富水砂层土压平衡盾构机掘进施工技术 赵映锋

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。

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。

富水砂卵石地层土压平衡盾构施工工法随着城市化进程的加快，越来越多的城市设施需要建设，特别是地下设施，而盾构工程是地下设施建设的重要工法之一。

然而，盾构施工中，土压平衡盾构技术的应用范围是比较有限的，因为该工法对地层要求比较高。

而在富水砂卵石地层下，土压平衡盾构施工工法较难实施。

不过，在一些地区，为了解决城市的交通问题，需要在富水砂卵石地层下实施盾构工程。

本文将重点介绍在富水砂卵石地层下实施土压平衡盾构施工技术方案。

研究区域简介研究区域位于中国西北地区，属于高寒富水砂卵石区，研究区域的盾构线路经过该区域。

该地区地层结构复杂，主要由凝灰岩、灰岩、千枚岩、砂岩等多种岩层组成，其中富水砂卵石地层是盾构施工中的难点。

地层特点富水砂卵石地层具有以下特点：1.层厚较大，平均约为9m；2.砂卵石分布不均匀，砂、卵石的直径大小差异较大；3.地层压力较大，约为2.5MPa。

施工方案针对富水砂卵石地层的特点，选用以下施工方案：1.施工机型采用土压平衡盾构机；2.地层预处理采用慢进式千斤顶预拱；3.增强地层稳定，采用环氧树脂胶注射加固。

土压平衡盾构机的选择盾构施工中，机器的选型是非常关键的一步。

土压平衡盾构机对地层要求比较高，需要针对地层的特点、掌握机器的性能及其限制等方面进行全面考虑。

对于富水砂卵石地层，我们选型的土压平衡盾构机需要具有以下性能：1.掘进能力：选型机器的掘进能力要符合实际需要，尽量保证施工进度；2.起重能力：机器的起重能力要能够满足下沉法及大规模修补；3.控制能力：机器的控制精度要求高，尤其是在富水砂卵石地层中，机器的精度要高于常规地层；4.安全保障：机器的安全设备要完善，在施工过程中充分保障施工人员的人身安全。

慢进式千斤顶预拱在盾构施工中，对于地层的预处理非常重要，可有效地提高施工的质量，减少工程事故。

由于富水砂卵石地层的层厚较大，所以需要采用慢进式千斤顶预拱。

慢进式千斤顶预拱可分为两步：首先，对于盾构打出来的每一个千斤顶，设置1~2个预拱千斤顶，慢慢地将盾构推进；其次，当所有千斤顶都能够顺利进入稳定区域后，将另一侧的千斤顶同样设有预拱千斤顶，在顺水平移的同时实现施工。

土压平衡盾构机在富水砂卵石地层快速掘进施工技术江苏省无锡市214104摘要：当前我国贫水渐稀的地区，在地质条件下，进行开挖施工是非常重要且必要的。

但是由于目前掘进技术水平有限以及现场环境中存在大量不可控因素和风险。

针对这一问题提出了一种能够有效控制地层压力、恢复地表沉降等措施。

本文将对富石砂层快速掘进施工方案展开研究与分析，并给出具体参数计算方法及程序实现其质量指标验收标准的形成，为该区域在贫水地区进行盾构隧道开挖施工提供理论依据和技术保障；并对其进行实际施工效果的分析和评价，为该区域地铁盾构隧道掘进技术奠定一定基础。

关键词：土压平衡盾构机；富水砂卵石地层；快速掘进；1.引言在盾构施工过程中，由于掘进速度大，刀盘回旋半径小，切削能由深变短逐渐接近地面的能力较差。

随着开挖深度不断增大而引起了土压力波动和地层结构性的破坏。

如何保证隧道工程安全、顺畅进行是目前亟待解决的问题之一：一是针对不同岩体破碎程度和变形性质采用合适刀具选择原则；二是对于同一类型地质构造采取同样方法掘进技术十分必要，保证掘进速度和切削性能的同时，还需考虑土体弹性变形机理，以确保刀盘在施工过程中不会发生离析或崩裂；三是针对不同地质构造应采取相应的盾构机刀具选择方法，从而确保施工安全及地面交通畅通，减少地面交通堵塞，降低盾构机掘进施工对土体的扰动，保证隧道工程安全顺利推进。

1.土压平衡盾构机的工程应用技术研究在盾构机的隧道施工中，由于地面条件复杂，容易受到自然因素影响。

所以我们需要对地层进行详细勘察工作。

首先是地质情况分析：对于地表以下地区要充分了解和掌握地物所处环境；其次就是根据实际情况选择合适的掘进方式以及参数确定刀盘、推进机械与土壤之间是否处于平衡状态等问题；最后还包括在盾构机运行过程中遇到异常状况时如何应对，以保证整个工程不会受到影响或者降低事故率，从而使施工质量得到保障。

2.1土压平衡盾构机的总体规划根据盾构机的总体布置图，将土压平衡仪、注浆管路系统及掘进控制系统等设备放置在地铁车站施工场地，并对整个隧道工程进行整体规划。

富水砂层地铁施工中的土压平衡式盾构机喷涌控制技术朱海军;周明洋【摘要】土压平衡盾构机在穿越富水砂层掘进中易发生严重的喷涌现象.为此,借鉴地基渗流破坏机理建立了喷涌发生的渗流模型,并通过理论分析得到喷涌发生的主要因素,同时对喷涌发生的实际条件进行了验算.在此基础上,施工现场采用了"泡沫+高分子聚合物"进行渣土改良,使喷涌现象得到了有效控制,确保了隧道顺利贯通.【期刊名称】《建筑施工》【年(卷),期】2018(040)001【总页数】3页(P100-102)【关键词】土压平衡盾构;富水砂层;喷涌;原因分析;渣土改良【作者】朱海军;周明洋【作者单位】中建三局基础设施工程有限公司湖北武汉 430070;中建三局基础设施工程有限公司湖北武汉 430070【正文语种】中文【中图分类】TU94+31 工程地质和水文地质条件1.1 工程地质条件武汉地铁某区间位于长江北岸一级阶段，距长江最近距离为1.5 km。

隧道位于城市主干道正下方，车流量大，施工控制要求高。

区间土层从上至下依次为：①1杂填土，②2素填土，③1黏土，③5粉质黏土、粉土、粉砂互层，④1粉砂，④2粉细砂，⑤砂砾卵石。

根据地质勘察报告和隧道纵断面设计图，35～200环为下坡段，隧道顶板埋深11.1～17.7 m，穿越④1粉砂层和④2粉细砂层；200环以后标准段隧道顶板埋深15.9～18.1 m，主要穿越④2粉细砂层[1-2]。

盾构穿越地层物理参数统计见表1。

表1 地层物理参数统计天然快剪岩性（代号）土粒相对密度Gs天然密度ρ/（g·cm-3）含水率W/（%）凝聚力C/（kPa）内摩擦角φ/（°）孔隙比e压缩模量Es/MPa渗透系数K/（cm·s-1）④1粉砂 2.68 1.97 24.2 10 35 0.696 14.81.4×10-3④2粉细砂2.68 1.98 21.7 10 35 0.655 18.0 1.6×10-31.2 水文地质条件孔隙承压水为本区主要地下水，主要赋存于④1粉砂、④2粉细砂和⑤砂砾卵石层中，与上覆③5粉质黏土、粉土、粉砂互层构成统一承压含水层。

土压平衡盾构在高承压水全断面粉细砂层中掘进技术探究摘要：近年来我国城市地铁建设迅速发展，随着隧道施工技术的提高，盾构施工法作为一种安全而又环保的施工方法得到了广泛的使用，其中土压平衡式盾构在我国的使用最为普遍，成为地铁隧道施工技术的主流。

本文结合武汉市地铁2号线盾构1标，范—王区间左线盾构施工经验，对土压平衡盾构在渗透系数高的富水砂层中的掘进技术进行了探究。

关键词：土压平衡盾构隧道施工技术发生机理Abstract: urban subway construction in China in recent years the rapid development, with the improvement of tunnel construction technology, construction method of shield as a kind of safety and environmental protection construction method has been widely use, including earth pressure balance type shield in our use of the most common, become the mainstream of the subway tunnel construction technology. Combining with the wuhan city metro line 1 mark shield, fan-the king of the left line interval shield construction experience, about the soil pressure balance shield in the permeability coefficient of high rich water sand layer tunneling technology in the study.Key words: soil pressure balance shield tunnel construction technology occurrence mechanism1. 工程概况范湖站～王家墩站区间线路起讫里程为：DK5右+982.627～DK7右+166.325，左线长为1191.584m，右线长为1183.698m，总长度为2375.282m。

2072019·7摘要：哈尔滨地铁2号线土建施工六标人中区间盾构隧道工程，穿过地层为典型的富水砂层。

实际监测数据与施工参数表明，在富水砂层中采用土压平衡式盾构掘进做到了安全平稳地通过管线与建筑物，地表沉降控制良好。

关键词：富水砂层；土压平衡式盾构掘进；同步注浆；渣土改良；喷涌控制引言富水砂层中盾构掘进，地层稳定性差，容易被盾构刀盘切削扰动发生坍落。

在砂层中容易出现涌水和流砂现象，从而引起开挖面失稳和地表沉降。

在盾构掘进过程中，当水量很大时，还易直接造成螺旋输送机出土口喷涌。

一、工程概况人民广场站～中央大街站区间为单洞单线双线隧道，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。

本区间隧道右线全长701.587m；左线全长759.45m。

本段区间全线敷设于地下，采用盾构法施工，左、右线均为6m外径圆断面隧道。

（一）掘进参数（1）土仓压力土仓压力控制在2.0bar左右，使土仓压力略高于地层理论压力0.2～0.3bar，保证满仓掘进，并根据掘进过程中的施工情况及地面监测情况进行及时调整。

（2）千斤顶推力试掘进段确定推力应考虑管片承受力，最大推力不应大于8000KN。

正式掘进中，推力控制在20000KN～24000KN之间。

（3）刀盘转速进洞阶段的转速为1.0～1.3r/min，穿过加固区后转速调整为1.3～1.7r/min，正常掘进阶段转速为1.5～1.9r/min。

（4）刀盘扭矩始发时刀盘扭矩宜为700～1200kNm。

正常掘进时，考虑到砂层中极大的摩擦力，刀盘扭矩宜为3500～4000kNm。

（5）掘进速度根据土质、扭矩、推力和土仓压力等综合确定，始发段一般V=15～25mm/min。

正常掘进时控制在V=25～60mm/min。

二、渣土改良（一）渣土改良设备（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。

富水砂层中邻近地下管线土压平衡盾构始发施工工法富水砂层中邻近地下管线土压平衡盾构始发施工工法一、前言随着城市化进程的加快，地下管线的建设越来越多，而其中大部分都需要穿越富水砂层。

在这样的情况下，如何保证施工过程中对邻近管线的影响最小化，成为亟待解决的问题。

本篇文章将介绍一种适用于富水砂层中邻近地下管线的土压平衡盾构始发施工工法，以解决该问题。

二、工法特点该工法采用土压平衡盾构机进行始发施工，具有以下特点：1. 施工过程中保证了邻近管线的安全，不会对其造成损害。

2. 运用土压平衡盾构机的特点，可以避免富水砂层中的水压对施工的干扰。

3. 施工速度快，效率高，能够满足快速施工的要求。

4. 施工精度高，能够满足精细城市地下管线穿越的需求。

三、适应范围富水砂层中邻近地下管线土压平衡盾构始发施工工法适用于以下情况：1. 地下管线和盾构段之间的距离较小，且需要保证施工过程中对管线的影响最小。

2. 富水砂层的水压较高，而且存在地下水涌流的情况。

3. 施工对时间要求较为紧迫，需要尽快完成。

四、工艺原理该工法基于土压平衡盾构的工艺原理，通过与实际工程之间的联系和采取的技术措施，实现对施工工法的理论依据和实际应用的分析和解释。

具体包括以下几个方面：1. 选择合适的盾构机尺寸和参数，以适应富水砂层中的施工条件。

2. 在始发施工过程中，采取合理的水封措施，防止水压对施工的干扰。

3. 通过调整土面压力和注浆参数，保持施工过程中的平衡状态，避免对邻近管线造成影响。

通过以上措施，工艺原理将确保工法的成功实施。

五、施工工艺富水砂层中邻近地下管线土压平衡盾构始发施工工法包括以下施工阶段：1. 前期准备工作：包括现场勘探、设计方案的制定、施工方案的制定以及机具设备的准备等。

2. 盾构始发井的掘进：首先进行盾构机的始发井的掘进，确保始发井的稳定和安全。

3. 盾构机始发段的施工：在保证邻近管线安全的情况下，采用土压平衡盾构机进行始发段的施工。

富水砂层盾构掘进技术摘要：随着对地下空间的不断深入的挖掘与使用，我国众多的二三线城市也开始了地下铁路工程建设。

近几年来，在富水沙土地层中，盾构施工一直是一个备受重视的课题。

相对于常规隧道施工，盾构法因其速度快、适应性强、自动化程度高和环境干扰小等优势，被广泛用于城市轨道交通建设中。

但在富水沙质地层中，盾构施工极易出现工具磨损、管片上浮、施工参数反常、突水等问题，严重时会造成安全事故。

本文借南通市城轨交通2号线一期工程探讨富水砂层盾构掘进技术。

关键词：富水砂层；地铁盾构；掘进技术1工程简介1.1工程下穿地质条件南通市地处长江下游冲积平原，地形平坦，地貌类型单一。

总体上，本标段拟建地下区间沿线地势一般较平坦，仅河道区域地势稍低。

本工程沿线场地表层普遍分布的第①1层杂色填土、一般厚度约为1.5~3.0m左右，局部区域较厚，为3~5m,呈松散状态，表层为路面，含大量碎石、碎砖、混凝士等杂物:下部以粉性土及粘性土为主。

填土在市政道路、市区建(构)筑物处分布较厚，成分较杂，均匀性差，其当填土厚度较大、且土质较为松散时，隧道掘进、联络通道施工造成对地表的影响也会较其他区域大，施工应引起注意。

1.2工程水文地质条件沿江地表水流以流经河道及相邻河道为主。

该地区地表水体系统发育，其水位变化与长江流域的水位变化及大气降水量变化密切相关。

通过对该地区的水文地质分析，确定了该地区的水头深度在2-5 m之间。

位于工地④1 t层的较低部分的⑤1、⑤2、⑤3层直接与⑥层连通，可以被看作是一级承压含水层，故这一层的地下水是一类承压含水层。

该地层因其厚大，且含大量淤泥，故地下水与承压水的水力关系不明显。

④1t层与下部第⑤层承压水相连，故④1t层与承压水水力联系较强。

2盾构掘进施工工艺在富砂土地层中，盾构机的掘进将导致地面出现隆沉现象。

在较低的设计土压力下，地面将出现明显的下陷现象，而在较高的土压力下，地面将出现隆起现象。

富水砂层自身构造疏松，水分含量较高。