘、刀具及机械之间的摩擦； (2) 对于含大颗粒较多的地层，改良的主要目的是解决流动性和抗渗性，建议 采用加入矿物材料的方法补充细颗粒；意大利都灵地铁采用增加细颗粒的方法进 行渣土改良。 (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；
最新富水砂卵石地层中盾构施工的控制难点及措施
富水砂卵石地层中盾构施工的控制难点及措施富水砂卵石地层中盾构施工的控制难点及措施段浩引言：随着中国经济的快速增长、城市人口数量迅速膨胀，机动车辆的数量呈级数比例增长，原有的市政道路难以满足交通的需要，为缓解城市交通压力、创造良好的生活和投资环境，国内各主要城市均选择修建地铁工程来提升城市形象和投资环境。
隧道是地铁工程最主要的组成部分，隧道盾构法施工具有施工速度快、工期短、洞体工程质量易控制、质量比较稳定且良好的防渗水性能、施工安全系数高、对周边建筑物影响极小、基本不影响地面交通、适合地层范围广、地质情况复杂的施工作业环境等优点。
随着我国各大城市地铁建设热情的高涨，隧道盾构施工方法必将在地铁建设中被广泛推广应用。
盾构施工虽然有对地层的广泛适应性、施工安全系数高等优点，但因地质情况千变万化、施工环境的复杂性，在盾构施工中必然存在盾构机的适应性和施工方法、措施的调整。
成都地铁穿越的地层主要为砂卵石地层并夹杂有粉细砂层透镜体，地下水丰富、水位高、补给迅速，国内、国际在该种地质条件下全面实施盾构施工隧道尚不多见，无较多经验可以借鉴，在地铁建设史上的应是一次重要技术性突破。
截至目前成都地铁采用泥水盾构和土压平衡盾构施作的隧道，已经完成成型隧道1000余米，在施工中出现一些有别于其它地质情况下施工的难点，对这些难点的技术处理为在富水砂卵石地层中盾构施工积累了一些应对的经验。
成都地铁地质情况描述：盾构隧道从<2-8>、< 3-4>、<3-7〉等砂卵石地层中通过。
卵石成分主要为灰岩、砂岩、石英岩，卵石的含量达67％，中间夹杂大漂石。
砂卵石具有分选性差，强度高的特点。
<2-8>卵石土（Q4al）：黄灰色，黄褐色，中密～密实为主，部分密实，潮湿～饱和。
卵石成分主要为中等风化的岩浆岩、变质岩、砂岩等硬质岩组成。
磨圆度较好，以亚圆形为主，少量圆形，分选性差，卵石含量65～75%，粒径以30～70mm为主，钻探揭示最大粒径145mm，夹零星漂石，充填物为细砂及圆砾。
富水砂卵石地层盾构换刀技术的研究
富水砂卵石地层盾构换刀技术的研究摘要：成都地铁隧道工程主要穿越地层为富水砂卵石地层，盾构在砂卵石地层中施工，刀具磨损是一个较为严重的问题，需要通过适时更换刀具以保护盾构刀盘和其它部位，并保证盾构机正常施工进度。
通过对地铁4号线、1号线施工中采用的换刀技术的研究和总结，为在类似地质情况下盾构施工提供借鉴。
关键词：地铁隧道工程；富水砂卵石地层；盾构；换刀技术1 概述成都地铁砂卵石地层石英含量高，刀具磨损快，据施工统计，每掘进300～500m就需进行刀具的检查与更换，因此进仓进行检查和更换刀具是成都地铁盾构法施工的关键工序。
进仓换刀主要有带压和不带压进仓作业两种方式，由于成都地铁的砂卵石地层含水丰富且气密性差，线路埋深较浅，带压作业易造成地面喷发和引起地表坍塌，因此，成都地铁在施工中主要采用降水辅以地面加固手段为主的常压进仓的换刀办法，同时也进行了一些带压换刀实践。
2 地质条件成都地铁4号线某区间段主要穿越砂卵石地层，20～80mm颗粒卵石含量约50～85%，粒径100～130的大约占10%。
地层岩体松散，自稳能力差，单个石块强度高，卵石块在地层中起骨架作用，填充物以细砂为主。
本区间砂卵石土均为强透水层，地下水连通性好，隧道基本位于卵石土层中，受地下水影响较大。
地下水埋深为6.8～7.5m，在施工时应考虑地下水压力对隧道结构的作用。
3 换刀施工总体安排3.1换刀方法根据隧道地质条件，本工程刀具更换主要采用常压换刀方式，当地面受条件限制不能进行常压换刀时，使用带压换刀。
根据本区间地质报告，隧道开挖断面为中密卵石土和密实卵石土地层，在降水条件下地质稳定，可采用降水条件下常压换刀。
3.2换刀地点选择在盾构掘进过程中，需要根据刀具磨损情况进行开仓换刀，根据盾构设备刀盘及刀具都经过合金加固的情况、施工经验和区间地质条件，确定正常情况下换刀间距300-500m，换刀地点地面上远离建筑物和主要管线。
因此，本段换刀点左线地面为道路绿化带，右线处于行车道下方，距离建筑物较远，左右线雨污水管线均离开隧道范围，预计换刀地点位置大致如下。
富水砂层盾构施工技术探讨
工程实践富水砂层盾构施工技术探讨常心毅（中铁十八局集团有限公司第三工程有限公司，河北涿州 072750）摘 要：盾构在富水砂层中施工，除存在较大的施工风险外，还会遇到众多的施工难点。
文章以南昌地铁为例，从盾构的选型与性能设计、掘进参数的合理选择、渣土改良方案比选与实施等方面介绍富水砂层中土压平衡盾构施工的一些关键技术，为类似施工提供参考。
关键词：地铁；盾构选型；富水砂层；施工技术中图分类号：U455.43作者简介：常心毅（1965—）男，工程师1 工程概况南昌地铁 1号线 6 标彭家桥站—师大南路站区间盾构施工，由 2 台中国铁建重工集团有限公司生产的ZTE6250 型土压平衡盾构承担施工任务，由彭家桥站始发沿北京路向西下穿玉带河及彭家桥（图 1），玉带河宽约 60 m ，平均水深 1.5 m 。
位于玉带河上的彭家桥为建于上世纪五十年代末的石拱桥，桥墩为浆砌块。
玉带河桥台下部桥基础底标高为 12.2 m ，基础底距隧道顶仅 4.7 m 。
隧道主要穿越粗砂、砂砾、圆砾层，部分卵石层且在水位以下，饱和状态，富水性好，为强渗透性，在一定动水压力下，各类砂砾石层均具有产生流砂的可能。
2 盾构选型盾构机选型原则：主要在工程及水文地质、区间隧道设计及施工条件、环境条件的基础上，参考国内外已有的类似盾构工程经验，特别是同一地区盾构隧道工程的经验，遵循安全可靠、适用、经济、先进、环保的原则来选型。
通常渗透系数大于 10-7 m/s 时，选用泥水盾构；渗透系数小于 10-4 m/s 时，选用土压平衡盾构。
根据这种关系，若地层以各种级配富水的砂层、砾砂为主时，宜选择泥水平衡盾构，其他地层的组合宜选择土压平衡盾构，见图 2。
土压平衡技术（EPB 盾构）适合在含有足够的细颗粒软土地层里开挖隧道，土仓和螺旋输送机里的混合土应呈现塑性，比较理想的颗粒尺寸的地层包括粘土、淤泥、砂以及砾石等，并且含有 25%～30% 的水分。
富水砂卵石地层中盾构施工的控制难点及措施
富水砂卵石地层中盾构施工的控制难点及措施
1.土层的物理特性
富水砂卵石地层的物理特性较为复杂，控制困难。
在施工前，需要对
土层进行详细的调查和分析，确定土层的厚度、颗粒大小和含水量等参数，为后续的施工做好准备。
在施工过程中，可以采用增加切割刀盘的数量和
规格、提高推进速度等方法，增强盾构机的推进力，提高施工效率。
2.地下水环境
由于富水砂卵石地层中含有大量的地下水，施工时需要进行有效的水
阻控制。
首先，需要进行地下水位的监测和测量，了解地下水的流动方向
和流速，以便合理设计降水井和排水系统。
其次，在施工前需要进行预排
水措施，将地下水降低到可控制的范围内。
在盾构施工过程中，可以采取
封顶法和预注浆法等措施，有效控制地下水位，减小土体的稳定性变化。
3.地层变形和控制方法
富水砂卵石地层的变形较大，在施工过程中需要注意地层的变形和沉
降情况，及时采取控制措施。
首先，需要进行地层的预测和分析，确定地
层的稳定性和变形特点。
在盾构机的设计中，可以采用强化盾构机结构、
增加刀盘的切割能力、减小切割面积等措施，降低地层的变形。
其次，要
加强地层监测和监控，及时掌握地层变形的情况，调整施工参数，保持施
工的稳定性。
总而言之，富水砂卵石地层中盾构施工的控制难点及措施主要涉及土
层的物理特性、地下水环境、地层变形和控制方法等方面。
针对不同的难点，可以采取相应的措施，加强施工前的调查和分析，进行地下水位的监
测和控制，加强地层变形的预测和监测等，以确保盾构施工的安全和稳定性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图 &!压气带压换刀作业流程
!!$ 编制压气带压换刀的安全专项施工方案 家对压气带压的设备进行全面的检尤其是人闸
并组织专家评审
的气密性压力仪表空压机等确保保压系统管路
"现场进行地层加固和保压试验的前期工作 无泄漏土压传感器压气检测正常各仪表显示正
注入膨润土泥浆盾尾封环等
的可在现场配置 & 5$ 名急救医生
自动保压系统的预先补气测试一定要反复测试数次
&% 方案落实人员设备应急等各方面准备 后方可确认下来
到位后组织条件验收并对条件验收提出的内容进
, 通信设备的准备 仓内仓外操作室地
行整改
面指挥中 心 的 通 信 设 备 一 定 要 自 成 绝 对 的 独 立 系
和精心维护 另外装配一台内燃式空气压缩机使
,人员的交底教育培训有条件地组织心 其与盾构台车管路连接完好确保电力中断时的紧
理方面的辅导
急使用 压缩机的规格应在 &% 立方以上一般空压
) 应急设备准备到位主要是应急发电机和 机自身的压力设定应为 %b) 5%b' 179盾构机压气
&& 开仓前出土置换膨润土建立工作气压 统确保通信畅通无阻
等工作在进仓前再进行一次保压试验并将保压试
) 地面还应准备一台 $%% J2 以上的内燃发
空压机并安排专人 $# A 看护可随时接驳
作业时的管路压力可通过设备自身的调压阀设定为
' 对有害气体检测仪提前标定制定应急措 %b- 5%b, 179
施并组织现场进行演练
- 土仓保压的自动保压系统是压气作业的核
(联系落实急救医院制定急救线路有条件 心设备必须有专业人士对其进行维护和调试并且
!"".成都地铁有限责任公司建设分公司关于 进一步加强成都盾构施工换刀作业安全管理的紧急 通知/ ! 成地铁建*$%&#+&%" 号" $
!#".成都地铁盾构施工管理规定/ ! 暂行" ! 成 地铁*$%&-+&$, 号" $
!-".富水砂卵石地层地铁区间隧道盾构法施 工管理规程/ ! 试行" $ $4"!开仓前的准备工作
常人仓耐压值及时间符合标准值流量计及压力表
#作业队伍的确认工作对操仓员和作业人 显示正常消声器正常
员的资质进行检查和确认操仓员和进仓人员必须
$ 检查各空气管路胸板上闸门的可靠性
持证上岗对进仓人员进行专项体检由医生确认进
" 检查 操 仓 人 员 所 使 用 的 加 减 压 缩 空 气 的
$!带压换刀管控程序
$4&!带压换刀作业流程 见图 & $4$!带压换刀主要执行的标准及文件
成都地铁 ) 号线带压换刀主要依据的标准和文 件如下(
!&" . 盾构法隧道施工与验收规范/ ! I0-%##, +$%%'" $
!$" . 盾构法开仓及气压作业技术规范/ ! Caa+ &) +$%&#" $
&!工程概况
&4&!背!!景 成都地 铁 ) 号 线 & 标 火 驷 区 间 单 线 长 度 为
& ))% 3#原计划在距离始发端 ,%% 3&& $%% 3附近 进仓换刀两次$ 第一次常压换刀在左线距始发端头 #-" 环!,'% 3" &右线距始发端头 ##% 环!,,% 3" #原 计划第二次换刀位置在荷花池停车场内#但屡次与 停车场产权单位沟通协调无果$ 按成都砂卵石地层 常规的, 降水 L地层加固- 的常压换刀方法进行换 刀#在区间剩余段已不具备条件#后续盾构机需连续 下穿北新高架桥&荷花池停车场&城北宾馆&荷花池社 区等重大风险源#且隧道开挖断面存在复合地层#考 虑到下穿重大风险源和泥岩掘进的安全和质量#有必 要再进行一次换刀作业$ 就区间地表现状而言#不做 地面处置的带压换刀就成了重点考虑的方法$ &4$!盾构开仓工艺简介
!&" 带压换刀的可行性分析#换刀位置的选择# 加固方式的确定#换刀队伍的选择#设备的检查和确 定! 从地质条件&地面环境&设备&人员等方面确认可 以开展压气带压作业" $
收稿日期$%&)*&&*&" 作者简介陈万强!&()( +" #男# 四川成都人#高级工程师#从事轨道交通地铁工程监理工作$
盾构机在掘进过程中#由于刀具的检查和更换# 刀盘磨损检查或修补#处理刀盘开口的堵塞&固结# 疏通膨润土管&泡沫管#处理刀盘前方的孤石或桩基 等施工#需要开仓进入土仓才能完成#开仓是具有较 大危险性的工序#根据环境&地质的不同#通常有以 下四种开仓方式$
!&"在常压条件下直接开仓进行施工! 地层稳 定&地下水影响较小" $
水电站设计 第 "# 卷第 " 期 !
$%&'年(月
富水砂卵石地层地铁盾构区间 带压换刀施工控制技术探讨
陈!万!强
! 四川二滩国际工程咨询有限责任公司#四川 成都!,&%%)$"
摘!要 本文主要结合成都地铁 ) 号 & 标盾构区间带压换刀施工#对砂卵石地层中的带压换刀管控流程&关键控制技术等进行了介 绍#对类似地区盾构带压换刀施工及技术控制具有借鉴意义$ 关键词 盾构施工% 带压换刀%管控流程%关键控制技术 中图分类号 c$"&b"!!!文献标志码 0!!!文章编号&%%" +('%-$%&'%" +%%$$ +%-
仓人员根据确认的进仓人员名单编排进仓作业的 手动流量阀及流量计观察压力仪表的可靠性和精
分组
确性并确保操仓人员反复使用调试达到熟练使
-现场进行设备电气方面的准备空压机 用程度
调试和压力确定低压安全电源接入人闸气管水
# 对盾构机自带的两台空气压缩机进行保养
管等接入人闸
!$" 对地层进行地面垂直加固! 降水 L注浆加 固或灌注桩加固" 后#再实施常压下开仓#进行施工 ! 地面具备降水和加固条件" $
!"" 利用压入一定压力的空气#稳定掌子面#阻 止开挖面的涌水#达到平衡#在非常压条件下进行施 工! 具备实施压气作业的条件" $
!#" 通 过 对 盾 构 机 土 仓 内 进 行 砂 浆 回 填 加 固# 稳定掌子面#再进行常压状态下的施工! 较稳定地 层#地面无加固条件的恶劣环境下" $