富水砂层盾构施工技术及掘进问题分析 刘申

盾构在富水粉砂地层进、出洞常见问题分析【摘要】盾构在富水粉砂地层进、出洞施工中常常存在流砂、涌水等问题，本文以某工程为例分析了盾构在富水粉砂地层进、出洞常见问题，并介绍了此工程采取的预防措施，望对类似施工有所帮助。

【关键词】盾构；富水粉砂地层；进、出洞一、工程概况某市轨道交通1号线土建I-TS-05标土建工程A站～B站区间，B站盾构到达井处洞身穿越富水粉砂层，盾构到达端头地质情况差，周边建筑物、地下管线复杂，存在盾构到达端头加固范围管线拆改困难、加固质量和加固区长度难以保证等问题。

区间全长1 568.7单线米，起终点里程为DK6+190.600～DK6+974.950，左线长均为784.35 m，拟合管片环数653环。

在DK6+502.496处设一处联络通道兼泵房。

区间隧道A站始发向东至B路站，全程均为直线段，两线路平行，线间距均为13.0 m，线路埋深范围8.9～13.5 m。

本工程区间隧道采用两台小松PMX6340土压平衡式盾构机施工。

衬砌采用预制装配式钢筋混凝土衬砌拼装而成，衬砌内、外直径分别为Ф5.50m和Ф6.20m，衬砌宽度1.2m。

衬砌拼装为错缝拼装。

二、盾构进、出洞常见问题盾构进出洞时存在流砂、涌水的风险，若此风险变为现实将造成建筑物、地面的严重变形，严重者将造成周围建筑物的倾斜、坍塌，严重威胁端头附近管线的安全，同时影响后续的盾构安全拆除和吊装。

盾构机在粉砂层中出洞风险巨大，事故后果相当严重，风险的具体来源体现在以下几个方面：（1）地表和地下水系较发育，地下水位高，极易产生涌水、涌砂现象；（2）粉砂层遇水的流动性大，一旦发生渗漏水，粉砂会随水流出而产生涌水、涌砂现象，严重威胁地面、建筑物沉降；（3）吊出井端头场地狭小，距离市政道路3m，周边为高密集居民区，吊出井附近建筑物密集且距离最近建筑物仅9 m余；（4）地下管线多而杂，对地基加固干扰大，盾构到达施工中，端头井处的燃气、煤气、天燃气管线对施工安全及周边环境的威胁巨大。

富水砂卵石地层中盾构施工的控制难点及措施富水砂卵石地层中盾构施工的控制难点及措施段浩引言：随着中国经济的快速增长、城市人口数量迅速膨胀，机动车辆的数量呈级数比例增长，原有的市政道路难以满足交通的需要，为缓解城市交通压力、创造良好的生活和投资环境，国内各主要城市均选择修建地铁工程来提升城市形象和投资环境。

隧道是地铁工程最主要的组成部分，隧道盾构法施工具有施工速度快、工期短、洞体工程质量易控制、质量比较稳定且良好的防渗水性能、施工安全系数高、对周边建筑物影响极小、基本不影响地面交通、适合地层范围广、地质情况复杂的施工作业环境等优点。

随着我国各大城市地铁建设热情的高涨，隧道盾构施工方法必将在地铁建设中被广泛推广应用。

盾构施工虽然有对地层的广泛适应性、施工安全系数高等优点，但因地质情况千变万化、施工环境的复杂性，在盾构施工中必然存在盾构机的适应性和施工方法、措施的调整。

成都地铁穿越的地层主要为砂卵石地层并夹杂有粉细砂层透镜体，地下水丰富、水位高、补给迅速，国内、国际在该种地质条件下全面实施盾构施工隧道尚不多见，无较多经验可以借鉴，在地铁建设史上的应是一次重要技术性突破。

截至目前成都地铁采用泥水盾构和土压平衡盾构施作的隧道，已经完成成型隧道1000余米，在施工中出现一些有别于其它地质情况下施工的难点，对这些难点的技术处理为在富水砂卵石地层中盾构施工积累了一些应对的经验。

成都地铁地质情况描述：盾构隧道从<2-8>、< 3-4>、<3-7〉等砂卵石地层中通过。

卵石成分主要为灰岩、砂岩、石英岩，卵石的含量达67％，中间夹杂大漂石。

砂卵石具有分选性差，强度高的特点。

<2-8>卵石土（Q4al）：黄灰色，黄褐色，中密～密实为主，部分密实，潮湿～饱和。

卵石成分主要为中等风化的岩浆岩、变质岩、砂岩等硬质岩组成。

磨圆度较好，以亚圆形为主，少量圆形，分选性差，卵石含量65～75%，粒径以30～70mm为主，钻探揭示最大粒径145mm，夹零星漂石，充填物为细砂及圆砾。

富水粉细砂地层中盾构掘进的研究在富水粉细砂地层中采用盾构掘进的施工方式还存在着许多难点。

本文针对这些难点进行了深入分析，并提出了改良方案，可以有效防治在富水粉细砂地层中盾构掘进所产生的砂土液化的问题。

同时，还可以减小地面下沉的速度，從而保证盾构掘进施工顺利完成。

标签：富水粉细砂地层；盾构掘进；砂土液化现如今，我国的盾构掘进技术已经得到了很大的提升和完善，可以很好的应对我国不同地区复杂的地质结构，并且长期以来积累下来了很多的经验和参考案例。

但是，从施工成本、安全性和工期方面来考虑，盾构掘进施工技术还需要面对许多的现实性问题。

我国在前几年已经有了对液化地质层盾构掘进施工技术的分析和研究，但是依旧需要结合实际的施工情况对其进行梳理和总结，为此后相同情况提供参考依据。

1 盾构掘进施工中的问题（1）砂土液化问。

所谓砂土液化就是指饱和的砂土受到外力的作用，在强烈的振动下会丧失抗剪强度，从而土地里的沙粒会呈现一种悬浮的状态，导致地基失效。

因此，富水粉细砂地层由原先稳定的结构状态变成液态的因素有如下几个。

1）土的性质。

其主要包括土的结构状态、土的颗粒大小和组成，土的颗粒越小，土质越细，其半径也就越小。

因此这种土的稳定性也就越低，容易出现砂土液化的问题。

而富水粉细砂地层受水文条件的影响，这种粉细砂地层就极其容易出现砂土液化问题。

2）埋藏深浅。

在富水粉细砂地层中盾构掘进过程中，如果超孔隙水压力过大，就会产生孔隙水，从而造成砂土液化。

如果液化砂层的埋藏深度较浅的话，在其之上的土地覆盖重力和侧压比较小，这种液化砂层就能够很容易的向上渗入到上面的土质层，扩大液化面积。

所以，埋藏越浅的富水粉细砂地层越容易发生液化。

3）荷载。

当振动在砂土的荷载能力范围内，就不会造成砂土结构破坏和体变，就自然不会出现砂土液化。

但是，当振动超过砂土的荷载能力范围，就会使砂土出现液化。

而盾构掘进施工技术所产生的振动远远超过砂土的荷载能力，所以会使砂土发生液化。

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。

富水砂卵石特殊地层盾构施工关键技术发表时间：2019-08-06T10:35:42.140Z 来源：《防护工程》2019年9期作者：田定胜[导读] 作为应对此类特殊地层盾构施工技术难点与安全风险管控措施的参考。

中交机电工程局有限公司北京 100000摘要：随着我国基建大发展和工程技术的进步，盾构施工技术日益成熟，目前盾构施工技术已经能够完成绝大多数地质条件下的隧道施工任务。

然而，与应用范围的不断扩大同步增加的是更复杂的地质环境和更艰巨的技术挑战。

本文通过对施工经验的提炼，总结了富水砂卵石特殊地层盾构施工关键技术，作为应对此类特殊地层盾构施工技术难点与安全风险管控措施的参考。

关键词：盾构施工富水砂卵石特殊地层关键技术选型刀具耐磨渣土改良0 引言富水砂卵石地层在我国分部十分广泛，但是在此类地层中进行城市轨道交通工程隧道盾构施工却会面临一系列的技术难题与安全风险。

典型如xx市，地下大多属于富水砂卵石地层，即在细小沙粒中夹裹着坚硬的卵石，强度不均，同时地下水丰富、水位高。

盾构机在这样的地层中施工难度大，尤其是沉降不易控制，安全风险极高。

以下选具有代表性的工程环境与案例，对克服此类地层的盾构关键技术进行总结。

1 地质情况灰色、青灰色、褐黄色，密实，饱和，卵石成份以花岗岩、灰岩、砂岩为主，磨圆度好，分选性差，粒径60～180mm约占75%以上，局部地段见漂石，一般长度约210-300mm，钻孔揭示最大约380mm，探坑揭示最大粒径600mm以上，余以中、细砂充填，局部地段含有薄砂层。

卵石土分选性、均匀性差，抗压强度高，自稳性较差，渗透系数大，透水性强，富水性良好。

沿线地下水位随季节变化较大，主要为砂土、卵石土中赋存的孔隙潜水。

地下水静止水位埋深约3.80～8.70m。

2 盾构机设计A盾构机参数外径：刀盘直径为8634mm，A环外径8580mm、B环外径8570mm、C环外径8560mm；盾构全长约105m；连接桥长16.2m，盾构机长度10845mm,盾构主体长度9935mm、切口环长度890mm；支撑环长度5370mm、盾尾长度3675mm，内径8440mm、盾尾间隙40mm。

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。

富水砂层盾构掘进施工措施思考陕西商洛726000【摘要】在进行富水砂层盾构工程施工时，由于土体的敏感性，很难有效地维持原有土壤状态的稳定性，从而导致隧道水涌、地表塌陷等问题。

为了提升富水砂层盾构掘进的工程品质，应结合本地地地貌条件对盾构挖掘机的操作参数做出适当的安排，并对淤泥土壤的优化程度实施相应的调节，以保证土层的平衡。

【关键词】富水砂层；盾构；施工；掘进伴随着社会经济的飞速进步，也给城市市政的建设和发展注入了新的活力。

在进行盾构施工的过程中，由于城市的规划和周围的环境等各种因素的作用，对施工方案产生了重大的影响。

在富水砂层盾构施工与掘进中，可应用曲线隧道盾构技术实施作业，这不仅有助于土层稳定性的保障，同时对类似项目建设有一定的参考价值。

一、掘进施工技术要点（一）曲线掘进施工（1）在实施曲线挖掘时，根据管片的类型和优化、改善螺栓的承压能力，以确保其品质。

（2）在实施曲线半径作业前，指派拥有深厚技术的盾构司机实施模拟挖掘，确保圆曲线作业。

（3）在盾构计算机中安装用来纠偏曲线的导向系统，避免控制线路出现拟合问题。

（4）在挖掘过程中，行程差的设置必须是适当的。

（5）掘进的速率需要相应降低，并且需要对每个部位的千斤顶推动力做出恰当的调节，以保证其中心区域的最高和最低推动力的差距不会超出1500KN。

在条件许可的情况下，将水平角度调整到10mm/m，以此提升盾构的调向力，同时对左右油缸的油压值和行政进行一致的调整，以确保与曲线外侧相比，内侧土仓的压力更低。

（6）增强推进轴线的有效控制，增加对误差的发现和修正频次，保障管片环面可以在曲线半径径向垂直范围以内，增强线路检测，保证手工测量符合规定，纠偏存在偏移的线路。

（7）在30～40mm/min的速度下进行曲线段的推进，并依据土壤含量和地质变化的监测数据，对施工掘进参数进行必要的调节，以便尽早将施工掘进参数和注浆量调节至最优状态。

（8）在处理半径相对较小的曲线部分，尤其在控制注入的浆料数量和凝结的时长上，需确保浆料充足且有适当的压力，并且需要增强环管片位移的监管，避免对小半径设备的模型拟合产生干扰。

工程实践富水砂层盾构施工技术探讨常心毅（中铁十八局集团有限公司第三工程有限公司，河北涿州 072750）摘 要：盾构在富水砂层中施工，除存在较大的施工风险外，还会遇到众多的施工难点。

文章以南昌地铁为例，从盾构的选型与性能设计、掘进参数的合理选择、渣土改良方案比选与实施等方面介绍富水砂层中土压平衡盾构施工的一些关键技术，为类似施工提供参考。

关键词：地铁；盾构选型；富水砂层；施工技术中图分类号：U455.43作者简介：常心毅（1965—）男，工程师1 工程概况南昌地铁 1号线 6 标彭家桥站—师大南路站区间盾构施工，由 2 台中国铁建重工集团有限公司生产的ZTE6250 型土压平衡盾构承担施工任务，由彭家桥站始发沿北京路向西下穿玉带河及彭家桥（图 1），玉带河宽约 60 m ，平均水深 1.5 m 。

位于玉带河上的彭家桥为建于上世纪五十年代末的石拱桥，桥墩为浆砌块。

玉带河桥台下部桥基础底标高为 12.2 m ，基础底距隧道顶仅 4.7 m 。

隧道主要穿越粗砂、砂砾、圆砾层，部分卵石层且在水位以下，饱和状态，富水性好，为强渗透性，在一定动水压力下，各类砂砾石层均具有产生流砂的可能。

2 盾构选型盾构机选型原则：主要在工程及水文地质、区间隧道设计及施工条件、环境条件的基础上，参考国内外已有的类似盾构工程经验，特别是同一地区盾构隧道工程的经验，遵循安全可靠、适用、经济、先进、环保的原则来选型。

通常渗透系数大于 10-7 m/s 时，选用泥水盾构；渗透系数小于 10-4 m/s 时，选用土压平衡盾构。

根据这种关系，若地层以各种级配富水的砂层、砾砂为主时，宜选择泥水平衡盾构，其他地层的组合宜选择土压平衡盾构，见图 2。

土压平衡技术（EPB 盾构）适合在含有足够的细颗粒软土地层里开挖隧道，土仓和螺旋输送机里的混合土应呈现塑性，比较理想的颗粒尺寸的地层包括粘土、淤泥、砂以及砾石等，并且含有 25%～30% 的水分。

土压平衡盾构机过富水砂层施工技术探讨下面是本店铺给大家带来关于土压平衡盾构机过富水砂层施工技术的相关内容，以供参考。

1工程概况珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段（岗～千灯湖～金融高新区站盾构区间—）土建施工项目盾构工程隧道双线总长为4829.205m，盾构隧道要在砂层中穿过，地面为桂城交通要道桂澜路，隧道埋深7.8～14.3米。

砂层为良好的富水和透水地层，饱含地下水，渗透系数为8.62～29.11m/d。

2掘进施工技术盾构机在富水砂层施工时，容易引起地层沉降大、隧道喷涌、盾构姿态难控制等问题。

针对这些问题，主要的施工技术有：①采用土压平衡模式掘进，进行开挖面稳定计算，设定合理的掘进参数，控制盾构机姿态，控制土压力以稳定开作面，控制地表沉降，将施工对地层的影响减到最小。

掘进过程土仓顶部压力控制在 1.0bar，掘进速度控制在30mm/min以上，出土量不得大于50立方米；盾构机姿态保持向上，趋势控制在范围±4.掘进的过程必须尽可能的快，中间尽量减少停滞时间。

在掘进接近1600mm时根据土仓顶部压力减少或不出土，以使掘进至1800mm时土仓顶部压力达到2.0bar～3.0bar范围。

②盾构掘进过程中向土仓内及刀盘面注入泡沫等添加材料，改善渣土性能，提高渣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。

富水砂层中掘进可适量往土仓加入发泡剂，但必须根据实际情况严格控制发泡剂配比及加入量。

出现喷涌的解决措施：Ⅰ关闭出土闸门，关掉螺旋机，在顶部土压不超限的情况下继续往前掘进，使土仓基本满土后（此时刀盘油压较高，扭矩较大）停止；然后稍开出土闸门，不启动螺旋机，让土压把砂土挤出，待砂土挤出速度较慢甚至不自动流出时再启动刀盘往前掘进。

Ⅱ关闭出土闸门，螺旋机正转转速调至2.0rpm左右，继续往前掘进，到顶部土压达2.8bar时停止；待土压降低到2.0bar以下时再按前面方法掘进，到刀盘扭矩较大（约3200KN·m）时，关闭刀盘及螺旋机，稍开出土闸门，让土压把砂土挤出，待砂土挤出速度较慢甚至不自动流出时再启动刀盘往前掘进。