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

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。

浅谈富水风化岩层中土压平衡盾构防喷涌技术发表时间：2018-05-24T15:18:46.323Z 来源：《基层建设》2018年第8期作者：栾磊[导读] 摘要：南京宁和城际TA06贾西站~春江路站盾构区间，盾构穿越地层主要为中风化凝灰岩和安山岩，基岩富含裂隙水，由于地下裂隙水发育盾构土仓内难以实现有效改良，极易产生严重地盾构螺旋机喷涌现象，盾构掘进缓慢，刀盘易结泥饼，渣泥大量喷出、皮带机运渣困难，人工清理时间长、工程进度缓慢，整体经济效益严重降低。

中铁十四局大盾构公司摘要：南京宁和城际TA06贾西站~春江路站盾构区间，盾构穿越地层主要为中风化凝灰岩和安山岩，基岩富含裂隙水，由于地下裂隙水发育盾构土仓内难以实现有效改良，极易产生严重地盾构螺旋机喷涌现象，盾构掘进缓慢，刀盘易结泥饼，渣泥大量喷出、皮带机运渣困难，人工清理时间长、工程进度缓慢，整体经济效益严重降低。

因此，对于富水风化岩层盾构施工风险，需从地层条件、水压、掘进参数、渣土改良等方面入手，探寻适应于该地层的综合施工控制技术及相应施工工艺，能有效合理地降低南京城区盾构穿越该地层的施工风险，加快后续工程施工进度，具有重要经济与社会效益。

本文依托于南京宁和城际轨道交通一期土建工程。

针对盾构掘进过程中遭遇的富水风化岩特殊困难地层，提出施工中的应对措施。

宁和城际TA06标春-贾宝区间区间隧道长度1281.075m。

采用海瑞克复合盾构机施工。

左右线线间距为12.00-13.8m；区间纵坡设计为V字坡，最大纵坡23.75‰，最小竖曲线半径R=3000m，隧道拱顶覆土10-17.7m。

本文提到的富含地下水丰富段在区间300环-500环范围内，区间穿越地层主要为：③-2b3粉质黏土（软塑）、④-1b1+2粉质黏土（可塑-硬塑）、④-4e1+2卵、砾石夹粉质黏土（中密～密实）、J3l-1全风化安山质凝灰岩、J3l-2强风化安山质凝灰岩、J3l-3中风化安山质凝灰岩、δμ5-2强风化闪长玢岩、δμ5-3中风化闪长玢岩。

盾构机施工过程中的风险评估与控制策略盾构机施工是一种在地下施工中常用的方法，它可以避免对地表环境和交通的干扰，但同时也存在一些风险。

为了确保盾构机施工的安全和顺利进行，必须对施工过程中的风险进行评估并采取相应的控制策略。

首先，盾构机施工过程中存在的主要风险包括地质灾害、施工设备故障、人员安全和环境污染。

地质灾害包括地层不稳定、地下水涌入、地下空洞等，可能导致盾构机卡滞或崩塌。

施工设备故障包括盾构机的故障、刀盘断裂、供电故障等，可能导致施工进度延误和人员伤亡。

人员安全方面，盾构机施工过程中工人接触到的高温、高压、高湿等环境条件可能对其安全造成威胁。

环境污染主要包括土壤污染、水源污染和尾气排放，对周边环境和居民健康造成潜在风险。

为了评估和控制这些风险，需要采取一系列措施。

首先，在施工前应进行详细的地质勘察和工程调查，了解地下情况，评估地层稳定性和地下水情况，以便合理选择盾构机的类型和参数，避免地质灾害的发生。

其次，在盾构机施工过程中，应定期进行设备检查和维护，确保设备正常运行，降低设备故障的风险。

同时，应对盾构机操作人员进行培训，提高其操作技能和安全意识，减少人为失误导致的事故发生。

在人员安全方面，应配备必要的个人防护装备，如头盔、防护眼镜、防护鞋等，提供通风设备和防滑措施，确保施工环境的安全性。

此外，应制定详细的安全操作规程和应急预案，以应对突发事件，并配备消防器材和急救设备，及时处理可能出现的安全问题。

为降低环境污染风险，盾构机施工应严格遵守环境保护法律法规，依法进行尾气排放和噪音控制，采取有效措施减少土壤和水源的污染。

同时，在施工过程中应重视与周边居民的沟通，尊重他们的权益，适当减小施工对周边社区的影响。

取得一致要求下的相关的部门的支持与配合至关重要。

政府应加强监管，制定相关法规和标准，鼓励企业加强自身管理，保证施工过程中的安全，推动盾构机施工的可持续发展。

总之，盾构机施工过程中的风险评估与控制策略非常重要，通过合理的地质勘察、设备维护、人员培训以及环境保护措施，可以降低施工过程中的风险，确保施工的安全和顺利进行。

富水砂层土压平衡盾构施工技术浅析【摘要】在富水砂层中采用土压平衡盾构掘进施工，具有较大的风险和难点，本文结合哈尔滨地铁工程土压平衡盾构施工的成功实例，从盾构机设备的性能配置、施工工艺参数（掘进参数）、辅助措施（碴土改良）等方面，分析、介绍了富水砂层中土压平衡盾构掘进施工的关键技术。

【关键词】土压平衡盾构机，富水砂层，掘进参数，碴土改良，沉降Abstract: Watery sand, earth pressure balance shield tunneling construction, with greater risk and difficulty of this paper, the successful examples of Harbin subway project earth pressure balance shield construction, from the performance of the shield machine equipment configuration construction of process parameters (tunneling parameters), auxiliary measures (ballast soil improvement), analysis, and introduces the key technologies of the water-rich sand earth Pressure Balance Shield tunneling.Key words: earth pressure balance shield machine, water-rich sand, tunneling parameters, the ballasted soil improvement, settlement引言土压平衡盾构对全断面富水砂层的适应性是一个较复杂的综合技术问题，掘进施工中面临着如何保证高灵敏性土体稳定的难点以及隧道喷涌、地层沉降大等风险。

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。

土压平衡盾构机在富水砂层施工中的管理要点发布时间：2022-05-05T08:42:10.950Z 来源：《城镇建设》2021年34期作者：李文平[导读] 文章以具体工程为例，先介绍了土压平衡盾构机在富水砂层施工中的风险问题。

李文平身份证号：61050219840816**** 陕西西安710000摘要：文章以具体工程为例，先介绍了土压平衡盾构机在富水砂层施工中的风险问题，随后介绍了土压平衡盾构机在富水砂层施工控制重点，包括洞门涌水施工控制、盾构机在掘进中的姿态控制、掘进中的涌水涌砂控制、渣土改良控制，最后介绍了施工中其他方面管理策略，包括安全管理和环保措施，希望能给相关人士提供有效参考。

关键词：土压平衡；盾构机；富水砂层；施工管理引言：土压平衡盾构机操作原理主要是盾构机处于推力作用条件下，刀盘能够对土体进行自动切削，在对螺旋机转速进行有效调节基础上合理控制土舱内部排土量，促进挖掘面和土舱之间实现动态平衡。

在土压平衡盾构机实际施工建设中，容易出现盾构姿态无法控制、隧道喷涌和底层沉降等问题，为此需要采取有效措施控制施工质量，满足工程建设标准。

一、工程概况此次工程建设中以西安地铁十四号线中的土压平衡盾构穿过灞河区间为例，联系平衡盾构装置的具体应用原理、基础配置、水文条件和工程地质，解析土压平衡盾构装置的施工风险，形成有效的控制措施。

二、土压平衡盾构机在富水砂层施工中的风险土压平衡盾构设备在施工建设中主要容易出现以下几种层面的问题，第一是初期挖掘阶段，反力架容易产生失稳变形的问题，导致洞门出现涌砂涌水的现象，第二是在掘进处理过程中，成型隧道容易产生漏水现象，且盾尾刷也容易产生实效漏浆和漏水问题，如果刀盘在实际应用中过度磨损也无法有效开展掘进工作，导致地面产生大幅度沉陷问题。

第三是在接收阶段，洞门产生明显的涌水涌砂现象，导致洞门直接塌方。

三、土压平衡盾构机在富水砂层施工控制重点（一）进出口洞门涌水控制在工程实践中，因为反力架安装不合理，导致出现失稳变形的问题，使洞门出现涌砂涌水的现象，为此需要采取有效措施进行处理，开始安设始发托架之前，需要率先彻底平整清理竖井基面，于托架施工前，需要进行专业测量，明确盾构始发井底层的原始标高，通过钢板垫块对底板高度进行有效调节，需要在托架前后位置合理设置端头井和型钢结构，将两者锲紧，按照设计轴线坡度确定盾构机的设置托架坡度，同时还要认识到始发掘进中因为盾构机自身中心向前，始发掘进处理中容易产生朝下磕头问题，所以盾构轴线方面应该超出轴线设计高度20到30毫米左右。

富水砂卵石地层中大直径土压平衡盾构近距离下穿既
有线施工风险管控措施
1. 地质勘探和分析：在施工前进行充分的地质勘探，分析地层情况和存在的问题，对隐患进行判定和评估，确定施工方案和措施。

2. 底泥清淤：在施工前要对管道下方的底泥进行清淤，避免形成泥石流等问题，确保施工场地的安全性。

3. 监测系统的建立：建立高精度的监测系统，对盾构机和隧道周围的地质变化进行实时监测，发现问题及时采取应对措施。

4. 前方探测器的设置：盾构机前方安装高精度探测器，及时探测地质隧变化状况，预测隧道稳定性和工期。

5. 洞口防护和支护：按照设计要求，在洞口对盾构机进行合理的支护和防护，保证施工场地和人员的安全。

6. 施工工序的优化：限制推进速度和推进深度，在保证安全的情况下适度减少对地层的干扰和影响，确保施工的稳定性。

7. 紧急预案和演练：在施工期间，建立紧急预案和演练，保障施工人员的生命和财产安全，及时处理突发事件，减少损失。

盾构隧道施工过程中风险管理与应对策略盾构技术是一种在地下施工隧道的先进技术，可以高效地完成隧道的开挖和支护。

然而，由于隧道工程的复杂性和不确定性，盾构隧道施工过程中存在着各种风险。

在施工中，科学有效地管理这些风险并制定相应的应对策略是保证工程顺利进行的关键。

首先，盾构隧道施工过程中的风险主要包括地质风险、施工风险和安全风险。

地质风险主要指地层条件、地下水位等地质因素对施工的影响，如地下水突泉、地层塌方等。

施工风险包括施工设备故障、材料供应延误等非地质因素对施工的影响。

安全风险主要指施工中可能发生的事故，如坍塌、火灾等危险。

为了有效管理和应对这些风险，施工方需要制定相应的风险管理和应对策略。

首先，在盾构隧道施工前，应进行详细的勘察和设计，充分了解地质环境、地下水位等情况，以便提前预判和评估地质风险。

可以借助地质雷达、地下水位监测等技术手段来辅助勘察工作，并编制相应的风险评估报告，为后续施工决策提供依据。

其次，在施工过程中，应配备专业的技术人员进行实时监测和数据分析，及时发现和预警地质变化和施工风险。

利用先进的仪器设备，如监测探头、监测系统等，对地下环境进行全方位实时监测，以提前预警施工风险，采取相应的措施进行应对。

另外，为了防范安全风险，施工方应制定完善的安全管理措施和应急预案。

比如，建立安全生产制度、加强安全培训，确保施工人员具备安全意识和应急处理能力；加强安全巡查和检查，及时排除隐患；设置有效的安全警示标识和围挡，保障施工现场的安全。

此外，在施工过程中，还需要加强与相关部门的沟通与协作，形成多方合力，共同应对风险。

与设计院、监理单位、政府监管部门等建立良好的沟通渠道，及时沟通和交流风险情况，协调解决施工中的问题。

值得注意的是，风险管理和应对策略需要在整个施工过程中实施，并实时进行反馈和优化。

风险管理应是一个全过程、全员参与的工作，需要建立起完善的管理体系和制度，在施工现场形成风险管理的常态化和规范化。

盾构机下穿富水砂层及风险源施工技术摘要：伴随人们经济活动的日益频繁和生活水平的提高，有限的地表空间资源越来越显得捉襟见肘，于是，人们把视线转移到地下空间的开发，地下工程的施工建设越来越多。

特别是在交通领域，地铁、管廊、饮水等工程的施工建设在地下工程施工建设中占重要地位，也使得盾构工法得以广泛应用。

土压平衡式盾构机是我国地下工程开挖施工的主要机械设备，但是面对富水砂层这样的不利地质，除了要严格按照规范要求进行施工外，还要根据地质条件所带来的问题采取有效的方法予以解决，这样才能使施工顺利进行，同时保证工程质量。

关键词：盾构机；下穿富水砂层；风险源；施工技术1 工程概况1.1工程简介本文以哈尔滨地铁2号线人民广场站～中央大街站区间为模型，对盾构机下穿富水砂层及风险源施工技术进行研究。

人民广场站～中央大街站区间为双单洞单线隧道，区间线路起自人民广场站大里程端，然后沿经纬街敷设，终至中央大街站小里程端。

区间左线线路自人民广场站大里程端出发，前行至XK16+166.342处进入圆曲线半径为1500m的曲线段，后至XK16+320.487处转直线前行，再至XK16+491.345处进入圆曲线半径为3000m曲线段，最后至XK16+557.489处转直线进入中央大街站小里程端。

区间主要临近建筑物如商住楼等与区间结构最小净距为5.5m，区间上方存在燃气管线和给水管线，埋深不足2m，距离隧道顶约8m1.2 工程地质描述根据本线路所处地貌单元勘探揭示的地层结构，勘探深度内场地地下水可分为上层滞水、孔隙潜水、孔隙承压水。

本区间位于松花江漫滩区，主要为第四系全新统孔隙潜水与下更新统砂砾石层孔隙承压水。

人中区间地质自上而下分布为：①杂填土、<2-1-1>粉质粘土、<2-2>粉砂、<2-3>细砂、<2-3-1>中砂、<2-4>中砂、<2-4-1>砾砂及<2-4-2>粉质粘土层，本区间盾构洞身穿过地层主要为<2-3-1>中砂、<2-4>粉质粘土、<2-4-1>砾砂及<2-4-2>粉质粘土层。