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富水复合地层盾构法隧道施工及其装备优化关键技术与应用1. 引言1.1 概述在现代城市化进程中，地下交通系统的建设一直是解决城市交通拥堵问题的关键所在。
然而，在许多城市建设过程中遇到了一个共同的挑战，即复杂多变的地质环境和大量富水地层给隧道施工带来了很大困难。
为了克服这些困难并提高施工效率，富水复合地层盾构法应运而生。
1.2 文章结构本文旨在全面探讨富水复合地层盾构法隧道施工及其装备优化关键技术与应用。
文章分为五个部分：引言、富水复合地层盾构法隧道施工技术、富水复合地层盾构法隧道装备优化技术、富水复合地层盾构法隧道施工技术在实际工程中的应用以及结论与展望。
1.3 目的本文的目的是系统阐述富水复合地层盾构法隧道施工及其装备优化关键技术，深入分析该方法在实际工程中的应用，并总结经验教训，为相关领域的从业人员和研究者提供一些有价值的参考和借鉴。
通过本文的撰写，旨在促进富水复合地层盾构法隧道施工技术的发展和应用，为城市交通建设贡献力量。
2. 富水复合地层盾构法隧道施工技术:2.1 背景介绍:富水复合地层指地下水位高、土层较软或含有水化岩等条件下盾构施工的特殊地质环境。
在传统的盾构施工中，遇到富水复合地层往往会面临一系列挑战，如泥浆稳定性差、密封性要求高、洞口控制难度大等问题。
2.2 工程实施步骤:针对富水复合地层盾构法隧道施工，通常需要进行以下关键步骤：(1) 前期调查：对目标区域进行详细勘察和调查研究，获取地下水位、土壤类型、岩性等相关信息。
(2) 支护设计：根据调查结果，结合盾构机的特点和隧道设计要求，进行支护结构设计，确保在施工过程中维持良好的围岩稳定性和密封性。
(3) 泥浆系统优化：针对富水条件下泥浆稳定性差的问题，可以采用添加剂提高泥浆的黏度和稳定性，并进行系统优化，保持泥浆的持续循环和净化。
(4) 泥水平衡控制：通过合理设计盾构机的喷注量、螺旋输送机的送料速度等参数，实现泥水平衡控制，防止因过量输入或排出导致隧道内外水压差大。
复合地层中盾构法建设地铁地表沉降规律研究1. 本文概述本研究针对城市复杂地质条件下地铁隧道施工过程中采用盾构法穿越复合地层时地表沉降问题，旨在深入探讨并揭示此类工况下的地表沉降机理与规律。
论文首先回顾了国内外关于盾构施工引起地表沉降的研究进展，总结了现有理论方法和工程实践中的关键技术措施，并指出了复合地层特性对地表沉降控制的重要性。
在此基础上，本文通过翔实的现场监测数据收集、理论分析与数值模拟相结合的方法，系统研究了盾构掘进过程中的土体应力重分布、地层变形以及地表沉降的发展演变规律。
本文还将探究盾构施工参数（如推进速度、刀盘推力、注浆压力等）与地表沉降之间的内在联系，构建适合于复合地层条件下的地表沉降预测模型，并提出针对性的地表沉降控制策略与优化建议，力求为类似工程项目的科学决策与安全施工提供理论指导和技术支撑。
2. 复合地层特性及其对盾构施工的影响复合地层通常指由多种地质单元交错分布或相互叠加形成的复杂地质环境，这种地层组合了如黏土、砂土、砾石、岩石以及人工填土等多种土壤类型，甚至可能包含含水层和不透水层的交替出现。
在地铁盾构施工中，复合地层的特性对盾构掘进过程及其引发的地表沉降有显著影响。
复合地层的力学性质差异大，各层之间的摩擦系数、强度、压缩性和渗透性等参数各异，这导致盾构机在掘进过程中所受阻力、刀盘切削效率和地层稳定性存在较大变异性。
例如，在穿过坚硬岩石层后进入软弱黏土层时，盾构机推进压力需要适时调整以防止因推力突变而造成的地层扰动过大，从而减小地表沉降的风险。
复合地层中的地下水状况也对盾构施工和地表沉降有着直接关系。
含水层的存在会增加地层的可压缩性和流动性，使得盾构掘进时易产生更大的地层损失和地下水突涌，进而加剧地表沉降和周边环境破坏。
而采用合理的注浆技术、控制掘进速度和土压力平衡则是有效应对地下水影响的关键措施。
不同地层间的过渡界面往往是地表沉降较为敏感的区域，盾构通过这些界面时，由于应力传递和扩散效应，可能会导致地层应力重新分布，加大地表沉降的不确定性。
典型复合地层盾构开仓工况分析与技术研究一、引言盾构法是一种在地下开挖隧道的工程施工方法，它已经成为了现代城市地下工程的重要施工方式。
随着城市化进程的不断加快，城市地下空间的利用需求也越来越大，对盾构法的需求也在逐步增加。
在施工过程中，不同的地层情况对盾构法的施工产生了很大的影响，尤其是在复合地层中进行开仓工况时，需要更加细致的分析和技术研究来保证施工的顺利进行。
1. 复合地层的特点复合地层是指在一定距离内发生不同地质条件的地层，包括了软土层、饱和土层、岩溶层、固结土层等不同性质的地层。
在盾构施工中，遇到复合地层会增加施工难度和风险，需要加强设计和施工管理来应对复合地层的挑战。
2. 开挖工况分析复合地层盾构开仓工况分析需要考虑多种地质条件对盾构机开挖的影响，包括了地下水位、土体稳定性、隧道断面设计等因素。
在软土地层中，需要额外考虑地下水对地层稳定性的影响；在岩溶地层中，需要关注地下溶洞的出现对盾构机的影响；在固结土层中，需要注意土层的固结性和承载力。
3. 难点及解决方法在复合地层盾构开仓工况中，存在着一些难点，如如何在多变的地质条件下实现稳定的盾构施工、如何避免地层塌陷和涌水等问题。
针对这些难点，需要采取相应的解决方法，比如在软土地层中可以加固土体、加强排水系统；在岩溶地层中可以对地层进行预处理、采取适当的支护措施；在固结土层中可以通过承载力计算来确定支护结构。
三、技术研究1. 盾构机设计优化针对复合地层盾构开仓工况，需要对盾构机进行设计优化，使其能够在不同地质条件下顺利施工。
这包括了在盾构机的结构设计和动力系统上进行优化，增加盾构机对地层变化的适应性和稳定性。
2. 地层探测技术研究地层的情况是盾构施工的基本依据，因此需要加强地层探测技术的研究，使地层探测能够更加准确地反映地下情况，为盾构施工提供可靠的数据支持。
3. 施工管理技术研究在复合地层盾构开仓工况中，施工管理显得尤为重要，需要对施工管理技术进行更深入的研究，包括了盾构机操作技术、隧道支护技术、地下水控制技术等方面。
复合地层隧道盾构施工技术及质量控制摘要：隧道工程项目的建设施工在复杂的环境中进行，对工程施工单位提出了较高的专业要求。
在这一背景下，盾构施工技术成为提高隧道开挖效率和安全性的重要工具。
本文着重分析和研究了复合地层条件下的隧道盾构施工技术要点，并提出了关键的质量控制策略，以有效确保隧道盾构施工的效率和安全性。
这些策略有助于克服复合地层环境带来的技术挑战，提高隧道工程施工效率，并为今后类似项目提供有价值的经验和参考。
关键词：盾构施工、质量控制、复合地层我国社会经济持续快速发展，基础设施建设规模和施工量不断上升，特别是在铁路、地铁、高速公路和隧道工程领域。
在这些交通工程项目中，隧道工程的重要性不言而喻，它直接关系到交通通行效率、质量和安全性。
然而，隧道工程施工常常受到当地地质环境的影响，这使得其具备了一定的复杂性。
具体来说，复合地层环境下的隧道工程施工需要具备更高的专业要求和标准。
复合地质条件通常指的是地层中存在坚硬的岩体以及基础岩石凸起等复杂地质条件。
这种不均匀的地层条件对隧道盾构施工构成了挑战，可能导致施工难度增加，工程进度受到严重影响，同时也可能引发安全隐患。
因此，本文旨在深入探讨复合地层条件下的隧道盾构施工技术，并提出了相应的优化处理策略，以确保在复杂地质条件下隧道工程施工的质量和安全性得以有效保障。
通过对这一重要问题的研究和分析，可以为相关工程领域提供有益的经验和指导。
1 复合地层盾构施工技术原理和工作范围1.1盾构法施工原理盾构机设备具备先进的前进刀盘技术，能够同时进行地层的切割和挖掘，这一特性在减少地层扰动方面起到了关键作用，有效提高了施工效率。
盾构机的工作原理使其能够在地下施工中高效地前进，同时确保施工面的稳定性，减少了对地下结构和周围环境的不良影响。
施工中，主动支护和被动支护相互结合使用，主动支护通过刀盘前端的土仓来控制工作面的工作压力，防止地层的崩塌和沉降，被动支护则是通过盾构机的盾壳与刀盘的结构，被动地支撑周围的地层，保持围岩的稳定性。
盾构施工在复合地质条件下同步注浆应用分析摘要：根据复合地质条件下利用同步注浆法开展盾构施工这一问题，本文通过对同步注浆方式的了解，得到砂浆稠度的不同、强度的变化以及沁水性、流动性等的不同都会影响对同步注浆有一定影响，通过对不同地质条件下同步注浆方式的讨论，为盾构施工提出了简要意见，希望对以后的类似的工程有一定的指导作用。
关键字：同步注浆；复合地质；盾构施工0引言由于盾构法在施工期间对地面的影响较小，开展起来安全并且速度快，因此很受广大城市的欢迎，但是在施工过程中产生的盾尾间隙对地面以及盾构机的姿态等多方面都会带来严重的影响，因此本文引入同步注浆法，在盾尾处注浆有效减少对地下以及周边结构物扰动，并且可以很好地充当第一道防水线，有利于维持隧道的稳定性。
1.复合地质及同步注浆介绍1.1同步注浆方式本次盾构机制同步注浆系统采取的是砂浆注浆的方式，被拌制以后，通过搅拌车和设备泵运输到车架上的浆桶内，在盾构机推进的时候，及时的通过注出口注入土体，减少建筑空隙，从而避免地面沉陷的情况发生。
在注浆过程中为了确保浆液可以有效的注入土体中，那么必须保证注出口的压力大于盾尾泥水的压力，对注入量的适当调节，可以造成注浆压力的改变，但需要保证注浆压力的设定值需要低于理论值。
注浆压力的设定值公式为P=P1+P2+P3，其中p1、P2、P3分别是切口水压力、管阻以及常数，P代表的是注浆压力。
注浆量的控制，其土体的实际注浆量应该为理论空隙的左右，而压浆量及压浆点要根据地层的变形及压力值的监测而确定，盾构机的速度要与同步注浆的速度向匹配。
1.2复合地质条件盾构施工在掘进至大约里程处，中间需要穿过砾砂、卵石等多层复合地质，这在国内工程当中属于比较复杂的地质工程，在采取同步注浆的背景下，盾构掘进段（）区间从江底到到盾构机底部的地质较为复杂，地质情况上软下硬，主要经过砂砾、圆砺、卵石以及粉砂岩几种地层，强风化粉砂岩地层属于高强度的硬岩，卵石及砂砾地层属于高渗水的砂卵石地质，稳定性能极差。
复合地层与盾构施工技术竺维彬鞠世健盾构法施工与其它传统的地下工程施工工法一样，其终极目标是完成一项特色的地下工程，比如一条地下隧道或地下车站，它的不同点在于，盾构法采用了特殊的施工工具盾构机。
盾构机是根据施工对象“量身定做”的，盾构机制造所依据的对象，称之为施工环境，它是基础地质、工程地质、水文地质、地貌、地面建筑物及地下管线和构筑物等特征的总和。
由此可以看出，如果不详细研究施工环境，也就造不出适应性强的盾构机，也就谈不上顺利地进行盾构施工。
在施工环境的诸多因素中，基础地质和工程地质特征是最重要的，因为它们是盾构机选型及采用盾构施工工艺最重要的先决条件。
在实践当中，对地质特征的研究往往被忽视。
殊不知，没有什么盾构施工技术不是与地质特征有关的，尤其是在复合地层中的盾构施工。
1复合地层的概念在盾构施工的过程中，围岩岩土力学、基础地质和工程地质等特征的各向均匀性直接影响盾构机的选型、盾构施工工艺的选择等关键性问题。
从这个意义上讲，可以宏观地将围岩地层区分为两类：均一地层和复合地层。
1.1均一地层1.1.1均一地层的概念严格意义的各向同性的均质地层在自然界是不存在的，本文定义的均一地层是指在开挖断面范围内和开挖延伸方向上，由一种或若干种地层组成的，或岩土力学、工程地质和水文地质等特性相近的地层或地层组合。
均一地层有两种情况：（1）单纯的软土地层：从地质图（见图1）中可以看出，地铁隧道穿越了Ⅱ层，主要为粉砂质土和Ⅲ层为粉质粘土，这两种地层的物质组成及其结构和构造都存在着一定的差异，但它们的岩土力学性质以及工程地质和水文地质特征就盾构机的选型和盾构施工而言，差别并不大。
根据上述地层特点，南京地铁选用了适应软土地层的盾构机，其刀盘为平面直角型的，只安装刮刀（见图2）。
类似的均一地层，还普遍存在于上海地铁、天津地铁、北京地铁以及过长江隧道等的施工当中。
（2）单纯的硬岩地层（如西安~安康铁路秦岭Ⅰ线隧道）。
隧道断面范围内以两种岩石为主，一种是混合片麻岩，单轴抗压强度为78~137MPa，整体性较好，裂隙较少。
典型复合地层盾构开仓工况分析与技术研究随着城市建设的加速和城市化进程的不断推进，地铁已经成为了人们出行的重要交通工具。
而盾构法则是地铁隧道建设的主要技术之一，只有深入研究盾构法的开挖技术和工程实践，才能保证盾构隧道建设的顺利进行。
其中，复合地层是盾构工程的一大难点，因为不同的地层结构存在相互迭加和不同结构物理化学特性的影响，可能造成破坏和不稳定性等问题。
本文主要研究典型复合地层盾构开仓工况的分析和技术研究。
通过对盾构掘进工程实践案例的研究，结合工程地质条件和现场实测数据，对复合地层盾构工程的开挖和支护方式进行分析和探讨。
本文主要分为以下几个方面展开。
盾构开仓工况通常指的是盾构掘进机器在开始挖掘之前，需要先开成形仓，这是因为盾构的外壳是不连续的，必须先开成形仓以便将其连接。
然而，在复合地层中开挖成形仓并不容易，需要考虑以下几个方面的因素。
1.地质条件不同地质条件会导致盾构开仓的难度不同。
例如，土石混合层有较强的空间不连续性和物理力学特性的变化，开挖成形仓要考虑它们的不稳定性和变形性。
而对于含水层和软土层，由于它们的水位比较高，开挖成形仓需要考虑到水位的变化和对支护结构的影响。
2.支撑结构开挖成形仓需要有一定的支撑结构，以便保障盾构掘进机器的安全进退。
支撑结构的类型和参数的选取影响着其支撑力和稳定性。
选择合适的支撑结构是关键，以便在充分保障盾构掘进机器的操作安全前提下，尽量减少复合地层开仓的难度。
3.进退方向盾构掘进机器的进退方向对开仓也是有影响的。
特别是，对于曲线盾构隧道，由于曲线的几何特性，开挖成形仓往往需要考虑到非对称性和偏心特性等问题。
因此，进退方向的选择也是影响复合地层盾构开仓工况的一个重要因素。
二、技术路线开挖成形仓存在许多可行的技术路线，但对于不同的地质条件和实际工程情况，选择不同的技术路线是十分重要的。
本部分主要对技术路线进行讨论，略分如下:1.机械挖掘法机械挖掘法是盾构掘进的一种单向开挖方式。
摘要:通过对复合地层地铁盾构隧道下穿多栋建筑物沉降的监测与分析，依如实际工程监测数据，分析了建筑物沉降的历时转变、地层条件、双线隧道、近接条件及建筑物基础形式等因素对建筑物沉降的阻碍，取得了建筑物沉降规律。
关键词:复合地层，盾构，隧道，沉降0引言地铁盾构隧道临近建( 构) 筑物施工时，对周围土体产生的扰动引发上部地层沉降和位移，过大的沉降和位移往往又会造成临近建筑物倾斜乃至倒塌、地下管线的断裂等事故。
当隧道处于上软下硬的岩土复合地层时，操纵地表沉降、保证既有建( 构) 筑物平安问题更为突出。
FORTH ＆THORLEY 对一直径为9．7 m 的双圆隧道旁穿31 层高楼引发的地面沉降进行现场监测，发觉地层向隧道方向发生的竖向位移致使桩侧摩阻力减小［1］。
徐永福通过盾构施工的现场监测，分析以为盾构掘进引发的地表沉降的机理是土体应力状态的转变［2］。
黄宏伟，张冬梅对各国盾构隧道施工监测数据进行分析、对照，指出盾构各时期引发地表沉降具有较大的变异，要紧取决于地层条件、盾构施工技术及周围环境［3］。
徐永福，孙钧，傅德明等依照盾构掘进时的多项实测结果，分析了盾构掘进施工对周围土体的阻碍［4］。
李大勇，王晖，武亚军对盾构掘进引发的建筑物沉降、地下管线位移和地下水位的监测数据进行分析，取得了地表变形与土层压力、出渣量的关系［5］。
申景宇对盾构区间掘进阻碍范围内较有代表性的几座建筑物的沉降、倾斜特性等进行了分析［6］。
由此可知，施工监测法是研究盾构施工对周围环境阻碍的最要紧手腕，应用最为普遍和有效。
本文以深圳地铁2 号线东延线工程香梅北站—景田北站区间盾构隧道为背景，拟通过量栋建筑物沉降监测数据的分析，给出复合地层中盾构掘进引发的建筑沉降的规律，尤其是后行隧道引发的二次沉降规律。
1工程概况深圳地铁2 号线东延线工程香梅北站—景田北站区间设计为左右线分离的单线盾构隧道( 右线长1 012．713 m，左线长1 013．644 m) ，区间隧道拱顶埋深为10 m ～22 m，左右线间距9．8 m ～13．2 m。
盾构施工——粘土中的渣土改良方案范文一、基本情况在此过程中项目部采取各种措施来解决问题，但由于地层条件恶劣等因素，目前未能根本解决此难题。
经过多年的工程实践，我方认为如下因素会导致这种不利情况出现：1.盾构通过地层条件差，广州这种典型的复合地层对盾构施工是个极大的考验。
在这种粘土层中，经过改良剂和水的浸润，在刀盘的搅拌下，土体粘度增大，很容易粘附在刀盘上，同时由于相互之间的摩擦产生瞬间高热，使土体结焦附着在刀盘上不易除掉。
2.泡沫剂等外加剂使用不当，在不同的盾构条件下，泡沫剂的使用参数应做相应调整，包括注入率，发泡倍率，稀释倍率，流量等。
正确使用泡沫剂有利于防止结泥饼，降低扭矩，提高工作效率。
3.使用工艺不恰当，在恶劣地质条件下，刀盘转速，推进速度，螺旋剂排土速度，外加剂的配合使用都会影响施工质量。
三、产品介绍针对项目部目前出现的问题和对其影响因素的分析，我们建议采取ELCO高分子材料和发泡剂配合使用来预防和解决盾构机在粘土层中的掘进问题。
ELCOSTP401A是一种长链分子的有机化合物,可以单独使用，也可与膨润土及泡沫配合使用。
当高分子材料与渣土混合时，这种长链分子就会附着在渣土颗粒的表面形成高分子膜，当这些颗粒相互碰到一起时，聚合物分子就将颗粒粘结在一起形成网络结构，防止水分渗透，改良渣土的和易性。
ELCO高分子材料的水溶液注入到砂层中，在地层中发生交联反应，形成凝胶体系，迅速锁住水分，以此降低高含水地层的渗透率，防止喷涌。
ELCO高分子材料的稀溶液亦可使用在粘性土中，它能够在渣土的表面形成一层韧性的高分子膜，具有极好的润滑性能，防止土仓内结泥饼，使其粘土成塑性流动，减少刀具和皮带的磨损。
在实际使用时，在沙砾层中建议按2～5‰的比例稀释，注入率为10～20％；在粘性土中建议按0.3～1‰的比例稀释，注入率为25～40％。
当与其他外加剂配合使用时，请酌量增减。
具体使用参数参考下表。
表1：高分子材料应用实例指标盾构机外径R，m横截面积S，m2推进速度v，mm/min单位长度渣土体积，m3/m改良剂注入率改良剂注入量，m3/m改良剂稀释倍数原液注入量，L/m稀释液注入流量，L/min原液注入流量，L/min砂层6.2530.74030.710%3.072‰6.14122.80.25粘土层6.2530.74030.730%9.210.5‰4.61368.40.18四、解决方案基于以上介绍，我司推荐使用发泡剂＋高分子材料两种外加剂来预防和解决这种情况。
浅述复合地层盾构施工技术摘要随着经济的发展与时代的进步，城市的建设速度也加快了，无论是公共设施还是建筑都有翻天覆地的变化，高楼大厦已随处可见，但城市的地面利用率也因此大大提高，所剩下来的可利用空间少之又少，并且，由于犹如蜘蛛网一般的电线、管道埋在地下，地下的可利用空间也十分稀少。
所以，盾构法作为开拓地下空间资源极其有效的一种方法，成了当今社会主要研究的技术之一。
关键词盾构技术;复合地层;盾构机在当今科技迅猛发展的时代，经历众多科研人员与施工人员的艰辛实验，克服许许多多从未遇到过的技术难题，并尝试众多新的思路和设计，才使得地层盾构技术渐渐成熟起来，并且成功地运用该技术进行了大型施工，对我国城市的建设以及地下交通的发展有着非同小可的意义。
1 复合地层盾构技术的简介盾构技术作为开拓地下资源、发展地下交通的一项高级技术，其最终目的与其他任何的传统地下施工技术是几乎一样的，都是为了合理高效地利用地下空间资源来建设一项具有特色的地下工程，例如一个地下火车站或地下隧道，而盾构技术的不同之处在于，其使用的施工工具盾构机十分特别[1]。
为什么说盾构机特别呢？因为其通常是为施工对象量身定做，由于施工环境的多种多样，盾构机不仅需要拥有极好的适应性，还需要“对号入座”，不同的施工环境匹配不同的盾构机种类。
而施工环境往往由多种因素决定，其中最为主要的是基础地质和工程地质特征，作为决定盾构机种类的先决条件，其常常在实践中被工作人员给忽略。
并且在复合地层中的盾构施工是最需要匹配好地质特征的，如果不能选用合适的盾构机，施工的进程会受到严重的影响。
盾构的类型主要分为两种，分别是复合盾构和软土盾构。
前者是一种软土和硬岩都能适应的盾构类型，在同时拥有硬岩和软土两种地质特征的复杂地质层使用的比较多，并且复合盾构拥有两种或两种以上的施工刀具，其刀盘既有适合软土施工的刀具，又同时安装有适合硬岩的刀具。
而后者则是只适用于软土地质特征的一种盾构，软土盾构的刀盘只安装软土刀具，例如切刀、刮刀以及先行刀，相比复合盾构，少了适合硬岩的滚刀。
复合地层对盾构施工的影响【摘要】目前我国正处于轨道交通建设的繁荣时期，国内40多座百万人口以上的特大城市均开展了城市快速轨道的建设或建设前期工作。
其次在越江道路、输气和市政排水隧洞、核电站取水隧洞等工程中广泛采用盾构法施工。
通过本文的介绍，使读者对盾构施工在复合地层施工有一个简单的了解。
【关键字】施工环境盾构机复合地层孤石刀盘一、施工环境的定义盾构机是根据施工对象“度身定做”的，正如裁缝要根据具体的人进行“量体裁衣”一样；否则缝制的衣服就不合身。
制造盾构机所依据的对象（即“身”）称之为施工环境。
它是基础地质、工程地质、水文地质、地貌（统称地质环境）、及既有（或在建）的房屋、管线、桥梁、隧道、道路、轨道交通等建（构）筑物和设施，以及文物、地表水体（统称周边环境）等特征的总和。
二、施工环境在盾构施工中的地位就目前的科技水平，盾构机在很长一段时间内仍不是一种万能的掘进设备。
若施工环境变了，盾构机设计就会不同。
在软土地层中掘进的盾构机与在岩石地层中的盾构机有很大区别。
浅埋的过江的盾构机或深埋的开挖岩石为主的盾构机就需要一些特殊的配置。
准确判别施工环境就是盾构施工工法的基础。
图2-1 软土盾构机图2-2硬岩盾构机（TBM）三、复合地层3.1复合地层的概念开挖断面范围内和开挖延伸方向上，由两种以上在岩土力学、工程地质和水文地质等特征相差悬殊的不同地层组成的地层，定义为复合地层。
复合地层是相对于单一地层来说的。
均一地层是指在开挖断面范围内和开挖延伸方向上，由一种或若干种地层组成的，或岩土力学、工程地质和水文地质等特性相近的地层或地层组合。
比如单纯软土地层或单纯的硬岩地层等。
复合地层的组合方式为：在断面垂直方向、水平方向上和二者兼而有之的不同地层的组合。
⑴复合地层在垂直方向上的变化。
最典型的垂直方向上的复合地层就是“上软下硬”地层。
即隧道断面上部是第四系的松软土层，而下部是坚硬的岩石地层；或者上部是软弱的岩层而下部是硬岩层；或者是在硬岩层中夹软岩层，或软岩层夹硬岩层等。
如图3-1所示的地层。
图3-1 复合地层垂直方向变化剖面图⑵复合地层在水平方向上的变化。
在一施工段当中，可能分布着不同时代、不同岩性或不同风化程度，从而表现出不同岩土性质的地层。
比如广州地铁五号线草～陶区间的地层（见图3-2）<1>--人工填土层<3>细砂土层<4-2>河湖相淤泥质土层<5-1>可塑或稍密状残积土层<5-2>硬塑或中密状残积土层<6>岩层全风化带<7>岩层强风化带<8>岩层中风化带<6c-1>石灰岩全风化带<8c-2>石灰岩中风化带<9c-2>相对完整的石灰岩微风化带<9H>--微风化花岗岩图中白垩系红层的粉砂岩为软岩，单轴抗压强度一般≦30Mpa；花岗岩和石炭系石灰岩是硬岩，单轴抗压强度一般会≧60Mpa。
图3-2 广州地铁某区间的地层⑶水平方向和垂直方向两者兼而有之的更为复杂的变化。
3.2复合地层盾构施工的特点⑴经常变换盾构施工模式在软土地层或以软土地层为主的“上软下硬”地层施工时，一般要采用“闭胸模式”，在以相对自稳残积土层施工时则可采用半开胸式（欠土压平衡模式）或开胸模式，在岩石地层，特别是比较完整的岩石地层中施工时，可采用开胸式；在以富水砂层或以富水砂层为主的“上软下硬”地层中采用土压平衡模式施工时，可能需要通过加注膨润土等工艺转化为“泥水平衡”模式，如此等等。
需经常根据地层的变换来转换盾构机模式，是在复合地层中施工的一大特点。
⑵盾构机的配置需要做出适当的调整在硬岩地段施工时，通常要采用全断面滚刀破岩模式，采用的刀盘开口率也会较小；当掘进在软岩或软土地段时，通常都要将部分或全部滚刀换成适应软岩或软土的刮刀，此时的开口率也相应增大。
⑶采用的施工工艺和施工参数也要根据地层的变化而变化这些变化主要表现在不同地层需要的添加剂的种类和数量的不同；需要的辅助设备（比如破岩机、超前钻机）的不同；盾构机姿态控制的不同等等。
⑷在围岩强度变化及其悬殊的地段及石英含量高或高强度硬岩地段等地层中掘进时，需要较频繁的换刀。
⑸某些特殊的复合地层，可能需要一些辅助工法。
见下节<8>和<9>地层的岩石地层为主在水平方向上的组合。
四、复合地层分类及对盾构工程的影响复合地层的组合是极其复杂的，仅以在广州、佛山地区常见的几种形式说明其对盾构施工的影响。
⑴第四系淤泥层（工程地层编号为<2>）或易液化的粉细砂层为主与其它松散地层的组合。
〈1〉人工填土层〈2〉淤泥层〈3-2〉砾砂图4-1黄沙～长寿路区间地质剖面图广州地铁某区间，盾构机全断面通过<2>地层，盾构隧道下部有淤泥层。
隧道建成后不久，下沉了近100 毫米。
这主要是淤泥质土层在掘进过程中被扰动，随后淤泥质土层失水重新固结的结果。
在广州、佛山等区域的部分区间隧道及底部，存在一定厚度的液化地层，如海陆交互相沉积淤泥质粉细砂<2-2>、轻微液化趋势的饱和粉细砂层<3-1>，河湖相淤泥<4-2A>、河湖相淤泥质土<4-2B>。
在类似地层的盾构施工过程中应密切注意和预防的主要问题有：①建筑物和构筑物的沉降图4-2 某工地地面沉降隧道断面上部为<2>地层时，应注意土仓中土（水）压平衡的问题，因为<2>地层大部分呈软塑或流塑状态，有些还具有液化特性，对盾构机密封仓内的土压反映非常灵敏，而土仓内主被动土压是否保持动态平衡，直接关系到地面及其建筑物是否发生沉降和开裂的问题。
②盾构机到达井和始发井施工的稳定性和安全性广州地铁某区间的盾构机始发井采用钻孔桩做围护结构，采用明挖法施工。
在施工过程中，由于桩间止水效果不好，当基坑挖至15～16m时，发生围护结构外的淤泥层<2>瞬时从桩间大规模地涌入现象（见图4-3、图4-4），所幸没有人员伤亡。
图4-3 第三道钢围檩被冲跨（围护结构内侧）图4-4 地面塌方全景（围护结构外侧）③隧道的后期沉降盾构隧道下部如果有一定厚度的淤泥或液化层﹤2﹥，一旦由于某种原因造成失水发生淤泥层的重固结或液化，就会使已建好的隧道出现沉降，位移或变形。
⑵以第四系砂层（工程地层编号为<3>）为主与风化岩层的组合此层粉粒和粘粒成份低，渗透系数大，是盾构施工过程中应十分重视的地层。
以隧道上部断面或隧道上方为<3>砂层的问题为例，盾构机通过某区间横通道地段时，干砂量变化发生异常，由于砂层流失很快，造成了较大的地面沉降和一幢三层楼倒塌。
〈1〉—人工填土层；〈2〉—淤泥质层；〈3〉—粗砂层；〈4〉--黏土层；〈7〉--岩层强风化带；〈8〉—岩层中风化带图4-5 长寿路—中山七路区间塌方地区地质剖面图⑶以第四系残积层（工程地层编号为<5>）为主与其它地层的组合残积层是其下伏基岩经过长期风化之后，其岩性结构构造已全部消失了，部分岩石成份又经过风化和水化作用产生了新的物质，并在原地残积下来而形成的。
因此，残积层的物质来源与其下伏的基岩有直接关系。
对盾构施工可能造成严重影响的有二种类型。
即残积粘土层和残积砂质或砂砾质粘性土。
①残积粘土层。
母岩大多为沉积岩系列中的泥岩和粉砂质泥岩，其全风化以后形成残积粘土层，残积层以含较多的细颗粒成分为主，因此这类地层在盾构施工时特别容易结泥饼。
图4-6是广州地铁某区间采用的土压平衡盾构机的刀盘，41把滚刀。
而地层是泥岩和粉砂质泥岩。
工程地层为残积粘性土层<5>，全风化和强风化<6>和<7>地层。
由于过江施工时多次严重结泥饼（图4-7），平均日进不足2米，掘进速度仅达到0-5.0mm/min。
图4-6广州地铁某区间刀盘及刀具配置图4-7滚刀（已拆除）在泥饼中的印模②残积砂质或砂砾质粘性土残积层中存在坚硬的砂质或砂砾质颗粒，SiO质坚硬颗粒在施工过程中会对2刀具造成严重磨损。
比如，花岗岩形成的残积层，其原岩中的长石大部分都高岭2. 在花岗岩残积层（砾砂质粘性土）中滚刀严重偏磨土化了，而原岩中的石英颗粒，仍然保存下来，这种残积层中的粉粒和粘粒含量比较高，而同时非常坚硬的石英颗粒又较多，因此在盾构机推进的过程中若处理不好会同时发生二种问题：在结泥饼的同时，对刀盘造成严重磨损，刀具发生单边或多边严重偏磨。
图4-8 滚刀偏磨⑷以全风化和强风化<6>和<7>地层为主的组合全风化和强风化地层的原岩是各时代的沉积岩以及变质岩和花岗岩，由于原岩不同，它们反映出来的围岩特征稍有不同，但总的来说，盾构在此类地层中施工时特别重要的是刀具的选择。
举例如下：①刀具严重偏磨深圳地铁某工地，其地质断面示意图为图4-10所示。
<6>岩层全风化带 <7>岩层强风化带 <8>岩层中风化带图4-9 地质断面示意图当时采用的是全断面滚刀。
由于风化后的岩层和额定内的总推力无法提供使滚刀滚动的摩擦力，滚刀无法转动而发生偏磨，致使在掘进不足10米的情况下， 25把滚刀损坏（图4-11）。
2. 在花岗岩残积层（砾砂质粘性土）中滚刀严重偏磨图4-10 滚刀在〈6〉〈7〉号地层中全部偏磨通过对偏磨刀具的仔细观察发现，刀刃部分都变成明显的暗蓝色“淬火现象”（图4-12）。
图4-11 滚刀在高温下淬火说明当时由于滚刀不转产生的磨擦将动能大量转化为热能。
这样，在高温和不断研磨的双重作用下，进一步促发了在刀盘面板和密封土舱内上形成高温大体积泥饼的条件。
若不设法防止这种恶性循环，最终会烧伤大轴承密封导致大轴承损坏而停机。
事实上，广州地铁三号线天～华区间也碰到了类似的问题，从盾构机密封仓渗出的滴水，居然能烫伤工人的皮肤。
由于刀具适应性差，以及施工参数选择不合理或选择添加剂的种类和用量不足，此类滚刀偏磨的问题在广州地铁三号线是也较为常见。
广州地铁某区间地质剖面如图4-12。
〈6〉岩层全风化带〈7〉岩层强风化带〈8〉岩层中风化带图4-12 某区间地质剖面图在施工过程中选择的刀具以先行刀为主，仅在边缘上设置了3把滚刀，这样既保证了主剖面的顺利开挖，又兼顾了底部碰到硬岩时可用滚刀破岩的问题，从而较好的解决了断面岩性分布不均匀与刀具选择的问题。
图4-13 替代滚刀的先行刀②工作面的自稳问题由于岩性变化较大，所以在盾构推进的过程中根据不同的围岩特征及时换刀是必要的程序。
在常温常压条件下换刀是人们最希望的，因为这样可以简化很多复杂的工序，问题是工作面是否能自稳。
总的来说，此问题要根据特定的地层分布情况，根据不同的岩性进行具体的分析，否则就会出现预想不到的事故。
