浅谈砂卵石地层大直径土压平衡盾构下穿高速路施工技术
浅谈砂卵石地层大直径土压平衡盾构下穿高速路施工技术
发表时间：2019-04-11T13:51:19.673Z 来源：《基层建设》2019年第2期 作者： 李绍成
[导读] 摘要：在成都砂卵石地层大直径土压平衡盾构施工中，黄石～市五医院盾构区间隧道属中、浅埋，砂卵石地层，地下水丰富，周边建（构）筑物多，且穿越重特大风险源（成温邛高速路），针对大直径土压平衡盾构机在下穿施工中存的风险提前做调查评估工作，提前
预知风险。
中交三航局第三工程有限公司 江苏南京 210001
摘要：在成都砂卵石地层大直径土压平衡盾构施工中，黄石～市五医院盾构区间隧道属中、浅埋，砂卵石地层，地下水丰富，周边建（构）筑物多，且穿越重特大风险源（成温邛高速路），针对大直径土压平衡盾构机在下穿施工中存的风险提前做调查评估工作，提前预
知风险。盾构试掘进段对相应技术参数统计和分析研究，做好下穿前技术准备和风险防范处理措施。下穿高速路施工环节过程中存在的风
险做好相对应的风险管理工作（盾构掘进、渣土改良、管片拼装、同步注浆等）。加强洞内、洞外沉降监测频率和数据分析，信息化指导
施工，做到及时有效的规避和降低风险，确保盾构机安全顺利穿越高速路。
关键词：成都地铁；大直径土压平衡盾构；路面加固；参数设定；沉降变形 Talking about the Construction Technology of Large Diameter Earth Pressure Balance Shield Underpassing Highway in Sandy Cobble Ground Li Shaocheng
（China Communications Third Navigation Administration Third Engineering Co.，Ltd.，Nanjing 210001，China）
Abstract：n the construction of large-diameter earth pressure balance shield in Chengdu sandy gravel stratum，the shield tunnel section of
Huangshi ~ Shiwu Hospital belongs to medium and shallow burial，sandy pebble stratum，rich groundwater，many surrounding buildings（structures），and through the heavy extra large The risk source（Chengwenyu Expressway）is to investigate and evaluate the risk of the large-
diameter earth pressure balance shield machine in the under construction，and predict the risk in advance.The shield tunneling test will be carried out
on the statistics and analysis of the corresponding technical parameters，and the technical preparation and risk prevention measures before the wear-
down will be done.Under the risk of the construction process of the highway，the corresponding risk management work（shield excavation，slag
improvement，segment assembly，simultaneous grouting，etc.）is done.Strengthen the monitoring frequency and data analysis of the settlement
within and outside the cave，and guide the construction with information technology to ensure timely and effective avoidance and reduce risks，andensure that the shield machine passes through the highway safely and smoothly.
Key words：Chengdu Metro；large diameter earth pressure balance shield；road reinforcement；parameter setting；settlement deformation；
引言
本文基于对成都地铁17号线黄石～市五医院盾构区间大直径土压平衡盾构施工下穿高速路风险分析，从盾构下穿高速路掘进参数的设定、高速路路面加固情况直接影响盾构下穿高速路施工安全和施工质量。针对大直径土压平衡盾构下穿施工前，对设备检修、掘进参数、
渣土改良效果、管片拼装质量、同步浆液、二次补强注浆等分析总结，规避盾构下穿高速路风险，保证盾构施工的安全，对施工过程中路
面沉降变形特征进行控制。
1 工程概况
盾构区间在里程（YDK57+340.000～YDK57+410.000）范围下穿成温邛高速公路路基，线路中心线间距为16.4m，隧道外径8.3m，与成温邛高速公路线路正交，盾构隧道顶至成温邛高速公路路基面竖向距离约11.37m。
根据地勘资料离成温邛高速路最近的探孔显示，<3-8-2>中密卵石土（Q3fgl+al）处于地面以下8～13m，13m以下全是<3-8-3>密实卵石土（Q3fgl+al），盾构埋深为11.37m，故盾构主要出于<3-8-3>密实卵石土（Q3fgl+al）中。卵石体积含量为约占地层的60%～75%，其中20
～40cm的漂石体积含量约占7.4%，大于40cm的漂石体积含量约占1%如图1所示。
图1 成温邛与盾构隧道位置关系平面图 Fig.1 Plan diagram of the positional relationship between the temperature and the shield tunnel 2 成温邛高速路加固措施
成温邛高速路路面采用直径108mm无缝钢管，管间距200mm“π”形布置。由于相邻管径间距较小，主要依靠钢花管自身的支护能力，再与注入浆液的稳固和胶结能力相结合，对地层起到强有力的支护效果图2所示。
图2 钢花管注浆立面示意图 Figure 2 Schematic diagram of grouting of steel tube
钢花管采用长32m外径φ108的无缝钢管，φ108mm钢管加工成1.5～2m的规格，将无缝钢管做成丝扣连接。管壁取孔，注浆，孔径φ10mm孔间距@200mm梅花型布置。
水泥浆水灰比为0.8：1～1：1，注浆前应预先做好配合比试验，注浆压力为0.2～0.3MPa，注浆压力控制在0.4MPa以内。注浆过程中，应采用注浆量和注浆压力的双控制。
3 盾构穿越施工技术
盾构区间在里程（YDK57+340.000～YDK57+410.000）范围下穿成温邛高速公路路基，环数上从140环开始至170环盾尾脱出，线路中心线间距为16.4m，隧道外径8.3m，与成温邛高速公路线路正交，盾构隧道顶至成温邛高速公路路基面竖向距离约11.37m。
3.1 盾构穿越渣土改良材料配比调试
穿越前对不同配比膨润土进行试验，对搅拌后静止膨化后粘度进行测试，选取最优配合比。最终采用膨润土：水=1：6，PH值为9，膨化10小时后粘度33秒如图3所示。
3.2 盾构穿越成温邛高速路掘进参数分析
根据我部对盾构穿越成温邛高速公路第141～170环掘进相关数据以及盾构机状态等参数统计分析总结：
（1）推进油缸总推力：26200～38300KN，平均推力30000 KN；（2）刀盘扭矩：11000～16900 KN·m（平均扭矩14800 KN·m）；（3）推进速度：49～74mm/min（平均62mm/min）；（4）同步注浆：注浆量10～16m3，顶部注浆压力控制在0.1～0.3MPa之间；（5）泡
沫使用量：2-5 m3，膨润土3～5 m3；（6）水加入量：9-11 m3，平均10 m3；（7）螺机转速：掘进速度50以上时控制螺机转速9转以上，保
证出土连续，防止土仓憋土；（8）二次注浆：注浆量每隔一环注3m3，顶部注浆压力控制在0.5～0.6MPa之间；（9）刀盘转速：1.53～1.63
rpm；（10）土仓压力：0.05～0.09Mpa；（11）出土量：135～170环平均每环出土重量为243.9 t，平均每环出土方量为106.9m3。
图3 膨润土配比调试示意图 Figure 3 Schematic diagram of bentonite ratio adjustment
3.3 盾构穿越成温邛高速路各项参数情况
（1）推力
根据本标段地勘报告，经计算本区间砂卵石地层掘进理论推力26000KN，135环～170环穿越成温邛高速掘进过程中，最大推力
38300KN，最小推力26200KN，平均推力30000 KN。
（2）刀盘扭矩
盾构在砂卵石地层施工，切削下来的渣土改良情况直接影响刀盘的扭矩大小，通过改良渣土降低刀盘扭矩，确保盾构安全、高质、高效掘进。141环-170环穿越成温邛高速掘进过程中，刀盘扭矩最大16900 KN·m，平均扭矩14800 KN·m。
（3）掘进速度
盾构穿越成温邛高速过程中，掘进平均速度：52～74mm/min，根据成都地层施工经验，盾构在砂卵石地层掘进速度越快，出土超方越可控，整个穿越成温邛期间平均掘进速度62mm/min。
（4）土仓压力
盾构下穿成温邛高速路141～170环上部土仓压力控制在0.5～0.86bar，掘进过程中土仓压力不稳定，易出现超方情况，我部采用洞内、洞外监测数值和掘进参数分析指导施工。
（5）同步注浆
盾构下穿成温邛高速路过程中，严控同步注浆量，调配拌制收缩性小，初凝时间短的浆液。同时根据地表监测数值和出土量情况适当增加同步注浆量，设置顶部同步注浆压力平均值控制在0.25-0.46Mpa。
（6）出土量
盾构下穿成温邛高速路施工中，平均每环出土方量为106.9m3，单环最大超方量为3m3，平均每环出土重量为243.9t。
（7）盾构机姿态
盾构掘进过程中姿态“勤纠、缓纠”，盾构机水平、垂直姿态控制值按照±50mm控制，我部内部控制按照±25mm控制，即盾构机姿态到达±25mm时，必须对姿态进行纠偏调整，每环纠偏量不超过5mm。
3.4 成温邛高速路沉降监测
盾构穿越砂层预防涌水涌砂的技术控制措施
消除砂土液化影响，盾构穿越砂层预防涌水涌砂的技术控制措施
重难点分析：
若盾构区间隧道底部部分位于淤泥层、淤泥质土层、淤泥质粉细砂层（液化砂层），由于砂层透水性强稳定性差，当砂层富水时，则盾构机推进时盾尾几乎直接受到水压力的作用，很容易发生盾尾漏水、漏砂情况，存在涌水、涌砂的危险。土压平衡盾构在砂土层中掘进施工时，因土的摩阻力大、渗透系数高、地下水丰富等原因，一般单靠掘削土提供的被动土压力常不足于抵抗开挖面的土、水压力，加之由于土体流动性差，使在密封舱内充满砂质土体后，原有的盾构推力和刀盘扭矩常不足以维持正常掘进切削的需要，密封舱内的渣土也不易于流入螺旋输送机并排出，而引起超挖。另外在砂层中一旦要进行开仓换刀，其作业过程是十分危险的。
针对性措施：
1、穿越砂层的技术措施
（1）做好对盾构机的维修保养。特别是对盾尾刷要进行检查和更换，同时充分压注盾尾油脂，以防止泥水砂土从盾尾冒出。
（2）改良土渣。土压平衡式盾构机的工作原理为：由刀盘切削下来的土体进入土仓后由螺旋输送机输出，在螺旋输送机内形成压力梯降，保持土仓压力稳定，使开挖面土层处于稳定。盾构向前推进的同时，螺旋输送机排土，使排土量等于开挖量，即可使开挖面的地层始终保持稳定。而砂层自稳能力差，盾构掘进如果处理不当，都会造成不同程度的地面沉陷，甚至是塌方。采用复合土压盾构机为防止工作面的坍塌和地面沉陷，必须选择合适的添加剂对砂层进行改良。
根据改良后的土渣具有一定和易性的要求和工程经验，尽量使用添加剂和膨润土来改良土渣，使改良后的土渣既有止水效果又有塑流性，避免喷涌的发生导致地面的沉陷。
（3）加强同步注浆。既要控制好注浆的压力，又要控制实际的注浆量，切实做到注浆及时和充足。注浆的顺序先上后下，必要时调整砂浆的配合比，增加水泥用量，缩短砂浆的初凝时间，使建筑空隙所注的砂浆真正起着填充堵塞作用。必要进行二次注浆，可采用双液浆，每隔7－8环打一道环箍主要起止水作用，使隧道纵向形成间断的止水隔离带。
土压平衡盾构土仓压力设定与控制
土压平衡盾构土仓压力设定与控制
土压平衡盾构是一种用于地下隧道开挖的先进施工技术。在盾构机挖进土体的过程中，为了保证人员和设备的安全，需要通过设定和控制土仓压力来保持平衡。本文将介绍土压平衡盾构土仓压力的设定与控制的方法。
一、土压平衡盾构土仓压力设定的目标
土压平衡盾构土仓压力设定的目标是在盾构机挖进土体的过程中，保持土压平衡，即土压力与地下水压力之间的差值不超过一定范围。这样可以有效控制土体的变形和沉降，保证隧道的稳定施工。
二、土压平衡盾构土仓压力设定的方法
1. 理论计算法：根据盾构机的挖进速度、土体性质和地下水压力等参数，通过理论计算得出合理的土仓压力设定值。这种方法相对简单，但需要精确的参数输入和土质性质的准确评估。
2. 经验法：根据历次相似工程经验，结合地质勘察结果，设定合适的土仓压力。这种方法适用于类似地质条件下的盾构施工，但需要经验丰富的专业人员进行判断。
3. 反馈控制法：利用传感器测量土仓压力和地下水压力，通过实时反馈控制系统对土仓压力进行调整。这种方法可以根据实际情况灵活调整土仓压力，但需要高精度的传感器和快速响应的控制系统。
三、土压平衡盾构土仓压力控制的方法 1. 主动控制：根据土仓压力设定值，通过改变土仓内部的工作压力来控制土仓压力的变化。这种方法可以实现对土仓内部的土体压力进行主动调节，但需要有稳定的供土系统和准确的土压力控制装置。
2. 被动控制：在土仓内设置排土管，通过调节排土管的开闭程度来控制土仓压力的变化。这种方法相对简单，但需要准确把握土仓内外土体的平衡关系，以防止排土管过度开启引起土层失稳。
3. 水封控制：在土仓与盾尾之间设置水封装置，通过调节水封压力来控制土仓压力的变化。这种方法可以实现对盾尾处土仓压力的有效控制，但需要稳定的供水系统和精确的水封装置。
四、土压平衡盾构土仓压力设定与控制的注意事项
1. 土仓压力设定值应根据实际地质条件和施工需求进行合理确定，避免过大或过小造成隧道沉降或土体塌陷。
加泥式土压平衡盾构机在成都砂卵石地层中应用的几个关键性问题
第２７卷第６期 ２ＯＯ７年１２月 醒过建设 Ｔｕｎｎｅｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ２７（６）：４—６，２９ Ｄｅｃ．，２ＯＯ７
加泥式土压平衡盾构机在成都砂卵石地层中应用的几个关键性问题 何川，晏启祥 （西南交通大学地下工程系，成都６１００３１） 摘要：成都地铁一号线一期工程区间隧道大多通过富水砂卵石地层，且含有少量大粒径漂石。结合地层这一特点，对成都地铁采 用加泥式土压平衡盾构施工的几个关键问题——大漂石处理方案、刀盘刀具的耐磨性、喷涌防治等进行了分析和探讨。 关键词：加泥式土压平衡盾构；砂卵石地层；喷涌 ‘ 中圈分类号：４５５．４３ 文献标识码：Ｂ Ｋｅｙ Ｉｓｓｕｅｓ ｏｆ Ａｐｐｌｙｉｎｇ Ｍｕｄｄｉｎｇ－ｔｙｐｅ ＥＰＢ Ｓｈｉｅｌｄｓ ｔｏ Ｓａｎｄｙ Ｃｏｂｂｌｅ Ｇｒｏｕｎｄ ｉｎ Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｃｈｉｎａ ＨＥ Ｃｈｕａｎ，ＹＡＮ Ｑｉ—ｘｉａｎｇ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｔｕｎｎｅｌ ａｎｄ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３１。Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆ＇ｎ，ｓｔ ｓｔａｇｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ ｌｉｎｅ １ ｏｆ Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｍｅｔｒｏ ｍｏｓｔｌｙ ｐａｓｓｅｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｗａｔｅｒ・ｒｉｃｈ ｓａｎｄｙ ｃｏｂｂｌｅ ｇｒｏｕｎｄ．ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｔａｉｎｓ ａ ｓｎｌａＨ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｂｏｕｌｄｅｒｓ．Ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒｓ ｍａｋｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｓ ｏｎ ｓｅｖｅｒａｌ ｋｅｙ ｉｓｓｕｅｓ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｕｄｄｉｎｇ－ｔｙｐｅ ＥＰＢ ｓｈｉｅｌｄｓ ｔｏ ｓａｎｄｙ ｃｏｂｂｌｅ ｇｒｏｕｎｄ ｉｎ Ｃｈｅｎｇｄｕ．ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｂｏｕｌｄｅｒｓ，ｔｈｅ ｗｅａｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｔｔｅｒ ｈｅａｄｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｕｔｔｉｎｇ ｔｏｏｌｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｍｕｄ ｂｕｒｓｔ－ ｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｕｄｄｉｎｇ・ｔｙｐｅ ＥＰＢ ｓｈｉｅｌｄ；ｓａｎｄｙ ｃｏｂｂｌｅ ｇｒｏｕｎｄ；ｂｕｒｓｔｉｎｇ ０ 概述 成都市地铁一号线一期工程正线全长１５．１５ ｋｍ， 地下线长１１．９２ｋｍ，车站ｌ３座。一期工程主要位于成 都市南北主轴线——人民路下方，沿线建筑密集，商贸 繁荣。线路途经火车北站、骡马市、市体育中心、天府 广场、省体育馆、火车南站、世纪会展中心等重要交通 枢纽和人流集散点，交通异常繁忙。根据地勘资料，一 号线一期工程沿线从上到下的地层主要是＜１＞人工填 土、＜２—３＞粉质黏土层、＜２—４＞粉土层、＜２—５＞细砂、 粉砂层、＜２—６＞中砂、粗砂层、＜２—８＞卵石土、＜３—５＞ 中粗砂、＜３—７）卵石土。隧道主要穿越＜３—７＞卵石土 层，部分地段穿越＜４—４＞卵石土层。卵石的最大粒径 达１８０ＩＴｌｎｌ，局部漂石的最大粒径达６７０ｎｌｌｎ。卵石单轴 抗压强度６５．５～１８４ ＭＰａ，平均１０２．２ ＭＰａ，极值为２０６ ＭＰａ。地下水主要赋存在卵石土中，水量极其丰富， 渗透系数Ｋ＝１２．５３～２７．４ ｍ／ｄ，枯水期地下水位埋 深３～５ ｍ，丰水期２～４ ｍ。由于一期工程线路设计高 程大多数处于地面以下１０～２０ ｍ范围，因此盾构施工 将面临高水压问题。 由于砂卵石地层的内摩擦角较大，碴土的和易性 和流动性较差，对碴土添加澎润土等添加材提高碴土 的流动性的加泥式土压平衡盾构在该地层中将比一般 的土压平衡式盾构机拥有更多的优势，下面将以加泥 式土压平衡盾构机为对象，探讨其在砂卵石地层中施 工的几个关键问题。 首先，加泥式土压平衡盾构机必须具有开挖系统、 出碴系统、碴土改良系统、管片安装系统、注浆系统、动 力系统、控制系统、测量导向系统等基本功能，在基本 功能的基础上，需要在以下几个方面进行特殊设计：第 一，盾构机应具备处理大粒径卵石和漂石的能力。刀 盘要有足够的刚度和刀盘驱动扭矩，刀具要具有中硬 岩切削能力，能够通过安装在刀盘上的双刃滚刀对大 粒径漂石进行破碎，要有功能完善可靠的人员仓供带 压进仓对大漂石进行人工破碎，螺旋输送机的设计要 能满足一定粒径卵石和破碎后漂石的排出能力；第二， 要具有能够在砂砾石地层中长距离掘进的能力。盾构 机需要具有合理的、高耐磨性的刀盘及刀具设计、足够 的刀盘开口率、开口形状及合理位置，刀盘、刀具还要
砂卵石地层土压平衡盾构隧道施工土体改良试验研究
第３ ４卷，第４期 ２ ０ １ ３年７月 中 国 铁 道 科 学 ＣＨＩＮＡ ＲＡ１ＬＷＡＹ ＳＣ１ＥＮＣＥ ＶｏＬ ３４ Ｎｏ．４ Ｊｕｌｙ，２０１３
文章编号：１００１—４６３２（２０１３）０４—００４０—０６
砂卵石地层土压平衡盾构隧道施工土体改良试验研究
江 华 ，张晋勋 ，苏 艺。，江玉生 ，杨志勇
（１．北京城建集团有限责任公司博士后工作站，北京１０００８８；２．中国矿业大学（北京） 力学与建筑工程学院，北京１０００８３；３．北京市轨道交通建设管理有限公司，北京１０００３７）
摘要：盾构机在卵石含量高、粒径大的砂卵石地层中掘进时，由于土体塑流性差，土体在土舱内无法及 时排出，时常出现盾构推力、刀盘扭矩异常增大，推进速度极其缓慢等现象；由于土舱内土体颗粒间力的传递 是点对点，使支护压力不能有效施加到开挖面上，极易出现地表沉降超限、塌方等事故。为此，以北京地铁９ 号线盾构隧道工程为背景，进行砂卵石地层土压平衡盾构隧道施工土体改良试验研究。试验结果表明：采用泡 沫＋膨润土作为土体改良剂对砂卵石地层土体进行改良是可行的；在土体改良过程中应根据出土量、土压力、 盾构推力及刀盘扭矩等参数的控制情况，及时调整土体改良剂的注入时间、注入量等参数；在确保盾构出土量 可控的前提下，采用满舱欠压掘进模式可以提高砂卵石地层盾构掘进的效率。
关键词：盾构隧道；砂卵石地层；土体改良；掘进模式 中图分类号：Ｕ４５２．１１ 文献标识码：Ａ
盾构法作为一种较为成熟的地铁施工手段已经 广泛应用于我国的城市地铁修建中。盾构开挖的地
层日益复杂，地层的土体改良问题已成为困扰土压 平衡盾构施工的难题之一＿】＇６＿。国内外专家和学者
对土体改良剂的选择及配比进行了大量的研究，但
大多数研究均集中在室内实验室中，并没有与盾构 掘进特征和现场工程条件有机结合，理论成果工程 实用性差 ］。
北京地铁９号线穿越的砂卵石地层卵砾石含量 高，颗粒之间空隙大，无黏聚力，土体塑流性差，
土压平衡盾构克泥效同步注入抑制沉降施工工法
土压平衡盾构克泥效同步注入抑制沉降施工工法
1 前言
近些年来，随着城市的日益发展，大城市逐步形成了以地铁交通为主体的交通格局，而盾构法因其具有对周围环境影响较小已成为修建地铁的主要施工手段。然而盾构区间隧道多分布于城区，沿线必将穿过繁华的商业闹市区，建筑物及地下管道密集，而且随着线路的增多，较多城市的轨道交通都进入了网络化建设的时代，轨道交通的网络化建设不可避免地带来新建隧道与已建隧道之间相互平行、重叠、交叉或者穿越等复杂的施工情况。尤其是当盾构下穿既有线，例如国铁、运营隧道等，由于影响面之大，盾构邻近施工时，即使是微小的变化，都可能对既有线路造成灾难性的影响。
故随着穿越工程的增多及穿越间距的缩短，要求施工时必须采取措施控制、减弱施工对既有隧道结构的不利影响，保护既有隧道的正常使用和运营安全。由此可见，新建隧道穿越既有线或者重大危险源的施工措施已成为新一轮城市轨道交通建设必须深入研究的关键问题。
武汉地铁七号线武瑞区间需要三次穿越国铁，其中穿越京广铁路四股道，影响范围较大，根据国铁要求，既有线铁路沉降控制标准为9mm,安全风险高，属于项目特级风险源。
前期策划阶段，经过认真分析盾构掘进造成地面沉降的规律和机理，研究盾构机本身构造后发现，盾构在掘进过程中，虽然采用盾构机同步注浆系统，填充盾体外壳和管片之间的环形空隙，抵抗围岩变形，但是由于国内外盾构机构造的限制，同步注浆系统只能通过盾尾后方注入点注入，其浆液充填时间滞后于掘进一定时间，无法抑制盾体周边土体变形等。
由盾构机本身的构造可知，为了减少了盾体和土体的摩擦，国内外盾构机刀盘开挖直径一般大于盾体2〜5cm,如此以来，在盾构机盾体范围内形成的开挖轮廓和盾体之间就存在一个环形构造空隙。由于前盾、中盾、盾尾直径不同，此构造空隙一般平均为2cm（由于盾体自重，盾体下部与土体紧密接触，上部间隙最大）。在类似穿越施工中，地表变形指标较为严格的情况下，若不有效填充其本身的构造空隙，势必会引起该部分土体的应力释放，造成地表变形增大。通过引进一种来自日本的克泥效材料，在盾构机制造阶段，盾体前方设置径向注浆孔，采用一定的配比和参数控制，同步注入克泥效，实现构造空隙的有效填充，抵抗变形。经过实践证明，成功应用于该工程案例，顺利完成盾构下穿铁路掘进的地表变形控制，经过不断总结，形成本项施工工法，在类似工程中，具有较好的推广意义。
全断面砂卵石地层盾构浅覆土掘进施工技术
全断面砂卵石地层盾构浅覆土掘进施工技术
发表时间：2019-05-27T11:53:30.097Z 来源：《建筑模拟》2019年第12期 作者： 程杰1 王胜新2
[导读] 随着城市轨道交通建设的迅猛发展，盾构法隧道施工经常在复杂地层条件下，近距离下穿城市主干道，对地层沉降和位移控制的要求严格。
程杰1 王胜新2
1.中铁二十五局集团第五工程有限公司 山东省青岛市 266000
2.中铁二十五局集团第五工程有限公司 山东省青岛市 266000
摘要： 结合长沙地铁一号线黄土岭站～涂家冲站区间盾构处于全断面砂卵石地层浅覆土掘进施工，详细介绍盾构全断面砂卵石地层浅覆土渣土改良、掘进参数、同步注浆参数和二次钢花管补充注浆等关键技术，并辅以科学监测，实现成功下穿。
关键词：浅覆土 全断面砂卵石 渣土改良 钢花管补充注浆
随着城市轨道交通建设的迅猛发展，盾构法隧道施工经常在复杂地层条件下，近距离下穿城市主干道，对地层沉降和位移控制的要求严格。尤其在粉砂层、砂卵石层以及含水地层等复杂条件下盾构施工易产生地面坍塌、地面沉降量过大等灾害，对周边建筑物、地下构筑
物及管线安全构成很大威胁。
影响盾构施工的因素很多，如地质条件、地下水情况、具体工程要求、场地周围环境等等。盾构法隧道的施工方案需要考虑盾构掘进过程中对周边土体造成的影响，以保证周围环境（相邻建筑及地下公共设施等）的安全。全断面富水砂卵石地层盾构下穿交通主干道施工
对于地层沉降要求较高。在目前盾构复杂地层施工工艺多样的情况下，选用合理的施工设备及方法是保证安全质量的关键。
1、工程概况
长沙地铁一号线黄土岭站～涂家冲站区间处于全断面砂卵石地层，最浅覆土仅为5.5m，区间隧道240m范围覆土厚度小于6m，是长沙市首个最浅覆土盾构区间。区间隧道采用6.28m土压平衡式盾构机进行掘进施工，隧道外径为6m。区间处于芙蓉路主干道下方（详见图1区间
平面走向示意图），地层受外力的扰动后自稳性差，易坍塌，地层沉降控制困难、安全风险较大，沉降控制要求高等技术难点。
浅谈盾构法在隧道施工中的应用
浅谈盾构法在隧道施工中的应用
【摘 要】 随着科技的进步，交通运输事业也随之不断发展，各城市除了大量的公路建设之外，地铁等隧道建设也逐步兴起。盾构法是隧道工程中的重要施工方法，本文就北京某地铁线路工程为例，来探讨盾构法在隧道施工中的应用。
【关键词】 地铁隧道 地铁 盾构法 方法应用
一、工程概述
北京某地铁线路中的某一标段，该标段包括一站三区间。在区间的施工过程中，采用了两台由德国海瑞克公司所研发生产的铰接式土压平衡盾构机。其中第一区间的左线全长为1469.778m，含短链2.369m，右线全长为1472.867m。区间的走向由南至北，地处北京繁华区域。该地铁隧道埋深14～23m，线路平面存在部分曲线段，其中最小曲线半径为335m，最大坡度为5.4%。
地质条件：该地铁隧道的第一区间范围内经过了人工填土工作，其土质大多为卵石层、粉细砂层、中粗砂层以及粉质黏上层等。隧道的顶部大多都是饱和的砂土，稳定性较差，容易引发大面积的坍塌现象与流沙现象。该地铁隧道位于潜水水位以下，并同时揭露了承压水的含水层，受地下水的影响很大，因此，围岩土体自身的稳定能力较差，其砂土与粉土层发生坍塌的概率极高，并很容易产生局部潜蚀、流沙以及涌沙等。
二、 砂卵石地层盾构掘进的力学特征
（一）砂卵石地层开挖的力学特征：在一系列力学不稳定的地
层中，砂卵石地层可谓是其中最为典型的，其基本特征主要是结构松散、卵石粒径的大小不均匀以及无胶结等，同时卵石的空隙大多都被中、粗砂填充，在无水的情况下，颗粒之间相互传力，地层的反应非常灵敏，当刀盘旋转切削的时候，刀盘会与卵石层接触，而接触压力不均匀，由此导致刀头不断振动。在顶进力的作用下极容易破坏原有的平衡和稳定状态，最终发生坍塌。当坍塌发生，会引起很大的围岩扰动，会使开挖面与洞壁同时失去约束和稳定性，从而造成更大的地层变形，围岩中的卵石的块头、粒径越大，这种扰动的程度便会越大。
国内典型砂卵石地层土压平衡盾构设计改进及应用
第３３卷第１１期 ２０１３年１１月 避遁建谨 Ｔｕｎｎｅｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｖｏ１．３３ Ｎｏ．１ｌ Ｎｏｖ．２０１３
国内典型砂卵石地层土压平衡盾构设计改进及应用
蒲晓波 ，王模公。，吴文彬
（１．中铁隧道装备制造有限公司，河南郑州４５００１６；２．中铁三局集团有限公司，山西太原０３０００１）
摘要：为解决砂卵石地层掘进的刀盘刀具异常磨损、泥饼阻塞及地表沉降明显等问题，从刀盘刀具、螺旋输送机、渣土改良及注浆 控制等方面进行研究，并结合成都地铁和北京地铁现场应用及试验数据，对刀盘开口率的确定、刀具的布置、轴式／带式螺旋输送机 的选取、渣土改良系统及注浆系统的配置进行比较，得到了相应地层土压平衡盾构设计的解决方案，为类似地层土压平衡盾构的设 计提供参考。 关键词：砂卵石地层；土压平衡盾构；设计；刀盘刀具；螺旋输送机；渣土改良；注浆控制
ＤＯＩ：１０．３９７３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—７４１Ｘ．２０１３．１１．０１４ 中图分类号：Ｕ ４５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２—７４１Ｘ（２０１３）１１—０９７１一Ｏ６
Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＥＰＢ Ｓｈｉｅｌｄｓ
ｆ０ｒ Ｔｙｐｉｃａｌ Ｓａｎｄｙ Ｃｏｂｂｌｅ Ｇｒｏｕｎｄ ｉｎ Ｃｈｉｎａ
ＰＵ Ｘｉａｏｂｏ ，ＷＡＮＧ Ｍ０ｇ０ｎｇ ，ＷＵ Ｗｅｎｂｉｎ
（ｉ．Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００ １６，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｎｏ．３ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔａｉｙｕａｎ ０３０００ １，Ｓｈａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｈｅｎ ＥＰＢ ｓｈｉｅｌｄｓ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｓａｎｄｙ ｃｏｂｂｌｅ ｇｒｏｕｎｄ，ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｓｕｃｈ ａｓ ａｂｎｏｒｍａｌ ｗｅａｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｔｔｅｒｈｅａｄ ａｎｄ ｃｕｔｔｉｎｇ ｔｏｏｌｓ，ｃｕｔｔｅｒｈｅａｄ ｃｌｏｇｇｉｎｇ ａｎｄ ｇｒｏｕｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｍａｙ ｏｃｃｕｒ．Ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ，ｓｔｕｄｙ ｉｓ ｍａｄｅ ｏｎ ｔｈｅ
超大直径泥水盾构施工难点及技术分析
超大直径泥水盾构施工难点及技术分析
摘要：超大直径盾构施工技术以其安全、高效的特点，在长大隧道施工中得到越来越广泛的应用。但在穿越复杂地层掘进施工时，仍面临多项施工风险。本文以实际工程为例，分析了超大直径泥水盾构施工的难点，以供相关人员的参考。
关键词：超大直径；泥水盾构；施工难点；施工技术
1、工程概况
盾构隧道穿越河流的宽度约为2600米，最小水深约为288m，最小水压为2.5kg/cm，最大土层厚度为1049米（0.7D）。隧道穿越的主要地层为：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。盾构穿越2672m强透水层（渗透系数达到10-2-10-3cm/s），占盾构段全长的88.4%。该层为砾石与砾石的复合层。刀具磨损严重，掘进艰难。隧道全长1325米，占隧道总长度的43.8%。盾构隧道内径13.30m，外径14.50m，厚度60cm。每道环衬由10段组成，阔2m，管件按7个标准块、2个相邻块、1块封顶块，分为Z型Y型两片式。管道设计强度为C60，防水等级为S12。
2、工程特点、难点及风险点
该工程隧道几乎涵盖了所有其他典型盾构工程的所有困难和风险。南京长江隧道工程是我国长江流域工程中难度最大、难度最大的地下工程。南京长江隧道作为世界一流的渡江工程，面临着高风险、高挑战性的世界级难题，其特点主要体现在六个方面：“大”、“高”、“强”、“薄”、“长”、“险”。
“大”：即盾构直径超大。盾构机直径14.93m，是世界上直径最大的盾构之一。
“高”：水土压力高达6.5kg/cm2，目前在同类盾构隧道中，国内首屈、世界之最。
“强”：隧道穿越的地层主要为渗透系数很高的强透水层，占隧道总长的70%以上。
“薄”：江底约150m长的冲槽段覆土厚度不足1倍洞径，最小埋深仅10.49m；始发段埋深仅5.5m（不足0.4D）。
“长”：在砂卵石层中连续掘进3000多米一次越江，相当于在粉粘土地层中掘进30公里、相当于地铁盾构连续掘进17公里。
盾构在砂卵石地层中掘进应用土体改良的技术
２０１２年６月第６期 城市道桥与防洪 相关专业 ３５１
盾构在砂卵石地层中掘进应用土体改良的技术
魏新良
（上海隧道工程股份有限公司，上海２０００８２）
摘要：在成都砂卵石地层中进行盾构施工，由于砂卵石中卵石的强度很高，对盾构机刀盘、刀具的磨损相当大；同时由于砂卵石 地层土质级配的不均匀，刀盘及土舱内结泥饼，螺旋机进土口的大颗粒卵石的骨架（骨架拱）效应，直接影响到土压平衡的有效建 立，以致盾构在掘进过程中超挖，严重影响隧道沿线周边环境及施工进度。该文重点介绍了成都地铁１号线盾构１标区间隧道施 工过程中采用的土体改良技术措施。从而消除了由于砂卵石地层的特殊性质造成的不利因素，保证了工程的顺利进行及周边环 境的安全。 关键词：地铁；土压平衡盾构；砂卵石地层；土体改良；成都市 中图分类号：Ｕ４５５．４３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１Ｏｏ９—７７１６（２０１２）０６—０３５１－０４
１ 成都地铁１号线盾构１标区间隧道沿线地
质情况
（１）成都地铁１号线盾构１标区间隧道（包括红
花堰站一火车北站一人民北路站，全长４ ７５５单线延
米）盾构施工穿越的土层主要为③ 和④ 卵石土，局
部穿越③ 粉细砂、② 中密卵石土。盾构上覆土层
主要为①杂填土、②：黏土、② 中密卵石土；在盾
构始发和到达处附近，将穿越② 层一③，卵石土层。
土层特征如表ｌ所列。
（２）盾构掘进过程中主要穿越土层物理力学性
质如表２所列。
（３）按地下水赋存条件。成都地铁１号线盾构１
标区间隧道盾构穿越范围内为第四系孑Ｌ隙潜水，第
四系孑Ｌ隙水主要赋存于各个时期沉积的卵石土及砂
层中，土体渗透性强、渗透系数大，地下水水量丰富。
根据实测资料，卵石土综合含水层渗透系数Ｋ平均
为１６．３２ ｍ／ｄ，为强透水层。
２砂卵石土体的改良
２．１ 土体改良的重要性
成都地铁１号线施工的８台盾构机（其中７台
土压平衡盾构、ｌ台泥水平衡盾构），由于盾构在掘 进过程中都存在着超挖的现象，因超挖而产生的地