第2章 工程重點、難點與對策

2.1盾構(gòu)施工工程重點

2.1.1盾構(gòu)機(jī)的選型

本標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間地質(zhì)比較復(fù)雜多變，盾構(gòu)機(jī)多穿越殘積硬塑粉質(zhì)粘土<6-2>，硬塑～堅硬土狀全風(fēng)化巖<11-1>、<11-1-2>，半巖半土或碎塊狀強風(fēng)化

巖<11-2>，巖體破碎～較破碎的中等風(fēng)化巖<11-3>，富水不良地質(zhì)，局部地段穿越上軟下硬地層（參見圖1.2-2）。

在這些復(fù)雜地質(zhì)條件下，如何保證工程的安全、順利進(jìn)行，盾構(gòu)機(jī)及其配套設(shè)備的選型尤為重要。

該地鐵盾構(gòu)施工組織設(shè)計共計17章，需要下載本文完整word版請點擊下面隱藏鏈接

1、選用復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)。具有土壓平衡、半敞開（局部氣壓）和敞開式三種掘進(jìn)模式及良好的相互轉(zhuǎn)換功能，能夠確保在各種不穩(wěn)定軟土地層和穩(wěn)定地層中及軟硬混合地層中的安全、可靠掘進(jìn)，有效防止地層沉陷、坍塌，并保證地面建筑物和地下管線的安全。

2、針對隧道穿越地層復(fù)雜的特點，所選盾構(gòu)機(jī)刀盤具有廣泛的地層適應(yīng)性，刀盤的刀具有良好的可互換性，多種刀盤刀具的布置形式能良好地適應(yīng)不同地層的掘進(jìn)。

3、針對地層對刀具的磨損較嚴(yán)重的特點，除對刀具耐磨性考慮外，選擇在易于更換的刀座設(shè)計，且能夠背后拆裝，以提高換刀的效率和安全性。

4、裝備有可靠的人閘系統(tǒng)，保證在氣壓狀態(tài)下的各種施工作業(yè)。

5、盾構(gòu)機(jī)刀盤設(shè)計適當(dāng)?shù)拈_口率，具有良好的防泥餅設(shè)計和完備的碴土改良裝置，既滿足大粒徑卵石排出，又有效的防止掘進(jìn)時刀盤產(chǎn)生泥餅，保證了開挖面的穩(wěn)定。

6、選擇較大直徑、較大螺距、螺桿能伸縮的中軸式螺旋輸送機(jī)，既有利于巖石和粘土的排出，又防止在出碴過程中出現(xiàn)噴涌現(xiàn)象，螺桿伸縮可以解決柱塞問題。同時配備了保壓泵渣裝置和雙閘門裝置，能夠更好地保證在富水地段掘進(jìn)時持續(xù)地維持開挖面的壓力平衡、能在高水壓下可靠地防坍、防噴涌，從而可確保富水地段掘進(jìn)的絕對安全。

7、為有效解決管片上浮、出渣噴涌，配備了隧道二次注漿設(shè)備。

8、在主軸承密封的選擇上，盾構(gòu)機(jī)采用自診斷管理系統(tǒng)，能夠進(jìn)行潤滑脂壓力及主軸承溫度的自動檢測。

9、為保證開挖下來的巖石、土的流動性、可排性，有效地穩(wěn)定開挖面，所選盾構(gòu)機(jī)在刀盤、密封隔板及螺旋輸送機(jī)均設(shè)有泡沫、膨潤土泥漿注入管路。

10、為有效的控制地層變形，所選盾構(gòu)機(jī)配備了自動定壓同步注漿系統(tǒng)。

11、為保證隧道軸線的準(zhǔn)確，配備自動測量導(dǎo)向系統(tǒng)，可以適時測控盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)和管片拼裝精度。

12、針對本區(qū)段地質(zhì)復(fù)雜，盾構(gòu)機(jī)配備有超前鉆機(jī)及預(yù)注漿裝置，可實現(xiàn)特殊地層的超前加固處理。

13、盾構(gòu)機(jī)設(shè)計足夠大扭矩和推力。

14、盾尾設(shè)置三道鋼絲刷，配有管路自動向盾尾密封注入專用密封油脂，保證盾尾的密封效果及可靠性。

15、選擇技術(shù)先進(jìn)可靠的盾構(gòu)機(jī)制造商，并與之密切配合，制定周密的生產(chǎn)計劃，控制盾構(gòu)機(jī)制造的各環(huán)節(jié)，確保盾構(gòu)機(jī)如期交付使用。

2.1.2地表及建筑物沉降控制

盾構(gòu)隧道下穿東門北路后，再下穿四幢6～8層的擴(kuò)大基礎(chǔ)和一片低矮房屋，過大頭嶺公園后再下竄管線密布的翠竹路，通過翠竹立交處隧道要下穿一幢基礎(chǔ)下方存在軟塑～流塑狀軟土的6層的房屋，須保證地面沉降，尤其是建筑物樁基礎(chǔ)沉降及其差異沉降需嚴(yán)格控制在允許范圍之內(nèi)。為確保萬無一失，需嚴(yán)格管理，采取有效的技術(shù)措施。而盾構(gòu)掘進(jìn)過程中控制地面沉降的技術(shù)關(guān)鍵是保持盾構(gòu)開挖面的穩(wěn)定和及時充填隧道與地層之間的建筑空隙，并且在掘進(jìn)過程中隨時優(yōu)化掘進(jìn)參數(shù)。具體措施如下：

（1）在盾構(gòu)掘進(jìn)通過之前，對受影響的基礎(chǔ)、建（構(gòu)）筑物和地下管線進(jìn)行預(yù)評估，根據(jù)實際情況，組織論證，制定預(yù)案。

（2）在盾構(gòu)掘進(jìn)施工過程中，保證盾構(gòu)開挖面的穩(wěn)定。通過優(yōu)化掘進(jìn)各種掘進(jìn)參數(shù)：刀盤和土艙壓力與時間、注漿方式、漿液性能、盾構(gòu)坡度、盾構(gòu)姿態(tài)和管片拼裝偏差等。熟練掌握盾構(gòu)機(jī)的操作，根據(jù)地面變形曲線進(jìn)行實測反饋，以驗證選擇施工的合理性，并且不斷地進(jìn)行施工參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整。

（3）在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，要盡快在脫出盾構(gòu)后的襯砌背后環(huán)行建筑空隙內(nèi)充填足量的漿液材料。根據(jù)不同地質(zhì)條件，確定不同的漿液配比、注漿壓力、注漿量及注漿時間等。

（4）在盾構(gòu)同步注漿之后，及時進(jìn)行跟蹤補漿或二次注漿。

（5）貫徹信息化動態(tài)施工，加強地表沉降及建筑物變形監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)經(jīng)過分析后反饋于盾構(gòu)掘進(jìn)施工，及時根據(jù)分析后的結(jié)果優(yōu)化和調(diào)整盾構(gòu)施工參數(shù)，確保盾構(gòu)安全平穩(wěn)掘進(jìn)。

（6）加強機(jī)械檢修養(yǎng)護(hù)，在建筑物下進(jìn)行連續(xù)快速地掘進(jìn)。

（7）防止螺旋輸送機(jī)涌砂，防止盾尾和鉸接部位漏泥等地層過度損失造成沉降或沉降加大。

（8）控制好盾構(gòu)姿態(tài)，避免盾構(gòu)大幅度糾偏、上浮或叩頭、后退現(xiàn)象的發(fā)生。在曲線段掘進(jìn)施工時，盡量減少超挖。

2.1.3沿線建（構(gòu)）筑物保護(hù)

由于區(qū)間隧道穿越大量樓區(qū)、管線，需在盾構(gòu)到達(dá)前對其進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)調(diào)查、分析，制定必要的保護(hù)措施、方案。在施工過程中，加強監(jiān)測，及時反饋，以迅速調(diào)整、優(yōu)化施工方案。

（1）分析盾構(gòu)機(jī)在類似地層掘進(jìn)和過類似建筑物基礎(chǔ)時的沉降情況及監(jiān)測數(shù)據(jù)，作為本工程施工參考，從而選取合適的施工參數(shù)，編制完善的施工方案和應(yīng)急措施，確保穿越建筑物的安全；

（2）根據(jù)建（構(gòu)）筑物的結(jié)構(gòu)類型及對沉降的敏感程度、沉降的允許值，制定重要建（構(gòu)）筑物及地面變形警戒值。

（3）在盾構(gòu)到達(dá)前30～50m時，調(diào)整好各項施工參數(shù)，以最優(yōu)化、對地層擾動最小的施工參數(shù)、保持穩(wěn)定良好的盾構(gòu)姿態(tài)，盡量減少蛇行糾偏的幅度，減少對地層的擾動，施工中確保地表沉陷值控制在+10mm和-30mm以內(nèi)。

（4）建立完善的變位監(jiān)制系統(tǒng)，在隧道的兩側(cè)埋設(shè)沉降觀測點，進(jìn)行系統(tǒng)、全面的跟蹤測量，實行信息化施工。將監(jiān)測數(shù)據(jù)及時、準(zhǔn)確地反饋給控制室，使得控制室能根據(jù)地面所反映的情況，進(jìn)行正確判斷，及時通知各子系統(tǒng)優(yōu)化施工參數(shù)，保持盾構(gòu)開挖面的穩(wěn)定；

（5）嚴(yán)格控制盾構(gòu)掘進(jìn)過程中的出土量，建立并保持正面合理的碴土壓力，保證開挖面的穩(wěn)定，保證拱頂上方不出現(xiàn)空洞；

（6）根據(jù)地表沉降和建筑物變形跟蹤監(jiān)測，及時進(jìn)行跟蹤補漿或二次注漿。在盾構(gòu)同步注漿之后，嚴(yán)格壁后同步注漿工作，注漿要及時、到位，在注漿時要兼顧設(shè)定的注漿壓力和注漿量，確保注漿工作有效地彌補盾構(gòu)掘進(jìn)過程中造成的地層損失。

（7）加強機(jī)械檢修養(yǎng)護(hù)，在建筑物下進(jìn)行連續(xù)快速地掘進(jìn)。

（8）實行巡視制度，預(yù)先做好建筑物、構(gòu)筑物跟蹤注漿等的準(zhǔn)備工作，跟蹤做好交通疏解。

（9）當(dāng)采用以上措施后，根據(jù)監(jiān)測信息，當(dāng)建筑物、構(gòu)筑物、管線沉降較大并接近警戒值時，應(yīng)停止盾構(gòu)掘進(jìn)。從地面在基礎(chǔ)下方布置袖閥注漿管，根據(jù)量測反饋資料進(jìn)行跟蹤注漿。

2.1.4合理安排施工順序，保工期重協(xié)調(diào)

（1）對于可能影響盾構(gòu)正常掘進(jìn)的建（構(gòu)）筑物、端頭加固、盾構(gòu)始發(fā)準(zhǔn)備等需要與相關(guān)單位密切協(xié)調(diào)，爭取提前安排、提前完成，保證工期。

（2）做好工序的銜接，在地層不斷轉(zhuǎn)換過程中，要勤檢查刀具的磨損情況，根據(jù)前方地質(zhì)情況，選擇合適地點，采取有效措施，對刀具進(jìn)行更換，避免盾構(gòu)機(jī)非正常停機(jī)。

（3）保證盾構(gòu)機(jī)及后配套的完好率和利用率，保證盾構(gòu)機(jī)的有效掘進(jìn)時間。

（4）做好各種協(xié)調(diào)，減少施工干擾，確保施工順利。在施工過程，密切與相關(guān)單位保持密切接觸，隨時掌握其進(jìn)度，確保按時移交施工場地。

2.1.5防水施工

防水施工是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，防水的效果，是地鐵工程施工質(zhì)量的綜合體現(xiàn)，直接影響著工程的耐久性和地鐵運行安全，是施工控制的重點。主要對策如下：

（1）做好防水材料、施工技術(shù)、質(zhì)量要求、注意事項的交底，使施工人員人人心中有數(shù)，避免盲目施工。

（2）對每道工序按照工藝細(xì)則進(jìn)行精心操作，嚴(yán)格檢查，凡檢查驗收不合格者，堅決糾正，絕對不遷就。上道工序糾正不合格不準(zhǔn)進(jìn)入下道工序，防水質(zhì)量對施工進(jìn)度一票否決。

（3）管片砼的質(zhì)量是根本，對材料、配合比、入模振搗、綜合控溫及養(yǎng)護(hù)等全過程要進(jìn)行嚴(yán)格控制，防止砼開裂，確保砼的強度和自防水的性能。

（4）止水條粘貼時，保證基面無塵、無污染、干燥，以保證粘貼質(zhì)量。管片吊運、拼裝時注意保護(hù)管片表面免受碰撞，確保止水條狀態(tài)完好。

（5）施工中嚴(yán)格控制盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)姿態(tài)，減小分組油缸推力差，避免管片的錯臺和止水條脫落失效。

（6）盾構(gòu)推進(jìn)過程中保證同步注漿的質(zhì)量，選擇合適的漿液、注漿參數(shù)、注漿工藝，足量注漿，形成穩(wěn)定的管片外圍防水層。視需要及時進(jìn)行二次注漿。

2.2盾構(gòu)施工工程難點

2.2.1盾構(gòu)機(jī)長距離穿越致密堅硬的微風(fēng)化花崗片麻巖段的施工

翠竹站～田貝站區(qū)間隧道穿越大頭嶺地段，左線在里程ZCK10+530～ZCK11+000、右線在里程YCK10+570～YCK11+070段的圍巖主要為Ⅱ～Ⅲ級微風(fēng)化花崗片麻巖〈11-4〉。該段微風(fēng)化花崗片麻巖連續(xù)分布，長度較大，強度高（最大飽和抗壓強度達(dá)127.1Mpa），盾構(gòu)在此地層條件下直接掘進(jìn)，刀具磨損會異常嚴(yán)重，掘進(jìn)速度很慢，且易造成刀具非正常損壞。同時由于刀具的磨損，造成切割的巖體碎片組成比例和大小不合理，螺旋輸送機(jī)排渣困難，使得整個掘進(jìn)困難。

微風(fēng)化巖中掘進(jìn)的對策：

（1）盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)采用敞開模式，遵循高轉(zhuǎn)速、低扭矩原則選取參數(shù)，以提高純掘進(jìn)速度。掘進(jìn)過程中隨時監(jiān)測刀具和刀盤受力狀態(tài)，確保其不超載。

（2）調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)推力、掘進(jìn)速度等相關(guān)施工參數(shù)，既保持較高的刀盤轉(zhuǎn)速和施工效率，又使刀具的磨損控制在合理的范圍之內(nèi)。

（3）嚴(yán)格控制盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)，保證掘進(jìn)面與刀盤面的平行。發(fā)現(xiàn)掘進(jìn)方向偏差超過允許值時，采用小角度漸近糾偏。

（4）向開挖面注入清水或膨潤土漿液，潤滑和冷卻刀具，改善巖屑的可排性，提高掘進(jìn)效率。

（5）掘進(jìn)過程中，有針對性的加注泡沫劑以減少刀盤扭矩，消除盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)的外力因素，從而防止盾構(gòu)過度旋轉(zhuǎn)。

（6）根據(jù)地層情況的變化，經(jīng)常性進(jìn)行刀具進(jìn)行檢查、更換，特別是對邊緣擴(kuò)挖刀要及時更換。

（7）采用合適的滾刀破巖，選擇耐磨刀具，減少換刀次數(shù)與頻率，提高施工進(jìn)度。掘進(jìn)過程中隨時監(jiān)測刀具和刀盤受力狀態(tài)，確保其不超載。

（8）當(dāng)盾構(gòu)通過前方巖體困難時，采用靜力爆破或人工開鑿方式通過。

2.2.2盾構(gòu)機(jī)在粘性土(巖)層中掘進(jìn)控制（"泥餅"防治）

翠竹站～田貝站區(qū)間盾構(gòu)始發(fā)和接收段也將穿越殘積硬塑粉質(zhì)粘土<6-2>，硬塑～堅硬土狀全風(fēng)化巖<11-1>、<11-1-2>地層，盾構(gòu)在此類地層掘進(jìn)時，刀盤中心區(qū)和土倉中心區(qū)容易形成"泥餅"，產(chǎn)生堵倉現(xiàn)象，造成刀盤轉(zhuǎn)動負(fù)荷加大，排土不暢，甚至停止轉(zhuǎn)動，同時造成土倉內(nèi)溫度升高，影響主軸承密封的壽命，嚴(yán)重時會造成主軸承密封老化破壞，"泥餅"現(xiàn)象往往會堵塞滾刀，使?jié)L刀發(fā)生偏磨。如果地下水較豐富，螺旋機(jī)由于排土不暢而無法形成土塞，排土口會產(chǎn)生噴涌，開挖面就會失穩(wěn)，發(fā)生地層坍塌。

穿越地層如圖1.2-2所示。

盾構(gòu)機(jī)在粘性地層及泥質(zhì)巖層中掘進(jìn)的對策：

（1）刀盤的刀座設(shè)計充分考慮了在不同的地質(zhì)情況下同一位置可安裝與不同地層相適應(yīng)的刀具，即可以將滾刀更換成撕裂刀（羊角刀），反之亦然。在施工過程中，通過更換中心滾刀為中心撕裂刀，增大中心區(qū)的開口率和切削效果來改善對"泥餅"的破碎效果，避免"泥餅"的形成。

（2）在刀盤面板上設(shè)置了8個添加劑注入孔，配置了自動泡沫和添加劑注入系統(tǒng)，可根據(jù)需要向開挖面噴射水、泡沫和膨潤土，改善碴土的流動性，減小開挖面泥餅生成的機(jī)會，也可在螺旋輸送機(jī)內(nèi)加入泡沫，以增加碴土的流動性，利于碴土排出。

（3）刀盤上設(shè)有4根攪拌棒，可以隨著刀盤一起轉(zhuǎn)動，輔以倉壁上的固定攪拌棒可起到攪拌破碎碴土的功能。

（4）設(shè)定的出土壓力不宜超過主動土壓，并且最好控制在1.0kg/cm² 以下，采用半敞開掘進(jìn)模式。加強盾構(gòu)掘進(jìn)時的地質(zhì)預(yù)測和泥土管理，密切注意開挖面的地質(zhì)情況和刀盤的工作狀態(tài)。

（5）若地層穩(wěn)定性較差，但隔氣性較好時，宜采用輔助氣壓作業(yè)，掘進(jìn)也宜采用半敞開掘進(jìn)模式。

（6）通過加水或泡沫，對切削下來的土體進(jìn)行改良，改善土體的"和易性"和"塑性"，防止粘性土附著在刀盤上。

（7）嚴(yán)格控制溫度，一方面可以通過向土倉適當(dāng)加水降溫；另一方面可通過調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)循環(huán)水的溫度來提高降溫速度；再者可實行停機(jī)冷卻，待溫度降至35℃以下時再繼續(xù)推進(jìn)。

（8）加強操作控制管理，對各項施工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，防止對土體的過分壓縮而促進(jìn)泥餅的形成；防止人為的集中出土或不均勻出土；防止土體中的固有水分過分流失；防止注漿漿液流入開挖面或土倉內(nèi)，造成土體固結(jié)等。

圖2.2-1 翠～田區(qū)間盾構(gòu)始發(fā)段隧道穿越粘性地層縱斷面示意圖

（9）施工過程中，根據(jù)參數(shù)特征定時或不定時進(jìn)行洗倉，清除既有泥餅，并防范大的泥餅產(chǎn)生。洗倉時宜采用肥皂水，因其能增加土體和易性及減少土顆粒之間的凝聚力；加水量應(yīng)嚴(yán)格控制，若加水量過大則會污染工作面，而加水量過小又會加劇泥餅的形成；洗倉要經(jīng)過若干次循環(huán)，既能消除泥餅，又不會對正面土體造成大的擾動或破壞。

2.2.3盾構(gòu)機(jī)在上軟下硬地層的掘進(jìn)控制

本標(biāo)段在翠竹站～田貝站區(qū)間隧道斷面內(nèi)地層多處存在"上軟下硬"現(xiàn)象，隧道頂部多穿越〈6-2〉或〈11-1〉〈11-1-2〉層，隧道下部多穿越〈11-2〉、〈11-3〉，甚至〈11-4〉層。在"上軟下硬"地層中掘進(jìn)時，由于下部土體的抗壓強度大，上部土體的抗壓強度小，刀具對不同抗壓強度的土層的切削效果和速度均不同，對抗壓強度大的微風(fēng)化巖的切削速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于對粘土層的切削速度，在這種情況推進(jìn)的話就會使盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)生向上抬移，破壞原有的盾構(gòu)姿態(tài)。掘進(jìn)過程中刀盤的轉(zhuǎn)動速度是一樣的，因而在掘進(jìn)中就會對相對軟弱地層會產(chǎn)生較大擾動，甚至由于土壓的失衡會造成土方的大量虧方，造成地面較大的沉降或塌方。而在發(fā)生姿態(tài)超標(biāo)的情況下進(jìn)行糾偏則會更大的擾動軟弱土層，造成嚴(yán)重的地面沉降或塌方。

盾構(gòu)機(jī)在上軟下硬地層中的掘進(jìn)困難的對策：

（1）結(jié)合現(xiàn)有地質(zhì)資料和補充地質(zhì)勘探資料，同時考慮運用超前鉆事先探明上軟下硬地層的分層及軟硬情況。

（2）在刀具的布置上，合理配備邊緣滾刀數(shù)量和刀間距，增強邊緣的破巖能力；同時，利用安裝在刀盤上的超挖刀，便于掘進(jìn)方向發(fā)生偏差時能夠?qū)r層進(jìn)行超挖，及時糾正偏差，確保盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)方向與隧道設(shè)計軸線一致。

（3）在條件允許的情況下，有計劃地進(jìn)入土倉了解工作面，了解工作面軟硬不均程度和檢查刀具狀態(tài)，以確定掘進(jìn)推力的大小，避免刀具超載工作受損。

（4）在軟硬不均地層掘進(jìn)，為保護(hù)盾構(gòu)及其刀具，不宜追求太高的施工進(jìn)度。在此地層掘進(jìn)嚴(yán)格控制掘進(jìn)參數(shù)，推力不宜太大，刀盤轉(zhuǎn)數(shù)不宜太快（一般為1.0r/min左右），刀具貫入量不宜太深（一般為5mm/轉(zhuǎn)）。同時掘進(jìn)期間要經(jīng)常、有計劃地檢查刀具、刀盤狀況。

（5）加強盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)線路和姿態(tài)控制：

1）適當(dāng)降低總推力，減小盾構(gòu)掘進(jìn)速度，并根據(jù)盾構(gòu)行程千斤頂所反饋的信息變化，隨時調(diào)整千斤頂編組和各區(qū)域油壓；

2）充分利用鉸接千斤頂?shù)募m偏作用，根據(jù)不同狀況及時對各組鉸接千斤頂進(jìn)行行程調(diào)整；

3）根據(jù)不同情況，選擇不同型號管片進(jìn)行拼裝，同時兼顧管片與盾殼間的空隙變化情況，做到通過盾構(gòu)后方著力點的導(dǎo)向變化來影響盾構(gòu)的掘進(jìn)方向；

4）通過改變注漿部位、注漿量和注漿時間、步驟，使得盾尾后方成型隧道在盾構(gòu)推力的反作用力下產(chǎn)生一定范圍的變形，從而實現(xiàn)成型隧道與盾構(gòu)相互之間的影響和制約；

5）在偏硬風(fēng)化巖地層中，可動用超挖刀來加強糾偏力度，達(dá)到糾偏效果。

（6）當(dāng)盾構(gòu)機(jī)處在上軟下硬地層，盡量避免在土倉上部地層差的地段換刀。當(dāng)必須在這樣的地段頻繁更換刀具時，根據(jù)在當(dāng)前地層中刀具的磨損情況與線路前方的地質(zhì)情況，準(zhǔn)確定出更換刀具時的位置，提前對該位置地層進(jìn)行加固處理，加固體達(dá)到強度要求后，再采取壓氣作業(yè)進(jìn)行刀具更換，確保當(dāng)盾構(gòu)機(jī)到此位置時，安全順利地更換刀具。

（7）根據(jù)地質(zhì)資料，提前預(yù)測，選擇合理的掘進(jìn)模式。

（8）通過向土倉和刀盤添加泡沫或膨潤土改良碴土，防止形成泥餅。

（9）控制出土量，尤其是上部為軟土?xí)r更為關(guān)鍵，防止坍塌。

2.2.4盾構(gòu)穿越含球狀風(fēng)化巖（孤石）地層技術(shù)措施

本標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間花崗片麻巖中存在差異風(fēng)化及球狀風(fēng)化現(xiàn)象，雖然在本次勘探中，鉆孔在全風(fēng)化層及殘積層中未直接揭示到球狀風(fēng)化體。盾構(gòu)隧道穿越殘積層、全風(fēng)化、強風(fēng)化花崗片麻巖地層時，有遇到中風(fēng)化、微風(fēng)化球狀片麻花崗巖（即孤石）的風(fēng)險。球狀風(fēng)化巖有大有小、天然單軸極限抗壓強可高達(dá)100Mpa以、整體性好。直徑25cm以下的球狀風(fēng)化巖可通過螺旋輸送機(jī)直接排除，直徑25cm以上者則難以排除，盾構(gòu)又難以將其破碎，球狀風(fēng)化體將與刀盤隨動，其可能引起盾構(gòu)機(jī)刀盤被卡住、刀具變形非正常損壞、刀盤產(chǎn)生嚴(yán)重磨損等，還易造成地面較大沉降。如何安全順利穿越球狀風(fēng)化巖地層是盾構(gòu)施工的又一難點。為此采取以下措施：

（1）施工前，對盾構(gòu)將穿越的可能存在球狀風(fēng)化巖地層進(jìn)行補充勘探，摸清其分布、大小、環(huán)境狀況。

（2）施工中對排除的碴土每環(huán)必查。根據(jù)排除的碴土成分、結(jié)合施工參數(shù)的分析，以能及時發(fā)現(xiàn)球狀風(fēng)化巖。在條件允許的情況下，有計劃地進(jìn)入土艙了解工作面和檢查刀盤、刀具狀態(tài)。

（3）盾構(gòu)通過球狀風(fēng)化巖地層時，若球狀風(fēng)化體強度較低，可通過放慢盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)速度，以小推力、刀盤小轉(zhuǎn)速推進(jìn)，通過盾構(gòu)刀盤的刀具慢慢磨蝕球狀風(fēng)化體，盾構(gòu)直接通過；若球狀風(fēng)化體強度較高，可開艙（工作面不穩(wěn)定時須加氣壓），采取人工進(jìn)艙靜態(tài)爆破或鑿巖機(jī)破碎處理；否則，采取地面加固，然后盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)通過。

2.2.5盾構(gòu)穿越建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)的掘進(jìn)控制

本標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間線路穿越的建筑物基礎(chǔ)基本為條形基礎(chǔ)或筏板基礎(chǔ)，穿越的道路地下管線密集，交通流量大。考慮到盾構(gòu)掘進(jìn)對土體的擾動，在盾構(gòu)通過時布置測點加強監(jiān)測，及時反饋監(jiān)測信息，并對管片背后采取二次注漿加固。為避免盾構(gòu)施工不造成地面沉降超過允許值，危及建筑物，除按設(shè)計要求進(jìn)行處理外，擬采取施工措施如下：

（1）嚴(yán)格控制土倉內(nèi)壓力、刀盤轉(zhuǎn)速等參數(shù)、嚴(yán)格控制出土量，以求得土艙壓力與地層壓力的平衡。

（2）在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，合理使用水、膨潤土和發(fā)泡劑，改善土倉內(nèi)土的和易性，加強對刀盤的保護(hù)，提高掘進(jìn)效率。同時，可以避免發(fā)泡劑管路堵塞。

（3）嚴(yán)格同步注漿工序，確保地層穩(wěn)定。經(jīng)常檢查注漿管，確保管路暢通。必要時，襯砌背后實施二次注漿，重點對拱部1200范圍進(jìn)行。

（4）盾構(gòu)推進(jìn)過程中，控制好盾構(gòu)姿態(tài)，避免盾構(gòu)上浮、叩頭和后退等現(xiàn)象發(fā)生，盾構(gòu)在曲線段掘進(jìn)時，須放慢掘進(jìn)速度、減少超挖，加大注漿量并加強糾偏測量工作，以減少地層損失和地面沉降量。

（5）針對建筑物的結(jié)構(gòu)類型、對沉降的敏感程度及沉降的允許值，制定建筑物及地面變形警戒值，建立系統(tǒng)、完善的監(jiān)測網(wǎng)，安排專人對地面建（構(gòu)）筑物進(jìn)行二十四小時（間隔不大于2小時）監(jiān)測，及時進(jìn)行信息反饋，及時進(jìn)行盾構(gòu)參數(shù)調(diào)整。

（6）加強機(jī)械檢修養(yǎng)護(hù)，防止螺旋輸送機(jī)噴涌砂，盾尾及鉸接部位漏砂等，造成地層損失，加大沉降。

（7）當(dāng)前方地質(zhì)情況復(fù)雜或不容易確定時，密切監(jiān)視土壓、螺旋輸送機(jī)等參數(shù)，結(jié)合地面監(jiān)測情況，分析開挖面的穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)問題及時采取有效對策。

（8）避免在該區(qū)段進(jìn)行停機(jī)、換刀，必須停機(jī)時，保持好土倉內(nèi)壓力，并對停機(jī)部位土體進(jìn)行預(yù)先加固措施。

（9）經(jīng)過專家論證，制定地面加固方案，并嚴(yán)格實施。

2.2.6穿越富水地段的掘進(jìn)控制

本標(biāo)段盾構(gòu)大部分穿越裂隙水豐富地段，特別是臨近砂層、巖石破碎地段，大量的、不可預(yù)測的地下水很可能造成噴涌。在富水巖層掘進(jìn)時，管片很容易產(chǎn)生上浮。

盾構(gòu)穿越富水地段的對策：

（1）通過地質(zhì)勘察報告及補充勘察，掌握前方地質(zhì)及地下水實際情況，在盾構(gòu)掘進(jìn)到該地段之前，對盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行全面、系統(tǒng)地檢查與維修，保證盾構(gòu)機(jī)的性能良好。

（2）當(dāng)處于富含水的破碎帶下面時，TBM必須在閉合模式下運行，開挖室里完全充滿泥土。此時開挖室里保持受控土壓以支撐刀盤前面和上面的地層。這樣就可以防止水或泥土的流入，保持地層、地下水位等的穩(wěn)定性。閉合模式是一種普通的工作模式，不需要特殊的程序。值得注意的是，開挖室里土壓的作用如同塞子可阻止水流入。泡沫注射用來進(jìn)一步減小開挖面的可滲透性。

（3）在盾構(gòu)快要進(jìn)入破碎帶地區(qū)之前，要求能盡量精確地預(yù)測不良地層，此時可使用超前鉆機(jī)進(jìn)行鉆探或使用雷達(dá)超前裝置進(jìn)行探測，然后根據(jù)探測的結(jié)果采取有針對性的措施進(jìn)行處理。當(dāng)探測的結(jié)果反映盾構(gòu)前方地層破碎嚴(yán)重、涌水量較大時，可利用設(shè)備上配有的鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔注漿預(yù)先加固或往前方注入一定數(shù)量的聚合物進(jìn)行止水，同時啟用保壓泵碴裝置，從多方面采取措施，確保工程的安全。

（4）如果是意外發(fā)現(xiàn)這些地質(zhì)條件，必須立即停止轉(zhuǎn)動螺旋輸送機(jī)，關(guān)閉螺旋輸送機(jī)的排渣閘門，并繼續(xù)緩慢開挖直到開挖室里充滿泥土，把工作模式切換為閉合模式。同時采用超前處理措施及保壓泵碴裝置進(jìn)行處理。

2.2.7防噴涌技術(shù)措施

本標(biāo)段通過的風(fēng)化巖層，賦存基巖裂隙水，一般為弱透水層，但由于巖石的風(fēng)化程度不均勻，裂隙發(fā)育的情況不一致，其富水性差異較大，局部承壓，易發(fā)生隧道涌水，泥漿容易從螺旋輸送機(jī)噴出。在刀盤粘附"泥餅"的情況下，切削效率降低，在螺旋輸送機(jī)排土的同時，倉底易形成空洞，地下水迅速補充，易發(fā)生噴涌現(xiàn)象。

（1）在水量較大的地段掘進(jìn)時采用螺旋輸送機(jī)雙閘門控制，加注泥漿或高效聚合物，防噴涌、防涌水，必要時采用保壓泵碴裝置。同時，利用盾構(gòu)機(jī)配套的二次注漿設(shè)備及時注漿，在管片外周形成連續(xù)的封閉環(huán)，防止管片周圍的地下水串通，避免噴涌。

（2）采用土壓平衡模式掘進(jìn)參數(shù)；嚴(yán)格控制盾構(gòu)掘進(jìn)方向和鉸接油缸的行程差，以確保鉸接密封效果。加強盾構(gòu)機(jī)鉸接密封檢查，保證不漏水漏砂。

（3）經(jīng)常檢查盾尾密封刷密封效果，經(jīng)常填加油脂，確保密封刷狀態(tài)良好。

（4）若出現(xiàn)噴涌現(xiàn)象，立即關(guān)閉螺旋輸送機(jī)的后門，適當(dāng)向前掘進(jìn)，使土倉內(nèi)建立平衡，通過刀盤的轉(zhuǎn)動，將土倉內(nèi)的土體攪拌均勻。然后才將螺旋輸送機(jī)的后門慢慢打開，開門度為30%，邊掘邊出土，始終保持土倉內(nèi)壓力穩(wěn)定。

（5）做好盾構(gòu)機(jī)及后配套設(shè)備的保障后勤工作，保持連續(xù)快速推進(jìn)，不能因盾構(gòu)機(jī)后配套設(shè)備故障而影響掘進(jìn)。

（6）嚴(yán)密監(jiān)控螺旋機(jī)出土口的出土情況和土倉的壓力變化情況，一旦發(fā)生噴涌現(xiàn)象，首先關(guān)閉螺旋機(jī)出土口處的閘門，然后在螺旋輸送機(jī)出土口接駁保壓泵碴系統(tǒng)，保證掘進(jìn)，避免地下水、流砂或所添加泥漿的大量噴出，保持土倉內(nèi)的土壓穩(wěn)定。

（7）向土倉中加入膨潤土或發(fā)泡劑，改善土倉內(nèi)土質(zhì)的和易性，使土體中的顆粒和泥漿成為一個整體，連續(xù)從螺旋輸送機(jī)排出，避免噴涌。

（8）在中、微風(fēng)化巖地層中，如果管片背注漿不充分，需通過管片進(jìn)行雙液二次注漿，以便盡快封堵隧道背后匯水通道。

2.2.8管片防上浮技術(shù)措施

本標(biāo)段隧道經(jīng)過的地層變化較快，且地下水較豐富，在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，隧道的成型較好，但由于盾構(gòu)超挖，雖然也進(jìn)行了同步注漿，但在隧道管片和圍巖之間的注漿漿液還是屬于軟弱層，成型后隧道管片沒有較大的剛性支撐，在推進(jìn)過程中產(chǎn)生變形，超過隧道限界。由于本工程的地下水位較高，最終使得管片基本上浮。管片上浮原理參見圖2.2-2。

圖2.2-2管片上浮示意圖

管片防上浮的措施：

（1）了解隧道所經(jīng)過地段的地質(zhì)情況，包括里程、土層分布、深度、強度、含水量，預(yù)先制定不同地段采取不同的掘進(jìn)措施。在掘進(jìn)過程中，及時調(diào)整掘進(jìn)速度、刀盤潤滑劑添加量、掘進(jìn)模式等施工參數(shù)。

（2）加強對盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的控制，尤其在上、下坡地段必須注意千斤頂?shù)淖饔梅至芷挠绊?，及時調(diào)整姿態(tài)及千斤頂行程差。避免超挖和蛇行，盡量使各組推進(jìn)油缸推力適當(dāng)均衡。

（3）在變坡段一定要注意做好管片的選型及正確安裝。

（4）控制測量的精度和頻率，要嚴(yán)格按要求建立起一套嚴(yán)密的人工測量和自動測量控制系統(tǒng)，嚴(yán)格控制測量的精度，合理布設(shè)洞內(nèi)的測量控制點和導(dǎo)線，根據(jù)工程中的實際情況合理控制測量和復(fù)核的頻率。根據(jù)測量的結(jié)果來調(diào)整盾構(gòu)機(jī)的控制參數(shù)和管片的拼裝等（如調(diào)整對稱千斤頂?shù)男谐滩?，合理控制各區(qū)域千斤頂?shù)男谐?，更合理使用鉸接、超挖等設(shè)施，調(diào)整管片類型和拼裝方式等）。

（5）改變砂漿配比，提高水泥用量，降低漿液初凝時間，及時、足量注漿，提高固結(jié)效果。

（6）加強管片姿態(tài)測量，一旦有上浮異?，F(xiàn)象，立即啟用二次注漿（在隧道頂部注雙液漿），有效控制管片進(jìn)一步上浮。

（7）保證管片連接螺栓的安裝質(zhì)量。管片拼裝過程中盡量減小管片之間的錯臺，及時安裝連接螺栓，確保管片定位準(zhǔn)確，連接牢固。用儀器檢測管片安裝的誤差，若誤差超過允許值需進(jìn)行調(diào)整；管片安裝就位后，在下一循環(huán)的掘進(jìn)開始時，推進(jìn)系統(tǒng)作用于管片上的軸向壓力應(yīng)緩慢、均勻地施加；管片連接螺栓在掘進(jìn)的開始時也會出現(xiàn)松動，需及時對松動的螺栓進(jìn)行緊固。

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