下载文档原格式
浅析砂卵石地层盾构施工摘要高富水、高砂卵石含量地层由于其特殊地质条件，盾构施工中存在较大风险，控制超挖，是降低盾构施工风险的关键，文章针对施工存在的几个主要问题提出解决的办法。
关键词高富水、砂卵石地层；超挖控制；Abstract: Due to the special geological conditions of the high water-rich, high content of sand and gravel strata, there is a big risk in shield construction, and control of over break is the key to reduce the shield construction risk, articles propose solutions for several major construction.Key words: high water-rich sand and gravel strata; over break control;引言高富水、高砂卵石含量地层宜选用土压平衡盾构，泥水盾构已经证明在此地质条件下不适用。
由于地质条件的特殊性，盾构掘进过程中都均存在超挖现象。
如何提高盾构掘进过程中渣土的流动性、塑性，进而提高掘进速度，最终达到减少超挖之目的，对于超挖量大的地段提出采用顶管注浆的方式填充空隙，可以有效控制地表沉降，降低盾构施工风险。
同时对盾构刀盘刀具配置、注浆回填进行阐述，最后对盾构施工的进出洞及特殊地段沉降大问题提出了自己的看法，并给出解决的方法。
实践证明，可以有效提高盾构施工进度，降低盾构施工风险。
特殊地质盾构穿越砂卵石土层，土体透水性强、渗透系数大，地下水水量丰富，自稳性差。
现有盾构的适用性对某地砂卵石层的原始地质经过筛分实验与盾构的适用相比较(如图1，红色区域为成都砂卵石粒径范围)，从图中可以看出砂卵石地质不适用于土压平衡盾构施工，也不适用于泥水平衡盾构施工，但要想采用土压平衡盾构施工，必须采取有效的措施，使其渣土适用于土压平衡盾构施工。
例析砂卵石地层盾构施工引言：成都地铁采用盾构法施工已经多年了，盾构掘进技术有所突破，但在复杂地质条件下盾构掘进超方现象还是时有发生，导致地表产生塌陷风险。
成都地铁4号线二期西延线土建6标1队盾构施工区域，大粒径漂卵石地层土压平衡盾构掘进过程进行压力控制，掘进参数摸索制定、渣土改良、降低超方、移动围挡等，确保地表安全。
一、工程概况成都地铁4号线二期工程土建6标1队盾构施工主要工程数量有：1#盾构井～凤溪站～南熏大道站～光华公园站区间，左线区间长2126.408m，右线区间长2110.577m，盾构掘进总长度为4236.985m。
盾构施工顺序为：凤溪站→南熏大道站→光华公园站；凤溪站→1#盾构井。
盾构区间隧道施工顺序图成都地铁4号线二期工程土建6标1队盾构施工区域难度大，很具有代表性的是凤溪站～南熏大道站盾构区间，凤南区间全长878m，起于南熏大道二段与向阳大道交叉口西侧，沿南熏大道二段、上林宽境右侧绿化带、光华大道三段下方穿行至南熏大道站。
区间下穿凤溪河渠及多处雨污水管线，旁穿中国人民武装警察部队水电第九支队、中国人民武装警察部队水电第十支队、柳城谊苑和上林宽境等多处商住区。
正线线路共4处曲线，最小曲线半径为300m，最大为400m，纵断面采用“V”型節能坡型式，最大纵坡25‰，最小纵坡2‰，区间最小埋深约9.7m，最大埋深约15.5m。
区间左线在ZDK20+366.024=ZDK20+350.000设16.024m长链，区间隧道右线全长862.299m，左线全长878.324m。
联络通道兼泵房设置于ZDK20+281.000，覆土约15.8m，采用矿山法施工。
管片衬砌环宽1500mm和1200mm，外径Φ6000mm、内径Φ5400mm、厚度300mm，C50混凝土、6块/环分块形式，错缝拼装。
二、工程地质及水文地质情况盾构区间主要穿越〈2-9-2〉中密卵石土、〈2-9-3〉密实卵石土和〈3-8-3〉密实卵石土地地层，漂卵石含量70～90%，卵石粒径一般为20～200mm，漂石含量根据探坑揭示含10～25%，漂石粒径集中在200～300mm ，凤南区间大于300mm粒径漂石含2～5%（体积比），漂卵石抗压强度41～299MPa。
砂卵石地层中土压平衡盾构施工问题与对策研究作者：郭亮来源：《城市建设理论研究》2013年第21期摘要：本文依托北京地铁7号线广渠门外～广渠门内区间工程，对盾构在砂卵石地层中掘进时出现的问题做出分析，并提出针对性措施。
在工程实践中取得了良好的效果，结果对类似地层中类似工程具有一定的借鉴和参考价值。
中图分类号： TU7 文献标识码： A 文章编号：一、工程与地质概况1.1 工程概况本工程为北京地铁7号线工程广渠门内站～广渠门外站区间，本区间线路主要沿现状道路布置，呈东西走向，起点为广渠门内站，线路出站后在广渠门站后设置盾构吊出井，再沿广渠门内大街路中向东延伸，盾构区间先后下越本家润园人行天桥、京山线广渠门铁路框架桥、东护城河，旁穿领行国际地下车库、广渠门立交桥、及忠实里2栋16层楼，进入广渠门外大街，在广渠门外大街与广和里路交汇处设置广渠门外站。
左线K10+671.304～K11+705.700，长1033.057m；右线K10+670.154～K11+705.700，长1035.546m，本区间采用盾构法施工。
盾构机采用全封闭加泥式土压平衡盾构，所选择的土压平衡盾构适用于各种土层及这些土层的互层，适用范围广，采用直径6.14m 土压平衡盾构机，具有铰接装置。
面板式刀盘，开口率38%。
1.2 地质概况区间隧道覆土10～19m，隧道洞身主要穿过的地层有中粗砂层、圆砾层、砂卵石层、粉质粘土层、粉土层、细中砂层。
沿线地层条件复杂，区间隧道主要走行于渗透系数很大（约60m/d）的砂卵石地层。
区间地下水位埋深为7.00～8.60m，地下水位高程1514.90～1515.98m。
地下水主要赋存于粉土、粉质黏土及卵石土层中，属潜水类型。
该地质段的地层状况见图1。
图3 粉细砂、圆砾及卵石层地质纵断面图1 - 杂填土；2 - 粘质粉土；3 - 粉质粘土；4 - 粉细沙；5 - 中粗沙；6 - 卵石；7 - 圆砾层隧道围岩分级为Ⅵ级，土石可挖性等级为Ⅱ级，盾构掘进难度较大、施工精度不易保证。
土压平衡盾构施工中渣土改良技术的应用摘要：近年来，我国的工程建设越来越多，土压平衡盾构施工越来越多，在土压平衡盾构施工中，渣土改良技术的应用越来越广泛。
渣土改良效果的优劣是土压平衡盾构能否正常掘进的重要影响因素之一，不同的渣土改良方法对盾构推力、扭矩、地表沉降控制等产生不同结果。
为了进一步提高土压平衡盾构机施工的适应性，可对其渣土改良技术开展相应的研究，本文首先分析了常用渣土改良剂及特性，其次探讨了盾构机在砂卵石地层中掘进时可能出现的不利情况，最后就土压平衡盾构渣土改良精细化控制进行研究，以供参考。
关键词：土压平衡盾构；渣土改良；试验引言土仓内渣土改良是土压平衡盾构隧道工法的重要技术环节，渣土的改良效果直接影响着开挖面的稳定性和土仓内渣土的运输状态。
和易性是改良渣土的重要特性之一，反映了渣土自身的流动特征，改良渣土和易性差极易诱发刀盘扭矩大且磨损严重、千斤顶推力大、土体饼化堵仓、喷涌等问题，进而导致掌子面支护压力不足、甚至塌方等一系列事故。
因此，有必要针对改良渣土的和易特性及其评价指标进行深入研究。
1常用渣土改良剂及特性土压平衡盾构渣土改良所用改良剂多为泡沫、膨润土、聚合物等一种或几种材料的组合，并通过使用量的调整使盾构切削下来的渣土具有良好的流塑性、合适的稠度、较低的透水性和较小的摩擦力。
如一般黏土地层中多使用泡沫剂、分散剂、水组合作为改良剂，砂卵石地层多使用膨润土作为改良剂，岩石地层多使用泡沫剂、水作为改良剂，富水砂、砂砾地层多使用膨润土、聚合物为改良剂。
2盾构机在砂卵石地层中掘进时可能出现的不利情况(1)当砂卵石地层处于无水状态时，由于沙粒相互咬，内部摩擦就会发生，土壤流动性差，土仓填土时，随着渣土量的增加刀盘扭矩随即增大，导致仓土排出不良，严重情况下，刀盘泥饼现象，直接影响盾构掘进。
(2)无水砂卵石地层中未改良渣土的流动塑性较差，造成掘进过程中刀盘扭矩增大，盾构机的推力也随及增大，刀盘刀具因摩擦阻力增大而产生较多的热量，从而加剧刀具的磨损，同时其磨损加剧影响着盾构机的工作性能和传动效率。
富水砂卵石地层中盾构施工的控制难点及措施
1.土层的物理特性
富水砂卵石地层的物理特性较为复杂，控制困难。
在施工前，需要对
土层进行详细的调查和分析，确定土层的厚度、颗粒大小和含水量等参数，为后续的施工做好准备。
在施工过程中，可以采用增加切割刀盘的数量和
规格、提高推进速度等方法，增强盾构机的推进力，提高施工效率。
2.地下水环境
由于富水砂卵石地层中含有大量的地下水，施工时需要进行有效的水
阻控制。
首先，需要进行地下水位的监测和测量，了解地下水的流动方向
和流速，以便合理设计降水井和排水系统。
其次，在施工前需要进行预排
水措施，将地下水降低到可控制的范围内。
在盾构施工过程中，可以采取
封顶法和预注浆法等措施，有效控制地下水位，减小土体的稳定性变化。
3.地层变形和控制方法
富水砂卵石地层的变形较大，在施工过程中需要注意地层的变形和沉
降情况，及时采取控制措施。
首先，需要进行地层的预测和分析，确定地
层的稳定性和变形特点。
在盾构机的设计中，可以采用强化盾构机结构、
增加刀盘的切割能力、减小切割面积等措施，降低地层的变形。
其次，要
加强地层监测和监控，及时掌握地层变形的情况，调整施工参数，保持施
工的稳定性。
总而言之，富水砂卵石地层中盾构施工的控制难点及措施主要涉及土
层的物理特性、地下水环境、地层变形和控制方法等方面。
针对不同的难点，可以采取相应的措施，加强施工前的调查和分析，进行地下水位的监
测和控制，加强地层变形的预测和监测等，以确保盾构施工的安全和稳定性。
