富水砂层中盾构施工引起的土体应力变化规律

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谈富水砂卵石地层土压平衡盾构施工安全风险与管控

谈富水砂卵石地层土压平衡盾构施工安全风险与管控盾构法在中国大力发展，土压平衡盾构由于其诸多优点应用于各大城市地铁建设中。

但伴随而来的是盾构施工风险的产生。

盾构施工风险主要有安全风险、地质风险、设备风险、进度风险、成本风险等。

地质风险是指采用盾构法施工的地层较差（如上软下硬、大漂石、流砂、淤泥质地层等），盾构设备不适应，导致出现的风险。

设备风险是指盾构主要设备部件（如刀盘、主轴承、螺旋输送机等）出问题，导致无法正常施工产生的风险。

进度风险和成本风险是指由于地质差、盾构设备不适应等原因导致进度慢、成本高而产生的相应风险。

由于地质差、设备不适应、盾构技术水平低、管理不到位等原因，导致出现安全事故，最终体现是盾构施工出现安全风险。

盾构施工安全风险主要有超方导致地表及附近建（构）筑物出问题、由于盾尾、铰接或螺旋输送机等密封出问题导致地层损失出问题、水平运输电瓶车出现溜车导致设备损坏或人员伤亡造成的风险、常规（如高坠、触电、物体打击等）安全风险等。

盾构施工出现安全事故，最终结论大部分都归结于管理不到位、地层不良等原因，实际上主因都是技术原因和技术水平。

为什么大部分人都归结于管理不到位、地层不良等原因呢？因为盾构工法还不成熟，盾构技术还在不断完善中，更主要的是盾构技术并不是那么好掌握的（找管理问题容易找技术问题要靠水平）。

一个好的盾构施工管理者需要具有机械、液压、电气、地质、化学和管理等专业知识，有时他的判断才可能是正确的。

现从技术层面谈盾构施工安全风险。

盾构密封出问题产生的安全风险主要与盾构掘进地层有关系，流砂和淤泥质地层当密封失效，由于压力作用流砂和淤泥肯定会向密封失效处涌入，进而导致地层损失。

佛山、天津等地出现的盾构被埋、地表坍陷等安全事故都与此有关。

想要解决此安全风险只能通过技术手段防止密封失效。

流砂和淤泥质地层需要采用好的铰接密封和盾尾密封刷，使用优质盾尾密封脂来解决此安全风险。

富水砂卵石地层主要需要解决的是超方问题。

盾构施工过程中地层变形与沉降规律研究

盾构施工过程中地层变形与沉降规律研究盾构施工是一种常用的地下工程施工技术，它通过在地下挖掘隧道来满足城市发展和交通运输的需求。

在工程建设过程中，地层变形与沉降是一个重要的研究课题。

本文将从盾构施工过程中地层变形和沉降的原因、规律以及对工程安全的影响进行探讨。

首先，地层变形和沉降的原因有多种。

盾构施工过程中常常需要在地下进行挖掘，而地下的岩层和土层是相对稳定的。

一旦破坏了地下的平衡状态，地层就会发生变形和沉降。

盾构施工会对地下的土体施加较大的力量和应力，导致土体的变形。

此外，盾构施工过程中的挖掘、注浆和尾闸施工等作业也会对地层产生振动和应力，进而引起地层的沉降。

地下水位的变化也是地层沉降的一个重要因素。

其次，盾构施工过程中地层变形和沉降具有一定的规律。

一般来说，地层的变形和沉降会呈现出一个较长的时间过程，并随着施工的进行而逐渐增加。

变形和沉降的速度和幅度与盾构施工的进度、土体的物理性质、施工的方法和工艺等因素密切相关。

在盾构施工初期，地层的变形和沉降速度较慢，随着施工的深入，变形和沉降速度逐渐加快。

在施工完成后，地层的变形和沉降速度会逐渐减小，最终趋于稳定。

此外，地层的变形和沉降往往存在着不均匀分布的情况，即在施工轴线附近变形和沉降较大，在两侧逐渐减小。

最后，地层的变形和沉降对工程安全会带来一定的影响。

首先，地层的沉降会导致上部建筑物的沉降和变形，从而影响其结构安全。

其次，地层的变形和沉降会对地下设备和管线造成损坏，影响城市的正常运行。

此外，地层的沉降还可能引起地面的下沉和坍塌，给周围环境带来安全隐患。

因此，在盾构施工过程中，需要采取一些措施来减小地层变形和沉降的影响。

例如，在盾构施工前需要进行充分的勘察和设计，选择合适的工艺和施工方法，以减小对地层的影响。

在施工过程中需要进行监测和控制，及时对出现的变形和沉降进行修复和加固。

综上所述，盾构施工过程中地层变形和沉降是一个复杂的研究课题。

在施工过程中，地层的变形和沉降主要受到施工工艺、土体性质和地下水位等因素的影响。

成都富水砂卵石地层土压盾构施工引起地层变形规律研究

成都富水砂卵石地层土压盾构施工引起地层变形规律研究
目前,地铁隧道主要采用土压平衡盾构法施工,不可避免的引起地层损失而导致地表沉降,在不同的土体中盾构施工地表沉降的规律不尽相同,且大多数研究成果针对粘性土地层,对于富水砂卵石地层的土压平衡盾构施工引起地表沉降的问题研究较少,卵石土内聚力低、松散性、强度高等性质造成砂卵石地层的特殊性,地层的滞后沉降非常明显,甚至引发施工地面突然塌陷的事故,对施工和监测造成了较大的影响,需要针对成都富水砂卵石地层,系统的分析土压平衡盾构施工引起的地层变形规律,为现场盾构施工提供借鉴。

以成都地铁在建的3、7号线盾构区间隧道为背景,针对富水砂卵石地层,通过大量现场实测数据的统计分析、分类对比,回归拟合、数值模拟计算以及修正经验公式参数的方法,结合成都地铁现场盾构施工经验,研究了盾构参数对于地表沉降的影响规律,提出了盾构参数的合理取值范围;探讨了地层条件对于地表沉降的影响,得出其中主要影响因素内摩擦角对地表沉降的影响规律;并分别从隧道上方分层沉降、横断面地表沉降、纵断面地表沉降研究分析了地层变形沉降规律,得出了成都砂卵石地层盾构施工的地表沉降主要分布范围内,提出砂卵石地层地表沉降的控制值为
20mm,地层变形的主要影响区域为隧道中线左右12m,盾构施工时隧道上方土体的破坏过程和形式,总结出地表沉降趋势预测的经验公式,验证了该公式适用于成都富水砂卵石地层的合理性,修正了 O’Reilly&New沉降槽宽度计算公式,使其适用于成都砂卵石地层土压平衡盾构施工沉降槽宽度的计算,系统全面的总结了砂卵石地层土压平衡盾构施工引起的地层变形规律。

富水砂层中盾构端头加固体失效原因分析及防治

２
流塑状淤泥质粉质粘土（ ②－２ｂ４，南京地铁２号线 ②０ｂ３ — ４）和粉细砂层（ ②０ｄ２中密，车站围护结构采用ＳＭＷ工法桩，端油坊桥站一中和局部为稍密）局部穿越粉土头加固采用，Ｉ，８５ｏ＠６０Ｏ三轴搅拌桩结合＠６００二重管高压旋喷桩补强加村站隧道右线始（ ②０ｃ２０）。区域地下水丰富，埋深固横向加固范围为隧道管片外侧发端头０６ｍ～２．３１１１。地基土以微透水一３ｎｌ，纵向加固长度９ｒｎ弱透水层为主
第４０卷第６期
・
１８２・
２０１４年２月
ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ
山西建筑
Ｖｏ１．４０Ｎｏ．６Ｆｅｂ．２０１４
文章编号：１００９ — ６８２５（２０１４）０６ — ０１８２ — ０２
于加固地层工程地质、水位地质的特殊性，加之设计考虑不周，施工工艺缺陷或不完善，施工过程把控不严等多方面原因，造成加固体强度不高，均匀性、止水性较差，导致盾构始发或到达时发生透水、涌水、涌砂、地面塌陷、建筑物开裂等事故，不仅造成工期延
１概述
在城市地铁隧道施工中，盾构法由于具有安全、环保、机械化程度高、掘进速度快、对地面交通影响小等优点，已成为在软弱富水地层中标准断面隧道施工主要施工方法。但盾构法并非万能的，在盾构的始发、到达端头，通过的地层复杂，有淤泥、淤泥质

富水砂层土压平衡盾构施工地层沉降分析

１８．９９
必须与墩柱颜色一致。６在设计横梁工字钢时，结构力学模型［］姚玲森．梁工程［．）取２桥Ｍ］北京：民交通出版社，０２人２０．
Ｏｎａｌｃｔｏｆｐｎｃｕｉｇｍｅｈｏｎｅａｏｔｕｔｏｐｐｉａｉｎｏｕｔｒｎｔｄｉｂｎｔｃｐｃｎｓｒｃｉｎ
有限元模型尺寸为长８ｎ宽２高２ｎ的三维网格。０ｉ，５ｍ，５ｒ层位移场的分布规律，本文采用有限元分析程序Ｐａｉ３Ｔｕｎｌ左右两边限制单元节点ｌｓＤｎｅｘｚ方向位移，边界限制节点Ｙ方向位下对广州地铁某施工段盾构掘进过程进行了三维有限元模拟计算，移，前后限制节点方向位移，经过优化后的有限元网格见图１。计算结果与实测值吻合较好。最后，根据数值计算结果对隧道中
墩处不见落地支架，工地上宽敞，进一步显示了文明施工的场面。为三跨双悬臂连续梁比简支梁设计出来更切合实际，节约材料对４用墩身代替落地支架承受全部荷载，）刚度大、度高、强稳定性至关重要。好、施工时安全可靠。５桥墩上方的预留孔洞，）完工后再堵洞时，参考文献：１张韫美．构力学［．津：津大学出版社，结Ｍ］天天表面色泽较难一致，多少会留下堵洞痕迹，影响外观。故在施工［］刘昭培，后，一定要对封堵水泥浆多做几次调试，以保证其终凝后的颜色

富水砂卵石地层泥水盾构施工地层变形规律

ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｄｅｅｐｓｏｉｌｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｔｏｋｎｏｗｔｈｅｌａｗｓｏｆｓｔｒａｔａｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｄｕｃｅｄｂｙｓｈｉｅｌｄ
ｔｕｎｎｅｌｄｒｉｖｉｎｇｉｎｔｈｅｗａｔｅｒ—ｒｉｃｈｓａｎｄｙｇｒａｖｅｌｓｔｒａｔｕｍ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ：Ｂｅｆｏｒｅｒｅｍｏｌｄｉｎｇｏｆｔｈｅｓｈｉｅｌｄｃｕｔｔｅｒｈｅａｄ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｕｒｆａｃｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｗａｓａｂｏｕｔｌ７．０ｍｍ，
ＷＡＮＧＺｈｅｎ —ｆｅｉ，ＺＨＡＮＧＣｈｅｎｇ—ｐｉｎｇ，ＷＡＮＧＪｉａｎ—ｃｈｅｎ
（ＢｅｉｊｉｎｇＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４４，Ｃｈｉｎａ）
富水砂卵石地层泥水盾构施工地层变形规律
王振飞张成平王剑晨
（北京交通大学，北京１０００４４）
摘要：研究目的：富水砂卵石地层颗粒问空隙大、无黏聚力且灵敏度高，在此类地层进行大直径盾构隧道施工

盾构施工引起砂卵石地层变形规律

科学技术创新2020.10盾构施工引起砂卵石地层变形规律陈威1朱威2吴爽1（1、华北科技学院，北京1016012、江苏纵横工程顾问有限公司，江苏宿迁223800）随着我国经济水平的迅速提高，城市建设也在迅猛发展，城市用地规模和人口规模不断扩大，特别是一二线城市城市人口规模急剧增长，机动车数量迅速增长，而城市道路基础设施明显满足不了需求。

充分利用地下空间是解决城市地面交通拥堵问题，推动城市较好较快发展以及保护环境的最佳方式。

砂卵石地层广泛分布在我国华北以及西南部地区[1-2]。

砂卵石地层具有粘聚力几乎为零，卵石分布具有随机性，强度高以及高灵敏度等特点。

在砂卵石地层中采用盾构法施工时，地层受到扰动超挖等影响会造成地层损失，细颗粒砂大量流失，卵石接触形成孔洞，容易发生沉降或塌陷，对地面建筑造成不可逆转的影响[3-4]，因此有必要对砂卵石地层隧道盾构施工引起的地层变形以及地面沉降进行分析，以期对类似工程提供参考和帮助。

1工程概况及地层特性北京地铁16号线万寿寺站-国家图书馆站区间隧道全长1489.947m。

纵断面上，万寿寺站-国家图书馆站区间为倒“V”字坡，埋深范围16~22m。

盾构施工从国家图书馆站始发，区间分别下穿南长河、紫竹院内湖、广源大厦停车场，侧穿紫竹桥桥桩，邻近人济山庄大楼等建筑。

盾构管片厚0.3m，内径5.8m，外径6m，环宽1.2m，采用错缝拼接方式拼装。

区间地质情况：杂填土层，厚度为1~7m，分布不均；粉土层，厚度约为2m，埋深约为3~8m；粉质粘土层，厚度为2~4m，共有三层，埋深约为4m，10m，12m；砂卵石地层，厚度较大，埋深范围约为10~25m，包含卵石和粉细砂，夹杂少量的粉质粘土。

盾构隧道主要穿越砂卵石地层，隧道覆土厚度为16~22m，盾构从国家图书馆站向中间风井掘进，地层压力逐渐增大。

2大粒径卵石本段区间隧道范围内，分布的卵石层（主要为卵石⑤层、卵石⑦层、卵石⑨层和卵石11〇层）中不均匀分布有大粒径的漂石，其分布规律在空间上具有随机性，无明显的成层规律。

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。

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格如图１示。所
４０２００２０４０
４０ — ＿１ ● — ●’ 一
ｊ
３０
＋实测自
２０
４ —２０００
一模拟自
加４０
盾埋深１处土４ｍ压力实测值与模拟值对比
供类似工程施工中减少地层扰动作参考。
在这个阶段产生；．复阶段，尾脱离断面后盾构掘进对土体Ｃ恢盾
的影响弱化，土压力逐渐减小，比盾构通过断面以前有一定增但
加。
６０
—
２盾构掘进引起的土体应力变化数值模拟
土压力上升；．动阶段，尾脱离ｂ波盾途经农田、塘及市政道路和绿化带，处广花冲积盆地，鱼地由于地剪切作用使得其受扰动严重，断面时，受壁后注浆的影响，土体应力有一定的波动，其峰值往往质条件和环境条件的复杂，工程安全和质量以及对周边环境的对影响提出了很高的要求。本文将通过数值模拟方法对盾构施工引起的土层应力变化规律进行分析，与实测结果进行对比，并可
图３孔埋深１ｎ处土１Ｉ压力实测值与模拟值对比
善
幽妥
垩
一
加
一２０
０
２０
４ｏ
一
４０
２ｏ
０
加
４０
盾构切口到断面距离／ｍ
盾构切口到断面距离／ｍ
图１地层有限元网格图
２２数值模拟结果分析．
—
＼
．
－
２１有限元模拟的建立．
地铁断面有限元模型尺寸为长８宽２高２的三０ｍ，５ｍ，５ｍ维网格。左右两边限制单元节点ｘ方向位移，边界限制节点下
ｙ方向位移，后限制节点Ｚ方向位移，过优化后的有限元网前经
ｓｃｅｓｕｐｒｔｎｉｈｏｓｒｃｉｎｂｅｉｆｏｓｒｃｉｎｍｅｓｒ，ａｍｉｇａｈｈｒｃｅｉｉｓｏｈｏｌａｅｉａｉｎｉｈｌｗｕｃｓｆｌｅａｉｎｔｅｃｎｔｕｔｙａｓｒｅｏｎｔｕｔａｕｅｏｏｏｓｃｏｓｉｎｔｅｃａａｔｒｔｆｅｃｍｐｉｔｄｓｕｔｓａｌｔｓｃｔｃｔｏｎｏ
关键词：道工程，构，隧盾土体应力中图分类号：５．３Ｕ４５４文献标识码：Ａ
１工程概况
广州市地铁某施工段线含有富水砂层的达到上千余米，问区
力的变化共分为三个阶段：．ａ显著增长阶段，口临近断面至盾切体通过断面时，土体先后受到土仓压力的挤压作用，盾体的摩擦
ＨＵＩ－ｕｘｉｌｆｇ
Ａｓｒｃ：ｅｐｐｒｎｒｄｃｓｔｅｐｒｌｅｔｎｏｍｕｔａｃｕｎｌｎＨｏｇｉｕａｎｉｄｚｅｙａｘｒｓｙｎｉｔｅｂｔｔＴｈａｅｔｕｅｏｔｃｉｆｌ— ｈｔｎｅｉｎｊｗｏｇＪｎｅｈｎｔＷｕｕｎｅｐｅｓ，ｉｄａｅｔａｉｏｈａｓｏｉｒａｌｇＯｗａｃｓｈ
第３６卷第１２期２０１０年４月
山西建筑
ＳＨＡ Ⅸ ＩＡＲＣＨＩＦＥＴＦ１
Ｖｏ．６ＮＯ．２１３１
Ａｐ．２１ｒ００
・３３・２
文章编号：０９６２（００１—３３０１０ —８５２１）２０２ —２
富水砂层中盾构施工引起的土体应力变化规律
王建军丁洲祥刘辉
摘要：以广州地铁某施工段为背景，应用现场监测与数值模拟相结合的方法，富水砂层中盾构施工引起的土体应力对变化进行了研究和分析，出了盾构施工引起的地层土体应力变化规律，得以期为类似工程提供指导。
［］荆志先．山双连拱隧道综合施工技术［］山西建筑，０８３墩Ｊ．２０，
３（８：４ —４．４２）３５３６
Ｏｎｃｎｓｒｃｉｎｔｃｉｅｉｏｔｌｓｃｉｎｏｔｕｔｏｅｈｎｑｕｎｐｒａｅｔｏｏｕｔ— ｒｈｔｎｎｌｏｈａｌｗｏｅｅｌｐｅｏｘｅｓｙｆｍｌｉａｃｕｅｎｓｌｏｃｖｒｄｓｏｎｅｐｒｓｗａ
图５断面３号孔埋深１７ｍ处图４断面２号孔埋深１１处１１１１子隙水压力实测值与模拟值对比孔隙水压力实测值与模拟值对比Ｌ
２孔隙水压力。由图４图５可以看出，），数值模拟的孔隙水压１土压力。由图２图３可以看出，值模拟得出的土压力变），数孔化规律与实测的变化规律大致相似，整个盾构掘进过程中，力与实测得出的变化规律大致相同。从上面各图中可以看出，在土压
改善了中隔墙受力状况，现了隧道安全快速施工。实参考文献：［］关宝树．１隧道工程施工要点集［．京：民交通出版社，Ｍ］北人
２００３．
［］ＪＪ４ —４公路隧道施工技术规范［］２Ｔ２９，０Ｓ．