盾构机穿越上软下硬地层及全断面硬岩地层质量控制

1〕做好补充地质勘探，在地层起伏交界处进行钻孔，查清上软下硬地层的位置和长度；

掘进过程中不断观察出土情况，并结合推力、扭矩、速度、土压，以及渣土中石块的比例和大小，判断硬岩的比例，及时调整掘进参数。

2〕在岩层和土层同时存在的地段，应以硬岩的强度来进行刀具配置；掘进时采用土压平衡掘进模式，根据隧道顶部地质情况选择适宜土压力，适当降低土压有利于提高刀具的寿命。

3〕盾构机在上软下硬地层中掘进时，盾构姿态容易向上抬，为了保持正确的掘进线路，应该合理控制上下千斤顶的推进油压；此时边缘滚刀承受最大的破岩压力，应选用重型破岩刀具。

4〕在上软下硬地段应该采用低转速，以减少滚刀与岩土分界面的冲击。

5〕加大发泡剂比例，以改善土体的流动性和土仓的温度，降低土仓温度有利于减少刀具磨损和偏磨；

6〕下部是硬岩，掘进速度受硬岩制约而变慢，容易多出土，应该以盾构机进尺来控制出土量，防止超挖，同时保证盾尾回填注浆。

2.2穿越全断面地层硬岩段的掘进措施

本段长度为90m，该地层天然单轴抗压强度最高达89.9MPa，受此硬岩影响，盾构掘进时可能会遇到以下困难：1〕掘进速度慢；2〕刀具磨损快，换刀频繁，工作量大；3〕盾构容易出现“卡壳〞现象，推进困难；4〕盾构姿态不好控制，造成隧道质量缺陷；5〕管片上浮；6〕地下水流失。

针对本区间的硬岩地质条件，盾构掘进中采取了以下措施：

1) 施工前进行详细的补充勘探，进一步查清硬岩的分布及特性；

2) 根据岩石的强度，选择匹配的硬岩刀具和耐磨刀具，掘进时，通过提高刀盘转速，减少贯入度，来保证掘进速度；

3) 每3～5环检查一次刀具，做到勤检查、勤更换，特别是边缘滚刀要及时更换，以保证盾构的开挖洞径。现场准备足量的刀具，以便需要时能及时更换刀具。

4) 在中、微风化岩层中采用敞开式掘进模式；

5) 开启刀盘加泡沫、加水装置，改进正面土体，降低刀具和土体的摩擦力，减小扭矩，降低刀盘和土体温度，减小刀具的偏磨；

6) 在掘进过程中，根据滚动角的大小，及时通过调整刀盘转向〔左转或右转〕来防止盾体产生扭转；

三、具体的技术措施

3.1进入全断面前，在上软下硬的区域预加固

盾构机进入全断面硬岩段前，在里程SK35+501.250～SK35+485.640范围下半部是岩层，上半部是软土层。此时，盾构机已经掘进了约500m，刀具难以克服这一段上软下硬地层。工程部在里程SK35+503.200～SK35+485.200预先进行地面加固，进行一次全面换刀。加固采用三重管旋喷桩，加固区呈倒L型，平面施工范围为横向9.3m，纵向20m，加固深度为桩顶在隧道拱顶以上3米，桩底在隧道拱底以下1米〔其中一段为隧道顶部3m至隧道顶〕，隧道左侧1.65米，右侧1.65米，详见以下图1：

图1：进硬岩前上软下硬地层加固示意图

3.2 做止水环防止喷涌，在该地层中防止喷涌相通。

施工过程中，产生的喷涌使盾堆积大量泥沙和水流，将管片输送机完全淹没，无法正常掘进；同时大量泥沙的喷出导致地层超挖而地面沉降。

针对喷涌，可以采取以下几种措施防止：

1〕出现喷涌，立即关闭螺旋输送机后门，适当向前掘进，使土仓内建立平衡，通过刀盘的转动，将土仓内的土体搅拌均匀。然后将螺旋输送机后门慢慢翻开，开门度约为20%，流出的渣土随传送带带走。然后边掘边出土，始终保持土仓内压力稳定。

2〕向刀盘前掌子面注入膨润土〔膨润土以悬浮液的形式参加，其体积使用量为25%-40%〕，在刀盘前形成一层厚厚的泥膜，阻止地下水的涌入。同时，向土仓注入化学改进剂如高分子吸水材料，用刀盘充分搅拌以改进渣土。

3〕通过管片进行双液二次注浆，形成止水环，尽快封堵隧道背后汇水通道，阻断来自盾尾前方的水流。

4〕

3.3 上软下硬复合地层掘进参数确实定

初期掘进为盾构施工中技术难度最大的环节之一。在初始掘进段内，对盾构的推进速度、土仓压力、注浆压力作相应的调整，指标为：

1〕上土仓压力控制在0.07-0.1Mpa〔即0.7Bar-1Bar〕之间；

2) 推力控制在1400T吨以内；

3) 推进速度控制在0-30mm/min；

4) 注浆上部压力在0.25-0.3Mpa，每环注浆量不少于6方，并且及时做好二次注浆。

表1 同步注浆材料配比和性能指标表

度为6MPa。

在坚持同步注浆的同时，及时对脱出盾尾的管片进行补强注浆，注浆材料选取水泥浆混合30波美度的水玻璃，一般每一环注双液浆2-3m3。

3.4 出硬岩段的上软下硬区域预加固

盾构穿越全断面硬岩后，岩土分界呈往下趋势，在里程SK35+390.160～SK35+362.660范围，下半部是岩，上半部是软土。之后盾构机还需掘进约327.5m软土，原先的硬岩刀由于自身刀具重，起动扭矩大，在软土中掘进时经常因起动扭矩缺乏造成刀具偏磨。工程部在里程SK35+390.160～SK35+362.660处预先进行地面加固，进行换刀，将硬岩刀具更换成适合软土掘进的球齿合金刀。加固采用三重管旋喷桩，加固区呈倒L型，平面施工范围为横向9.3m，纵向28m，加固深度为桩顶在隧道拱顶以上3米，桩底在隧道拱底以下1米〔其中一段为隧道顶部3m至隧道顶〕，隧道左侧1.65米，右侧1.65米，详见以下图2。

图2 出硬岩后上软下硬地层加固示意图

3.5刀具配置及检查更换

3.5.1刀具更换

盾构机二次始发前，完成306.3米90米325.5米的全断面软地层掘进，隧道贯穿。

3.5.2 更换标准

①25mm20mm10mm必须更换。

②刮刀、齿刀更换标准：但凡刀口合金被磨掉或刀具、刀座变形的必须更换；边缘刮刀磨损严重不能满足开挖直径时应及时更换；其它刮刀和齿刀有明显磨损和损坏时应及时更换。

3.5.3 更换原那么

遵守“拆一装一〞的换刀原那么，换刀时各组人员应统一采用“逐臂更换〞或“由外到内〞或“由内到外〞

四、施工成果

固～后区间盾构机共穿越到3段上软下硬复合地层〔最长70m〕穿越上述地层时，没有发生较大的喷涌，土仓压力和出土量根本正常，掘进速度最多可以到达36mm/min，未发生异常沉降或者塌方；盾构机穿越长达90m的全断面应验时，采取敞开式掘进，平均进度为3-4环/天，共开仓检查25次，更换滚刀32把，顺利完成全断面硬岩段掘进。

盾构机穿越上软下硬地层及全断面硬岩地层质量控制

1〕做好补充地质勘探，在地层起伏交界处进行钻孔，查清上软下硬地层的位置和长度； 掘进过程中不断观察出土情况，并结合推力、扭矩、速度、土压，以及渣土中石块的比例和大小，判断硬岩的比例，及时调整掘进参数。 2〕在岩层和土层同时存在的地段，应以硬岩的强度来进行刀具配置；掘进时采用土压平衡掘进模式，根据隧道顶部地质情况选择适宜土压力，适当降低土压有利于提高刀具的寿命。 3〕盾构机在上软下硬地层中掘进时，盾构姿态容易向上抬，为了保持正确的掘进线路，应该合理控制上下千斤顶的推进油压；此时边缘滚刀承受最大的破岩压力，应选用重型破岩刀具。 4〕在上软下硬地段应该采用低转速，以减少滚刀与岩土分界面的冲击。 5〕加大发泡剂比例，以改善土体的流动性和土仓的温度，降低土仓温度有利于减少刀具磨损和偏磨； 6〕下部是硬岩，掘进速度受硬岩制约而变慢，容易多出土，应该以盾构机进尺来控制出土量，防止超挖，同时保证盾尾回填注浆。 2.2穿越全断面地层硬岩段的掘进措施 本段长度为90m，该地层天然单轴抗压强度最高达89.9MPa，受此硬岩影响，盾构掘进时可能会遇到以下困难：1〕掘进速度慢；2〕刀具磨损快，换刀频繁，工作量大；3〕盾构容易出现“卡壳〞现象，推进困难；4〕盾构姿态不好控制，造成隧道质量缺陷；5〕管片上浮；6〕地下水流失。 针对本区间的硬岩地质条件，盾构掘进中采取了以下措施： 1) 施工前进行详细的补充勘探，进一步查清硬岩的分布及特性； 2) 根据岩石的强度，选择匹配的硬岩刀具和耐磨刀具，掘进时，通过提高刀盘转速，减少贯入度，来保证掘进速度； 3) 每3～5环检查一次刀具，做到勤检查、勤更换，特别是边缘滚刀要及时更换，以保证盾构的开挖洞径。现场准备足量的刀具，以便需要时能及时更换刀具。 4) 在中、微风化岩层中采用敞开式掘进模式； 5) 开启刀盘加泡沫、加水装置，改进正面土体，降低刀具和土体的摩擦力，减小扭矩，降低刀盘和土体温度，减小刀具的偏磨； 6) 在掘进过程中，根据滚动角的大小，及时通过调整刀盘转向〔左转或右转〕来防止盾体产生扭转； 三、具体的技术措施 3.1进入全断面前，在上软下硬的区域预加固 盾构机进入全断面硬岩段前，在里程SK35+501.250～SK35+485.640范围下半部是岩层，上半部是软土层。此时，盾构机已经掘进了约500m，刀具难以克服这一段上软下硬地层。工程部在里程SK35+503.200～SK35+485.200预先进行地面加固，进行一次全面换刀。加固采用三重管旋喷桩，加固区呈倒L型，平面施工范围为横向9.3m，纵向20m，加固深度为桩顶在隧道拱顶以上3米，桩底在隧道拱底以下1米〔其中一段为隧道顶部3m至隧道顶〕，隧道左侧1.65米，右侧1.65米，详见以下图1：

盾构在上软下硬地层中掘进控制措施

盾构在上软下硬地层中掘进控制措施 摘要：盾构在上软下硬的地层掘进时，地质上下岩层强度相差较大，如平衡压 力控制不好，盾构掘进过程中会引起刀盘切削的上部土体则容易进入土舱内；下 部硬岩则掘进困难，容易导致盾构机容易上翘、刀盘刀具破损过大等问题。施工 过程中，主要控制盾构姿态、速掘进度及盾构机平衡压力，采用一定的预处理措施，使盾构机在防止刀盘刀具破坏的同时，避免盾构机姿态不平衡失控而超限。 关键词：上软下硬；盾构掘进；掘进风险；对策及控制措施 地铁9号线4标花马区间掘进过程中通过提前详细了解地质勘查资料、日常加强盾构机 的维保工作、采用土压平衡模式掘进、合理利用盾构铰接千斤顶、加强盾构掘进过程中土仓 压力和出土量的控制、盾构掘进速度的控制、加强盾构掘进过程中地表沉降变化的巡查和监测、优化壁后注浆配合比参数、控制好掘进姿态、盾构掘进参数控制的情况等，使盾构机在 防止刀盘刀具破坏的同时，防止盾构机姿态失控而超界限。通过这些有效的措施，实际施工 过程中花马区间左、右线盾构均顺利、成功的通过上软下硬地层。 一、工程概况及地质情况 广州市轨道交通九号线施工4标花都广场站~马鞍山公园站区间约长1360m，为1盾构段；区间最小曲线半径400m，最大路线纵剖26.89‰。该区间自花都广场站东端引出，一直 沿着迎宾大道东行到达马鞍山公园站，位于已建迎宾大道下，起止里程： YDK9+864.500~YDK11+165.530。 本区间自地表以下依次是填土层、粉细、中粗、砾砂层、微风化灰岩（局部为中风化炭 质灰岩），砂层厚度大、透水性强，直接与微风化灰岩接触，灰岩强度较高，中间无不透水层。区间盾构隧道线路沿线基岩以灰岩为主，灰岩中揭露的岩溶有容蚀裂隙、溶洞、土洞、 断层等，以溶洞为主，局部有土洞。隧道主要穿越<3-2>冲积-洪积中砂层、<3-3>冲积-洪积砾 砂层、<4-2>淤泥质土层、<5C-1A>灰岩可塑~软塑残积土层，局部穿越<9C-2>炭质灰岩微风化带，盾构区间地质为上软下硬。 二、盾构在软硬不均地层掘进风险 盾构在上软下硬地层掘进时，由于掌子面的岩面岩性强度相差较大，刀盘在破岩过程中，岩面对刀具磨损严重、损坏多、刀具更换困难等使掘进受阻而盾构掘进缓慢，掘进方向容易 发生偏差。刀盘受力不均致使主轴承受损或主轴承密封被破坏。且由于上下部地质在刀盘受 力不均匀的情况下，同样的刀盘推力和刀盘转速，下部岩层掘进进尺较缓慢，上部掘进相对 较快而造成盾构机上部的地层扰动过大，同时在同步注浆不及时和注浆量不足，容易导致地 面沉降或塌陷甚至影响严重影响周边建筑物损坏等，而且盾构管片脱出盾尾后易发生上浮等 情况。 三、盾构在软硬不均地层掘进对策及控制措施 盾构机在上软下硬复合地层施工过程中，主要是要保证在盾构机在推进过程中保持盾体 的平衡，其在上软下硬的土层掘进控制难度较大，工况转换频繁，岩面起伏较大及岩体的完 整程度和强度差别较大。为了避免盾构在掘进过程中出现抬头和沉降以及地面塌陷等事故的 发生。主要采取以下相对应的措施：

盾构下穿掘进控制措施

盾构掘进控制措施 1、土仓压力控制 通过试验段确定盾构参数，严格按照掘进设定参数结合监控量测数据控制土仓压力，采取土压结合气压控制，掘进速度和出土螺旋机转速相匹配。在上软下硬地层段，尤其注意土仓保压。 2、掘进速度控制 盾构下穿田三村和排高速桥过程中，严格控制掘进速度在设定范围内，采取刀盘低转速、小扰动匀速通过。 3、注浆控制 精细同步注浆，注浆时必须4条管路同步开启，在下部管路达到设定注浆压力2.0～2.5bar后停止，上部管路达到注浆压力后稍晚于下部管路停止。每环同步注浆采用双指标控制，一是达到设定注浆压力，二是达到设定注浆量。注浆压力为2.0～2.5bar，注浆量不少于6m3。当注浆异常时及时进行管路检查和问题分析。 及时进行二次注浆，每2环进行一次二次注浆，在盾尾后面填充形成阻水环，避免过水通道水流向刀盘。管片脱出盾尾3～5环后立即进行二次注浆。注浆水灰比采用1:1，水泥浆与水玻璃配比1:0.5，注浆压力控制在0.3～0.4MPa。二次注浆采用单指标控制，以达到注浆压力为注浆终止条件。 4、出渣量控制 掘进速度和螺旋机转速严格匹配，严格控制出土量。每环理论出土量为Q 虚方＝K·Q实方＝1.3×46.5 = 60（m3）。一旦出现超出渣情况，立即报工点应急领导小组，封闭刀盘前后5米区域，加大周边地表监测频率，同时严格把控同步注浆方量和压力，同步注浆压力要达到设定值。在盾尾通过超出渣区域后，立即进行二次注浆补充填充。 5、连续掘进控制 盾构下穿田三村和排高速桥过程中，要确保连续掘进避免长时间停机，做好以下措施： （1）配备经验丰富的盾构维养人员，配备充足盾构设备零配件，维养人员必须跟班作业，每天对设备进行检查和维养，避免设备带病作业和做到机械故障

上软下硬地层中盾构法的隧道施工技术

上软下硬地层中盾构法的隧道施工技术 我国幅员辽阔，地质条件复杂多变，隧道施工技术的方法也随着实际施工中的要求产生着相应的变化，盾构法就是一种应用较多的隧道施工技术，很多时候在应用盾构法施工时，很容易遇到软粘土层、上硬下软土层、上软下硬土层等。本文主要对上软下硬地层中应用盾构法施工的重点和难点进行分析。从施工参数和施工注意事项以及施工对策三方面进行论述说明，从而使读者对盾构法在上软下硬地层中的施工方法有更多的了解，为相关行业人士提供技术参考。 标签：上软下硬；盾构法；隧道施工；技术对策 引言： 地下通道、隧道的开发和利用，可以在一定程度上缓解交通压力，并且提高交通的运输能力和运输效率，这就使越来越多的地下空间被开发和利用，但是由于施工工程在地下进行，地质地层结构复杂，对于推进工程极为不利，因此在实际的施工过程中就要科学的制定隧道施工方案，并且施工技术人员应该按照施工的方案谨慎的执行。上软下硬的地层施工中，稍有不慎就会出现严重的施工问题。因此在施工开始之前就要对复杂的地质情况和实际的工程条件进行细致的勘察和规划。 一、施工中的主要技术及注意事项 1.主要施工技术 盾构隧道上软下硬地层施工，施工前必须有针对性的施工组织及应急预案，对技术管理及操作人员进行专项培训。施工技术措施主要有： 针对上软下硬地段，在详勘基础上，进行有针对性的补充钻孔勘察，进一步探明隧道范围岩层、土层厚度及分布； 盾构推进前，根据地勘报告和地面对沉降要求，对上软下硬地段隧道掘进影响范围岩石进行预裂爆破，爆破后再对岩层及隧道影响范围土层注浆加固。岩石预裂爆破孔距、深度、装药量等需进行试验和检验，同时需根据相关规范进行爆破安全校核，爆破后石块粒径应小于300mm； 施工前需对推进控制参数进行研究，建议参数为：刀盘转速≤1.2r/mi n，盾构推力<20MN，扭矩<2000kN·m，贯入度<5mm，边滚刀最大磨损<15mm，中心刀最大磨损<25mm，超过需更换； 盾构掘进过程中严格控制出土量，建议每环至少检查并确认3次盾构掘进时向土舱及时足量注入渣土改良剂，保持开挖面稳定，渣土改良可采用泡沫或泡沫和膨润土；

广州城市地下综合管廊小曲线、大纵坡及全断面硬岩盾构掘进安全、质量控制措施

广州城市地下综合管廊小曲线、大纵坡 及全断面硬岩盾构掘进安全、质量控制 措施 【摘要】在隧道工程施工中,盾构法是一种比较重要的施工工法，随着盾构法隧道施工越来越多，大坡度、小半径的曲线盾构法隧道施工关键技术研究，直接影响项目的安全质量、进度及经济效益。本文主要以广州市某地下综合管廊建设项目为例，对盾构法施工中小曲线、大纵坡及全断面硬岩盾构掘进安全、质量控制措施进行讨论和分析，并对风险控制的技术措施和管理措施作出合理建议和防范措施。 【关键词】盾构施工小曲线大纵坡全断面硬岩安全风险控制措施 引言 随着施工机械化水平和盾构国产化率的不断提高，盾构在地下工程中得到了越来越广泛的应用，盾构法具有对周围环境影响小、自动化程度高、施工快速、优质高效、安全环保等优点。考虑到盾构施工的安全、质量要求，有必要从工程实例出发，围绕大坡度、小半径及全断面硬岩安全管控、施工技术等方面做深入的探讨。 1.工程概况 广州市某地下综合管廊工程为主城区环线工程，线路全长45.7km，设控制中心1座，全线共设工作井44 座,平均井间距约1.04km，线路全部采用地下敷设方式，管廊断面为5.4米圆形内径，分为上、下两舱，入廊管线为给水、电力、通信等管线。为避让地铁在建线，既有地铁运营线、既有城市桥梁、隧道、高压

电塔等建构筑物及远期地下规划工程，项目盾构区间大量采用了小曲线、大纵坡 等极限设计，最小曲线半径仅为230m，最大纵坡达42‰。 1.1工程地质 以广州地下综合管廊项目某区间为例，该工程区间最小半径R=230m；区间 最大线路纵坡40‰，区间埋深19.04-29.97m。盾构区间隧道基本位于<8-2>粉砂 质泥岩中风化层、<8-3>泥质粉砂岩中风化层，局部位于<7-2>粉砂质泥岩强风化层、<7-3>泥质粉砂岩强风化层、<9-3>泥质粉砂岩微风化层。基岩稳定水位埋深0.85～7.2m，标高为4.62～ 10.16m。 1.小曲线、大纵坡及全断面硬岩盾构掘进难题分析 2.1小曲线难题分析 区间平面线形设计半径较小，其中最不利线形为区间的半径300m左转接半 径230m右转再接半径235m的连续“S”型小曲线转弯，且无缓和曲线，夹直线 也很短，并伴随有纵断面40‰的“V” 型变坡。管片拼装质量难以控制，在小曲 线上管片受力将会有较大的垂直管片向外的分力，如果浆液不能及时凝固，管片 壁后不能有效得到填充，在垂直向外分力作用下将会导致管片往曲线外侧横向位移，从而导致管片出现错台，严重的将会导致出现管片破损和渗漏水。 2.2大纵坡难题分析 本区间纵断面线形设计坡度很大，最大为40‰，其中最不利线形为40‰下 坡转38.4‰上坡的“V”型变坡点处，且伴随着平面R=230和R=235的小曲线“S”转弯。电瓶车在40‰的纵坡上来回行走，水平运输有较大的施工风险，电瓶车易 溜车，一旦发生溜车将会造成严重的后果。 2.3 全断面硬岩盾构掘进难题分析 本区间埋深较深，隧道范围的地层主要为全断面<8>、<9>中风化、微风化粗 砂岩层。该地层有较好的围岩稳定性，岩石完整性极好，大部分强度在10~20MPa 之间，但是局部微风化岩层强度可高达80MPa，软硬不均，对刀具磨损较大。下

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上软下硬地层超大直径泥水盾构掘进关 键技术 摘要：改革后，在我国社会高速发展的影响下，带动了我国各行业领域的进步。近年来，在人们生活水平的提升下，对建筑行业的要求不断提高。目前，超 大直径泥水盾构机在上软下硬岩地层长距离掘进时，容易出现开挖面失稳、掘进 参数突变、姿态不易控制、刀具异常损坏、泥水环流易滞排等现象。以汕头海湾 隧道项目为依托，通过研究超大直径泥水盾构机穿越上软下硬地层的施工技术， 从盾构机选型、施工方案选择、掘进管理与控制、掘进参数控制、掘进姿态控制 等方面提出了具体的控制措施和注意事项。 关键词：超大直径泥水盾构；上软下硬；掘进参数 引言 近年来盾构施工技术发展迅速，盾构隧道施工已经成为一种成熟的施工方法，上软下硬地层施工的工程也日益增加，然而在这种地层下的施工会面对各种难点。因此，针对该类施工工程的施工技术和策略研究十分重要。研究泥岩和砂卵石相 交地层分析的掘进参数，依据地质条件确定了合理的掘进参数范围。研究上软下 硬地层中盾构施工主要掘进参数的分布情况，总结出各个掘进参数的分布模型。 分析了在上软下硬地层中新建隧道对已有隧道的影响，总结了已有隧道沉降和变 形特点。刀具磨损、掘进参数及舱内状况等方面研究了盾构施工管理。从刀具管理、掘进参数及冲刷系统等方面进行分析，提供盾构施工过程中的掘进管理建议。研究了上软下硬富水砂层掘进过程中的注浆控制，采用了洞内超前注浆加固施工 技术，保证施工安全。目前，在上软下硬地层施工技术方面已经有很多专家学者 进行研究，但缺少对上软下硬地层掘进参数的分析研究。本文基于和燕路过江通 道某区间盾构隧道工程，分析盾构施工技术的主要难点，探究掘进过程中掘进参 数的变化情况，总结出解决主要施工难点的控制策略。

盾构机掘进长距离硬岩施工技术

盾构机掘进长距离硬岩施工技术 【摘要】深圳地铁三号线3102标翠田左线区间地质条件复杂，既有上软下硬、长距离硬岩、长距离矿山法空推，又要通过密集老式建筑群，地下管网多而复杂和几个断裂带。本文主要 通过对盾构机掘进长距离硬岩段时，从施工前方案制定、掘进参数设定、姿态控制、泡沫系 统参数控制等的分析，总结出土压平衡式盾构机在长距离硬岩段施工中应采取的技术措施。【关键词】长距离硬岩；盾构机；技术措施 1、工程概况 深圳地铁三号线3102标翠田左线区间结构工程位于深圳地铁三号线翠竹站和田贝站，区间 长度1200.08m，左右线间距9m—13.5m，埋深10.8m—65m，有3个小曲线半径为350m的 平曲线，线路最大纵坡6‰。隧道采用海瑞克复合式土压平衡盾构机掘进施工，开完直径 6.28m，衬砌采用管片拼装式，管片为C50钢筋混凝土，厚度30mm，纵向长度1.5m，隧道 外径6m，内径5.4m，管片壁后有140mm空隙，同步注浆砂浆填充。 2、地质情况 本工程穿越191m全断面云开群花岗片麻岩，单轴抗压强度153MPa，平均170MPa，最大 193MPa岩层软硬不均。 3、盾构施工难点分析 3.1掘进全断面花岗片麻岩时刀具配置 本工程花岗片麻岩，单轴抗压强度平均170MPa，因此必须配置单刃滚刀，因为单刃滚刀破 岩能力比双刃滚刀的破岩能力强，双刃滚刀一般最大破岩能力仅为70 MPa，而单刃破岩能力 平均在100 MPa以上。刀具还必须有高的耐磨性和一定的韧性，否则，刀具磨损快造成频繁 换刀，使成本加大，刀具强度太高遇到硬的岩石容易崩刃。 3.2盾构机掘进时姿态难以控制且盾体易发生自转 由于岩层强度高且存在软硬岩不均现象，因此，掘进中盾构机姿态难以控制，且由于岩石强 度高，切削围岩时反力矩大，容易使盾体发生旋转。 3.3盾构机掘进通过富水断裂带 本工程有多处富水断裂带，水量丰富，掘进中发生喷涌现象，大量地下水夹杂小颗粒砂土从 螺旋机出口喷涌出来，对施工影响大，每掘进一环需要清理5—6小时。 3.4盾构机在掘进全断面岩层时同步注浆往往不到位，造成管片上浮、破损现象。 由于全断面硬岩掘进时，采用敞开式掘进，即空仓掘进，土仓无压力，同步注浆压力大，砂 浆太多进入土仓，因此，管片很难固定，从而使管片背后充满水在水压作用下使管片上浮， 严重时造成管片破损、错台。 由于掘进硬岩的强度大，油缸推力大，纠偏难等原因，管片易出现破损错台等质量问题。 4、掘进长距离硬岩段时应注意的事项和应对措施 4.1空仓掘进时时刻注意岩层的变化 在空仓掘进时，值班人员要注意出渣土质变化，由于岩层软硬不均，有时会突然出现软土或 夹层，这时，操作手不及时调整参数保压，极易超排渣土而造成地层沉降过大或塌方。在施

盾构机过上软下硬地层对地面建筑物影响及保护措施

盾构机过上软下硬地层对地面建筑物影响及保护措施 摘要：随着社会的发展，我国水利交通采矿以及城市地下工程等领域发展迅速，科技进步使人们对施工的要求越来越高，盾构施工产生的安全隐患逐渐显现。本 文就针对盾构机过上软下硬地层的施工，阐述盾构施工对周围建筑物的安全影响，并对该施工方法中产生的建筑物安全问题提出处理措施，希望能为工程技术人员 提供有益参考。 关键词：盾构施工；建筑物；安全影响；措施 1 上软下硬地层特点 上软下硬地层主要是指盾构在掘进的过程中上半部或者大半部分都处于花岗岩、混合岩全风化层及残积土层或者砂层、淤泥层以及软塑状黏土层中，而下半 部分则处于花岗岩、混合岩、灰岩以及含砾砂岩等岩层中，由于硬岩地层和软弱 地层的地质特性不一，盾构掘进的过程中往往很难两者兼顾，对施工的顺利进行 造成了很大的困扰。 上软下硬地层中的软弱层主要是花岗岩、混合岩的风化层或者是残积土层或 者是砂层、淤泥层以及黏土层，其构成成分比较复杂，具有以下2个特性：①成分构造不够均匀，土层的强度不一致，风化层、残积层在遇到水的时候容易出现 崩解、软化现象，导致土层的强度降低；②风化层和残积层颗粒具有鲜明的“两 头大，中间小”的特点，地层颗粒主要是直径＞0.5 mm 的粗颗粒和＜0.075 mm 的 细微颗粒组成，并且这些颗粒以长石、石英等颗粒类型为主，而处于 0.075～0.5 mm 之间的颗粒成分则比较小，这种情况下，盾构在掘进中一旦水压力较大，就 会出现管涌、流土等现象。 2 盾构机过上软下硬地层对地面建筑物的安全影响 地表建筑物通常是砖混结构，一旦地层的扰动过大，那么就会使得建筑物的 基础和结构出现破坏，进而导致建筑物的沉降或者开裂。盾构在穿越上软下硬地 层时首先要考虑的就是建筑物安全风险，详细了解建筑物的主要结构形式和桩基 的承载能力，然后再选择合适的方法来降低风险，例如，盾构机在通过之前就预 先埋好注浆管，在通过之后再根据建筑物的沉降变化情况来实施跟踪注浆，进而 控制建筑物的沉降程度。 2.1 盾构施工对深基础建筑物的影响 盾构施工对深基础的建筑物的影响主要分为两方面，其一是受基础四周地层 变形而产生的影响，其二是受基础底部土层变形的影响。具体表现方式为： (1)土体向周边或侧向变形引起桩的侧向变形。 (2)桩周围的土体发生沉降产生的负摩阻力引起桩的附加沉降。 (3)当桩底在隧道上方时,桩底土的性质变化和沉降会导致桩端承载力的大部分 或全部丧失，从而引起桩的沉降现象。 2.2 盾构施工对浅基础建筑物的影响 盾构施工对浅基础建筑物的影响也被分为两方面：其一是地表水平变形对建 筑物的影响，其二是地表垂直对建筑物的影响。需要注意的是，本文针对较浅的 基础建筑物四周地层移动的影响不列入考虑范围之内，而仅仅考虑建筑物基础底 部的土层变形产生的影响。 （1）地表水平变形影响 地表的压缩和拉伸统称地表的水平变形,水平变形对建筑物的破坏作用非常大。地表压缩变形对建筑物的破坏主要表现为使围墙或纵墙产生褶曲、门窗洞口挤成

高承压水上软下硬地层盾构常压开仓施工工法(2)

高承压水上软下硬地层盾构常压开 仓施工工法 高承压水上软下硬地层盾构常压开仓施工工法 一、前言随着城市发展和交通建设的需求增加，地下空间的利用也变得越来越重要。地铁隧道作为城市交通建设的重要组成部分，需要应对不同地质条件下的施工挑战。高承压水上软下硬地层盾构常压开仓施工工法作为一种新型的施工方式，在水上软下硬地层中具有显著的优势和应用价值。 二、工法特点高承压水上软下硬地层盾构常压开仓施工工法是在软土层中使用盾构机进行隧道掘进，并通过采用高承压技术来保持掘进面的稳定。其特点如下：1. 操作简单：施工工法简单易行，不需要大量人工干预。2. 施工效率高：采用盾构机进行施工，能够实现快速开挖和补充支护。3. 成本相对较低：相比传统施工方法，高承压水上软下硬地层盾构常压开仓施工工法的施工成本较低。4. 环境友好：施工过程中对环境的干扰较小，减少对周围居民的影响。 三、适应范围高承压水上软下硬地层盾构常压开仓施工工法适用于以下范围：1. 地质条件：适用于水上软土和下层岩石或硬土地层。2. 工程类型：适用于地铁、隧道和地下通道等地下工程项目。3. 施工规模：适用于大规模或长距离的隧道施工。

法的工艺原理是通过盾构机开挖地下隧道，同时采用高承压技术保持隧道掘进面的稳定。具体工艺原理如下：1. 隧道掘进：盾构机在软土层中掘进隧道，同时将岩土材料推入盾构机后部的螺旋输送机中进行处理。2. 支护系统：通过注浆、预埋管 道等方式对隧道进行支护，保持隧道结构的稳定性。3. 高承 压技术：通过控制水压，在软土层与硬土或岩石层交界处形成高承压带，减少软土的沉降和塌陷。4. 前方开仓：在达到一 定进尺后，通过施工人员进入隧道开挖面进行前方开仓，以减少盾构机的阻力。 五、施工工艺高承压水上软下硬地层盾构常压开仓施工工法的施工过程主要包括以下阶段：1. 预备工作：包括施工区 域的准备、机具设备的调试和布置等。2. 盾构机吊装：将盾 构机吊装到施工现场，并进行机器设备检查和试运行。3. 盾 构机开挖：启动盾构机，进行地下隧道的掘进和岩土物料的处理。4. 地表支护：根据地质情况，进行地表的支护工作，确 保施工现场的稳定。5. 高承压施工：通过控制水压，形成高 承压带，保持施工现场的稳定。6. 前方开仓：在一定进尺后，进行前方开仓，减少盾构机的阻力。7. 后续施工：完成隧道 掘进后，进行支护预应力杆、防水和喷浆等后续工作。 六、劳动组织高承压水上软下硬地层盾构常压开仓施工工法中，劳动组织主要包括施工队伍的划分和协调、施工人员的培训和技术指导等。

复合地层大直径泥水盾构穿越上软下硬地层施工技术

复合地层大直径泥水盾构穿越上软下硬地层施工技术 摘要：本文是针对四号线南延段大盾构区间典型上软下硬施工过程数据分析总 结经验以便日后大盾构施工中针对上软下硬地层质量控制提供参考 关键词：广州地铁大盾构上软下硬花岗岩微风化 一、概况 1.1、工程概况 中间风井-南沙客运港站区间（以下简称大盾构区间），本盾构区间为广州市 首条单洞双线地铁隧道，全长1484.77m，最小曲线半径为800m，线路纵断面为 V形坡，最大纵坡8‰，最小纵坡2‰。管片型式采用通用的双面楔形管片，楔形量为55mm；，管片外径11300mm，内径10300mm，厚500mm，宽2000mm。 每环管片采用“6＋2＋1”型式，分为九块，一块封顶块，两块邻接块，六块标准块。 1.2工程地质 大盾构区间覆土厚度为11.47～17.0m，主要穿越地层为淤泥层、淤泥质土层、粉质黏土层、全风化、强风化混合花岗岩层，隧道底部主要位于全、强风化混合 花岗岩层，局部位于淤泥层。 1.2.1上软下硬段（300~320环）工程特性 根据详勘资料显示，上软下硬基岩突起位于盾构始发后约574m的位置，隧 道轮廓范围内长约65m，突起最大侵入隧道净空 6.84m。穿越地层其主要特点为：上部为<2-1A>平均厚度6.46m，标贯击数N=1～3击，平均1.7击，<2-4>平均厚 度3.19m，标贯击数N=3～13击，平均8.9击，<5H-2>平均厚度4.89m，标贯击 数N=13～29击，平均22.5击，下部为<6H>平均厚度5.67m，标贯击数N=30～49击，平均39.2击，<7H>平均厚度10.95m，标贯击数N=50～97击，平均57.2击，<8H>岩体基本质量等级为Ⅳ类，平均厚度6.55m。 1.3水文地质 根据详勘资料显示，上软下硬段地下水位为2.9m，。本地区每年4～9月为 雨季，大气降雨充沛，水位会明显上升，而在冬季因降雨减少，地下水位随之下降。 二、过硬岩段前的准备工作 2.1盾构配置 刀盘开挖直径Ø 11710mm，开口率32%，刀盘驱动形式变频电机驱动双向， 刀盘转速0~3.2r/min（双向、无级调速）1.2~3.2双向无级调速，刀盘额定最大扭 矩15356kN•m，刀盘最大转速下的扭矩5910 kN•m，刀盘脱困扭矩19965kN•m， 刀盘驱动装机功率2000Kw（80×250kw），前体直径、长度、钢板厚度Ø 11642 mm、长2410 mm、厚60 mm，中体直径、长度、钢板厚度Ø 11630 mm、长 3870 mm、厚60 mm，盾尾直径、长度、钢板厚度Ø 11630 mm、长5070 mm、 厚60mm，盾尾间隙保护环部分40mm、尾刷部分65mm，盾构最大推力96700 kN（280 bar）。 2.1刀盘配置 刀盘是安装在主轴承的内齿圈上，通过8个变频电机驱动，刀盘设计为双向 旋转，其转速可无级调节。 2.2穿越上软下硬前更换刀具配置 1、在盾构机掘进至285环后进入上软下硬段前带压进仓进行刀具检查工作，

上软下硬地层盾构法施工技术研究 王欢

上软下硬地层盾构法施工技术研究王欢 摘要：盾构法作为一种隧道施工的新型方法，依靠的主要是旋转推进的刀盘， 破碎岩石的工具是盘形滚刀，做出的隧道特点是全断面一次成型。盾构法施工以 它高效、环保且安全的特点，在交通（尤其是地铁施工）、水利和采矿等许多领 域得到了广泛应用。上软下硬地层是一种非常特殊的地质，它同时具有软岩地层 稳定性差的特点和硬岩地层强度高的特点。盾构机在这类地层中推进施工时，对 于刀盘切削工作面而言，软底层土体进入密封土舱非常容易，但是处于下部的岩体，质地非常硬，很难被破碎，盾构机就很难控制运行姿态，一旦控制不好，将 会出现地面不规则沉降、盾构机损坏甚至是人员伤亡等问题，所以，对于上软下 硬的地层，盾构机的施工技术研究非常重要。 关键词：上软下硬地层；盾构法；施工技术 1 盾构施工法特点分析 盾构施工法具有基本不影响环境，施工质量高、速度快，机械化程度高等诸 多优点，它的运用也非常广泛。但是盾构法施工因其施工特点，所以难免会对施 工地点周围的土体造成扰动，进而因其地表沉降，对施工造成巨大影响，不仅延 误施工进度，影响施工的工程进度，甚至还可能造成安全事故，使人们的生命财 产安全受到破坏。所以，地表沉降研究是盾构法施工研究的一个重要方向。 2 上软下硬地层盾构法施工技术 2.1掘进参数的控制 (1)掘进模式的选择当开挖面为软弱不均地段时，单独参照硬岩段掘进采用的 敞开、半敞开式掘进施工，容易造成开挖面软弱范围超挖、甚至塌陷;单独参照软 土段掘进采用的实土压掘进施工，刀盘易结泥饼，且掘进缓慢。对比分析不同地 段掘进方法的优劣，采用向土仓内加气并保证土仓半仓渣土的气压法掘进模式， 既能保证开挖面的稳定，又解决了满仓实土掘进时出现的结泥饼及掘进缓慢的问题。气压法掘进模式的气压值以刀盘上部土压测量值为准，结合覆土情况、有无 构建筑物，可比实土压值高0．01 ～0．03 MPa 。(2)掘进速度、刀盘转速的选择 由于开挖面为软弱不均断面，软弱部分只需对掌子面土体进行切削就可满足开挖，而局部坚硬岩对刀具磨损较大，刀盘转速过快会加剧刀具所受的集中冲击力，故 刀盘转速不宜过快。控制掘进速度与刀盘转速也即控制了贯入度，以安全荷载 25 t 为准，刀具所受荷载最大值不得大于安全荷载，掘进速度为 10 mm/min，刀盘 转速宜控制在 1． 5 r/min。(3)刀盘扭矩、油缸推力的选择刀盘扭矩是刀具所受冲 击力的直接体现。由于开挖面为软弱不均断面，为保护刀具在此类地段的使用寿命，应减小其所受连续冲击的力。参照刀具在硬岩中掘进的使用情况，油缸推力 宜控制在1 200 ～1 700 t，结合贯入度的选择，刀盘扭矩应保持在 1 700 kN/m 。 2.2 建立预测模型 工程穿越地层主要为粗砂、碎石以及强风化岩，局部为煌斑岩、花岗斑岩及 中等风化以下的花岗岩。其中，粗砂、碎石是主要含水层，为强透水层；强风化 岩遇水易软化崩解。隧道区间通过的地层以饱水砂层为主，自稳能力差，易坍塌，易发生突水、涌砂，部分开挖断面上软下硬；隧道掘进条件较差，因此，先对工 程采用预测模型评价。Midas IT（韩国）公司开发的有限元分析软件是一种针对 沿途和隧道领域的分析通用软件，专业性和针对性比较强。在对盾构法开挖施工

盾构施工对上软下硬地层的沉降分析及防控措施 王硕

盾构施工对上软下硬地层的沉降分析及防控措施王硕 摘要：在隧道施工过程中，盾构法是一种新型方法，特点是隧道全断面一次成型。盾构法施工以它高效、环保且安全的特点，在交通（尤其是地铁施工）、水 利和采矿等许多领域得到了广泛应用。上软下硬地层是一种非常特殊的地质，它 同时具有软岩地层稳定性差和硬岩地层强度高的双重特点。盾构机在这类地层中 推进施工时，软层土体进入密封土舱非常容易，但是处于下部的岩体，由于质地 坚硬，很难被破碎，盾构机姿态不利于控制，会容易出现地面不规则沉降，甚至 导致盾构机损坏以及人员伤亡等问题，所以对于在上软下硬的地层中盾构施工技 术研究具有重要意义。 关键词：盾构法；上软下硬地层；施工技术 引言 盾构需要穿越上软下硬地层这种形式进行施工主要是源于我国一些地铁工程 建设中的实际需要，因此针对这项技术要点进行充分研究，可以保障相关施工建 设的顺利进行。 1盾构施工法特点分析 盾构施工法具有环境影响小、施工质量高、速度快，机械化程度高等诸多优点，它的运用也非常广泛。但是盾构法施工因其施工特点，难免会对施工地点周 围的土体造成扰动，进而产生地表沉降，对施工造成巨大影响。当控制不当时， 不仅延误施工进度，影响施工的工程进度，甚至还可能造成安全事故。所以，地 表沉降研究是盾构法施工研究的一个重要方向。 2地表沉降因素的分析 （1）掘进压力。当盾构推进施工时，挖掘面土体的水平支护力与原始侧应力的平衡关系决定着地表的沉降或隆起。当土体受到的水平支护应力过小时，掘进 面上方的土体为弥补地层损失而向隧道内部移动，从而导致土体沉陷；当开挖面 土体所受水平支护力大于原始侧应力时，则掘进面上部土体会向前或向上位移， 引起掘进面前部土体隆起。（2）注浆压力。当盾构机尾部脱出后，因盾构外径 和管片之间存在一定的间隙，造成土体应力松弛，从而引起地层下沉，适宜的注 浆压力以及注浆量会在一定程度上对沉降量起到控制作用。其作用效果受注浆压 力以及浆液参数等因素影响，如若注浆压力过小，则控制效果不明显，反之，则 会导致地表隆起。（3）盾构姿态控制。盾构机在沿曲线或“仰头”推进时，需对盾构的姿态进行连续纠偏，而盾构实际的挖掘面不是规则圆而是椭圆，会导致土体 超挖的现象发生，增大了地层损失的可能性，进而引发地表沉降。（4）喷涌严重，清渣量大。在0.075～0.5mm颗粒分布的土层中，包含了一定量的砂性土， 同时也具备黏性土的土力性质，因此很多土层中从缝隙中出现一些小颗粒的情况 也就比较多，而在岩石中下部位置发生风化的情况不大，都存在一定的缝隙，这 样盾构中就非常容易导致浆液向外流失的问题，因此如果对掘进中的相关参数没 有进行有效的控制，那么很容易发生涌水或者是涌渣等问题，后期需要花费更多 的人力物力来进行处理。 3上软下硬地层地表沉降控制措施 3.1地层改良控制措施 （1）软弱层改良措施。软弱地层改良措施可根据措施采取位置分为两种，一种是在在盾构通过上软下硬段前，在地面上进行软弱层预加固，另一种是盾构隧 道内，对开挖面前和两侧软弱层采取加固措施。在地表位置进行软弱岩土体加固，

盾构穿越上软下硬地层施工关键技术研究

盾构穿越上软下硬地层施工关键技术研究 摘要：在我国城市经济发展的推动之下，我国城市轨道交通获得较快的进步。 但是在施工之中，因为地层结构的特殊性，对于施工进度以及质量造成一定的影响，本文则探讨了盾构穿越上软下硬地层之时的相关施工技术。 关键词：盾构；上软下硬；施工 引言 花岗岩、混合岩及灰岩等硬质基岩大面积分布于我国华南、东南及华北沿海 地区，上面多为花岗岩、混合岩的残积层以及黏土层、砂层等地层。花岗岩、混 合岩的残积层具有未扰动前比较致密、承载力较高，扰动后强度迅速降低、软化、崩解，自稳性差等特性。硬岩和软弱地层，两者地质物理特性差别大，地铁盾构 隧道由于地铁车站埋深及线路坡度的限制，区间隧道洞身不可避免地会有部分位 于硬质基岩、部分位于风化残积层或其他软弱层中。盾构在上软下硬地层中施工 经常遇到掘进速度减慢、极易超挖、地面沉降严重甚至坍塌、盾构刀具磨损严重、卡机、螺旋机喷涌等问题。如何处理好这些问题，国内工程技术人员一直在分析 和研究。 1、上软下硬复合地层的主要特征 上软下硬复合地层主要是由上部的土层和下部的岩层组合而成的岩土复合地层。盾构隧道中的上软下硬复合地层，其土层和岩层之间的过渡层很薄甚至没有，分界线明显，上部的土层较为软弱，不能过多承受施工扰动，而下部的岩层的单 轴抗压强度往往高达几十甚至一百兆帕以上。 2、盾构机掘进上软下硬地层的风险 盾构隧道中上软下硬复合地层的土层和岩层过渡较快和性质差异显著的特点，使得盾构机在掘进时容易产生以下施工风险： 由于底部为硬岩，刀具贯入岩面困难，顶部为软土，刀具切削土层容易，因 此盾构机掘进时垂直姿态容易上抬。（软硬各半的时候就会减少，除非软土占60%以上） 地层软硬不均，刀具在软硬交界的地方容易磕碰岩面，造成刀圈崩坏、刀轴 密封漏油等刀具损坏情况；而如果掘进速度过慢（小于4mm/min）时滚刀不转， 又容易造成刀偏磨。 底部为硬岩，掘进速度慢，上部软土因扰动大而容易变形和造成水土流失， 尤其是在富水地层中，如果控制不好造成喷涌，更容易导致地层损失，最终导致 地面沉降过大。 为维持上部软弱地层的稳定，土仓内常需保持稍高于水土土压，同时因盾构 机掘进速度慢，摩擦作用使得仓内土体温度升高，从而容易产生“结泥饼”的现象。（结泥饼还包括喷涌时快速带走水量） 3、施工现状及问题 盾构隧道上软下硬地层的特性，决定了盾构施工的困难，施工中出现问题难 以完全避免。部分区间施工承包商对该地层认识不足，盾构选型、采购或改造上 针对性不强。部分盾构机操作手和现场施工技术管理人员也存在经验不足的问题，施工前施工组织没有针对性，缺乏相应预案，造成施工中问题不断，部分问题处 理不及时，造成较大损失。 施工中出现的主要问题有：盾构掘进参数取用不合理，刀盘转速、贯入度、 扭矩及推力等偏大；造成盾构机掘进不顺、姿态难以控制等问题。盾构掘进困难，

富水石灰岩上软下硬地层中盾构掘进施工工法(2)

富水石灰岩上软下硬地层中盾构掘 进施工工法 富水石灰岩上软下硬地层中盾构掘进施工工法 一、前言 随着城市化进程的不断推进，城市地下空间的开发和利用越发重要。然而，一些地质条件复杂的地区往往给盾构施工带来了困难。富水石灰岩上软下硬地层就是其中一种典型的复杂地质情况。为了解决这一问题，设计和研发了适用于该地质情况下的盾构掘进施工工法。 二、工法特点 富水石灰岩上软下硬地层中盾构掘进施工工法具有以下特点： 1. 结构简单：该工法采用盾构机作为主要设备，盾构机具有结构简单、操作方便等特点，能够适应复杂的地质情况。 2. 地层适应性强：对于富水石灰岩上软下硬地层，通过调整盾构机的工艺参数和施工参数，能够适应不同地质情况下的施工需求。 3. 施工速度快：由于盾构机具有自动化控制、巡航掘进等功能，能够实现高效快速的施工，提高施工效率。

4. 施工质量高：通过合理的施工工艺和质量控制措施，能够保证施工过程的质量，确保工程的稳定和安全。 三、适应范围 富水石灰岩上软下硬地层中盾构掘进施工工法适用于以下范围： 1. 地质条件：适用于富水石灰岩上软下硬地层的盾构施工，能够应对地下水丰富、地质层次复杂的情况。 2. 工程类型：适用于地铁、水库、隧道等地下工程的盾构施工，能够满足工程对施工速度和施工质量的要求。 四、工艺原理 富水石灰岩上软下硬地层中盾构掘进施工工法基于以下工艺原理： 1. 地质分析：通过地质勘探和岩土分析，获取并分析目标地层的地质信息，确定地质条件和地质参数，为后续施工提供依据。 2. 工艺参数调整：根据地质参数和施工实际情况，调整盾构机的工艺参数，包括刀盘转速、推进速度和土压等参数，以适应软硬地层转换时的施工需求。 3. 技术措施：采取钻孔预裂、喷浆固结、土压平衡等技术措施，提高施工过程的安全性和稳定性。 五、施工工艺

上软下硬复合地层盾构施工地表沉降控制探讨

上软下硬复合地层盾构施工地表沉降控 制探讨 摘要：上软下硬复合地基条件下盾构施工难度较大。刀盘对岩土的切割程度不同，容易扰动地面，会出现地表沉降问题。在空间组合上，软硬层组合多变，地表沉降较为复杂，无法保证盾构施工安全。本研究通过对上软、下硬地质构造的分析，综合分析盾构施工技术特点和地层沉降机理，找出影响盾构引起地面沉降的因素，为维护施工安全稳定，希望能对相关人员起到参考作用。 关键词：上软下硬复合地层；盾构施工；地表沉降 引言 盾构隧道穿越上软下硬复合岩层时，由于上下岩层的岩土物理力学性质差异较大，贯通隧道的硬、软岩层空间组合形式多样，刀盘对前岩土体切割程度不一致、盾构姿态难以控制等问题;会对围岩和土体造成更大的扰动，并引起明显的地层变形，主要是在地表以沉降形式为主，结合隧道贯通形式的空间硬、软层组合，上部地表沉降规律分布较为复杂，单层盾构造成的地表沉降分布特点和分布存在明显差异，盾构的发展时间需要控制地表沉降的主要范围，既要保证建筑材料的安全。对于上软下硬地层盾构施工引起的地面沉降分布规律，如果采用传统的预测方法或其他地区的经验方法进行预测，有可能导致根据预测规律制定的控制措施不合理，部分无效。会给现有结构和周边盾构施工带来很大的安全隐患。 1. 上软下硬地层地表沉降因素分析 1. 1. 上软下硬复合地层

地铁建设大部分线路都位于地下，现阶段的地铁施工大多采用盾构机施工掘进，而盾构机的施工工艺以及施工所应选用的机型在很大程度上取决于当前施工地质的岩体力学性质、岩层结构等地质指标的各向均匀性。宏观上看，可以从两个方面对施工地质进行定义，一是均一地层，二是复合地层[1]。均一地层并不是说土质结构一定要完全相同，在盾构机前进的方向上，地质结构相似的地层均可称为均一地层；而复合地层指的是在掘进施工的方向上，地质结构包含有多种形态，且差异性较大。 其中，最典型也是施工最困难的复合地层结构为上软下硬结构。其中上软下硬地质也包含有多种不同组合：上方岩石较软，下方岩石较硬；上方土质较软，下方岩石较硬；软岩层中夹含硬岩或硬岩层中夹含软岩；岩层中有破碎带等地质结构。 1. 1. 上软下硬复合地层施工技术特点 对于本文讨论的复合地层的地质盾构施工，为了能够使强度不一致的地层施工顺利掘进，最适宜的施工手段为复合施工法。这种复合盾构施工法是一种新的施工理念和手段，采取的措施主要是在原来土压平衡盾构基础上，辅助以气压盾构和根据硬岩掘进机的工作特点和原理而研发的一种新型施工手段。这种盾构机可以根据施工具体情况调整有三种工作模式[2]。一是土压平衡模式，这种施工模式适用于自稳性差，例如地下水较多的地质结构，这种施工模式实力哦那个填满土的土舱来平衡掌子面水土压力；第二种是敞开模式，这种施工模式适用于地质自稳性强，地下水很少的地质结构，其掌子面的水土压平衡主要由气压来承担，土舱内的渣土很少；三是半敞开施工模式，这种工作模式适用于地质结构较为稳定，地下水较少的地质结构，这种工作模式的土舱中渣土不满，掌子面水土平衡压力主要由渣土压力和气压共同承担。具体施工时需要根据具体施工情况，灵活调整施工策略，确保施工手段的适宜性。 上软下硬地层掘进困难程度不一致，下部较为坚硬的岩层，导致掘进速度降低，这就需要配置较大压力的土舱才能够保证开挖面的稳定，并且需要对渣土的

盾构复杂线型上软下硬泥岩地层下穿运营铁路施工技术

盾构复杂线型上软下硬泥岩地层下穿运营铁路施工技术 一、地质条件分析 在进行铁路盾构施工前，首先要对地质条件进行详细分析，了解地层的情况，确定盾 构施工的难点和重点。对于上软下硬泥岩地层，主要特点是地质层位较为复杂，上部为软 土或者松软岩层，下部为硬质泥岩地层。这种地层的特点是上部土层厚度较大，地下水位高，地质构造复杂，岩土层的抗压抗剪强度较高，岩石风化程度较低，具有较强的坚硬性。对于这种地质条件，盾构施工面临的主要困难是顺利突破上部软土层，以及对下部硬岩层 的钻进和开挖。 二、盾构掘进工艺 在面对上软下硬泥岩地层时，盾构掘进工艺需要根据地质条件进行合理选择。需要选 择合适的盾构机型，对于上软下硬地层，通常需要选择具有较强推进力和较大扭矩的盾构 机型，以确保对下部硬岩地层的顺利突破和开挖。盾构机的液压系统和控制系统也需要具 备较强的稳定性和灵活性，以适应复杂地质条件的工作环境。 在盾构掘进工艺中，需要根据实际地质条件合理选择掘进参数，如推进速度、刀盘转速、推进力等，以确保盾构的安全、高效推进。对于上软下硬地层，可以采用分段开挖的 方式，先对软土层进行掘进破碎，再对硬岩层展开掘进，以降低掘进难度，提高掘进效 率。 三、支护和土压平衡掘进 对于上软下硬地层，支护和土压平衡掘进是盾构施工的重点环节。在盾构掘进过程中，需要根据实际地质条件对支护方式进行合理选择，常用的支护方式有注浆灌浆、钢筋混凝 土衬砌、预应力锚索支护等。在上软地层掘进时，可采用土压平衡掘进方式，通过在盾构 机前部设置土压平衡系统，对土壤进行平衡控制，避免地表沉陷和地下水渗漏，保证施工 安全和环境稳定。 在进入下硬岩地层时，需要根据硬岩的地质特点和抗压抗剪强度进行合理支护，通常 采用预应力锚索支护和液压灌浆加固等方式，以提高岩层的稳定性和承载能力。 四、灌浆与土体处理 在盾构施工过程中，地下水的渗漏和土体的稳定性是需要重点关注的问题。对于上软 下硬地层，需加强对灌浆与土体处理的工艺控制，确保施工质量和安全。在盾构掘进过程中，需要对灌浆设备和材料进行合理选择，确保对软土层和硬岩层的渗漏控制和加固。 在灌浆加固和土体处理方面，需要根据实际地质条件对灌浆材料和灌浆工艺进行合理 选择，采用合适的灌浆方法和设备，确保对软土层和硬岩层的渗漏控制和加固。针对硬岩