***公司 2012 年 QC 成果
降低富水砂层中盾构施工地层损失超标率
***公司上海地铁 QC 小组
***公司 XX 项目经理部 2012 年 3 月
降低富水砂层中盾构施工地层损失超标率
*** 2012 年度 QC 成果资料
目
录
小组概况................................ ............................................................... 1 小组概况 ............................................................... 2 工程简介................................ ............................................................... 2 工程简介 ............................................................... 3 选择课题................................ ............................................................... 3 选择课题 ............................................................... 5 .............................................................. 4 目标确定 .............................................................. 7 原因分析................................ ............................................................... 5 原因分析 ............................................................... 9 确认主要原因................................ .......................................................... 6 确认主要原因 .......................................................... 10 制定对策................................ .............................................................. 7 制定对策 .............................................................. 14 实施对策................................ .............................................................. 8 实施对策 .............................................................. 14 效果检查................................ .............................................................. 9 效果检查 .............................................................. 17 ........................................................ 10 巩固及标准化 ........................................................ 18 ....................................................... 11 总结及今后打算 ....................................................... 18
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降低富水砂层中盾构施工地层损失超标率
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1 小组概况 1.1 小组简介 ***公司上海地铁 QC 小组于 2009 年 3 月 1 日成立，小组情况如下：
质量管理小组登记表 制表：M1 日期：2011 年 7 月 1 日 成立 时间 注册 日期
小组名称 课题名称 活动时间 活动频率
***公司上海地铁 QC 小组 降低富水砂层中盾构施工地层损失超标率 2011 年 7 月至 11 月 4 次/月 出勤率 95％ 课题类型 活动 20 次数 次
2009 年 3 月 1 日 2011 年 7 月 1 日 攻关型
注册 编号
ZTEJCT2011－12
小组宗旨：持续改进，保证工程质量 序 姓名 年龄 性别 学历 号 1 2 3 4 5 6 7 M3 M4 M5 M6 M7 45 43 27 29 27 男 男 男 男 男 大专 大本 大本 大本 大专 M1 M2 32 36 男 男 大本 大本
职称 工程师 高级工程师 工程师 高级工程师 工程师 工程师 工程师
组内职务 组长 顾问
组内分工 方案总体策划， 方案实施监督 咨询服务
TQC 教育时间 （h） 98 98 56
副组长 副组长 副组长 组 组 员 员
施工组织和协调 56 组织实施 技术控制、质量 控制 负责设备管理， 现场实施 负责设备管理， 现场实施 现场技术实施、 资料收集整理归 档 现场技术实施、 资料收集整理归 档 安全控制 48 测量控制 56 56 56
56
8
M8
26
男
大本
技术员
组
员
56
9
M9
24
男
大本
技术员
组
员
48 10 11 12 M10 M11 M12 25 26 24 男 男 男 中专 大本 大专 助理工程师 助理工程师 实验员 组员 组 组 员 员
试验、取得试验 48 数据 小组成员平均年龄 30.3 岁，文化程度包括大本、大专、中专三个层次，职务有领导、技术人员、基层相关工 作人员，平均接受 TQC 教育时间 61 小时，小组平均每月出勤 4 次，出勤率 91.7%，发言率大于 81.8%。
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1.2 小组活动计划
QC 小组活动计划进度表 制表：M1 日期：2011 年 7 月 2 日 时间（年、月） 序 号 活动内容 2011 年 7 月 10 1 选择课题 20 31 2011 年 8 月 10 20 31 2011 年 9 月 10 20 30 2011 年 10 月 10 20 31 2010 年 11 月 10 20 30
2
现状调查
3
设定目标
4
原因分析与 要因确认
5
制定对策
6
对策实施
7
效果检查
8
巩固 总结及下步 打算
9
2 工程简介 XX－T~Z 区间隧道从松江体育中心站开始，向南以一组 S 曲线先向右下穿已局部建成的地下停 车库，后转入九峰路，穿越九峰小区 1 号六层居民楼、下穿乐都路，然后向左下穿松江人才服务中 心、松江第六中学体育场、松江税务局、松江农业银行、中山二路。沿人民北路向南穿越中山路后 进入人民南路，穿越中汇路向右折向人民南路，向南下穿松江区文物保护单位醉白池公园一角，到 达醉白池站。区间全长约 1562m。现场了解及勘察资料显示，区间隧道沿线房屋多数是上世纪八九 十年代无桩基基础；其下部基础多为条形基础加圈梁，基础底标高为 1.5～2.5 米，且基础在浜填 土之上。
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线路走向示意图
本区间掘进深度为 16.5～23.5m 左右，最深处位于 CK3+000 处，主要涉及⑤1-1 灰色粘土、⑤ 2 灰色砂质粉土夹粉质粘土层、⑤2t 灰色粉质粘土夹砂质粉土。
土层主要物理力学性质表 直剪固快峰值强 度 内聚 内磨擦 力C 角 (kpa) Φ( 0 )
层号
土层名称
含水 液限 塑限 量 重度 γ 孔隙比 WL WP W (KN/m) e (%) (%) (%)
塑性 指数
液性 指数
标贯击 数 N(击)
压缩系 数 Mpa-1
压缩 模量 Mpa
①1 ②1 ③1 ④1 ⑤ 1-1
填土 灰黄～兰灰 33.7 色粉质粘土 灰色淤泥质 40.2 粉质粘土 灰色淤泥质 43.6 粘土 灰色粘土 41.4 灰色砂质粉 土夹粉质粘 42.5 土 灰色粉质粘 土夹砂质粉 36.4 土 18.3 17.6 17.3 17.4 0.954 38.3 22.2 1.132 36.7 21.5 1.229 39.0 22.7 1.177 39.5 22.6 16.1 15.1 16.3 17.1 0.71 1.24 1.29 1.13 19 11 11 12 18.0 18.0 14.5 15.5 0.44 0.86 0.97 0.82 4.58 3.36 2.41 2.75
⑤2
17.2
1.113 34.5 23.6
18.1
1.16
14
17.2
0.58
3.75
⑤2t
17.8 17.8
1.044 35.2 20.7
14.5
1.12 1.12
13
19.0
6.0
0.57
3.74
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⑤3 ⑤4 ⑦1 ⑦2
灰色粉质粘 土 灰绿色粉质 粘土 灰绿~灰色 砂质粉土 草黄~灰色 粉砂
40.0 24.2 23.2 27.6
17.5 19.3 19.3 18.9
1.142 39.0 22.2 0.717 35.9 20.8 0.688 0.781
16.8 15.0
1.05 0.23
14 37 5 3
17.5 18.5 34.5 36.0 37.3 57.3
0.57 0.28 0.14 0.14
3.83 6.44 12.25 12.55
土层渗透系数成果表 室内试验渗透系数(cm/s) 层序 土名 KV ②1 ③1 ③1t ③2 ④1 ⑤ 1-1 ⑤1-2 ⑤2 ⑤2t ⑤3 ⑤4 ⑦2 灰黄~兰灰色粉质粘土 灰色淤泥质粉质粘土 灰色砂质粉土 灰色粘质粉土 灰色淤泥质粘土 灰色粘土 灰色粉质粘土夹砂质粉土 灰色砂质粉土夹粉质粘土 灰色粉质粘土夹砂质粉土 灰色粉质粘土 灰绿色粉质粘土 草黄~灰色粉砂 9.67E-08 1.54E-07 9.52E-05 1.35E-04 1.04E-07 2.31E2.31E-07 1.39E-06 2.14E2.14E-04 7.39E7.39E-05 2.70E-07 1.22E-07 3.02E-04 KH 1.27E-07 3.04E-07 1.09E-04 1.55E-04 1.32E-07 3.03E3.03E-07 9.38E-06 3.60E3.60E-04 1.10E1.10E-04 3.91E-07 2.04E-07 5.27E-04
3 选择课题 3.1 名词解释 盾构机: 盾构机:是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于 一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机 械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式 的设计制造，可靠性要求极高。 土压平衡盾构机: 土压平衡盾构机:是利用安装在盾构最前面的全断面切削刀盘，将正面土体切削下来进入刀盘后面 的贮留密封仓内，并使舱内具有适当压力与开挖面水土压力平衡，以减少盾构推进对地层土体的扰 动，从而控制地表沉降，在出土时由安装在密封仓下部的螺旋运输机向排土口连续的将土碴排出。 地层损失： 地层损失：盾构施工中实际开挖土体体积和竣工隧道体积之差 地层损失率： 地层损失率：地层损失率 Vl=（刀盘面积-隧道面积）/隧道面积
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3.2 选择课题 （1）盾构穿越整个松江老城区，长达 600m 下穿房屋，长达 900m 侧穿房屋，而根据业主整体筹划的盾构区间推进节点工期要求， 体育中心站～醉白池站区间正常段月掘进指标达到平均 250m/ 月。 （2）城通公司要求富水砂层中盾构施工地层损失超标率≤4%。
上级要求 上级要求
历史情况
盾构穿越整个松江老城区，长达 1562m，沿线房屋、管线众多， 为古河道沉积区，在勘察深度范围内均为第四纪松散沉积物，主 要由饱和粘性土、粉性土及砂土组成，在上海本单位无类似施工 经历，施工经验可借鉴较少。
地质情况
盾构施工不利地层主要有：⑤1-1 灰色粘土，⑤2 砂质粉土夹粉质 粘土层～⑤2t 粉质粘土夹砂质粉土层，土层含水率高(含水率 42% 以上)，空隙率大，易压缩。
降低地层损 失率的意义 失率的意义
（1）业主每月对施工单位、线路、集团以地层损失率达标率进行 排名，达标率越高排名越前； （2）盾构施工土层损失率的控制是确保盾构施工控制地表、建 （构）筑物、管线等沉降的一个重要因素, 控制好它就基本上就 可以确保区间隧道盾构施工沿线周边环境的安全，从而确保区间 隧道盾构施工质量，利于盾构施工正常进行； （3）填补我公司在长距离富水砂层中盾构施工领域的空白。
选择课题
降低富水砂层中盾构施工地层损失超标率 降低富水砂层中盾构施工地层损失超标率
制图：M1 日期：2011 年 7 月 2 日
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4 目标确定 4.1 活动目标 确保富水砂层中盾构施工土层损失超 确保富水砂层中盾构施工土层损失超标率≤4% 富水砂层中盾构施工土层损失
发生率（%）
现状值
>8%
目标值
<=4%
地层损失超标率现状值与目标值对比图 4.2 现状调查
制图：M1
日期：2011 年 7 月 6 日
时间 2011年6月
推进环数 150环
盾构施工地层损失超标现状调查表 地层损失超标环数（地层损失率>5‰为超标） 12环 盾构施工地层损失超标原因调查表
地层损失超标率 >8%
序号 1 2 3 4 5
地层损失超标原因 盾构施工参数不当 盾构姿态欠佳 操作有误 监测值有误 其它 合计
频数 7 2 1 1 1 12
频率％ 59 17 8 8 8 100
累计频率％ 59 76 84 92 100 100
制表：M1
日期：2011 年 7 月 15 日
排列图
N=12
12 92% 84% 11 80% 76% 9 60% 6 7 59% 2 3 1 0 0
序号 1 2 3 4 5
100%
造成盾 构施工 地层损 失超标 率过高 的主要 症结： 盾构施 工参数 不当
40% 20% 1 1
类 别
盾构施 工参数 不当
盾构姿 态欠佳
操作有 误
监测值 有误
其他
盾构施工地层损失超标率排列图 制图：M1 日期：2011 年 7 月 9 日 由排列图可知，影响盾构施工地层损失率超标的主要症结是“盾构施工参数不当”，应作为 盾构施工参数不当 盾构施工参数不当” “质量改进”的主要对象，并对它作进一步调查研究与分析。
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4.3 可行性分析 如果将主要症结 “盾构施工参数不当”作为可解决主要问题的比例为 80%，则地层损失超标 盾构施工参数不当” 盾构施工参数不当 率能控制在 4%。
可解决主要 问题的比例 和目标 值一致
（12-7×80%）÷150×100%≈4%
根据本项目部富水砂层中另一盾构区间的数据资料显示，其上行线盾构施工地层损失超标率已 经达到项目部要求。
时 间 盾构区间 松江南站站～醉白池站上行线 推进环数 195 地层损失超标环数 7 地层损失超标率 3.6%
2011 年 5 月 27 日～7 月 5 日
通过以上分析，小组成员一致认为：可以实现“确保高富水砂层中盾构施工土层损失超标率≤ 4%”这个目标。
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5 原因分析 2010 年 7 月 25 日针对“盾构施工参数不当”这一主要因素，小组成员运用“头脑风暴法”，召开专题会，从人、机、料、法、环五方面对“盾构 施工参数不当”进行分析，绘制成鱼刺图，共整理出末端因素 13 条。
“盾构施工参数不当”因果分析图
制图：M8
日期：2011 年 7 月 25 日
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6 确认主要原因 根据鱼刺图分析的末端因素运用要因确计划表进行要因确认。 末端因素要因确认计划表
序 号 末端因素 确认内容 确认方法 标准 必 须 有 上岗 证 、 培 训 记 录 ，近 两 年 有 盾构操作施工经 历 、 经 验， 现 场 操 作水平高,合格率 100% 盾构司机参加率 100% ， 交 底 率 达 到 100% ， 交 底 内 容 全 面 ， 有 针对 性 ， 可 操 作 性 强， 符 合 工 程实际 必 须 有 奖惩 考 核 制 度，奖罚分明 工作时间符合 8 小 时国家标准 各 项 仪 表、 装 置 须 调 整 完 好， 并 按 时 进行检修、校正 质 量 合 格， 现 场 拌 制 质 量 能够 满 足 同 步浆液规程要求 塌 落 度 14 ± 2cm ， 比重>1.8g/cm3, 塌 落度经时变化≥ 5cm(20H), 屈 服 强 度>800Pa(20H) 土 压 波 动不 超 过 ± 0.05Mpa 推 进 速 度最 大 不 超 过 50mm/minu 同 步 注 浆量 与 管 片 刚 脱 离 盾尾 对 应 的 地 表 监 测点 单 次 沉 降<±3mm/12h 管片脱离盾尾 8 环 以 后 对 应的 地 表 监 测点单次沉降<± 3mm/12h 每环推进 1.2m 出土 量 ≈ 37.86 m3 ， 以 保 证 盾 构切 口 上 方 土体稍有隆起 管片单次沉降<± 5mm/7d ， 累 计 不 超 过+10～-30mm 负责人 完成日期
1
盾构司机能力 参差不齐
盾构司机操作技 术、经验
查阅上岗证、培训记 录、施工经历和现场 操作
M6
2011 年 8 月 5～8 月 8日
2
安全技术交底 不彻底
参与施工人员接 受安全技术交底 情况，交底内容
查阅安全技术交底文 件，并进行现场确认
M1
2011 年 8 月 13 日
3
奖惩制度不明 确 盾构司机疲劳 施工 盾构机施工参 数各项仪表、 装置未校正好 同步浆液材料 不合格
奖惩制度 盾构司机工作时 间情况 盾构机仪表、装 置校正情况
查阅文件 现场查看，查阅用工 登记 查阅机械证书、检验 报告和现场检测 查阅合格证、检验报 告及现场试拌
M3
2011 年 8 月 10 日 2011 年 8 月 12 日 2011 年 8 月 10 日～ 11 日 2011 年 8 月5日
4
M3
5
M11
6
原材料质量情况 检查配合比、并 做配合比实验， 确保浆液适应渗 透系数大、空隙 率大的富水砂土 地层 检查推进时实际 土压与设定土压 偏差 检查推进速度及 现场不定期抽查 推进速度 检查拌浆量，每 环注浆量
M12
7
同步浆液配合 比不合理
查阅记录和现场检 查，使用反馈情况
M12
2011 年 8 月 15 日～ 17 日
8
土压力不易控 制，波动过大
现场了解、查阅施工 记录，检查推进情况 查阅推进记录，现场 实查推进情况
M1
2011 年 8 月 16 日 2011 年 8 月 15 日～ 20 日 2011 年 8 月 10 日～ 15 日
9
推进速度过快
M8
10
同步注浆量不 够
查阅施工记录与监测 报表和现场检查
M8
11
二次注浆参数 不合理
检查二次注浆记 录与监测数据的 匹配性
查阅记录和现场检 查，并分析二次注浆 记录与监测数据的匹 配性
M8
2011 年 8 月 20 日
12
出土量过大
检查出土量及现 场不定期抽查出 土量 检查管片沉降情 况，复核管片沉 降监测数据
查阅推进记录，现场 实查推进情况 查阅管片沉降监测数 据，安排测量组复核 管片沉降监测数据。
M3
2011 年 8 月8日 2011 年 8 月 6 日～8 日
13
成型隧道沉降 量过大
M11
制表：M8
日期：2011 年 8 月 21 日
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盾构司机能力参差不齐 要因确认 1：盾构司机能力参差不齐 确认过程：2011 年 8 月 5～8 日，机电部部长 M6 组织，我部项目经理，总工，生产副经理， 工区长，现场技术员等参与，对盾构司机进行了岗前考核，结论如下： 盾构司机能力考核表 序号 1 2 3 4 考核项目 上岗证，培训记录 理论知识 盾构施工经验 现场操作 制表：M6 结论：成槽司机能力参差不齐，非要因。 要因确认 2：安全技术交底不彻底 考核人数 （人） 6 6 6 6 考核结论 均有上岗证，培训记录 4 名个优良，2 名个合格 3 名近两年有盾构施工，3 名近 1 年有盾构施 工经验 现场操作水平均高,操作熟练，合格率 100% 日期：2011 年 8 月 8 日 合格率 100% 100% 100% 100%
非主要原因
确认过程： 2011 年 8 月 8 日，小组成员 M1 对 T~Z 区间盾构施工方案、安全技术、质量，操作规程等交底 资料进行了检查，结论如下： （1）盾构司机、班组长参加率 100%，交底率达到 100%； （2）交底内容全面，有针对性，可操作性强，符合工程实际 2011 年 8 月 10 日～13 日小组成员 M1 对现场进行跟踪调查，在与盾构司机、部分操作工人交 流时发现，现场的一线操作人员均完整地讲出操作流程，对某些重要细节、难点、风险均清楚。随 即 M1 对现场施工队伍的技术交底文件进行检查，情况如下： 技术交底情况统计表 序号 1 2 3 交底项目 盾构司机安全技术交底 同步浆液拌制安全技术交底 二次注浆安全技术交底 制表：M1 应交底人数 6 12 12 实际交底人数 6 12 12 交底率 100% 100% 100%
日期：2010 年 4 月 13 日
由上表可知，交底率已达到 100%，满足交底要求 结论：安全技术交底不彻底，非要因。 要因确认 3：奖惩制度不明确制度
非主要原因
确认过程：2011 年 8 月 10 日，小组成员 M3 翻阅了项目部及分包的各类考核、激励文件发现 奖罚措施奖罚分明，且奖金都是直接发到施工人员手中，对调动工人积极性作用较大。 结论：奖惩制度不明确制度，非要因。
非主要原因
盾构司机疲劳施工 要因确认 4：盾构司机疲劳施工
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确认过程：由于本工程工期紧及区间隧道盾构施工工艺决定工程需要 24 小时施工，2011 年 8 月 12 日，小组成员 M3 对盾构施工管理人员及一线操作劳务队伍的用工记录进行了翻查、记录，该 队伍为 3 套施工班组进行现场施工，人均 8 小时/天，符合国家工作制度。
每班工作时间
制图：M3 日期：2011 年 8 月 12 日
结论：成槽司机疲劳施工，非要因。
非主要原因
盾构机施工参数各项仪表、 要因确认 5：盾构机施工参数各项仪表、装置未校正好 确认过程：针对盾构机施工参数各项仪表、装置对盾构施工的重要性，2011 年 8 月 10 日～11 日小组成员 M11 对现场盾构推进速度、千斤顶行程、推力、扭矩、土压计、同步注浆压力、流量计 等进行检查，翻阅机械证书及检验报告、盾构静态勘验、动态勘验报告，发现各项参数均能反映实 际情况。 结论：盾构机施工参数各项仪表、装置未校正好。
非主要原因
同步浆液材料不合格 要因确认 6：同步浆液材料不合格 确认过程：2011 年 8 月 5 日小组成员 M12 到现场查阅泥浆原材料合格证、检验报告，并进行 了现场试拌，质量合格。 结论：同步浆液材料不合格，非要因。 要因确认 7：同步浆液配合比不合理 确认过程：2011 年 8 月 15～17 日小组成员 M12 到现场查阅拌制记录、配比记录，并现场测试 浆液指标，发现浆液塌落度 18±2cm，比重为 1.74～1.82g/cm3,塌落度经时变化为 4.5～ 5.1cm(20H), 屈服强度为 600～800Pa(20H),浆液指标不适应该土层。 结论：同步浆液指标不适宜该土层，是要因。
非主要原因
主要原因
土压力不易控制， 要因确认 8：土压力不易控制，波动过大 确认过程：2011 年 8 月 16 日小组成员 M1 在翻查盾构推进记录，检查推进时实际土压与设定 土压偏差值超过±0.05Mpa，同时查阅推进时对应地表监测数据，发现监测数据沉降隆起单次起伏 较大。 结论：土压力不易控制，波动过大，是要因。 要因确认 9：推进速度过快 确认过程：小组成员 M72011 年 8 月 18 日查阅推进记录，现场实查推进情况，实际推进速度在 35mm~45mm/minu 之间，未发现推进速度超过 50mm/minu 现象。 结论：推进速度过快，非要因。
主要原因
非主要原因
要因确认 10：同步注浆量不够
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确认过程：2011 年 8 月 15 日，小组成员 M8 查阅 2011 年 8 月 1～8 月 15 日施工记录与监测报 表和现场检查，发现同步注浆量 4～4.5m3/环的推进环数对应地表监测数据单次沉降多在－1.5～ －4.2mm/12h。 结论：同步注浆量不够，是要因。
主要原因
二次注浆参数不合理 要因确认 11：二次注浆参数不合理 确认过程：2011 年 8 月 20 日小组成员 M7 查阅 2011 年 8 月 1～15 日二次注浆记录和监测报 表，并分析二次注浆记录与监测数据的匹配性，管片脱离盾尾 8～10 环时二次注浆对应的地表监测 点单次沉降+1～－2.6mm/12h，管片脱离盾尾 12 环以后二次注浆对应的地表监测点单次沉降－ 2.1～4.5mm/12h 结论：二次注浆参数不合理，是要因。
主要原因
要因确认 12：出土量过大 确认过程：2011 年 8 月 8 日，小组成员 M3 查阅 2011 年 7 月 25～8 月 15 推进记录，现场实查 推进情况，每环推进 1.2m 出土量≈37.86 m3。 结论：出土量过大工，非要因。 要因确认 13：成型隧道沉降量过大
非主要原因
确认过程：小组成员 M11 于 2011 年 8 月 8 日查阅 2011 年 7 月 1～8 月 8 日成型隧道管片沉降 监测数据，并安排测量组 2011 年 8 月 4～6 日复核管片沉降数据，发现管片单次沉降多在—1.2～ 3mm/7d，累计不超过+3.2～-7.8mm。 结论：成型隧道沉降量过大,非要因。
非主要原因
总结：经分析、论证, 条为要因，分别是： 总结：经分析、论证,在 13 条末端因素中共有 4 条为要因，分别是：
同步浆液配合比不合理
土压力不易控制， 土压力不易控制，波动过大
同步注浆量不够
二次注浆参数不合理时 二次注浆参数不合理时 参数不合理
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7 制定对策 主要原因确认后，小组长组织全体成员，召开了 3 次专题会，通过认真分析，结合试盾构施工 经验，针对每项主要原因，制定了详细的对策，并通过了论证评估，结论：对策可操作性、实施性 强，按对策实施后完全可以达到相应的目标。 对
序 号
策 表
负 责 人
要因
对策 设计适宜 高富水砂 层的同步 浆液浆配 合比 加强土压 控制能力
目标 塌落度 14±2cm， 比 重 >1.8g/cm3 , 塌落度经时变化≥ 5cm(12H), 屈服强 度>800Pa(12H) 土压波动不超过± 0.05Mpa 同步注浆量与管片 刚脱离盾尾对应的 地表监测点单次沉 降<±3mm/12h，单 次 控 制 在 0 ～ +2mm/12h 为宜。
措施
地点 施工 现 场、 实验 室 施工 现场
时间
1
同步浆液 配合比不 合理 土压力不 易控制， 波动过大
通过取现场拟建场地土样，反复试 验，测定指标，调整各种材料的掺入 量，直至各项性能指标满足要求，适 合现场土质条件。 （1）做试验比选改良材料并试验最佳 配比，改良高富水砂层土性。 （2）进行试验段推进，确定加入量。 （1）统计本土层同步注浆量与管片刚 脱离盾尾对应的地表监测点单次沉降 的定性关系，确定基准同步注浆量。 （2）实施以调整同步注浆量为目的推 进试验段，以基准同步注浆量为基 础，以监测数据为眼睛，找出合适本 土性的同步注浆量。 （1）统计本土层二次注浆参数与管片 脱离盾尾 8 环以后对应的地表监测点 单次沉降的定性关系，确定基准二次 注浆参数。 （2）实施以调整二次注浆参数为为目 的试验段，以基准二次注浆参数为基 础，以监测数据为眼睛，找出合适本 土性的二次注浆参数。
2011 年 8 月 31 日前 2011 年 9月8日 前
M1 2
2
M1
3
同步注浆 量不够
确定适合 高富水砂 层的同步 注浆量
施工 现场
2011 年 9 月 10 日前
M7
4
二次注浆 参数不合 理
确定适合 高富水砂 层的二次 注浆参数
管片脱离盾尾 8 环 以后对应的地表监 测点单次沉降< ± 3mm/12h ， 单 次 控 制在 0～+2mm/12h 为宜。
施工 现场
2011 年 9 月 15 日前
M1
制表：M8
日期：2011 年 8 月 29 日
8 实施对策 实施一：设计适宜高富水砂层的同步浆液浆配合比 经过分析本工程以前的同步浆液性能指标及监测数据，再仔细分析本工程土性（高富含水，含 水率达 45 以上，空隙率大，渗透系数大），找出适合本土性的同步浆液指标，详见下表。 同步注浆浆液性能指标
序号 性能指标 1 比重 2 塌落度 3 塌落度经时变化 4 屈服强度 12H,>800Pa ≥5cm(12H) 14±2cm >1.8g/cm 要求
3
备注
盾构推进同步注浆浆液基准配合比（Kg/m3）
砂 （kg） 1200 粉煤（kg） 膨润土 （kg） 50 石灰（kg） 添加（SK-6）(kg) 水 （kg） 285
300
80
3
制表：M8
日期：2011 年 8 月 26 日
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为了获得最优配合比，必须根据地质条件(以螺旋机出土口取出的土调试配合比)，以基准配合 比为基础进行配合比设计，主要从以下两方面着手：一是拌浆房现场浆液性能指标测定；二是从螺 一是拌浆房现场浆液性能指标测定；二是从螺 一是拌浆房现场浆液性能指标测定 旋机出土口取出，并制定专用设备模拟盾构推进同步注浆管片壁后浆液与富水砂土相胶合环境， 旋机出土口取出，并制定专用设备模拟盾构推进同步注浆管片壁后浆液与富水砂土相胶合环境，测 试浆液指标；三是进行试验段推进，以监测数据为眼睛，浆液指标为手段进行浆液配合调整， 试浆液指标；三是进行试验段推进，以监测数据为眼睛，浆液指标为手段进行浆液配合调整，找出 进行试验段推进 最佳配合比。 最佳配合比。若达不到标准，及时调整浆液性能。2011 年 8 月 26 日～8 月 31 日进行了试验段推 进，最后确定出的浆液配比如下表： 试验段推进确定的同步浆液最佳配合比（Kg/m3）
砂 （kg） 1250 粉煤（kg） 膨润土 （kg） 50 石灰（kg） 添加（SK-6）(kg) 水 （kg） 225
300
150
2.5
制表：M12
日期：2011 年 9 月 1 日
实施一效果检查：通过反复试验与试验段推进，确定了同步浆液配合比，按配比拌制的浆液主 要性能指标均达到了设定标准 塌落度 14.5～16cm，比重 1.80～1.85g/cm3 , 塌落度经时变化 5.1～ 达到了设定标准（ 达到了设定标准
6.4cm(12H), 屈服强度 820～812Pa(12H)）。
浆液测试
摄影：M8
日期：2011 年 9 月 4 日
实施二：加强土压控制能力 2011 年 8 月小组发现“土压力不易控制，波动过大”是“盾构施工参数不合理”又一要因。 立即到施工现场查看实际推进控制情况，发现螺旋机出土不稳定，螺旋机出土口出的渣土不均匀， 时而非常通畅，时而堵塞严重，小组成员一致认为需对高富水砂层进行改良，小组成员 M1 立即查 询广东、深圳土体改良相关资料，同时向公司广东、深圳盾构施工人员咨询土体改良相关情况。最 后确定高分子聚合物改良土体比较适应本盾构机及土性，同时小组成员 M12 从螺旋机出土口取土做 试验必选配比，最终确定“每 1m3 水内高分子聚合物掺量为 3Kg”配比最佳。 实施二效果检查：按“3Kg 高分子聚合物/1m3 水”配比拌制高分子聚合物浆液，9 月 3 日～5 日进行试验段推进，发现每盾构每推进 1 环（1.2m）,向刀盘面板加注 3m3 高分子聚合物浆液土体
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最为稳定,即实际值比设定值偏差不超过±0.05Mpa，分两孔加注，加注比例为 1：2(靠近刀盘中心 孔位较少)。
高分子聚合物配比试验
摄影：M12
日期：2011 年 9 月 2 日
实施三：确定适合高富水砂层的同步注浆量 2011 年 8 月小组得知“同步注浆量不够”是要因后，立即召开小组成员讨论，商讨改进措 施，采取以下措施： （1）统计本土层同步注浆量与管片刚脱离盾尾对应的地表监测点单次沉降的定性关系，确定 基准同步注浆量。 （2）实施以调整同步注浆量为目的推进试验段，以基准同步注浆量为基础，以监测数据为眼 睛，找出合适本土性的同步注浆量。 2011 年 9 月 6 日～10 日，工区按以上两条措施予以实施，最终确定同步注浆量为 4.75～ 5.5m3/环较为佳（根据监测情况适当微调，每次调整以 0.25M3 进行增减）。
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实施三效果检查：2011 年 9 月 10 日，小组成员 M1 调取同步注浆记录与监测报表进行匹配性 对比，同步注浆量与管片刚脱离盾尾对应的地表监测点单次沉降多数+0.05～+1.57mm/12h，地表普 遍表现为略微隆起。
实施四：确定适合高富水砂层的二次注浆参数 2011 年 8 月小组得知“二次注浆参数不合理”是要因后，立即召开小组成员讨论，商讨改进 措施，小组成员达成如下共识： （1）统计本土层二次注浆参数与管片脱离盾尾 8 环以后对应的地表监测点单次沉降的定性关 系，确定基准二次注浆参数。 （2）实施以调整二次注浆参数为为目的试验段，以基准二次注浆参数为基础，以监测数据为 眼睛，找出合适本土性的二次注浆参数。 2011 年 9 月 11 日～15 日，工区按以上两条措施予以实施，最终确定二次注浆主要控制参数 为:(1) 管片脱离盾尾 8 环开始进行二次注浆；（2）每环注浆 L1 与 L2 共计 2 个注浆孔，每孔注浆 量在 300L，注浆压力不超过 0.3Mpa,每环注浆次数在 2～5 次，持续约 15 天（注浆间隔时间根据监 测情况调整）。 实施四效果检查：2011 年 9 月 15 日，小组成员 M1、M3 调取管片脱离盾尾 8 环以后对应的地 表监测点单次沉降多数在 0.57～+1.84mm/12h，地表普遍表现为略微隆起。
9 效果检查 9.1 目标检查 小组成员 M1 对 2011 年 9 月 16 日至 2011 年 10 月 17 日 T~Z 区间上下行线盾构推进地层损失超 标率率进行了统计，详见下表。 盾构施工地层损失超标现状调查表
隧道 T~Z区间上行线 T~Z区间下行线 时间 2011年9月16日～ 10月17日 2011年9月16日～ 10月17日 推进环数 176环 162环 地层损失超标环数（地 层损失率>5‰为超标） 7环 5环 地层损失超 标率 3.98% 3.525% 3.07% 地层损失超 标率平均
制表：M12
日期：2011 年 10 月 20 日 QC 活动前后统计表
项目 活动前 目标 活动后 制表：M12
地层损失超标率
备注
＞8% ≤4% 3.525% 日期：2011 年 10 月 20 日
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8%
4%
3.525%
活动前 效果对比柱状图
目标 制图：M8
活动后 日期：2010 年 12 月 25 日
根据统计表及效果对比柱状图，富水砂层中盾构施工土层损失超标率为 3.525%，小于 4%，目 标实现了！
9.2 技术效益 成功地攻克了富水砂层中盾构施工难关，掌握了大量的实测数据及经验数据，提高了管理人 员、施工人员的管理水平和技术水平，充分发挥了人员的主观能动性，提高了技术储备。 9.3 经济效益 盾构法施工对周边房屋扰动较小，对房屋的损伤一般为装饰性损伤或轻微结构性损伤，通常处 理措施：重新装饰修复或对结构加固修缮。重新装饰修复或加固修缮费用+误工费+其它费用≈4 万 元/100m2,而整个盾构穿越松江老城区房屋面积约 3.5 万平方米，如果盾构施工地层损失率控制不 好，必然会引起房屋较大差异沉降，从而造成房屋损伤，如果按 8%房屋受损计算，修缮赔偿费用 则需约 112 万。另外，如果造成房屋严重受损或房屋坍塌，将可能造成人员伤亡，损失难以估量。 9.4 社会及环境效益 本次成功完成盾构在富水砂层中穿越松江老城区(古河道沉降区)，为项目创优质工程创造了条 件，表明我公司在富水砂层中盾构施工技术取得了一大进步，提高了公司声誉。 由于在富水砂层中盾构施工地层损失得到了降低，减小了地面沉降、水土流失等问题对周边道 路和建（构）筑物的影响，保证了道路通行能力和周边建（构）筑物的安全。盾构穿越松江老城区 期间，未出现任何管线事故、扰民事件，未发生周边建（构）筑沉降、倾斜、裂缝等事故。 10 巩固及标准化 本次 QC 活动达到了预定的目标，课题得到圆满解决，积累了施工经验，并编制了《富水砂层 盾构微扰动施工技术》（编号为 ZTEJCTSH9S--2-ZYZDS-010），形成了中铁二局股份有限公司城通 公司 2011 年工法（编号为 ZTEJCT-GF-2011-07）。 另外项目部还制定了《富水砂层盾构微扰动施工质量控制要点系列卡片》，发放到每一施工管 理及操起人员手中，使每位参与者都明白自己岗位职责及质量控制标准。 11 总结及今后打算 总结及今后打算 11.1 总结 1、经过本次活动的开展，所有参与活动过程的 QC 小组各组员在组织、协调和跟踪分析等能力 上得到了明显的提升，以下为本组活动前后的自评情况：
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降低富水砂层中盾构施工地层损失超标率
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自我评价统计表 能力倾向 质量管理知识 问题分析能力 组织能力 资源协调能力 团队协作精神 进取精神 制表：陈强 自我评价(10 分制) 活动之前 活动之后 7 8 6 8.5 7 8 7 8.5 7 9 6 9.5 日期：2011 年 12 月 10 日
自我评价雷达图
制图：陈强 日期：2009 年 8 月 20 日
2、通过对本次 QC 活动，小组成员发现 QC 活动的切入点是一线的生产实际，把员工发现的问 题作为推动整个 QC 成果的切入点，才能通过开展 QC 活动，以小见大，以点见面，在整个过程中保 持创新的思维、敏锐的观察力，也才能最终解决好问题。 11.2 下一步打算 本次活动取得了较好的效果，确保了 T~Z 上下行线两台盾构顺利穿越松江老城区(古河道沉降 区)，在施工过程中，通过全体成员的共同努力，通过 PDCA 循环，优化了施工工艺，细化了施工方 法和施工流程，形成了《富水砂层中盾构微扰动盾构施工技术》内部标准。同时增强了小组成员的 综合素质，为下一阶段工作打奠定了基础。 结合项目部承建工程的具体重难点情况，将“降低盾构施工隧道管片碎裂率”作为本小组下一 阶段的 QC 课题。
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富水隧道施工技术研究 胡伟，男，1983年生，湖南益阳人, 中铁十九局集团有限公司，技术员 摘要：新浴龙山隧道在大丽铁路的建设中具有举足轻重的作用，关系着整个工程施工的安全性及进度控制，本文将以新浴龙山隧道的施工为例来谈一下个人关于富水隧道施工技术的看法。本文首先介绍了新浴龙山隧道的相关条件，其次介绍了施工采用的主要技术措施及施工方案的选择，最后介绍了隧道施工所采用的具体技术措施。 关键词：富水、隧道、施工技术 abstract: new bath longshan in big beautiful railway tunnel construction of the vital role, relates to the whole engineering safety of the construction and schedule control, this paper will take new bath longshan tunnel construction as an example to talk about personal about rich water tunnel construction technical point of view. this paper first introduced the new bath longshan tunnel related conditions, secondly introduces the construction of the main technical measures and construction scheme selection, at last, the paper introduces the tunnel construction of the concrete measures. keywords: rich water, tunnel, construction technology
1引言 盾构机的性能及其与地质条件、工程条件的适应性是盾构隧道施工成败的关键，所以采用盾构法施工就必须选择最佳的盾构施工方法和选择最适宜的盾构机。对于富含地下水的砂层，考虑到地下水的含量及水压，以及土的塑性流动性及透水性等问题，一般宜选用泥水盾构。但由于广州地区工程地质的复杂性，对于同一个盾构标段，可能出现某些部分适合选用土压平衡盾构，而其他部分又适合采用泥水盾构，但作为同一个施工标段，不可能中途更换盾构机，因此，只好选择一种类型的盾构机，这就需要综合考虑并分析不同选择的风险，最终择优选取。另外，城市地铁施工，由于施工场地的限制，导致泥水盾构的应用越来越少。土压平衡盾构穿越砂层，风险较大，但若施工措施得当，土压平衡盾构穿越砂层亦会取得成功，如广州市轨道交通三号线珠江新城站～客村站区间穿越约300m的砂层地段。 2盾构穿越富水砂层的风险 2.1易形成喷涌，导致地面塌方、建（构）筑物开裂损坏 由于富水砂层含水量丰富，渗透性好，且受扰动后易液化，因此土压平衡盾构在富水砂层中掘进很容易出现喷涌现象，一方面，需用大量时间进行盾尾清理，严重影响盾构施工进度，另外，大量泥砂喷出或砂遇水液化，均易引起地层沉降，从而最终导致地面建（构）筑物沉降变形，甚至损坏。 2.2地面沉降难以控制，易造成地面塌方、建（构）筑物开裂损坏 一旦发生喷涌现象，地面沉降肯定会很大，即使没有发生喷涌，控制地面沉降还是非常困难，主要原因是： 1）砂层自身自稳性差，而刀盘开挖直径比盾体外径一般至少大200mm，从刀盘开挖到注浆填充这需要一段较长时间，这期间不可避免产生砂层沉降； 2）掘进过程中，不可避免要造成砂层失水，且一定会对砂层产生扰动，这都会导致砂层产生沉降。 若沉降控制不好，极易造成地面塌方、建（构）筑物损坏。 3喷涌形成条件及防治方法 3.1喷涌形成条件 造成喷涌的原因多种多样，但无论何种原因，喷涌的发生都必须同时具备以下条件： 1）具有足够高水头压力的充足水源。水的来源主要有两个，即掌子面和盾构后方的汇水通道； 2）开挖下来的渣土本身不具有止水性，即渗透性好，这造成在螺旋输送器内无法形成土塞效应，导致高压力的水体穿越土仓和输送器形成集中渗流，并带动渣土颗粒一起运动； 3）渗流水在输送至螺旋输送器最终出口的一瞬间，由于其压力水头还没有递减到零，且前方是临空的隧道内部处于无压状态，带压的渗流水便携带砂土喷涌而出。 3.2防治方法 以上三个条件是缺一不可的，因此防治方法就是阻止其中某个或某几个条件的形成。防治方法主要有： 1）切断水的补充通道，或尽量减少土仓中积水。例如针对水的主要来源为盾构后方的汇水通道，可通过管片进行双液注浆，形成止水环，防止隧道后方的水进入土仓； 2）改善渣土的和易性，处理方法是添加适量的添加剂，例如膨润土、高分子聚合物等； 3）让渗流水在到达螺旋输送器最终出口之前，压力降低到零。这主要从设备上考虑，例如采用双螺旋输送器，或对螺旋输送器的出口进行改造等。 4盾构穿越富水砂层的施工措施 盾构通过砂层地段的关键是防止因喷涌、失水、扰动等原因造成的沉降，并做好上方建（构）筑物的保护。主要措施有： 1）在过砂层之前，对盾构机进行全面检查及维修保养。一方面，防止泥水、砂浆从盾尾密封冒出，一旦泥水大量从盾尾冒出，易造成失水沉降，而砂浆从盾尾冒出，将无法及时对管片背后进行填充，亦导致沉降难以控制；另一方面，防止因故障长时间停机，而导致土仓大量积水，且盾体外壳与开挖隧道之间的空隙无法及时填充。 2）进行土体改良。主要是采用聚合物添加剂、膨润土等来改良渣土，以改善渣土的和易性，增加止水效果，避免喷涌的发生。 3）做好同步注浆和二次注浆工作。一方面，防止隧道后方的水流入土仓；另一方面，及时填充管片背后空隙，防止沉降进一步扩大。 4）合理选择掘进模式和掘进参数。一般采用土压平衡模式，根据地下水位、地层条件、隧道埋深等合理选择土仓压力。合理选择掘进参数，例如：螺旋输送器的转速、闸门开度，刀盘转速，推进千斤顶的推力等。 5）控制好盾构机的姿态。若盾构机姿态不好，需要纠偏，这对控制沉降及其不利。 6）合理确定渣土的松散系数，严格控制出土量。要做到既不能多出，也不能少出。若少出，会造成土仓压力增大，掘进速度减慢；若多出，会造成地面沉降增大，甚至地面塌方。 7）尽量做到快速通过。应该尽量提高掘进速度，避免刀盘转动对地层扰动时间过长，造成上部砂层松动，同时掘进速度加快能够及早为管片背后注浆创造条件，有利于隧道稳定和控制地表沉降。 8）做好监测工作，及时反馈监测信息。适当加密监测频率，根据地表沉降和建筑物沉降的监测数据，结合地质情况，及时调整土仓压力、千斤顶推力等施工参数。 9）对附近建筑物进行原始鉴定，若有必要提前进行注浆加固或基础托换。 5工程实例：赤岗塔站～客村站区间盾构通过利安花园基坑 土压平衡盾构穿越富水砂层的掘进技术 孔少波朱六兵王晖 广州市地下铁道总公司建设事业总部广州510380 摘要：盾构机的性能及其与地质条件、工程条件的适应性是盾构隧道施工成败的关键，对于富水砂层地段，通常是选择泥水盾构，但由于整个标段的地质变化、施工场地的限制等等原因，有时也不得不采用土压平衡盾构。本文主要分析了土压平衡盾构穿越富水砂层的风险，并介绍了防治措施。风险之一就是容易产生喷涌，本文通过对喷涌现象的形成条件进行深入分析，讨论了防止喷涌的技术措施。赤岗塔站～客村站区间盾构成功通过利安花园基坑的实例说明，只要施工方案合理，组织到位，施工措施落实好，土压平衡盾构是完全可以顺利通过富水砂层地段的。 关键词：土压平衡盾构，富水砂层，喷涌，沉降
无共振高频液压振动锤具有高效率、低噪声、低振动、自重轻、适用地质广和施工灵活方便等特点,克服了传统柴油锤、电动振动锤及静压桩机的不足,是目前世界上应用最广泛的桩工机械之一。该机可适用沉拔型钢桩、钢适宜于桩、PHC管桩、异型桩等多种桩型施工。此外,还可以进行水上、水下、狭窄场地的施工。 目前,中铁工程机械研究设计院已经完成该系列产品的技术设计。系列产品最大激振力800～3200kN,功率150～600kW,即将投入批量生产。此举将为我国桩基施工技术的发展提供必要的设备保障。 摘自《中国公路网》 北京铺路首用低噪声沥青 在劲松路改造工程中,一种新型的低噪声沥青成功地铺筑在1230米长的主路面上。这是该低噪声沥青在市区道路的首次使用,铺成后的路面与普通沥青路面相比,能平均降低噪声4分贝。 由市政集团路新公司研制开发的这种低噪声沥青除了能降低噪声,还能有效排除路表积水,使雨天行车时路面与车轮稳定接触,避免水滑和水漂现象,减少雨天的交通事故。 摘自《中国公路网》 冻土区热融沉降治理取得突破 中交一公院经20余次青藏公路多年冻土筑路的科学研究、实验,取得了我国首次采用热棒制冷技术治理多年冻土区筑路热融沉降的重大突破,在青藏公路路基沉降变形、纵向裂缝较为严重的楚玛尔河富冰冻土、含土冰层5.6公里段得到了成功运用。热棒制冷技术利用液汽相互转换对流循环来实现热量传输,具有传热能力大、传热温差小、启动温度低、均温性能好、单向传热、安全、经济等特点。 摘自《中国公路网》 岩土技术考察 本刊讯:为加快深圳深港西部通道140万平方米软土地基加固工程的施工速度,由深圳市规划与国土资源局土地投资开发中心王爱朝总工程师率领原深圳市建设局黎克强总工程师、深圳市工勘院顾问总工程师沈孝宇教授、深圳市勘测院顾问总工程师张旷成勘察大师、深勘基础公司邱建金博士、冶金部建筑研究总院深圳分院杨志银院长(我刊编委)和周国钧副总工程师组成的技术组于6月27日～29日赴宁波市北仑港区三期工程,专门考察由上海市港湾软地基处理工程有限公司开发的“高真空击密法”软土地基快速处理工法。该工法是软土地基中边抽真空排水,边施加夯击能量,使软土中的水分快速排出,孔隙得到夯实,能够快速加固软土地基。84岁高龄的黎总、73岁的张大师和全组成员冒雨绕有兴趣地在现场倾听该专利发明人徐士龙经理的介绍和实地考察该工法实施情况。 在杭州又访问了浙江省水利河口研究院新建的水工试验大厅。该大厅占地200m×200m,其中按1:1000的比例制作了钱塘江自上游浙江曹娥江一直到上海芦潮港的杭州湾全景海底模型,可以全真模拟诸如建造目前世界上最长的跨海大桥———杭州湾大桥后,对杭州湾水文、泥沙和潮汐等的影响。这项试验规模在世界上也是罕见的。 歌乐山隧道富水区施工 技术开发创新 全长4050米的歌乐山隧道,集瓦斯、煤层、采空区、溶沟、溶洞、溶蚀洼地、富水断层破碎带于一体,尤其是岩溶水与地表水系连通,使隧道涌水达到2.2 MPA以上的高压和每日53000方的流量。而我国在以往隧道施工中对地下和山体内的水,大都采用只排不堵的施工设计,对高压富水隧道的堵水防漏至今未有成功的先例。1998年,歌乐山曾为开发一地下温泉,而导致地下水和地表水位的大幅度下降,一度引起了当地居民的恐慌,最后不得不将温泉回填封闭。 为攻克这一历史性的课题,担负歌乐山隧道施工任务的十一局集团公司,成功地运用了综合超前地质预报技术、帷幕注浆堵水设备配套技术,全断面帷幕注浆堵水技术、钻孔突发涌水施工治理技术、隧道岩溶富水区施工对周围区域生态环境影响监测技术、掘进及支护衬砌施工技术、施工期监探量测施工技术等多项新技术新成果,其环保堵水效果达到95%以上。工程院院士王梦恕和西南交大博士生导师关宝树教授认为,这项施工技术的成功,对于我们这个水资源贫瘠的国家来说意义非常,是隧道施工技术的闪光点,在中国铁路建设史上写下了重要的一页。 51 岩土工程界 第6卷 第7期 信息快递 ? 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
富水砂层土压平衡盾构施工技术研究 发表时间：2019-08-28T09:22:34.763Z 来源：《工程管理前沿》2019年第12期作者：邢春华[导读] 城市交通施工的过程中出现最多的问题就是富水砂层施工，不仅如此，应用土压平衡盾构机技术方面的问题也比较多，至此，文章对此类问题的出现提出合理的对策。 通州建总集团有限公司江苏南通 226300 【摘要】不管是哪个方面的施工都会遇到很多问题，工人们会对遇到的问题提出问题的合理解决措施，富水砂层是比较具有富水性和透水性的地层，同时，也可以保证土压平衡盾构机施工的顺利实施以及施工技术的提升，不仅如此，还可以为交通行业的发展贡献力量。【关键词】富水砂层；土压平衡盾构机；施工技术 就目前而言，我国交通行业发展的十分迅速，在如此交通便利的今天，我国公民在出行亦或是生活水平也得到了显著的提升，所以，交通工具——车辆的数量也在日益增多，这种情况下就会出现道路拥挤的现象，所以，想要人们的出行更加便利，城市开始创建城际高速轨道以及地铁工程的创建，可以再一定程度上解决道路拥挤的现象，在一定程度上还能解决出行不便的因素。可是，我们再进行城市交通施工的过程中出现最多的问题就是富水砂层施工，不仅如此，应用土压平衡盾构机技术方面的问题也比较多，至此，文章对此类问题的出现提出合理的对策。 一、工程简介 盾造施工技术是城市交通建筑中土建工程中使用最多的技术，可是，城市交通建筑工程施工的过程中经常遇到的问题就是交通线路施工问题，因此，盾构隧道在城市交通建设施工过程中需要在砂层中穿越，因此，在地铁施工以及城际快速轨道施工的过程中必须要确保隧道埋深需要控制在合理的范围内，所以，城际快速轨道和地铁施工的过程中需要保证盾构施工技术，只有良好的施工技术才能确保施工质量。施工的时候地层水分是不可避免的，不仅如此，地层的含沙量也比较高，使得对富水砂层施工造成负面影响。 二、施工技术分析 土压平衡式盾构施工技术的工作原理就是沿隧道设计轴线开挖土体推进，我们也可以称土压平衡式盾构施工技术为泥土加压式盾构施工技术，隧道在掘进的时候可以获得良好的施工效果需要保证最重要的前提条件为工程施工的过程中用以含水量比较多的硬岩、软土、软岩和混合地层。掘进施工一共分为三种模式，依次为土压平衡、敞开式、气压平衡三种，所以，我们在进行隧道施工的过程中，掘进操作可以运用半自动控制、自动控制以及手动控制三种方式。其实盾构机设备自身具备自动导向系统，主要是为了对掘进方向的控制，保证掘进方向的稳定性。盾构机设备的自动导向系统也拥有灵活的专项，如果出现便宜现象还可以进行修改。不仅如此，盾构刀盘的独特结构还可以保证在不同地层确保掘进的整体速度，还有同步注浆系统，可以保证施工中对周边环境的保护。我们进行隧道施工会对周围土壤等带来负面一个像，导致了塌陷和周围建筑物的影响，所以，这就可以防止这种现象的发生。盾构设备注入系统还可以做泡沫施工和膨润土施工，还可以对渣土现象进行改善。有的盾构设备中还具有空气压缩系统，减少渗水现象的发生，还可以控制地表沉降问题。 三、对掘进施工技术的分析 地层沉降问题、盾构姿态问题以及隧道喷涌问题是盾构机在富水砂层施工中最常见的问题，为了防止这类施工现象的发生，需要在共恒施工的过程中对施工开挖面积进行计算，运用土压平衡模式进行掘进施工，这种施工技术还可以保证施工的稳定性以及掘进参数的合理性，对盾构机记忆工作面的合理控制，不仅如此，还可以控制夜里情况。为了防止施工对地层的影响，需要严格控制地表沉降现象的发生，只有降低地表沉降，才能控制对地层的影响。 掘进的时候需要控制土仓顶和掘进速度，只有控制了这两种才能保证把土量控制在合理的范围内，还需要保持盾构机正面向上的姿态以及趋势的控制才能保证掘进在计算的时间内完成工作，才能防止停滞不前的现象的出现。土仓顶部压力要控制在合理的范围内。盾构机在掘进的时候需要将泡沫等可添加材料添加到土仓和刀盘面上，添加材料后渣土的性能以及流动性也会得到提升与控制，可以解决涌水和喷涌现象的发生，保证输送机排土施工的正常进行。 土仓添加发泡剂需要根据每次施工的具体情况而定。富水砂层掘进如果出现了喷涌情况后，我们需要管道螺旋机、土阀门，在机器顶部土压没有超过规定数值的时候可以继续前进，当土仓满土后可以停止。停止几分钟后可以吧土阀门打开，螺旋机关闭的情况下土压就会把砂土推出去，如果砂土流出速度慢或者是不流出，我们可以启动刀盘进行掘进。 出土阀门合上，称关闭状态，然后把螺旋机正转转速调整到2.0 rpm左右，掘进继续，当顶部土压在2.8bar的时候关闭；当土压到达2.0bar的时候可以继续前进，如果刀盘扭矩≥3200kN·m的时候可以关闭刀盘和螺旋机，然后打开出土阀门，将土压把土挤出来，当砂土挤出的速度比较慢或者是不流出的情况下，施工人员可以启动刀盘进行继续掘进，就可以成功的把砂土挤出来。为了降低盾构机停顿的时间，就需要确保掘进的持续前行。为了保证注浆的质量，需要降低浆液胶凝时间。盾构机盾尾注浆的数量跟地面沉降的关系成正比，如果注浆量比较少，地面就会出现沉降，如果注浆量比较多就会出现窜浆，造成环境的污染。其实富水砂层注砂浆比较容易扩散，所以，掘进需要按照地面情况及时调整注浆量。注浆的标准时需要保证脱出盾尾的管片背后的空隙可以填满的状态下，这种情况下的注浆可以对管片防水起到一定的作用，同时还可以降低今后施工地面的沉降现象。在砂浆凝胶的过程中还需要掌握时间，施工人员对砂浆胶凝时间进行了无数次的实验，结果都是不一样的，所以，需要按照不同的施工地点、施工地层和掘进情况进行适当的调整。 为了防止盾构的提升、控制盾构的姿态，施工人员需要进行导向系统和分区操控推进油缸。因为富水砂层的承重能力比较低，又因为盾构机在掘金的时候会出现震动的现象，所以盾构机就会出现下沉的现象。所以，施工人员需要时刻保持盾构机向上的姿态，如果盾构机机头出现了下沉的情况，施工人员需要把工具箱内的千斤顶体现拿出来然后调整盾构机的姿态。千斤顶对盾构机姿态进行调整的过程中需要静下心来，不能太过着急，需要在运用千斤顶的时候选择最好的管片位置进行调整。位置不合理就会出现盾构机尾部的间隙过小或者是过大，造成了管片的错台。 四、结语 综上所述，城市交通建筑中土压平衡盾构机技术进行富水砂层施工的时候，施工人员需要掌握好富水砂层土压平衡盾构的施工工艺和施工技术，只有对施工工艺和施工技术严谨了才能保证地面的不沉降和不喷涌，才能将盾构机姿态问题扼杀在摇篮中，才能保证城市交通建筑工程施工的正常进行，同时还会对城市交通建筑工程施工质量和稳定性进行保证。
土压平衡盾构机长距离通过浅埋富水砂层的风险分析与应对策略 摘要：隧道在地下空间穿行于各种各样的地层,由于受各种客观条件的制约，在线路设计时，往往不可避免的需要将线路设计在埋深较浅的砂层中。然而，土压平衡盾构机在浅埋富水砂层中穿行将存在巨大的风险与较大的施工难度。 关键词：土压平衡盾构机、浅埋、富水砂层、风险 1 前言 随着我国经济的不断发展和城市化进程的加速,城市轨道交通建设在我国各大城市如火如荼的进行。在城市地铁工程施工中，盾构法因其受地面因素影响小、安全度高、施工速度快、对地面环境影响小等优势而得到广泛的应用。隧道在地下空间穿行于各种各样的地层,由于受各种客观条件的制约，在线路设计时，往往不可避免的需要将线路设计在埋深较浅的砂层中。然而，土压平衡盾构机在浅埋富水砂层中穿行将存在巨大的风险与较大的施工难度，譬如容易引起地层沉降大、隧道喷涌、盾构姿态难控制等问题，这些问题若控制不好，将导致管片出现错台、漏水等质量问题，甚至可能造成机毁人亡般的质量事故，损失更是不可估量。因此，如何在各种不利的情况下，使土压平衡盾构机在浅埋富水砂层中保持快速的掘进速度，同时确保施工的安全，并有效保证盾构隧道的质量成为了一项需要迫切解决的问题。 2 背景工程概况
珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段施工8标段土建工程由两个区间隧道及相关附属工程组成，盾构区间分别是虫雷岗站～千灯湖站区间、千灯湖站～金融高新区站区间，该工程盾构隧道双线总长4521.974m。 【虫雷岗站～千灯湖站】盾构区间沿佛山桂澜路南北走向，覆土深度约为7.8 m～14.3m之间，洞身通过的地层主要为<2-2>淤泥质粉细砂层，<2-3>海陆交互中粗砂层，<3-1>粉细砂层。根据地质勘探资料，上述几种砂层均为软弱的富水和透水地层。 根据地质统计分析资料，虫雷～千区间左线隧道通过富水砂层的长度为439.5米，约占该区间总长度的38.05%；右线隧道通过富水砂层的长度为609.5米，约占该区间总长度的52.78%。 3 风险分析 （1）地面沉降难以控制，易导致地面坍塌，建（构）筑物损坏1）砂层自身自稳性差，而刀盘开挖直径比盾体外径一般至少大200mm，从刀盘开挖到注浆填充这需要一段较长时间，这期间不可避免产生砂层沉降； 2）掘进过程中，不可避免要造成砂层失水，且一定会对砂层产生扰动，这都会导致砂层产生沉降。 若沉降控制不好，极易造成地面坍塌、建（构）筑物损坏，存在巨大的风险。[1] 图1 富水砂层中掘进引起的地面沉降较大
富水隧道排水施工技术 摘要：在软弱围岩富水隧道施工中，突泥涌水是比较常见的地质灾害，同时其 也会在很大程度上影响到了隧道的施工以及正常运行运营。在目前阶段隧道防排 水处理技术成为了目前人们关注的重点问题，一直以来受到了人们关注的重点， 在施工过程中应该应用综合分析的形式，做好富水隧道的排水施工技术，不断提 升工程的的质量。 关键词：富水隧道；排水；施工技术 引言 近年来，高速铁路、公路隧道施工越来越多。隧道施工中遇见地下水发育地段，会严重影响隧道的施工。大量实践表明，水会降低围岩的力学性能，使隧道 周壁围岩自承能力降低，进而失稳，产生隧道初期支护变形、坍塌等现象。本文 以红豆山隧道左线成功穿越富水段施工为例，介绍现场采取的排水控制措施。 1、工程概况 红豆山隧道起讫里程DK114+497～DK125+113，全长10616m，隧道位于云南 省临沧市凤庆县及云县境内，隧道最大埋深1020m，最小埋深14m。隧道内设置“人”字坡，依次为6‰（2203m长）、18‰（1400m长）、21‰（4700m长）、11‰（1500m长）的上坡，其后为1‰（813m长）的下坡。 红豆山隧道2#斜井工区施工正线3.445km，斜井1.657km，平导0.99km。2# 斜井与正洞交于DK122+000左侧，为无轨运输双车道斜井，轴线与线路前进方向 夹角约90°。斜井洞口与隧道正洞高差为150.7m，从洞底到洞口每隔250m设置 一处长度为30m、坡度为0.3%的缓坡段，其余地段坡度为10.3%，斜井综合坡度9.1%。DK121+010～DK122+000左侧30m处设置一座长990m无轨运输单车道平导。斜井工区DK119+660～DK122+000段为反坡排水，坡度21‰；DK122+000～DK123+105段为顺坡排水，坡度11～21‰；平导段与正洞高差为＋9cm，反坡排水，坡度为21‰，平导段排水经过横通道水沟排入正洞，由正洞排出洞外。 红豆山2#斜井正洞施工段最大涌水量19000m3/d，2号斜井正常涌水量为3610m3/d，最大涌水量约为7220m3/d。 2、红豆山隧道水文地质分析 2.1、地表水 沿线途径区域属澜沧江水系，主要发育澜沧江支流落仙河及其次级支流天生 桥河，二级支流茂兰河及上游常年流水支沟，流量受季节控制明显，雨季水量较大，旱季相对较小，受大气降雨及地下水补给，向澜沧江排泄，隧道洞身无水库 分布，澜沧江上中游河道穿行在横断山脉间，河流深切，形成两岸高山对峙，坡 陡险峻，下游沿河多河谷平坝。地表水对混凝土结构无侵蚀性。 2.2、地下水 地下水的赋存与分布主要受地质构造、地形地貌、岩性及气候等因素的控制，隧道区域水文地质条件复杂，地下水类型多主要有松散岩类孔隙水、基岩裂隙水、断层裂隙水。 2.3、涌水量 红豆山2#斜井正洞施工段最大涌水量19000m3/d，2号斜井正常涌水量为3610m3/d，最大涌水量约为7220m3/d。
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
一、富水粉质粘土隧道施工 工程背景： 斜井，设计全长580米，其中X3K0+460～X3K0+580段地层岩性为全风化富水粉质粘土，设计为Ⅴ级围岩；台阶法开挖，衬砌断面5.5×6米，采用拱墙I14工字钢架及φ60中管棚加强初期支护，钢架间距为0.8m，中管棚每根长为5.5m，纵向每4m一环，环向间距0.4m，每环15根；二次衬砌采用C30素砼，厚度45cm。该段地质区域洞顶覆盖层厚度均低于30米；超前探孔及红外探水仪检测显示：该地段粉质粘土含水量饱和，且洞顶覆盖层较薄，不利于隧道开挖掘进作业。 依据铁道部下发关于隧道施工安全距离文件要求，Ⅴ级围岩地段掌子面距二衬安全距离为90米；掌子面距仰拱安全距离为40米；针对云南地区地质条件复杂,不可预见因素多的特点，我们采取了加强初期支护,缩短施工安全距离的工法,并顺利通过该段地层,实践证明此工法经济、实用，施工安全系数高，在同类型地质条件下隧道施工中具有较好的推广应用价值。
富水粉质粘土地质隧道施工 全线控制工期工程为xxxx隧道，全长xxxx公里，其中xx#斜井，设计全长xxx米，施工正洞长度xxxx米；3#斜井X3K0+460～X3K0+580段地层岩性为全风化富水粉质粘土，隧道二衬后净空断面为xx×xxx 米。在富水粉质粘土地质条件下，修建隧道，最棘手的技术难题是防止围岩掉块、塌坍，保证隧道衬砌不被挤压破坏。因此采取引、排水相结合，加强初支的方案，是避免富水粉质粘土隧道坍方的有效方法。 一.施工方法 xxxx隧道xx#斜井洞身粉质粘土含水量饱和，隧道开挖后，周边毛细水大范围向洞身渗透，形成较大的渗透水。严重影响了施工的顺利展开和施工安全，主要体现在以下几个方面：一是容易引发初支前坍方；二是在钢架安装后，未进行仰拱施工前，容易造成初支沉陷、开裂，引发安全事故；三是发生事故苗头后的加固处理时间较长，延缓了隧道施工正常展开，担误了隧道工期。为确保施工进度，防止发生安全质量事故，我们采取了以下几个施工步骤来解决以上三个问题： 1、隧道开挖采用台阶预留核心土法，开挖隧道上台阶（高度2.7米）后，立即对岩面进行初喷砼封闭岩面，防止富水粉质粘土开挖后下坍， 2、加强隧道初期支护，本隧道原设计采用的初支形式为：采用拱墙I14工字钢架及φ60中管棚加强初期支护，钢架间距为0.8m，中管棚每根长为5.5m，纵向每4m一环，环向间距0.4m，每环15根，
富水砂层盾构施工须注意事项 一、盾构机设计要考虑的关键因素 1、盾构密封系统 富水砂层中的土砂在高水头压力下可能从各种间隙涌入隧道，为此盾构设计必须有良好的密封系统，其中重点保证盾尾系统、铰接系统和螺旋输送机的密封防水性能。 （1）盾尾密封系统 盾构机盾尾设计不应少于3排环形弹性较好的钢丝刷，每排钢丝间距应合理均匀的构成盾尾油脂仓；油脂孔数量和位置的设置应能满足富水地层盾构掘进油脂仓油脂的及时填充的需要，掘进中自动或手动注入密封油脂以减少钢丝刷磨损和填充钢丝刷之间的空隙，防止砂水进入盾构机。 （2）铰接密封系统 铰接利于盾构曲线施工，其连接部位必须考虑防水措施。铰接部位除了采用弹性橡胶条，还设置了应急橡胶气囊。当橡胶止水条不能满足防水要求时，立即向橡胶气囊充气，使气囊膨胀暂时堵塞空隙，然后逐步缩回后体。 （3）螺旋输送机密封系统 为有效防止“喷涌”，螺旋输送机应设计双闸门。前闸门通过螺旋轴伸缩来实现关闭，后闸门随时能关闭。如果施工人员带压进行土
仓作业，关闭前闸门可进一步提高土仓的密封性。 2、盾构机刀盘系统 砂层软土地层中刀盘设计应考虑以切刀为主、刮刀辅助。刀盘开口率大小须根据标段具体地质情况和专家评审意见定夺，不得随意更改和使用原有刀盘。碴槽布置与土碴开挖量应对应，碴槽最好接近刀盘中心，以防止刀盘中心部位“泥饼”的形成，提高刀盘的开挖效率。为改善砂层的塑性及粘度、降低透水性及内摩擦力，刀盘及密封隔板还应设计足够的泡沫、泥浆注入管路，通过压注高性能泡沫和经过合理配比的泥浆，有效防止高水头水砂“喷涌”的发生。 二、盾构安全始发、到达的注意事项 一）盾构机始发注意事项 盾构始发或到达时须破除盾构井围护结构（一般是人工挖孔桩、钻孔桩或是连续墙等），盾构穿过围护结构抵达土体撑子面或进入盾构井。为了确保暴露出来的盾构撑子面稳定，在软土地层中必须对端头的土层进行加固。一般要求如下： 始发端头，富水砂层中沿着隧道纵向1倍盾构机主机长度，宽度为盾构直径左右两边各延长3m，深度为盾构下方3m至盾构上方3m；到达端头，加固宽度和深度与始发端头的相同，只是隧道纵向1倍盾构机主机长度加1环管片宽度。如果对端头土层加固仍无法满足富水砂层中的施工要求，必须采取其它有针对性的措施。 （1）盾构始发端头加固 必须注意封堵加固体与车站围护结构的间隙，即采用高压旋喷桩
富水砂层掘进中的渣土改良 及喷涌控制技术 哈尔滨地铁项目部刘华 【摘要】在富水砂层中选择土压平衡盾构机掘进施工，对渣土改良和喷涌控制有更高要求和难度，哈尔滨地铁【南直路站～哈东站站】区间地质构造为典型的富水砂层，本文结合哈尔滨地铁工程采用土压平衡盾构施工的成功案例，论述土压平衡盾构机在富水砂层掘进中的渣土改良及喷涌控制技术。 【关键词】土压平衡盾构机富水砂层渣土改良喷涌控制 引言 土压平衡盾构机穿越富水砂层具有较大的风险，由于砂层自身的不稳定性及土仓内砂质渣土易离析沉淀，极易造成盾构机前方地表塌方及构筑物开裂损坏，因此在富水砂层中掘进对渣土改良效果要求极高，只有渣土改良效果理想，才能在土仓内实现土压的动态平衡，避免喷涌现象发生，从而降低对前方土体的扰动。 1 工程概况 哈尔滨地铁【南直路站～哈东站站】区间全长514.943米，根据地质勘察报告和车站主体开挖情况，本工程盾构区间场地范围内主要为第四纪全新统堆积层，地处河谷漫滩及波状冲击平原，地层岩性为粉质粘土、砂类土，隧道开挖的地层主要为中砂层，部分区段含少量粗砂层和粉细砂层，地下水稳定水位为自然地面下2.5m，含水量较大，达到15%，有的地段可达30%。区间隧道埋深在9~14m。 2盾构机具有的渣土改良设备 哈尔滨地铁九标段使用的盾构机为维尔特产土压平衡盾构机，渣土改良剂由泵送设备通过中心回转轴连接刀盘注入到刀盘前方，刀盘辐条上均匀分布4个注射孔，两个为膨润土注射管道，另外两个为高分子聚合物注射管道。本标段项目工程主要采用膨润土浆液和高分子聚合物配合使用作为渣土改良剂。 2.1膨润土系统 整个膨润土系统分为两部分，一部分为拌合系统，一部分为注入系统。拌合系统在地面，主要进行膨润土浆液的拌合与发酵存储，拌合发酵完成后通过管道泵送到盾构机的膨润土存储罐里。 盾构机膨润土注入系统不属于维尔特原装配置，是为了满足哈尔滨地铁施工而专门增设的系统，注入系统所有构件都是后期添置，主要由存储罐、注入泵、变频器及管道组成。存储罐体积4.5 m3，另配有两组搅拌轴；注入泵为郑州瑞申产软管挤压泵，型号为RH65～770，最大排量13500 L/h，额定压力1.2MPa，介质最大颗粒8mm，电机功率11KW，由现场使用情况看，此泵完全满足膨润土注入要求。另外配置变频器以便根据渣土改良效果和掘进速度及时调整挤压泵转速从而改变膨润土注入量。 2.2高分子聚合物注入系统
隧道富水施工技术要点及难点 发表时间：2018-08-15T10:06:04.063Z 来源：《基层建设》2018年第21期作者：李永刚[导读] 摘要：通常在隧道施工过程中，所遇到最大施工难点是地下水的处理方法，这是由于一旦在隧道工程施工中出现富水突发问题，将会给隧道工程进度带来极大的影响。 中铁十局集团西北工程有限公司陕西西安 710077 摘要：通常在隧道施工过程中，所遇到最大施工难点是地下水的处理方法，这是由于一旦在隧道工程施工中出现富水突发问题，将会给隧道工程进度带来极大的影响。但是由于施工现场水文地质条件和土层围岩特质都并不完全相同，因此在实际施工中很难完全进行富水预防工作，所以，如何高效地采取有效及时的措施来对突发富水进行治理就显得非常必要。 关键词：隧道；富水；施工技术 1隧道富水的影响与危害 在隧道开挖施工的过程中，常常会出现地下水位高于所挖隧道基层的现象，或者是地下水位与隧道基层标高基本在一个水平面上，则在施工中发生富水现象就是很难避免的。当隧道施工出现涌水现象时，会造成一些不利的影响，主要有以下几类：（1）伴随涌水，掌子面的稳定性降低；这种问题尤其是在采用矿山法进行隧道施工中最易发生，因为矿山法是以掌子面自己稳定为基础的，然而在存在裂缝的土砂围岩与薄弱围岩中，涌水会减弱掌子面的稳固性，较易致使掌子面坍塌。 （2）随着涌水，隧道的支护功能减弱；涌水导致围岩和喷混凝土的附着减低，锚杆的锚固材料较易丧失，导致支护成效减弱。 （3）基底泥泞化；作业过程中，隧道底部水分占比较大，施工设备的行进对基底产生影响导致其泥泞化，致使施工速度与安全水平下降。泥泞化突出的地方同样会致使支护下降，对隧道稳固性所产生的影响是不可小觑的。 （4）由于地下水位下降导致底层沉降：地下水位下降会导致地层下降，同时在很大程度上影响地表的构筑物。地下水位下降由于比地表下降的范围大，不但在隧道周围，乃至100米之外的地方，在粘性土位置，同样会产生地层沉降问题。 （5）地下水位下降导致水井干枯。 2.隧道富水区域施工 2.1工程概况 太焦高铁太谷隧道全长11497m。位于太岳中低山区，沿线地形起伏较大，地形陡峻入口，隧道最大埋深约383.41m。隧道区属汾河水系，主干支流为乌马河，乌马河为太谷县内第一大河流，根据地下水赋存条件，含水介质及水力特征有第四系松散岩类中的孔隙水、基岩浅部的裂隙水以及构造破碎带中的构造裂隙水。 2.2制定方案 2.2.1综合地质超前预报 涌水之前，主要借助TSP203、超前水平钻探等对其进行专业的地质预报分析。最终通过有效的验证说明，对于整体的基本构造进行说明，同时指出富水情况。斜井掌子面斜5+790可能会有泥沙的出现，因此需要对整体施工进行有效的处理，一般借助水压测量等对整体进行专业的预报分析，借助各项资料说明最终结果。 2.2.2注浆堵水、开挖防水及支护 针对高压富水区域的注浆堵水以及开挖防水建设进行施工，需要充分的结合相应的水压、地质情况、参数、注浆技术等进行分析说明，此外还需要利用钻爆法、多方联合支护技术对其进行有效的开挖支护操作。高压水泥的断层处理需要借助双层管棚进行合理的支护建设，设置管注浆进行加固处理，此外还有全新的钢架结构作为辅助，能够有效的规避水泥外漏的问题，顺利经过高压富水断层破碎带。具体施工过程中，断层开挖的基本方式是软岩施工、支护处理、临时回填等，此后根据岩部的具体施工进行充分的说明，有效的规避隧道断面岩土处理不到位的各种情况。 2.3隧道内通风和防尘控制技术 一般来说，隧道的修建都需要进行爆破。如果爆破后直接进行作业，就会对施工人员造成极大的身体伤害。因此就需要施工队采用一定的方法，来降低爆破所产生的烟尘。其中有效的方式就是洒水操作。通过水来中和空气中的烟尘，这样能够保证施工快速进行。而不需要等待烟尘自然散尽。同时，因为爆破只是炸出一个缺口便进行开挖，其内部的空气稀薄，就需要使用器械进行供气，否则会导致人员的呼吸困难。 2.4施工排水控制方法 一般来说，对隧道影响最大的元素就是水。因此在建设隧道的时候需要考虑如何进行防水和排水的处理。这种处理中，一般采用多种方式结合。将防水、堵水、排水几个项目整合成一个统一的水系统。这个水系统能够全方面地针对隧道中出现的水进行处理。尤其是雨水和地下水。这两种水对于隧道的杀伤最大。如果隧道的防水措施不够好，很容易在隧道的顶部发生渗漏，导致顶层结构内部积水，造成隧道顶部的坍塌。而地下水的排除则需要依靠排水沟。如果排水沟设置的不好，就会导致地下积水，在冬季的时候，一旦发生冻结，就会对路面造成巨大的杀伤，让路面出现断裂或者破损的情况。 2.5富水区注浆技术 2.5.1隧道局部超前预注浆堵水 局部超前预注浆堵水段落按照地质详勘报告及探水结果来确定，注浆材料主要采用单浆液，困难时采用水泥－水玻璃双液浆。注浆范围为出水通道范围内、隧道开挖外轮廓线以外5-6ｍ，单孔注浆有效扩散半径Ｒ＝3.6ｍ，注浆结束最终压力为净水压力的2-3倍。 2.5.2隧道超前帷幕注浆预加固 当超前探水孔中出水量过大时，需对隧道采取全断面超前帷幕注浆措施进行预加固。全断面深孔预注浆分2次进行，第一次钻孔数22个，第二次钻孔数24个，第一次注浆孔位离开挖边界0.5m，第二次注浆孔位离开挖边界１．０ｍ，第一次注浆孔的外插角为9.3°，第二次注浆孔的外插角9.7°。为防止串浆，第一次注浆与第二次注浆之间宜间隔2～3h。注浆材料主要采用单液浆，困难时采用水泥－水玻璃双液浆，水灰比为0.6～1.1，水泥浆与水玻璃体积比1∶0.5，凝胶时间根据现场情况确定。当注浆压力达到３ＭＰa，进浆量小于1Ｌ/min且压力升高较快时，则可停止注浆，最大注浆压力不能超过５ＭＰa。
全断面富水砂层浅埋暗挖隧道施工技术 【摘要】针对广州市轨道交通三号线永泰站过街商业暗挖隧通道所处全断面富水砂层复杂地质条件，采用了超前分段后退式双液注浆、围壁注浆、扩散注浆、下导洞引水、上导洞留核心土等施工技术，解决了暗挖通道埋藏浅、地下水丰富、全断面砂层、流水流砂、冲积-洪积粉细砂层遇水软化等难题，取得了成功。【关键词】富水砂层暗挖隧道双液注浆围壁注浆扩散注浆导洞控水留核心土 1、项目概况 1.1概述 广州市轨道交通三号线北延段永泰站（原永泰东站）土建工程，1号出入口过街商业暗挖通道位于白云区同泰路，同泰路交通繁忙，不允许路面出现较大变形，更不允许交通中断，对暗挖施工要求非常严格。为此，公司成立了科技攻关小组，对施工现场遇到的暗挖通道埋藏浅、地下水丰富、全断面砂层、流水流砂、冲积—洪积粉细砂层遇水软化等难题开展研究，取得了成功。 1.2结构概况 1号出入口暗挖隧道全长125 m，最大宽度7.8 m，最大高度6.6 m，拱顶最大埋深约5 m。暗挖隧道原方案开挖采用中隔壁法，将暗挖断面分成4个小断面。预加固技术原设计采用长管棚、超前小导管和掌子面小导管注浆工艺。 长管棚采用φ108 mm、壁厚6 mm钢管，位于拱部150°范围布置，长度125 m，环向间距0.35 m。 超前小导管采用φ42 mm、壁厚4 mm钢管，位于拱部和拱墙范围布置，长度3.5 m，环向间距0.35 m，纵向搭接长度1 m，外插10°左右。超前小导管注浆采用水泥加水玻璃双液浆。 掌子面小导管采用φ42 mm、壁厚4 mm钢管，全断面范围布置，长度3.5 m，排距0.8 m、间距0.8 m，纵向搭接长度1 m。掌子面小导管注浆采用水泥加水玻璃双液浆。初支喷射350 mm厚C25早强混凝土。二衬采用500 mm厚C30P8钢筋混凝土结构。 1.3工程地质及水文情况 暗挖隧道地处广花冲积平原，各地层岩性由上到下为人工填土层、冲积—洪积粉细砂层、冲积—洪积中粗砂层、冲洪积粘性土层、坡积土层、残积土层，以带有一点粘性的粉细砂层和中粗砂层为主。 地下水较为丰富。地下水位在地面以下1 m。砂层透水性好。暗挖隧道西面靠近广从断裂带，东面靠近白云山基岩裂隙水，北面靠近河涌。 1.4地质条件施工评价 本项目暗挖隧道地质条件复杂，地下水丰富，施工难度较大，主要表现在以下方面： ①广从断裂带岩层挤压、断裂、破碎，岩面高低起伏，溶洞、溶蚀裂隙发育，地下承压水涌水量大。白云山地下承压水丰富，通过强风化岩石裂隙涌上来，暗挖隧道开挖后，涌水量会进一步加大。河涌径流量大，水源补及充足。 ②中粗砂层中夹有一层冲积—洪积粉细砂层，以石英质粉细砂为主，粘粒含量高，在流水很小条件下能够自稳，但在动水条件下崩解、软化。又因为粉细砂颗粒细小，颗粒之间空隙更小，颗粒之间填充粘粒，一般静压注浆方法难以注入粉细砂之间空隙、难以有效固结粉细砂层。 2、施工技术难题 1号出入口过街暗挖隧道全长125 m，最大宽度7.8 m，最大高度6.6 m，拱顶最大埋深约5 m，属于浅埋暗挖法。原设计暗挖方案为： ①暗挖隧道开挖采用中隔壁法，将暗挖断面分成4个小断面； ②预加固技术采用长管棚、超前小导管和掌子面小导管注浆工艺。暗挖隧道右上导洞试验段注浆、开挖进去5m以后，遇到以下难题： ①地下水丰富，土质以砂层为主； ②超前小导管和全断面小导管注浆，在富水砂层地质条件下注浆效果不理想，不能有效固结砂层；
富水砂层土压平衡盾构机掘进施工技术赵映锋 发表时间：2018-04-09T10:23:35.400Z 来源：《基层建设》2017年第36期作者：赵映锋 [导读] 摘要：通过对湾登区间隧道具体掘进实例进行细节分析，重点阐述了右线盾构刀盘局部结泥饼处理措施和出渣喷涌时处理措施两项技术经验，为土压平衡盾构机在富水砂层特殊地质条件的施工积累了经验，意义重大。 中交城投建设有限公司 528000 摘要：通过对湾登区间隧道具体掘进实例进行细节分析，重点阐述了右线盾构刀盘局部结泥饼处理措施和出渣喷涌时处理措施两项技术经验，为土压平衡盾构机在富水砂层特殊地质条件的施工积累了经验，意义重大。 关键词：富水砂层；土压平衡；盾构机；掘进 1引言 当前我国所应用的盾构机主要为土压平衡式盾构，具有用开挖出的土体作为支撑开挖面稳定的介质这一突破性优势，但其工艺要求作为支撑介质的土体要具有良好的塑性变形、软稠度、内摩擦角小及渗透率小等特点[1]。 2土压平衡盾构机掘进施工技术概述 土压平衡盾构机掘进施工技术是一种泥土加压式的盾构施工，具有稳定性高、安全性强等特点，适合含水率高的软土、软岩、硬岩中的盾构掘进，当前大规模混合地层穿越首选土压平衡盾构机掘进施工技术。具体施工过程中可以根据实际情况采取土压平衡、气压平衡以及敞开式三种模式的切换和选取，且能根据掘进速度、地层硬度进行手动/自动掘进控制，相关设备可靠性强，自动化程度高。在盾构刀盘布局与切削角度上，其刀盘结构在使用过程中能够更好的在不同的地层中更好的保证掘进的速度，而最新的同步注浆系统也能在充分保障周围的环境的同时加快工作效率，应对土体沉陷等突发情况[2]。盾构设备注入系统能够更好的进行泡沫和膨润土的施工，这样是能够更好的对渣土情况进行改良的。很多的盾构设备中也是配有空气压缩系统的，这样能够防止工作面出现渗水现象和控制地表沉降问题。 3工程简介 湾登区间隧道于佛山市佛陈公路佛陈大桥下游22.45～62.0m处下穿东平水道，为东平水道的白蛇漩。区间隧道位于河道管理范围内的桩号为YDK38+853.957～YDK39+077.840，长度223.883m，左线在ZDK38+873.820～ZDK39+097.879，长度223.883m，线路位于缓和曲线和直线上。该段东平水道河床宽约90m，丰水期（4-10月）河床100m，通航2000吨级船舶。河道左岸为佛山大堤，二级堤防，采用浆砌片石护坡，河水受潮汐影响，深度为4.5～16.2m，在100年一遇设计洪水条件下最大可能冲刷深度为3.57m。 左、右线隧道拱顶距河床底部最小距离分别为9.43m、9.03m，距离大堤最大距离分别为31.7m、31.8m。穿越段为下坡，左线纵坡为25.126‰和4.756‰，右线纵坡为25.982‰和4.467‰。湾登区间采用盾构法施工，掘进方向为从登洲站到湾华站，盾构机采用中交天和93#、94#φ6250土压平衡盾构机。 4重点操作及处理措施 4.1右线盾构刀盘局部结泥饼处理措施 右线盾构过河段的掌子面地层主要为强风化泥岩，局部为中风化泥岩，且地层粘性较大，隧道拱顶覆土为中粗砂层、淤泥质土和素填土。在盾构到达南大堤前和通过南大堤后均出现过刀盘局部结泥饼现象。 1、刀盘局部结泥饼时的施工情况 在右线盾构掘进399～425环时，施工情况异常，具体表现如下：掘进参数：总推力19000～26000KN、扭矩2200～2600KN?m、掘进速度6～15mm/min、刀盘转速1.2～1.8rpm、上部土压力210～250KPa；渣土温度：38～42℃；渣土性状：渣土为灰褐色，含水量高，不连续，粘性较大，并可以手搓成长条。 2、原因分析及处理措施 （1）原因分析：地层粘性较大，因此土仓内存土较多，同时渣土改良效果差，出土不连续，造成刀盘局部结泥饼。 （2）处理措施：①采用膨润土浆液进行渣土置换。操作方法为将膨润土浆液注入土仓内，边注入膨润土边出渣，过程中上部土压稳定在200KPa，直到出渣为膨润土为止。②出渣至土仓内存土3/5，即土仓渣土位置低于中心滚刀，然后向土仓内注入分散剂，利用分散剂的特性软化、分解粘接在刀盘上的泥饼，注入分散剂时，上部土压稳定在200KPa。分散剂注入完成后静置48小时，24小时之后可以缓慢转动刀盘。快速转动刀盘10分钟，使刀盘上的泥饼脱落。③根据地表监测情况，采用气压辅助模式掘进，土仓内存土控制在1/2，减少刀盘结泥饼的几率；渣土改良采用泥岩专用型泡沫剂进行渣土改良。④掘进过程中，不定期的进行土仓内渣土置换和在土仓内加入分散剂，减少刀盘结泥饼的几率。 4.2出渣喷涌时处理措施 由于地层渗透系数高，地下水压力大，遇到设备故障、清渣等导致停机时间长时会有地下水汇入土仓，推进过程中易出现喷涌现象。出渣过程中，渣土喷涌漏至堆盾尾，造成清理困难，停机时间长，形成恶性循环[3]。