浅谈土压平衡盾构穿越不良地质施工技术

土压平衡盾构施工技术难点及处理措施【摘要】土压平衡盾构以其高效、安全、环保等优点，已被广泛应用于地铁施工中，虽然技术成熟，但施工中一些常见的问题，施工方依然应当采取预防及处理措施，从而确保地铁工程的施工质量。

本文根据实际工作经验，对施工中几个常见的难题探讨了其预防及处理措施。

【关键词】土压平衡盾构；盾构法隧道；事故预防；处理一、盾构刀盘结泥饼问题盾构机穿越粘土地层时，如掘进参数不当，则刀盘和土仓会产生很高的温度，这样粘土在高温、高压作用下易压实固结成泥饼，特别是刀盘的中心部位。

当泥饼产生，最终会导致盾构无法掘进。

施工中采取的主要技术措施为：1）施工前分析隧道范围内的地层情况，在到达此地层前把刀盘上的部分滚刀换成齿刀，增大刀盘的开口率。

3）合理增加刀盘前方泡沫的注入量，增大碴土的流动性，减小碴土的黏附性，降低泥饼产生的几率。

5）必要时螺旋输送机内也要加入泡沫，以增加渣土的流动性，利于渣土的排出。

6）如果刀盘产生泥饼，可空转刀盘，使泥饼在离心力的作用下脱落，施工过程中确保开挖面稳定。

7）如上述方法均未能奏效，则可采用人工进仓处理的方式清除泥饼，人工进仓处理前如掌子面地层软弱，则需进行预加固。

二、桩基侵入盾构隧道城市地铁线路规划设计应避开重要建（构）筑物、避开建筑物的桩基，但城市中心区内房屋建筑较为密集，要求线路选线时避开所有的建筑物是不现实的，因此难免会有一些建筑物桩基侵入隧道，由于许多桩基为钢筋混凝土结构，盾构机无法通过，需要对桩基进行拆除。

针对侵入盾构隧道的桩基，采取的措施为：1）具有承载力的桩基，采取桩基托换方法。

2）大竖井暗挖拆除桩基方法。

3）小竖井开挖分区拆除桩基方法。

4）人工挖孔+暗挖横通道拆除桩基方法。

深圳市地铁龙岗线西延段3153标盾构区间下穿燕南人行天桥，开工前该桥地表以上部分已经拆除，但桩基并没有拆除。

调查资料显示共有8根直径为1.2m 的人工挖孔桩侵入右线隧道，盾构机无法安全、顺利通过。

土压平衡盾构施工技术一、盾构施工法概述1.盾构施工程序。

盾构施工法与矿山法相比具有的特点是地层掘进、出土运输、衬砌拼装、接缝防水和盾尾间隙注浆充填等主要作业都在盾构保护下进行，因而是工艺技术要求高、综合性强的一类施工方法。

其主要施工程序为：建造盾构工作井；盾构机安装就位；出洞口土体加固处理；初推段盾构掘进施工；隧道正常连续掘进施工；盾构接收井洞口的土体加固处理；盾构进入接收井解体吊出。

2.盾构施工优点。

盾构施工与矿山法施工具有以下优点：地面作业少，隐蔽性好，因噪音、振动引起的环境影响小；自动化程度高、劳动强度低、施工速度快；因隧道衬砌属工厂预制，质量有保证；穿越地面建筑群和地下管线密集的区域时，周围可不受施工影响；穿越河底或海底时，隧道施工不影响航道，也完全不受气候影响；对于地质复杂、含水量大、围岩软弱的地层可确保施工安全；在费用和技术难度上不受覆土深度影响。

二、盾构推进隧道施工1. 掘进原理。

盾构在粉质粘土、粉质砂土和砂质粉土等粘性土层中掘进施工时，由刀盘旋转切削下来的土体进入密封土仓后，可对开挖面地层形成被动土压力，与开挖面上的主动土压力相抗衡。

使开挖面的土层处于稳定状态。

当盾构推进时，启动螺旋输送器排土，使排土量等于开挖量，即可使开挖面地层始终处于稳定。

排土量一般通过调节螺旋输送器转速和出土口装置予以控制。

当地层含砂量超过某一限度时，因土的摩阻力大、渗透系数高、地下水丰富等原因，泥土塑流性将明显变差，密封仓内的土体可因固结作用而被压密，导致渣土难于排出，甚至形成泥饼而无法推进，而且单靠切削土提供的被动土压力，常不足以抵抗开挖面的水土压力。

出现这种状况时，可向密封仓内注入水、泡沫、膨润土等，同时进行搅拌，以期适当改善仓内土体的塑流性，顺利排土。

2.轴线控制。

盾构轴线的控制是盾构推进施工的一项关键技术，怎样控制盾构能在已定空间轴线的允许偏差范围内是必须掌握的技术，在实际施工中盾构推进轴线控制不可能是理想的状况，轴线控制不佳状况除地质不均匀引起的正面阻力不均匀及隧道的平面和竖曲线要求外，往往是产生于人为因素，这是指施工不精心及对轴线控制操作技术水平不够两个原因，而后者占多数。

关于土压平衡盾构施工技术的分析摘要：21世纪以来，社会和经济快速发展，交通网络也越来越发达，近年来最明显发展的是地铁，在地铁的施工建设中，因为土压平衡盾构施工技术有许多其它施工技术没有的优点，例如安全，环保，高效等，土压平衡盾构施工技术被广泛的应用，但任何的技术都不会做到尽善尽美，土压平衡盾构施工技术也是如此。

虽然近年来土压平衡盾构施工技术发展迅猛成熟，但也存在一些常见的问题，本文就土压平衡盾构施工技术的特点以及它存在的问题给出一些预防措施，希望可以供相关的施工单位借鉴。

关键词：土压平衡盾构施工；风险问题；控制技术；技术分析引言20世纪80年代东京投入使用第一台土压平衡盾构，之后土压平衡盾构就被全球各国争相使用，现在土压平衡盾构已经被广泛的运用在地下空间的隧道工程中。

近年来，我国的交通建设发展迅猛，尤其地下空间的地铁发展兴起，并且发展的迅速成熟，地下空间的地铁修筑主要采用的工程就是土压平衡盾构。

土压平衡盾构就是利用渣土的压力把挖掘地方的水土进行压制来保持挖掘地面的稳定和坚实。

一、土压平衡盾构施工存在的风险问题每个领域的活动都不可避免的存在一些安全威胁问题，工程施工领域更是如此，土压平衡盾构施工也存在许多的安全风险问题，对于这些毫无疑问存在的风险，我们要能对它进行辨识，下一步才有可能对这些安全风险的问题进行控制，规避这些风险，让土压平衡盾构施工发挥最大的效用。

抽样调查多个地区最后得出平均数，土压平衡盾构施工存在的主要问题以及发生这些风险的概率如表1所示：表1：土压平衡盾构施工存在的主要问题以及发生这些风险的概率1.1地层相关事故1.1.1机械施工在进行地下空间隧道的施工过程中，人所发挥的作用是有限的，所以大部分都是采用机械施工的方法，机械施工就是要穿过土层进行施工，而地层的土质是不确定的，虽然在施工之前要对即将进行施工的地层钻井取土来考虑是否能够运用到工程建设中，但在这个过程中，依旧会不可避免遇到一些土质不好的地层，例如黏土层。

土压平衡盾构施工若干方面的探讨一、盾构机机身滚动问题盾构机机身滚动是由于刀盘切削开挖面土体产生的扭矩大于盾构机壳体与土体的摩擦力矩而产生的，当摩擦力矩无法平衡刀盘切削土体扭矩时将引起盾构壳体滚动，过大的滚动会影响管片拼装，也会引起隧道轴线偏移，一般情况下当滚动值超过5时（0.5°），采用以下方法纠正：1.针对性的加注泡沫降低刀盘扭矩。

2.及时注浆，确保注浆量，增大盾构周边的摩擦力。

3.改变刀盘旋转方向，放慢推进速度。

二、盾构机穿越砂层、粘土层的技术措施问题1.粘性土层粘性土层过多的细颗粒含量使其具有较强的粘附作用被粘附在刀盘和土仓内壁，一般会堆积在土仓左下、右下底部搅拌棒不能触及到的地方，造成刀盘扭矩增大，铰接压力变大，推进压力变大，推进速度降低，由于压力较大，粘土被压密固化造成掘进和出土困难，由于不能很好地融合搅匀单独排出造成土仓内温度升高更不利于排土，造成不良循环，存在风险性、材料浪费等。

2.砂性土层砂性土层内摩擦角大，渣土流动性差，排土困难，容易造成地面沉降。

通过砂层、粘性土层主要技术措施如下：（1）在即将进入砂层推进时严密注意开挖面和土仓压力变化，注意螺旋机出土口渣土的形状、流态和温度变化。

（2）严格控制出土量，确保土仓压力，以稳定工作面控制地表沉降。

（3）推进过程中向土仓内及刀盘面板注入泡沫或膨润土泥浆进行渣土改良，提高渣土流动性和止水性，防止涌水涌沙发生喷涌现象，利于螺旋输送机排土。

（4）选择合理的推进参数快速通过，将施工引起的对地层的影响减到最小。

（5）控制好盾构姿态，防止盾构上抬。

（6）适当缩短水泥浆的胶凝时间保证同步注浆的质和量，减少地层损失以控制地表沉降。

（7）当通过砂层时尽量避免不正常停机，缩短停机时间；根据推进压力、铰接压力、铰接行程、推进速度和出土情况，土质和土体温度从而判断分析和处理所出现的问题。

（8）在粘性土层中推进利用隔板上泡沫孔和水孔向土仓内注入泡沫和水，利于渣土排出，当刀盘结泥饼可高速空转刀盘利用离心力的作用脱落。

土压平衡盾构工作总结
土压平衡盾构是一种用于地下隧道施工的先进技术，它能够在施工过程中保持
隧道周围土体的平衡状态，有效地减少了地面沉降和地下水涌入的风险。

在过去的一段时间里，我们团队通过对土压平衡盾构的使用和实践，积累了丰富的经验和技术，现在我将对土压平衡盾构工作进行总结。

首先，土压平衡盾构在施工过程中需要严格控制土体的平衡状态。

在盾构机进
行推进时，需要通过合理的土压平衡控制系统来保持隧道周围土体的稳定状态，避免地面沉降和地下水涌入的问题。

我们在实际工作中发现，通过精确的土压平衡控制，可以有效地减少对周围环境的影响，保障施工安全。

其次，土压平衡盾构需要根据地质条件进行合理的调整。

不同地质条件下的土
体特性和地下水情况都会对盾构机的施工产生影响，因此需要根据具体情况进行合理的调整和控制。

我们在实际工作中遇到了多种地质条件，通过对地质勘察和分析，以及合理的施工方案设计，成功地克服了地质条件对盾构机施工的影响。

最后，土压平衡盾构需要严格遵守安全规范和操作规程。

盾构机施工是一个复
杂的系统工程，需要严格遵守相关的安全规范和操作规程，确保施工过程中的安全性和稳定性。

我们团队在实际工作中一直把安全放在首位，通过严格的操作规范和安全培训，确保了盾构机施工的安全和稳定。

总的来说，土压平衡盾构工作是一个复杂而又先进的技术，需要团队成员共同
努力，不断积累经验和提高技术水平。

我们将继续致力于土压平衡盾构技术的研究和应用，为地下隧道施工贡献我们的力量。

软弱地层中土压平衡盾构穿越铁路技术措施的探讨摘要：本文以宁波地铁某隧道区间盾构穿越杭甬铁路桥施工为例，总结阐述了淤泥质粘土等软弱地层中，盾构机穿越既有铁路的技术控制措施，规避了盾构施工引起地面铁路沉降过大的风险，为类似地层下盾构穿越铁路施工积累了经验。

关键词：软弱地层土压平衡盾构穿越铁路控制技术Abstract: this article with a metro tunnel interval ningbo shield through hang-yong railway construction as an example, the paper summarizes the mucky clay and weak stratum, shield construction machine through both the technical control measures railway, avoid the shield tunnel ground subsidence caused by railway too much risk, under the ground for similar shield through railway construction accumulated experience.Keywords: soft layers soil pressure balance shield through railway control technology1工程及地质概况1.1穿越段概况宁波市轨道交通1号线一期工程TJ-Ⅱ标工程处于宁波市海曙区，工程含三车站三盾构区间，总长度约2.3公里。

其中，泽民站~大卿桥站区间盾构须穿越萧甬铁路桥箱涵。

泽民站~大卿桥站区间线路沿中山西路自西向东布设，本区间线路在里程（右）K8+345.000（中心）处下穿萧甬铁路公铁立交桥。

本区间从泽民站东端头（右K7+919.438）始发至铁路桥中心里程（右K8+345.000）处距离约426米，见图1。

1引言随着地下空间的开发与利用, 盾构工法在我国得到了越来越广泛的应用。

盾构工法与传统的钻爆法相比具有自动化程度高、不同地质条件适应性强、对城市居民和建筑物的影响小、在软弱地层中有利于控制地表沉陷、安全性高等优点。

北京、上海等城市地铁盾构工法的成功应用, 使此项施工技术在我国日臻完善。

在总结广州、南京、深圳的地铁盾构施工经验的基础上, 对土压平衡式盾构法在复杂地质及穿越建筑物施工技术作初步探讨。

2土压平衡式盾构概述土压平衡式盾构又称削土密封式或泥土加压式盾构。

适用于含水的软土、软岩、硬岩及混合地层的隧道掘进。

掘进施工可采用土压平衡、气压平衡和敞开三种模式。

掘进操作可自动控制、也可半自动控制或手动控制。

盾构机配备了自动导向系统, 可控制和稳定掘进方向, 具有灵活转向纠偏能力, 掘进误差可控制在±20 mm 以内。

盾构刀盘结构具有刀具(滚刀、齿刀) 的互换性和可更换性, 因此, 其可适应地层更广, 能满足不同地层的掘进速度要求。

盾构配备了同步注浆系统, 对控制隧道周围土体沉陷及建筑物保护非常有利。

盾构配备了泡沫及膨润土注入系统, 有利于碴土改良。

配备了压缩空气系统, 有利于防止工作面的渗水及控制地表沉降。

3复杂地质条件下的盾构掘进控制技术3.1.1盾构穿越软硬不均地层结合地质资料, 事先探明上软下硬地层的软硬情况; 采用土压平衡或气压平衡模式掘进, 必要时注泡沫或泥浆对碴土改良; 采取必要措施, 重视盾构的轴线控制和姿态控制, 如: 合理利用超挖刀、根据测量数据及时修正千斤顶推力组合、合理利用铰接千斤顶调整盾构姿态、利用刀盘正反转、使用稳定翼等措施对盾构旋转进行控制、放慢掘进速度以便更好的保护设备和控制轴线。

3.1.2盾构穿越砂层、淤泥层段通过对南京、广州、深圳地铁盾构掘进情况调查, 在穿越部分砂层、淤泥层地段时, 所采取的施工技术主要有: 采用土压平衡模式掘进, 严格控制出土量, 确保土仓压力以稳定工作面, 控制地表沉降; 盾构掘进过程中向土仓内及刀盘面注入泡沫等添加材料, 改善碴土性能, 提高碴土的流动性和止水性, 防止涌水流砂和发生喷涌现象, 并利于螺旋输送机排土; 选择合理的掘进参数, 快速通过, 将施工对地层的影响减到最小; 运用导向系统和分区操控推进油缸, 控制盾构姿态, 防止盾构抬升; 适当缩短浆液胶凝时间保证同步注浆质量, 减少地层损失, 以控制地表沉降。