点击上方「蓝字」，轻松关注![]()
聚焦项目管理新理念I展望施工技术新发展I源于实践I深度思考I更多精彩I欢迎关注
一、盾构施工的两个技术阶段
![]()
二、盾构施工的前期准备
1）盾构机选型：地层特点、岩土特性、粒径分布、水文特点、其他附加要求。2）地质详勘：及早规划详细有针对性地施工方案、提前预防、早期处理、管线河流状况。三、盾构机选型的水文地质基础
![]()
3.1选型案例
1）地质：某工地的两盾构区间四条隧道，其中区间一主要地质为微风化，中风化凝灰质砂岩，岩石最大单轴抗压强度60MPa，富水并透水性极强；区间二主要地质为全风化以及强风化灰岩，含水少，隧道上部管线多。2）设备选型：由于两区间采用两台盾构机掘进，最后购买了两台相同的盾构机，而盾构机设计大量偏向于区间一的地质。3）后果：区间二的施工风险大增，主要表现在渣土流动性的处理问题。3.2关于详勘
同上例，区间二地质勘测图纸不明确，没有针对性在关键地点补勘明确，导致：1，不能计划性确定刀盘处理点；2，管线区域未考虑地层特点提前支撑加固，造成该地段地段为刀盘处理提供方便，造成实际施工中被动长时间停机。3.3刀盘型式
用于硬岩的刀盘,不足处：磨损监测点设置、开口设置（对破碎带的误判）、中心的处理、用于全风化层、整区间一直面对结饼问题。![]()
四、关于不同盾构机类型下的施工
1）对泥水盾构，施工的重点偏重于前期设备选型以及设计阶段的全面性，施工期间由于泥水盾构大量应用于河海之下，可以考虑的隧道外的处理手段不多，故主要在于开挖刀盘刀具管理，压力控制以保证地表的隆降控制，以及泥水处理保证渣土运输。![]()
2）护盾式敞开盾构，由于掌子面完全敞开，施工中控制掌子面的稳定及排水是一切施工的要素，同时高度关注膨胀岩以及粘性地层的通过能力。![]()
3）此次主要讨论土压平衡盾构机的施工技术。
此处主要讨论土压平衡盾构机的施工技术管理，盾构机一旦选型确定，从大的方向上说，土压平衡盾构机施工中关键是面对两种地层，即具有自稳性地层和非自稳性地层条件下的施工，然后才是在这两种地层下如何实现刀盘的正常开挖，出土量可控以满足沉降要求者两点。但不论在何种地质，当盾构机已选定，应用在实际施工中时应从以下三个方面综合考虑盾构施工技术以满足盾构机施工中的出土和沉降控制：1）盾构机自身设备特点与当前地层特点的适应性，如选型例中一种盾构用于两种地层时的实际措施考虑。2）根据盾构机掘进参数变化及出土状况掌握当前地质施工。5.1两类地层条件下的一些典型特征地层的施工技术管理自稳性地层：微/中风化岩层、某些不含水的强风化层、西北黄土层。
非自稳性地层：淤泥层、粘土层、沙层、砂卵石层 、含孤石地层、上软下硬地层。
5.1.1自稳性地层
总的来说，自稳性地层施工中一般不用考虑地表隆降，不论长时间或短时间具备自稳性的地层，通常的自稳性地层要面对掌子面的可开挖特性，渣土的流动性，刀具的管理；但需要注意的是，对于自稳性地层，因为不同的覆土状况，可能的失水问题（可能造成地表沉降）也是必须关注的。1）长时间具有自稳性的地层一般有微风化，中风化岩层；2）不同的强风化地层的稳定性在含水和不含水时具有差别，适于气压掘进；3）某些全风化（全风化范围）地层在不遇水和空气的状况下具有短时的自稳性，适用于气压掘进或快速欠压推进，但须小心注意观察渣土变化；4）西北黄土层具有一定的自稳性，但要注意水对湿陷性黄土的影响；5）硬塑状粘土具有短暂的自稳性，实现快速掘进可以欠压；5.1.1.1微风化硬岩
1）对于岩石抗压强度在 80Mpa以上地层 ，由于排渣原因，盾构掘进效率低下，应综合该地层隧道长度与总长度的关系，工期及成本 考虑是否在该段地层采取盾构法施工通过。2）对于岩石抗压强度小于80Mpa的微风化地层，针对硬岩分布特点，盾构机通过需要采取一定措施。3）RQD值小的岩石：具有盾构机掘进可能的微风化地层，节理发育，刀具破岩容易。![]()
4）RQD值大的岩石区域：岩石硬度高，节理少，综合考虑处理方式。
![]()
5.1.1.2微/中风化硬岩及其破碎带
1）地层特点：稳定性，透水性，破碎后流动性差，硬度高。2）可能遇到问题：刀具非正常损坏，刀盘磨损；掘进中卡刀盘，喷涌，卡螺旋机。严格刀具管理，避免刀盘结构损坏，刀具管理并不孤立于掘进监控。加强渣土在掌子面及土仓流动性，尽量避免在刀盘与掌子面间积渣影响掘进效率。微风化灰岩：深圳某工地，如下图，主要以微/中风化灰岩为主，最大70Mpa，图中红蓝色，掘进中关键问题：螺旋机后仓门水压高；螺旋机闸门喷渣；掘进速度慢，扭矩大。掘进中偶有卡刀盘。![]()
微、中风化泥岩：广州常见地层，切削渣土遇水粘结，某些盾构刀盘易结饼，中心刀易于损坏；施工重点在于渣土的顺利开挖及输送。![]()
微/中风化砂岩、砾岩：广州地铁5号线某工地:地层稳定，施工重点在于刀具管理以及保护。![]()
在硬岩掘进中的刀具管理，下图为失败的刀具管理结果，核心原因是参数管理的失控。![]()
无论何种对盾构机刀盘会磨损的地层，刀具管理的重要性都是几乎关系工程成败，如下两种同型刀盘，经历几乎同种地层，左图刀盘出洞后几乎变化不大，右刀盘中心完全毁坏，核心在于施工中刀具管理的计划性以及掘进过程的监控即参数管理。![]()
5.1.1.3强风化层
1）地层特点：一般稳定性差，泥岩具有稳定性也具有粘结性。强风化地层一般稳定性差，尽量避免欠压掘进，注意渣土控制；尽量避免在该区域换刀，如无可避免提前采取加固措施；对于有粘结可能且自稳很差地层而刀盘开口率小的情形，尽量采用 气压掘进；深圳地铁二号线某工地：地层含水少，水渗透系数低，在无水渗透时，强风化地层具有一定稳定性，可以进行短时的开仓检查刀盘状况；由于很少全断面或即使全断面强风化但其上覆土多为全风化地层，一般采用气压掘进，渣土控制正常；在某段由于采用长时间欠压掘进，地表沉降严重。实际施工中，不同的强风化地层施工掘进需区别进行，在上例中的工地，同样线路中同种强风化地层，仅含水的差别，其土压以及掘进速度就有所不同![]()
西北黄土层：
地层特点：自稳性，可开挖性,掘进可能问题:湿陷性黄土；老黄土。
施工技术管理：防止湿陷性黄土事故,注意老黄土对刀盘的粘结,加强泡沫管理。
![]()
西安某工地，如下图照片黄土层的基坑开挖该种刀盘形式在该地层以及部分卵石圆砾地段掘进正常。![]()
5.1.2非自稳性地层
5.1.2.1非自稳性地层的进出洞
1）只要盾构机是在非自稳性地层中进出洞，必须慎重考虑进出洞区域的地层加固：
2）注浆
3）冷冻
4）旋喷，搅拌桩等
5.1.2.2非自稳性地层的掘进施工
1）对于非自稳性地层来说，不同的地层所需侧重考虑的问题不同的，但最终落点都在沉降控制：2）淤泥层一般具有良好的流塑性，渣土切削以及运输都不成问题，重点是控制掌子面的土压，出土量控制保证地面沉降的，防止盾构机下沉3）粘土层塑性良好，但粘性易于产生刀盘泥饼，注意渣土流动性改良并控制土压及出土4）沙层：对于中粗砂，粉细沙或含有粘土的沙层，控制其塑性是渣土量控制的关键；富含水粉细沙/细沙层要高度重视；磨损考虑5）砂卵石层 ：卵石夹砂，卵石夹泥，纯卵石，不同粒径有着完全不同的掘进效果，重点考虑刀具选择及布设，同时需要对水以及土仓内渣土流动进行控制；磨损考虑6）含孤石地层：要小心花岗岩残积土内可能存在的孤石，重点是早处理7）上软下硬地层：上软下硬地层的困难在于上软属于非自稳性地层因而需要土压模式而下硬地层的最佳掘进模式是敞开模式，但考虑地面沉降控制，必须采用土压模式，由此施工的关键是控制土压模式对下部硬岩的掘进并保证上不出土正常8）不论如何，以上任何地层都需保证足够及时的壁后注浆填充。5.1.2.3淤泥层
土压控制：防超挖，长时间停机防栽头
渣土控制：土量宜少
壁后注浆控制沉降：快速，大量
快速通过：设备保证
地表监测：随时定期
5.1.2.4粘土层
![]()
5.1.2.5沙层
在富水细沙/粉细沙层中，掘进管理：掘进中的土压控制，停止前的土压控制；停机时的土压控制；喷涌控制；还要防止设备下沉载头对于中粗沙层，泡沫管理与膨润土管理，外加剂的使用。![]()
![]()
注：文中部分文字图片素材来源于网络编辑整理，版权归原作者所有，侵删！点个“在看”，我们一起共同学习。
◆版权声明：我们尊重原创，也注重分享。有部分内容来自互联网，版权归原作者所有，仅供学习参考之用，如无意中侵犯了哪个媒体、公司 、企业或个人等的知识产权，请联系删除，谢谢！◆免责声明：本平台对转载、分享的内容、陈述、观点判断保持中立，不对所包含内容的准确性、可靠性或完善性提供任何明示或暗示的保证，仅供读者参考，本公众平台将不承担任何责任。
