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1、一、盾构机在各种复杂地层中的施工及对策盾构机在各种复杂地层中的施工及对策（一）在广州、深圳硬岩地层中的施工及对策在广州、深圳硬岩地层中的施工及对策 1、广州、深圳复合地层的图片、广州、深圳复合地层的图片 图1 广州地铁4号线大学城小新盾构区间1图2 广州地铁3号线天华盾构区间（大孤石）2图3 广州地铁1号线陈家祠西门口盾构区间 3图4 间断级配砾石4 图5 连续级配砾石层5图6 工作面上的炭质泥岩6图7 球状风化体72、采用硬岩地层施工的刀盘、采用硬岩地层施工的刀盘 广州从地面往下1020 m深的地层结构变化多端,局部地段是原先埋藏在地下的山包,盾构通过的就是岩石;局部地段是山沟,盾构通过的又
2、全是泥沙。而广州地铁二号、三号线恰恰要深入地下20 多m，多处通过断裂地质带，断裂带埋深大约在10m-30m范围内，岩体破碎、围岩的强度大，天然单轴抗压强度最大可达156MPa，而且强度不均匀，稳定性差 。为了适应广州复杂的地质条件,施工单位的专家和技术人员大胆地改进了盾构机的工作部分刀盘,首创了巧妙的复合式刀盘,使盾构机具有了能应付软硬交错的地质结构的新功能。这种复合式刀盘装有齿刀和滚刀两种刀具,以滚刀对付硬岩层,齿刀对付软岩层,两种刀具用背装的方式进行互换。 复合式刀盘的盾构，有相当数量的滚刀、中心滚刀、齿刀和一定数量的边缘刮刀，开口率一般在28-32%左右，要比上海、北京两种地层所用的刀
3、盘开口率小。如图8-图15所示：8 图8 6250mm复合式土压平衡盾构机刀盘910 图9 适合于全断面花岗岩的土压平衡盾构机刀盘图10 适于石灰石、砂、粘土、泥灰土和白垩土地层的复合式土压平衡盾构机刀盘 11图11 适用于砂石、泥浆石地层的盾构机刀盘12 图12 适用于砂、粘土和砂砾层的土压平衡盾构机刀盘13 硬岩地层采用滚刀进行破岩既要考虑刀具合理的运行轨迹，又必须考虑刀具的离散受力趋于合理。对于刀具合理运行轨迹的设计，双刃、单刃两种滚刀均可达到良好效果；但双刃滚刀综合离散受力点的分布不如单刃滚刀，在硬岩地层不利于刀盘的刚度和强度设计。单刃滚刀单把刀具的隧道轴向受力可以满足25t，而双刃滚
4、刀则成倍增加，达50t，在硬岩掘进时，双刃滚刀很容易因重载而导致刀具密封和轴承损坏，因此采用单刃滚刀更适合硬岩地层的掘进；同时，由于双刃滚刀同一刀体两刀刃相距较近，如果单侧刀刃轻微损坏，会引起另一个刀刃的加速损坏，这种损坏机理类似于“中心刀效应”，而单刃滚刀则在刀刃轻微损坏的情况下，对其它刀具的影响程度相对较小。14 图13 用于松散的软砂岩沉积的磨砾层的TBM刀盘15图14 深圳地铁四号线上海市机械施工公司所用的盾构机刀盘16图15 广州地铁二八线5标（石壁-广州南站）所用的盾构机刀盘173、盾构机在硬岩中掘进的施工技术、盾构机在硬岩中掘进的施工技术 盾构机在硬岩中掘进，具备随时开仓检查和更
5、换刀具的条件。在这种地层中推进，刀盘扭矩变化是主要的，推力不宜过大，滚刀的贯入度选择7-13mm，一般刀盘转速1.8-2.1rpm，启动刀盘时开始推进速度控制在15-25%额定速度，待掘进4cm后方可提速； 在这种地层中掘进，一定要加大泡沫浓度的百分比，并对泡沫原液进行改良，即在原液中加1015kg羧甲基纤维素。但有的单位为了节省泡沫的费用，用0.5%的泡沫浓度，甚至向刀盘前方喷水，其结果刀盘、螺旋机极度磨损，见图16、图17和图18：18图16 某施工单位因泡沫浓度太低造成的磨损刀盘19图17 刀盘磨损实际状况20图18 某单位因泡沫浓度不够造成的极度磨损的螺旋机214、对、对球状风化体（也
6、称球状风化体（也称孤石孤石）可以采取可以采取爆破爆破方法方法 对特别大的孤石，必要时可采取钻孔放炸药爆破的办法，在广州三号线施工时，天-华项目部碰到了大孤石，几个月换了几百把刀，仍然不能前进；当时南边的大石-汉溪项目部也碰到了同样情况，可是中隧公司有经验，当机立断地采取用炸药炸开孤石，很快就过了这段，继续掘进。 2010年我在深圳地铁二号线2225标时，地质复勘钻探取芯，发现盾构通过同一断面上、中、下共有3个球状风化体，物探表明：顶部一块1.2m0.8m,中间一块2.1m1.2m,底部一块1.3m0.9m；如图19所示；周边环境：盾构推进方向右侧10m是人工湖，左侧是交通便道，盾构推进的范围渣
7、土含水量大；为稳定掌子面，通过刀盘泡沫孔输入高压力的压缩空气，地面监测人员发现湖边冒气泡；经商量请来爆破公司，采用液体炸药进行闷炸，将这三块“孤石”爆碎，使盾构机顺利通过。22图19 深圳2225标的孤石23钢板砂袋埋深米（二）在软硬在软硬不均不均地层中施工对策地层中施工对策1、软硬不均地层给盾构推进带来的麻烦软硬不均地层给盾构推进带来的麻烦 我们在广州、深圳、珠三角莞惠等盾构区段，常常碰到刀盘断面软硬不均的地层，给盾构施工带来较多困难。有如下具体情况：上软下硬：上部砂层淤泥质砂为全风化和强风化花岗岩，中下部中风化、微风化花岗岩、片麻岩、泥岩；左软右硬；右软左硬。 在这种地层中施工容易引起盾构
8、机运行的实际曲线偏离设计方向，盾构机掘进控制难度大，稍有不慎会导致地表塌陷。对盾构司机要求高，掘进参数要根据动态随时频繁调整，要求司机对盾构机水平和垂直轴线和推力油缸分区油压差反应灵敏。 因为对上软下硬、左软右硬或右软左硬围岩认识不清、反应迟缓导致盾构机抬头1-2m、轴线偏斜1.8m的案例较多。在这种地层推进，测量是关键，测量人员必须频繁跟踪隧道测量。去年我在南京地铁三号线江宁区TA14标，当时的地层就是上软下硬，上部淤泥层，中下部为褐红色砂岩(单轴抗压强度约60-70MPa，石英含量高），由于测量人员复核数据出错，导致盾构机抬升，当第三方监测复核时已推过几十环，前后与地铁公司和设计院沟通调了
9、三次线，耽误了许多宝贵的施工时间。242、通过软硬不均地层的主要技术措施通过软硬不均地层的主要技术措施2.1 尽可能对本区间地质情况进行复勘和详勘，探明软硬不均地层情况结合地质资料，运用超前钻探明软硬不均地层的方位与区域大小；2.2 调整盾构千斤顶的压力差，选择对应较硬地层内的盾构千斤顶数量，使其推力大于较软区域内盾构千斤顶的推力50t，开始试推，重复调整推进千斤顶的压力差，直到获得满意效果；2.3 在这种地层推进，刀盘转速不宜过快，如果使用城市地铁盾构施工，刀盘转速应控制在1.1-1.2rpm，总推力应控制在12501360t范围内；2.4 在泡沫剂内添加羧甲基纤维素，这种泡沫既能让软土表面
10、形成粘膜，对硬土部分能促进刀具的冷却和加强润滑；2.5 根据推进速度来判断刀具的磨损情况，及时检查和更换刀具，以适应软硬不均地层，从而减少开挖阻力。一定要克服撞大运的思想，明知推进速度加了力还只有3-6mm/min,抱着侥幸心理推完一环再说。我这次从莞惠城际快线赶过来，某施工单位盾构机就是刚出全断面硬岩进入上软下硬地层，在全断面硬岩处没有检查和更换刀具，进入上软下硬地层又不具备常压换刀条件，盾构机刀具磨损严重，甚至刀盘的刀毂最薄处只有32mm，如图16所示；盾构机加大推力每分钟也只能推几毫米，推一环7-8小时，对上部软土层不断扰动，导致上部城中村三幢四层农民房屋“楼歪歪”，还倒了一幢，见图20
11、和图21，其结果引发社会连锁反应：25图20 莞惠城际快线GZH-2标因施工不当造成农民房子倒塌和倾斜照片126图21 莞惠城际快线GZH-2标因施工不当造成农民房子倒 塌和倾斜照片227周溪社区有57幢房屋，有一部分临迁，未得到临迁的纷纷借着“楼歪歪”说自己的房屋有问题，索要赔偿，甚至盾构房屋百米开外的住户如白马600户、袁屋边104户也来凑热闹。“楼歪歪”的三幢房屋，本来在城中村的最里边，出来进去不方便，也多年租不出去；施工单位答应赔偿损失，就地重建，他还不干，说是在塌方的地方重建，风水不好，会使家族发生不幸，坚持要另购地皮重建。给施工单位造成很大压力。2.6 在上软下硬地层推进，应该采取
12、将盾构机轴线人为下压3-4cm，用来防止盾构机抬头；2.7 合理利用超挖刀对较硬区域进行超挖，减少推进阻力；2.8 随时利用铰接千斤顶调整盾构姿态；2.9 在上软下硬地层推进，经常变换刀盘旋转方向，防止盾构机滚动。28（三）盾构穿越砂层、粘土层的典型案例和施工对策（三）盾构穿越砂层、粘土层的典型案例和施工对策1、穿越砂层、粘土层的失败案例穿越砂层、粘土层的失败案例1.1南京地铁二号线南京地铁二号线TA04标中标中元区间右线盾构到达涌水涌砂情况元区间右线盾构到达涌水涌砂情况中和村站元通站盾构区间属长江低漫滩地貌，地势较为平坦，场地地层呈二元结构，上部主要以淤泥质粉质粘土为主，下部以粉土和粉细砂为
13、主，赋存于粘性土中的地下水类型为孔隙潜水，赋存于砂性土中的地下水具一定的承压性。事故发生时盾构穿越地层主要为中密、局部稍密粉土（-3c2-3），上部局部为流塑状淤泥质粉质粘土（-2b4），端头井6m采用高压旋喷桩配合三轴搅拌桩加固土体。因为这台盾构机是我在2007年春节前组织吊装完成的，故在它2007年11月中旬即将出洞前，当时的中铁三局该项目部经理曾给我打电话说：我们盾构机还有80m就要出洞了，盾构机出洞应做些什么工作？我根据他们的盾构机出洞洞门地处长江西岸，断面中上部为中、粗砂，淤泥，底部有流砂，建议减慢盾构机推进速度，加密监控量测，抓紧对洞门周边加固处理。第二天电话告诉我，一台盾构机洞门
14、范围加固最便宜的施工单位报价50万，你想啊周工，人民币100元、100元往地里注，然后盾构机100元、100元地把它破碎，经过讨论决定不加固了，早点出洞。2911月13日开始利用做好的10口降水井进行降水，17日水位基本稳定，Y7观测井测的水位为19.79m，隧道底部埋深为19.32m，后将观测井同时开启，保证水位降低到隧道以下。同时对到达段11511190环之间的40环管片加强管片背后的同步注浆及二次注浆管理，加大注浆量，及时填充盾尾空隙，同步注浆浆液的水泥掺量在原来基础上提高50%，提高浆液的强度，每方材料用量为174：349：990；70：405（水泥：粉煤灰：黄砂：膨润土：水），17日
15、开始对到达段管片背后进行二次注浆，二次注浆采用1：1的水泥净浆，20日凌晨注浆结束，共注浆134.5m3。当时盾构已经掘进到元通站接口部位，元通站围护结构为800mm厚地下连续墙，地下连续墙靠车站侧钢筋与混凝土已经凿除完成，剩余靠土体侧钢筋及混凝土保护层，准备从元通站出洞。11月20日上午6：50掘进班人员下井，进入洞内准备完成最后的推进；7：15分掘进班人员到达掌子面，对设备进行例行检查；7：50指挥中心通知盾构司机可以开始掘进，盾构开始到达前的最后掘进，即1184环，盾构姿态及土压正常，切口垂直及水平偏差为40mm、-15mm，后点垂直及水平偏差为22mm、-15mm，垂直及水平趋向为6、
16、0，土仓压力为0.00.5bar，推力为3370kN，掘进速度为5mm/min左右，平均掘进约32cm，出土量为1斗半，盾构洞口有局部30渗水，无明流水。盾构刀盘顶上地下连续墙外侧，人工开始破除钢筋，操作人员转动刀盘，方便割除钢筋，下部保护层破碎，刀盘下部2米的位置突然出现4个较大的漏水漏砂点，并且迅速发展、扩大，涌水涌砂量约为 410 m3/h。 9点13分盾构推进过程中在洞内听到砰的响声，盾构操作人员停机检查到盾构前方未发现异常，PLC控制系统及SLS-T导向系统均未出现报警。 9点30分盾尾急剧沉降，56分钟之内盾尾后基准点由+22变为-27，沉降49mm，铰接压力急剧增大，由160ba
17、r增大为275bar。 9点38分看到局部管片角部及螺栓部位产生明显裂缝，管片角部脱落，洞内作业人员迅速调集方木及木楔，对车架与管片紧邻部位进行加固，控制管片进一步变形，听到明显响声，响声逐渐变大，伴随螺栓断裂声音，环向拉开最大10cm左右的缝，长1.5m左右，随之盾体到1号车架之间管片到处掉渣，喷涌，经过大约半小时的紧张抢险，仍然无法控制局势，10：40左右，人员只好撤退到5号车架位置安全的地方。洞内出现大量涌水涌砂，涌水涌砂量约为500m3/h，在很短的时间内车架轨道被埋，走道板下淤积满沙子，650环位置电瓶车已经无法行驶。31 最后这台盾构机被埋在井下1年多，原有车站结果受损，沿盾构机出
18、洞方向延伸150m做连续墙，冷冻加固地层开挖，推迟全线贯通，S284盾构机1年后才被吊出，已报废。为省50万多付1亿多。1.2 2003 年年7 月月1 日正在施工中的上海地铁四号线外滩日正在施工中的上海地铁四号线外滩(浦东南路至南浦浦东南路至南浦大桥大桥) 区间隧道浦西联络通道发现渗水区间隧道浦西联络通道发现渗水,随后大量流沙涌入随后大量流沙涌入,引起地面大引起地面大幅沉降。一幢八层楼房发生倾斜幅沉降。一幢八层楼房发生倾斜,其其裙裙房部分倒塌。楼板开裂达房部分倒塌。楼板开裂达78 cm。 施工时虽用了冷冻法，仍造成地面沉降超标过大造成楼房歪斜，社会影响极大，当时全国报纸都转载了楼房歪斜的照片
19、。2、盾构机穿越砂层、粘土层时容易产生的施工问题、盾构机穿越砂层、粘土层时容易产生的施工问题2.1 在砂性土层推进时，内摩擦角大，碴土流动性差，排土困难；2.2 地下水压高时，螺旋机易发生喷涌现象；2.3 盾构掘进控制困难，易造成地表沉降、塌陷；2.4 粘性土层过多的细颗粒含量使其具有较的粘附作用，致使刀具、土仓内壁以及螺旋输送机结泥饼，其结果是刀盘扭矩增大、压力高、系统温度升高，粘土被压密固化造成掘进和排土难以进行。3、通过砂层、淤泥层的主要、通过砂层、淤泥层的主要应对应对技术措施技术措施3.1 刀盘的配置刀盘的配置3.1.1 中细砂、卵石、圆砾石颗粒径向小于5cm，刀盘应配置齿刀、刮刀；3
20、23.1.2 中粗砂、卵石颗粒直径在5-20cm之间，刀盘应配置重型滚刀，并对刀毂外周敷焊硬质合金，提高刀毂抗卵石冲击能力，延长刀具的使用寿命；有的刀具生产厂商针对这种地层，设计时选用铁木角小一号的轴承，增加刀毂厚度来达到这个目的。如：山东聊城天工在应对成都砂卵石的设计和制造的装有这种刀毂的滚刀，得到了施工单位和地铁公司的认可和好评； 在这种地层推进时，有必要在刀盘面板上按轨迹焊接贝壳刀、在圆周方向增设先行刀等长短刀具，加大对砂卵石地层的有效切割，提高渣土的流动性；并对刀盘面板和螺旋机与砂卵石接触部位施焊耐磨网格，提高以上部件抗磨损能力； 在这种地层推进时，还要把切刀由螺栓连接形式改进为销轴连
21、接形式，可以有效防止切刀在掘进过程中掉落。3.2 用添加剂改良渣土用添加剂改良渣土 我国许多城市砂卵石地层分布面积广、厚度大、成因较为复杂；尤其在富水砂卵石地层中修建隧道工程极易发生涌砂，引起隧道和地表坍塌。 在砂卵石地层施工过的盾构人都知道，这种地层内摩擦阻力大，33 渣土难以获得较好的流动性，如何改良渣土流动性和止水性，使盾构机顺利推进是关键。3.2.1 采用膨润土发酵浆液作添加剂 我们在西安地铁后围寨三桥盾构区间、成都地铁二号线广东省基础、中铁十五局项目部、昆明地铁一号线白云路-北京路盾构区间都采用向土仓内注入发酵膨润土来改良渣土的和易性，并达到让掌子面形成泥膜，稳定开挖面；并在掘进参数
22、上作了有效调整，都取得了较快推进的效果。3.2.2 采用泡沫剂作添加剂 在4、砂卵石、粘土层推进的成功案例中将会详细叙述。3.3 采用适当的掘进模式和参数采用适当的掘进模式和参数3.3.1 采用合适的推力 过大作用在刀盘上的力容易将富水砂卵石中的水分挤压流失，变成坚硬的铁板砂，使掘进困难，刀具容易损坏，驱动刀盘的液压系统油温急剧上升；3.3.2 采用合适的土压平衡模式掘进，严格控制出土量，稳定工作面； 343.3.3 采用合理的掘进参数，快速通过；3.3.4 运用导向系统和分区控制推进油缸控制盾构机姿态，防止盾构抬升；3.3.5 缩短同步注浆的凝胶时间，保证建筑空间的密实。4、施工实例（中铁十
23、二局长沙地铁一号线八标）、施工实例（中铁十二局长沙地铁一号线八标）4.1 工程概况4.1.1 周边环境 湖南省政府湘府路主干道下方，右侧为天心区政府；各种车辆、重载车川流不息； 两台盾构机始发12m即穿过临时围蔽进入马路主干道下方。4.1.2 地质揭示 中粗砂卵石地层，含少量粘性土，卵石颗粒直径为15-180mm，约占渣土含量的45%, 砂中石英含量多； 4.1.3 区间里程和设备 1100m，一台龙门吊出渣、下管片及其它材料，S520和S521海瑞克盾构机，已在深圳地铁二号线2227标各挖过2000m，然后经过整修；35 4.2 采取的措施4.2.1、刀盘配置 在我去以前，他们开了专家会议，
24、专家意见全部换成齿刀和刮刀。我和盾构经理梁志刚、盾构总工邵高波等同志商量，将刀盘中8把中心滚刀中4把按照切削不同轨迹更换为重型齿刀，所有单刃滚刀刀圈选用4铬5钼硅钒1的材料、刀圈启动扭矩为28-32Nm，并让厂家在刀毂面上敷焊耐磨合金层，提高滚刀的抗冲击能力；切刀和边缘刮刀维持原设计不变； 为满足长距离不换刀的目的还做了如下处理： 刀盘耐磨圈每隔600mm焊装一把先行刀； 刀盘面板上，按轨迹焊装4#正反切削贝壳刀12把，减少砂卵石在面板上的存留时间，满足渣土流动“三要素”，并在进渣口辐条上适量焊装贝壳刀，以加快砂卵石流向土仓。详见图22所示。4.2.2、添加剂的应用 当时项目部已在申报安装膨润
25、土发酵箱，计划用膨润土发酵浆液改良渣土的和易性；我根据各地使用膨润土的施工经验，考虑到膨润土价格较高、拌制和发酵过程较长、加上运输等手续相当繁杂，土 36压平衡盾构机与泥水盾构相比，膨润土不具备回收再次利用的功能，提出使用泡沫剂加入少量CMC（羧甲基纤维素），借助PCC对发泡剂、水和压缩空气流量比例实行动态压力可调控制，膨润土浆液箱留着备用，得到了项目部领导的大力支持。4.2.3、采用的掘进参数 刀盘转速：1.5rpm-1.8rpm 刀盘扭矩：150kNm以下 推进油缸推力：760t-910t 动态管理 铰接压力： 70bar-80bar 掘进速度：45mm/min-55mm/min 掘进时根
26、据渣土干湿度，打开土仓上一个放水阀1/32/3, 向土仓放水 为防止地表沉降超限，设定的标准为：地表隆起+3mm，沉降5mm 出渣控制：17立方米渣土（含土斗约有1.5立方米倒不干净），每环出渣量：(3+ 1/3)斗- (3+ 2/3)斗，如超过立即分析原因，找出解决办法 加双液注浆：每推完两环，在离脱出盾尾的管片3-5环位置，利用盾构37机台车上1#注浆泵，打开管片1点和11点吊装孔，补注1.5立方米的水泥砂浆4.3 该区间已顺利贯通该区间已顺利贯通 本工程从2012年11月1日始发至2013年3月26日贯通，用了146天，现在已顺利进入车站，实行整体过站。最主要的是，实现了长距离不换刀的目
27、标，1100m没换一把刀，图22是盾构机刀盘出洞照片：38图22 中铁十二局长沙地铁一号线八标盾构机刀盘出洞39二、盾构机过建筑物二、盾构机过建筑物（一）（一） 深圳二号线某标段施工案例深圳二号线某标段施工案例 盾构埋深17m，中、微风化花岗岩，盾构机从马路对面掘进，穿越学校，然后进入房屋密集小区，此时盾构断面的地质发生变化，上部是砾质粘性土，中部是全风化花岗岩，下部是强风化花岗岩； 为使盾构机安全顺利的旁穿和斜穿本地表范围的密集建筑物，在岩面起伏变化前，对盾构机的刀具进行常压进仓检查和更换，确保在建筑物下不换刀，并对进入该地区的掘进参数做了数模分析，对土压、推进速度、同步注浆量、注浆压力、浆
28、液配比、二次注浆位置、浆液材料选择和注入压力进行分析，最后制定出盾构机下穿时的掘进参数。（二）盾构机过建筑物时的技术措施（二）盾构机过建筑物时的技术措施 1、关键是控制排土量和掘进速度、关键是控制排土量和掘进速度 通过调节螺旋机转速来控制排土量，保持土仓里的压力平衡。盾构在推进时，土仓顶部压力控制在1.1-1.3bar，这样能保证推进速度。当还有8-10cm将要推完时，螺旋机少出土，使土仓顶部压力逐渐达到1.5-1.6bar。土仓里过高的土压力会引起地表隆起。 2、向土仓适量加水和喷射浓度较高的泡沫和压缩空气、向土仓适量加水和喷射浓度较高的泡沫和压缩空气40 改善渣土的流动性和和易性，便于出土
29、，防止结泥饼。3、在交错地层中施工注意推力油缸的控制，保持好盾构机的姿态在交错地层中施工注意推力油缸的控制，保持好盾构机的姿态 减少频繁纠偏引起地表位移和变形。4、在强风化岩层中推进，特别要提高刀盘转速和施工效率、在强风化岩层中推进，特别要提高刀盘转速和施工效率 注意调整好盾构的推力和掘进速度，真正把工厂化管理落到实处。5、加强监控量测，必要时应进行人工复测加强监控量测，必要时应进行人工复测 控制轴线误差小于10mm，根据监测数据调整土仓压力。6、穿越建筑物时适当降低掘进速度（、穿越建筑物时适当降低掘进速度（25-30mm/min） 过快的推进会加剧土体的扰动。7、建筑物沉降和隆起控制指标、建
30、筑物沉降和隆起控制指标 报警值应控制在+8和-16mm8、同步注浆量应为建筑空间的、同步注浆量应为建筑空间的180%，这其中还包括，这其中还包括10%损耗损耗9、建议二次补浆压力控制在、建议二次补浆压力控制在0.4MPa左右左右41三、盾构掘进中的止水技术三、盾构掘进中的止水技术（一）掘进过程中导致水害的主要原因（一）掘进过程中导致水害的主要原因 1、盾构机后方来水、盾构机后方来水 在富水地层盾构推进过程中，同步注浆浆液未能将管片外围空间填充密实，给地下水留出汇水通道；随着盾构掘进里程的增加，地下水的压力不断升高，它的具体表现： 1.1 造成螺旋机喷涌，推进十分困难，土仓内的压力波动非常大，螺
31、旋机排渣口一开，伴随泥水渣土喷射出来，严重时还有剧烈轰鸣声，喷射距离10多米远；盾构机每掘进一环，需一到两个工班来清理中体下部的泥浆、渣土，劳动生产率极低； 1.2尾刷密封处和铰接处漏水、漏浆，引起管片上浮或地表沉降。 后方来水的例子 请看图23： 2、盾构机前方来水、盾构机前方来水 地下水主要蕴藏在砂层、中风化混合岩，尤其广州、深圳、珠三角地区河网密布，有些地段靠海，受潮汐的影响地下水补水来得特别快，当透水层距隧道断面近，掘进时刀盘振动极易使砂层液化，造成坍塌和喷涌，直接影响掌子面稳定和地表沉降。（二）掘进过程中的止水关键技术（二）掘进过程中的止水关键技术42 图23 盾构机后方来水43 当
32、盾构机将通过断裂带、富水地层和地层交错地段时，本着快速推进的原则，并结合渣土分析确定掘进参数，建议施工时参考以下内容作业：1、适当加大泡沫剂的百分比、适当加大泡沫剂的百分比 为了达到快速推进的目的，掘进过程中可适当加大泡沫剂的浓度，应为3-4%，每根泡沫管的泡沫流量控制在5-10L/min,压缩空气的倍率在水大时可调到15，压缩空气的流量400-600L/min,通过压缩空气将掌子面的地下水挤出土体以外； 当暂停掘进或拼装管片时，关闭螺旋机闸门，利用刀盘泡沫口直接喷射压缩空气或启动保压泵设备（有的盾构机有），根据埋深和地下水的压力，将压力设定到比水压高0.5bar，就可以达到最大限度控制掌子面
33、和盾体四周向土仓涌水； 当渣土面逐渐变干时，再动态调节泡沫和减少压缩空气流量，直到渣土满足流动性、和易性。2、后方来水很大建议盾构机停止掘进，用聚氨酯和双液浆将后方来水彻、后方来水很大建议盾构机停止掘进，用聚氨酯和双液浆将后方来水彻底堵住，再按第底堵住，再按第1条的工法进行掘进条的工法进行掘进 宁可停机做好治水，再恢复盾构掘进，常言道：磨刀不误砍柴工。443、挑选一批有责任心和努力上进的人员进行管理挑选一批有责任心和努力上进的人员进行管理 盾构施工是工厂化生产流程，施工单位要从这方面着手，真正落实各工序、各环节的工作，减少盾构待机时间。4、严格控制好每环的出渣量。、严格控制好每环的出渣量。四、
34、如何防止刀盘、螺旋机结泥饼四、如何防止刀盘、螺旋机结泥饼（一）结泥饼的原因（一）结泥饼的原因 盾构机在粘性土或遇水膨胀的泥岩中掘进时，缘因粘性土层过多的细颗粒具有强的粘附作用，致使刀盘和土仓以及螺旋机结泥饼，其结果是刀盘扭矩大、压力高、系统的温度高。 （二）应对措施（二）应对措施 1、在每吨泡沫原液中加入5-8kg分散剂，最好请厂家搅拌均匀出厂； 2、泡沫原液取4-5%，每管泡沫流量250-280L/min, 压缩空气每管流量200-250L/min, 压缩空气倍率10-12； 3、开始掘进时启动刀盘高速左、右各旋转3-5min，将附聚在刀盘上的粘土通过离心力作用甩掉；在掘进时刀盘转速1.7-
35、1.8rpm，推力45960-1100t，必要时打开舱壁球阀向土仓送水，同时向螺旋机筒内打泡沫。4、掘进模式一般采用欠土压平衡模式五、复合地层盾构开仓作业五、复合地层盾构开仓作业 （一）开舱作业简介（一）开舱作业简介盾构机在复合地层掘进过程中，有时要开土仓作业，分为主动开仓和被动开仓，在被动开仓中又分为常压开仓、带压开仓和填仓作业。1、主动开仓、主动开仓 掌子面稳定，检查和换刀人员可常压状态进入土仓，更换刀具；2、被动开仓、被动开仓 在粘土砂层掘进，参数不当，使刀盘结泥饼，盾构无法推进，人们不得不开仓进去清除刀盘泥饼，这种地层可以常压进去处理； 但在如前所述，有的单位在全断面硬岩段没主动开仓更
36、换刀具，进入砂岩、砾石和粘土层或上软下硬的地层时发现掘进速度极慢，刀具磨损严重，没办法不换刀时，但地层不具备常压进仓条件时就必须进行带压开仓压开仓，但带压开仓是最具风险的； 近年来为在不具备常压进仓的地层，又不想采用风险大的带压开仓，逐渐创造了一种填仓后进仓作业填仓后进仓作业的办法。 46（二）带压进仓作业介绍和风险（二）带压进仓作业介绍和风险带压开仓，也就是采用压气作业。一般让人闸和土仓充满压缩空气，气压根据埋深和地质情况设定为2.0bar3.5bar。带压进仓作业具有较高风险，对进仓人员的身体条件要求很高，对操仓人员要求必须持有潜水生命支持员资格证书，一般人员在压力仓中只能工作2-3小时，
37、期间必须先经过加压，检查更换刀具达到2-3小时后，还需在减压舱内进行减压后才能出仓，否则就会得潜水病。（三）填仓作业介绍（三）填仓作业介绍 这是近年来为减少使用压气作业，人们开始寻求先在刀盘上方范围用超前钻打孔，然后再用类似袖阀管插入孔内，利用盾构机同步注浆泵，将压力设定为15-18bar，加适量减水剂打入孔内，达到使顶部土体固结的目的。然后用水泥、膨润土加适量泡沫原液拌制的浆液将土仓填满，待填仓浆液凝固后，开仓将填料挖出，换刀人员进仓从底部向上更换刀具。（四）开仓风险源（四）开仓风险源 1、开仓点的水文地质条件； 2、人闸设备的完好、不漏气； 3、更换刀具人员的作业水平高低及对掌子面稳定性的
38、判断能力；474、如何避免在不良地层换刀，这就要求我们工程技术人员对掘进区间的全面分析和作出相应的预案，如对刀具能推进到什么地方，或在预定要换刀的地表对盾构通过地带预先进行加固处理等。 由于篇幅和时间有限，我们在盾构施工过程中还有诸如： 下穿铁路主干线； 下穿航空机场、航站楼； 下穿海底和江底； 近距离下穿正在运营的地铁隧道； 盾构区间上下重叠隧道施工； 在复合地层施工盾构机的选型风险等等。 我们作为从事地铁的建设者，尤其是盾构施工人员，如何降低施工风险，克服施工中出现的困难，加强技术管理，有待于在施工过程中不断摸索和总结，为企业品牌的建立作出贡献！ 藉此，我也希望地铁施工单位应联合成立商会，抵制恶性低价中标提高企业的抗风险能力。 同时呼吁政府部门遵循市场经济的规律，制定出合情合理的价格体系，给企业留出利润空间，拒绝恶性低价投标单位入围，使我们的地铁建设少出问题，减少社会负面影响。48 地铁的方便、舒适和快捷，及缓解了拥挤的城市交通，已为媒体和人民大众所公认，当你们乘坐时，是否想到这些工程饱含了千万地铁建设者的辛劳和血汗，请给他们多一点理解和宽容。 谢谢大家！49