引論：我們為您整理了13篇盾構施工總結范文，供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發您的創作靈感，讓您的文章更具深度。

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宏海號22000噸桁架式拱形起重機的主要鋼結構由主梁，剛腿和柔腿組成。在這些結構中主梁的制造，尤其是總組風險最大。由于宏海號22000噸桁架式拱形起重機制作安裝地處黃海之濱的長江口上，常年有三分之一以上的時間大風降雨，現場總組難度極大。為了減少現場施工工作量，降低總組施工風險，我們將原施工方案進行了修改，將原施工方案中屬于現場總組的桁片總組改為節段總組。即在車間廠房內將桁片拼裝為節段，再將節段用平板車運到現場總組。

主梁分段圖如下；

1、主梁節段制作

（1）在平臺上放樣劃出各節段下弦平面系相關桿件的定位線。

（2）根據放樣線，將制作完成的節段上下弦平面系桁片吊裝合樣固定。

（3）將制作完成的下平聯吊裝合樣組拼固定；

（4）依次將制作完成的橫聯和上平聯吊裝組拼固定；

（5）按圖紙尺寸檢查節段各相關尺寸，合格后進入焊接程序；

（6）節段焊接完成后，合樣檢查相關尺寸，并劃出端部邊線；

（7）報檢合格后，切割節段長度，留焊接收縮量。

2、主梁節段運輸

根據主梁節段制造和運輸方案，需解決以下問題：

（1）運輸車輛確定

主梁最長節段（a8a7a6e8e7e6）尺寸為11520mm×21800mm×14890mm（長×寬×高），重量約281噸；主梁最重節段（a1g2）尺寸為11520mm×19103mm×17644mm（長×寬×高），重量約358噸；

為了滿足主梁節段的運輸和總組需要，我們按主梁節段的最大尺寸和最大噸位選擇了運輸車輛，參數如下：

380t平板車參數：

（2）主梁節段的捆扎和加固

由于主梁節段屬于超高，超重和尺寸龐大的物件，其重心又偏高，所以主梁節段的運輸有一定風險。為了保證主梁節段運輸的安全可靠，首先要確定主梁節段的重心位置，使其始終處于運輸平板車的中間部位，并用鋼絲繩將主梁節段牢牢的捆扎在平板車上。

（3）運輸道路的平整

由于運輸平板車寬度只有6100mm，節段兩邊超出平板車的尺寸將近9000mm，再加上主梁節段重心又較高，為了防止節段運輸過程中左右搖擺顛簸，需要壓實平整并澆注一條混凝土道路。

（4）a1g2節段運輸（重量約358噸）：

如圖二所示，先在車間平臺上制作主梁節段，制作完成后將主梁節段下部平臺部分拆除，然后將運輸平板車開到主梁節段下面，利用運輸平板車的液壓油缸頂起主梁節段，然后進行捆扎和加固，檢查合格后運往主梁總組場地。

3、現場總拼

（1）按主梁總圖劃線放地樣，布置支墩位置（需準備臨時支墩4～8件）；

（2）在臨時支墩上設置千斤頂和位移調整裝置；

（3）首先把中間節段運輸到現場，調整對位后通過運輸車輛的升降系統將節段平穩落在臨時支墩上（運輸車輛下降過程中必須逐步降低高度，確保臨時支墩均勻受力），檢查無誤后車輛退出；

（4）通過千斤頂和位移裝置把中間節段按地樣調整，使節段中心線、水平線和端部相關線與地樣重合；

（5）用正式支墩支撐并頂緊，通過全站儀檢查中間節段水平度和各連接部位坐標點，檢查無誤后，把節段與支墩連接固定，撤出臨時支墩；

把節段按從中間到兩端的順序依次運輸到現場，重復以上步驟，通

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在地鐵盾構區間施工中，盾構進洞后，為了更好地掌握盾構的各類參數，施工時注意對推進參數的實時設定優化，地面沉降與施工參數之間的關系，并對推進的各項技術數據進行采集、統計、分析，爭取在較短時間內掌握盾構機械設備的操作性能，確定盾構推進的施工參數設定范圍，將開始掘進的一段距離作為試推段。

2 試掘進重點工作

試推進階段重點是做好以下幾方面的工作：

（1）用最短的時間掌握盾構機的操作方法，機械性能，改進盾構的不完善部分。

（2）了解和認識隧道穿越的土層的地質條件，掌握這種地質下的各式盾構的施工方法。

（3）通過本段施工，加強對地面變形情況的監測分析，掌握盾構推進參數及同步注漿量參數。

3 試掘進階段的參數確定

3.1 參數確定

盾構初始掘進是從理論和經驗上選取各項施工參數，在施工過程中根據監測數據及反饋的各種信息，對施工參數及時加以調整。

盾構機出洞后，初始掘進分以下幾個階段實施。

首先在盾構機穿越加固土層后，以日進度3～4m的速度推進，對密封倉土壓力、刀盤轉速及壓力，推進速度，千斤頂推力，注漿壓力及注漿量等，分別采用幾組不同施工參數進行試掘進。通過地表沉降的測量和數據反饋，確定一組適用的施工參數。

然后提高日進度為4～5m，通過施工監測，根據地層條件、地表管線、周邊建筑情況，對施工參數作慎密細微的調整，以取得最佳施工參數。

完成上述的工作要點后，將推進速度提高到正常的計劃進度6環/日，但以滿足地表沉降要求為標準，以確保建（構）筑物、管線的安全為準則。

通過此階段的試掘進，對隧道的軸線控制，襯砌安裝質量均有了各項具體的保證措施，進一步掌握施工參數，能根據地下隧道覆土厚度、地質條件、地面附加荷載等變化情況，適時地調整盾構掘進參數，為整個區間隧道施工進度、質量管理奠定了良好的基礎。對區間沿線建（構）筑物、管線的保護也掌握了初步的規律，并以此指導全過程施工。

試推進是相對于正常掘進而言，在此期間，試推進也是對盾構機的整機性能進行全面的檢驗，通過試推進檢驗配套設備的配合能力，可及時修正和加強。

另外，管片與土體的摩擦力可提供進入正常掘進推進千斤頂足夠的反力，以隧道襯砌后內徑為5500mm，管片的厚度為350mm，外徑6200mm，試推進100m為例，估算如下：

F=S×f=（3.14×6×100×2.5）t=4710t

其中：

S- 100m管片外表面面積；

f-管片與襯背壓漿形成的水泥土之間的綜合摩擦系數，取2.5t/m2。

大于一般推進時用到的推進力（約1000-2000t），足夠提供推進需要的反力。

3.2 控制要點

在盾構未進入加固土體區時就應嚴格控制盾構機的操作，適當對開挖面注水或注入膨潤土泥漿等，并低速推進、低速轉動大刀盤，嚴防超負荷運轉，以免產生盾構進入接收井之前，刀盤被水泥土攪拌樁卡住而強行推進的不利現象，亦減少盾構刀盤磨損。

通過初始掘進，完善施工組織設計方案；完善盾構施工各個工種工序崗位的操作規程、作業工法；通過施工監測反饋回的數據及分析成果，總結出最佳掘進參數，包括推進力、推進速度與螺旋輸送器轉速的關系、刀盤轉速、土壓力上限下限值，掌握控制土體沉降的方法。

3.2 注意事項

（1）盾構靠近洞門。待出洞裝置、導軌安裝完畢后，盾構以最快速度靠上洞門，縮短洞門暴露時間。

（2）防止盾構旋轉、上飄。盾構出洞時，正面加固土體強度較高，由于盾構與地層間無摩擦力，盾構易旋轉，應加強對盾構姿態的測量，如發現盾構有較大轉角，可以采用大刀盤正反轉的措施進行調整。盾構剛出洞時，推進速度宜緩慢，大刀盤切削土體中可加水降低盾構正面壓力，防止盾構上飄，加強后盾支撐觀測，盡快完善后盾鋼支撐。

（3）洞圈封堵。盾構全部進入洞門，立即封堵洞圈，焊接扇形鋼板，以防洞口漏漿，盾尾離開洞門約3m時，應對洞口壓注聚胺酯或雙液漿封堵，并同時開啟同步注漿及盾尾油脂系統，以免注漿液倒灌，堵死漿管。

4 試掘進階段的施工監測

盾構在推進階段，做好盾構出洞后地表面、地下管線、地面建（構）筑物的施工監測，對施工中可能產生的各種地表隆沉、變形，及時采取相應的措施及保護手段。

試推進階段是全過程的前奏，所以施工監測顯得更為重要。對地表變形監測，采用沿軸線方向布設沉降監測點，包括深層沉降點，并加設橫斷面監測點；對地下管線，按要求的距離布設沉降點；對建筑物在調查研究的基礎上，對軸線兩側盾構機影響區域范圍的建筑物，布設沉降監測點。并布設相應的傾斜、裂縫監測點。上述測點的監測，每天不少于2次，并根據需要，適時加密監測頻度。

由于上述各類變形往往不是即時出現的，也就是說待到變形時，盾構已越過原本造成變形的地下對應作業區，故需及時地進行分類監測，掌握盾構機掘進作業與地下土層變形、地表變形和地下管線、建筑物沉降等的內在規律，及時反饋信息數據，指導盾構掘進作業。監測工作在盾構作業即將進入影響區開始，直至盾構作業脫離影響區，且地表滯后變形漸趨穩定的整個期間內跟蹤測量與監測。

5 試驗段掘進參數的選擇分析

5.1 擬達到的目的

盾構機掘進的前一段距離作為試掘進段，通過試掘進段擬達到以下目的：

（1）用最短的時間對新盾構機進行調試、熟悉機械性能。

（2）了解和認識本工程地質條件，掌握各地質條件下盾構施工方法。

（3）收集、整理、分析及歸納總結各地層的掘進參數，制定正常掘進的操作規程。

（4）熟練管片拼裝的操作工序，提高拼裝質量，加快施工進度。

（5）通過本段施工，加強對地面變形情況的監測分析，反映盾構機出洞時以及推進時對周圍環境的影響，掌握盾構推進參數及同步注漿量。

5.2 施工記錄

盾構機在完成前試掘進后，將對掘進參數進行必要的調整，為后續的正常掘進提供條件。并做好施工記錄，記錄內容有：

（1）隧道掘進：施工進度，油缸行程、掘進速度，盾構推力、土壓力，刀盤、螺旋機轉速，盾構內壁與管片外側環形空隙（上、下、左、右）等等。

（2）同步注漿：注漿壓力、數量、稠度，注漿材料配比、注漿試塊強度。

（3）測量：盾構傾斜度、隧道橢圓度、推進總距離、隧道每環襯砌環軸心的確切位置。

6 結論

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1.工程概況

合肥地鐵1號線望湖城站盾構區間施工起訖里程為Kll+009.799～K14+152.612，含葛大店站和望湖城站兩座車站，總建筑面積26037.85m2；太湖路站～水陽江路站～葛大店站～望湖城站三個區間，區間掘進總長度5453.826m。

2.工程重點、難點及相應對策分析

2.1工程的重點和難點

圍繞盾構穿越建（構）筑物的工程特點，依據工程質量、安全等要求，對施工難點、重點進行排查，具體有：

（1）房屋不均勻沉降引起傾斜、開裂和倒塌的風險；

（2）地表隆陷引起道路塌陷或隆起的風險；

（3）近距離連續側穿馬鞍山路高架橋；

（4）穿越南二環下穿橋（覆土僅4.5m）。

2.2工程相應重點、難點分析對策

（1）房屋不均勻沉降引起傾斜、開裂和倒塌風險高。①盾構掘進前，編制安全專項施工方案、專項監測方案，成立專業測量監控小組，認真細致地完成施工測量和施工監測，及時掌握穿越建筑物沉降、傾斜、開裂等，以信息化施工，確保工程順利進行。②進行詳細的調查和勘查工作。③嚴格控制盾構掘進的各項參數。④根據設計要求進行區間加固。

（2）地表隆陷引起道路塌陷或隆起的風險。①合理控制盾構掘進參數。②及時進行同步注漿及二次注漿。②盾構施工時控制好姿態，勻速推進，避免推進誤差，注意土倉壓力的控制。③根據設計要求進行施工監測，及時掌握區間地表沉降變化情況及規律，指導盾構施工。

（3）近距離連續側穿馬鞍山路高架橋橋樁。①橋梁設計單位在橋樁設計時對距離區間隧道3m以內的橋樁大部分外面均已做有鋼套筒，且樁底標均已進入中風化層。②盾構施工時控制好姿態，勻速推進，避免推進誤差，注意土倉壓力的控制，避免對橋樁產生過大的瞬時壓力，施工期對橋樁和隧道進行全面的跟蹤觀測和監測。

（4）穿越南二環下穿橋（覆土僅4.5m）。①施工前，做好調查工作。②加強監測頻率。③嚴格控制盾構掘進的各項參數，保證推進速度、控制好土壓，勻速、穩步推進。⑤加強同步注漿、二次注漿的控制。⑥施工前編制好相應的預案，必要時對下穿橋進行封閉施工。

3.施工參數優化

在盾構穿越建（構）筑物之前，做好穿越建（構）筑物的準備階段，對前期施工的參數設定及地面沉降變化規律進行總結，了解盾構所穿越土層的地質條件，掌握這種地質條件下土壓平衡盾構推進施工的方法。

主要采取以下施工措施：

（1）土壓力控制：土壓力控制應以保持切口前方土體穩定為目標，土壓力設定值應以土體沉降監測數據為依據，根據監測數據的變化來調節設定值。

（2）同步注漿：主要通過沉降監測數據對注漿量、注漿壓力、注漿位置進行調整，優化同步注漿參數，控制好土體后期沉降。

（3）推進速度：控制推進速度，保證勻速推進施上。

（4）成果分析：結合土體沉降監測數據及盾構施工參數數據，分析本段區間土體沉降變化規律，掌握盾構穿越建（構）筑物的各項施工參數。

4.穿越段施工技術措施

穿越段分階段控制

4.1穿越前50m：穿越模擬階段

①穿越前，有針對性的對作業班組進行交底，讓每個作業人員了解建（構）筑物所處里程、地面位置、類型、結構等相關情況及控制重點，明確盾構穿越時的各項施工參數。

②盾構掘進至建（構）筑物前50米時，需對刀盤、盾尾密封、螺旋輸送機、鉸接、密封油脂系統、注漿系統等進行一次全面的檢查、維修。

③及時對盾構機的掘進姿態進行糾偏調整，控制在±20mm以內。

④穿越前30米的地段作為過渡模擬段，完全模擬在建（構）筑物地面下推進時的盾構操作要求進行推進，加強土體變形觀測，檢驗預定情況的施工掘進參數引起的地層變形程度是否能夠達到預期的目標。

⑤按照設計要求，對穿越段建（構）筑物進行施工監測，增加監測頻率（1次/d）。

⑥通過連續監測，盾構通過地段地表穩定后變化量（與初始值比較）最小時的最優盾構掘進參數。

⑦根據前期施工總結，掌握每車渣土裝滿時所對應的千斤頂行程，從過程中嚴格控制隧道超挖及欠挖，使實際出土量控制在理論值的98%～100%。

⑧嚴格控制同步注漿配合比，確保漿液質量。根據前期施工總結，確定合理的注漿量及注漿壓力，嚴格控制注漿質量。

⑨采取合理措施防止盾尾漏漿現象：

a.加大盾尾油脂的注入量

b.合理控制盾尾間隙

c.漏漿情況比較嚴重時，可在管片外弧面加貼海綿條

⑩根據地面沉降情況，及時進行二次補漿。

4.2穿越階段

①穿越段嚴格采用模擬段施工參數進行施工，項目部安排專職人員對施工參數進行嚴格監控，對施工過程進行記錄。

②成立穿越段領導小組，對施工過程中出現的異常情況進行分析處理，確保施工安全。

③根據設計要求，進行施工監測，及時反饋監測數據以指導施工。

④根據監測數據分析，對沉降量過大處進行二次補漿，若該處監測數據持續變大時，應按照設計圖紙對建（構）筑物進行應急加固處理。

4.3穿越后30m階段

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隨著城市軌道交通事業的日益發展，在城市繁華地帶進行地下工程施工的情況也非常普遍，繁華地帶周邊環境復雜，地下工程施工風險高，突發事故也不可避免，一旦出現緊急事故，除采取必要的應急措施外，采取何種行之有效的處理方案，對降低工程損失，避免次生災害，順利推進工程，積極引導社會輿論等都有十分重要的作用。作者根據在南京地鐵中的案例，參考國內外相關城市的相關經驗，總結此文，為地鐵發展中類似工程提供有益參考。

2.概述

南京地鐵某區間盾構機掘進施工時，因地質條件復雜，導致盾構機掘進困難土方超挖引起地面沉降，致使路面下一自來水管破裂，壓力水對管底土層沖刷造成水土流失，引起更大的地面沉陷。沉陷處盾構機埋深約16.3m，沉陷面積約16m2，最深沉陷約30cm。沉陷處位于城市道路下方，地下管線密集，周邊為多棟6-7層居民樓及臨街商鋪，沉陷處距樓房平面距離最小僅為7.2m，周邊環境復雜，詳見圖1。

3.沉陷處工程地質情況

根據地質勘察資料， 盾構刀盤所處的斷面地層為K2p-2強風化泥質粉砂巖及K2p-3中風化泥質粉砂巖，刀盤上部1m左右為一層④-4e-2透水卵礫石層，卵礫石層至道路面層之間主要為淤泥質粉質粘土層及近代填土層，盾構機上部土體自穩性極差，地面沉隆對土體超欠挖反應極其敏感，地質剖面圖見圖2，圖3。

4.初次采取的措施

在得知現場情況后，施工單位立即停止右線掘進，并對沉陷處采用圍擋進行圍蔽，安排專人對行人及車輛進行疏導，以防誤入水坑。隨后對沉陷處路面采用混凝土進行回填，并聯系了自來水公司進行管路修復。

次日，施工方組織了技術人員，地鐵盾構方面的專家，召開了事故處理方案研討會。與會人員了解了詳細情況并查看現場認為：地鐵施工掘進至此處時，正值盾構掘進斷面地層由全斷面巖層向復合地層轉換的階段，斷面地層自穩性能較差，而盾構施工參數并未及時調整，土倉內壓力偏小，土方出現超挖導致地面沉降單次達到9.5mm/d，引起此處直徑200mm混凝土承插式接頭自來水管爆裂，帶壓水對地層的沖刷引起地面大范圍沉陷。自來水管改移完成后，地面情況基本穩定，現應立即采用土壓平衡模式恢復掘進，通過該段后對沉陷處進行加固，確保房屋安全。

根據咨詢會意見，當晚盾構機恢復掘進，但掘進速度過慢，24小時僅完成3環掘進，事實表明，盾構機已困于該地層，主要現象為：

（1）盾構機推力過大，掘進是高達18000KN，而正常掘進是僅為10000KN左右；且刀盤扭矩高達3.1 MN.m，正常情況下一般為2.4 MN.m，推進速度僅為1～4mm/min，與該處地層的正常掘進不符，渣土溫度高達58℃；

（2）發生大的噴涌，大量泥水及砂土從螺旋輸送機排土口噴出，含砂量較大，且伴有大量卵礫石；

（3）出土過程中，一旦噴涌出土將土倉上部傳感器壓力降至1bar左右時，關閉閘門，上部壓力很快將上升至1.3bar，說明盾構機上方土體極不穩定，為淤泥層或松散富水卵礫石層；

（4）掘進過程中，出土量控制較難，遠大于理論出土量，地面沉降監測數據再次報警，沉陷面積、沉陷深度進一步增大。

5.再次采取的對應措施

根據掘進及地面沉降情況，施工單位再次主持召開了第二次專題會，邀請了地鐵盾構方面的知名專家。與會人員根據現象判斷認為：

（1）該段地層地質條件復雜，應重新對該段地層進行補充勘察；

（2）盾構機應停止掘進，應對沉陷處地面進行注漿加固，并將沉陷處路面進行恢復；

（3）盾構機刀盤和土倉內可能出現結泥餅現象，且刀具可能存在一定磨損，應在盾構機刀盤前方進行加固，加固完成后將盾構機推進至加固體后開倉清理泥餅，檢查刀具。

6.地面加固方案

6.1 加固目的

加固分為兩個部分，一是對沉陷區進行加固，加固后確保沉陷處地下土體固結，填充可能存在的地面空洞，對路面進行恢復，確保該段周邊建筑物及管線安全，并確保路面恢復交通。二是對刀盤前方進行加固，主要目的是確保刀盤前方土體穩定，防止地面進一步沉陷，并根據需要帶壓開倉清理泥餅，檢查刀盤。

6.2 沉陷區加固方案

（1）加固方案

該處加固以土體內滲透～劈裂注漿加固為主，因此采用袖閥管分段注漿加固，沉陷區采用雙排雙液漿壓密注漿，水泥為P42.5號水泥，水灰比1：1，水玻璃溶液35～40°Bé，水泥漿：水玻璃溶液1：0.5，雙排注漿孔呈梅花布置，間距1m。

其余加固區域內部采用單液水泥漿注漿，水灰比1：1，注漿量均為300kg/m，注漿壓力不大于0.3MPa，注漿孔間距1m，梅花形布置，注漿深度0～12m。

（2）注漿量確定

加固地層主要為①-1雜填土、①-2-2素填土、②-2b4淤泥質粉質粘土、②-3b3-4粉質粘土層，根據巖土勘察報告及《巖土注漿理論與工程實例》有關參數，計算依據公式：

Q=Vnβα

n-土體孔隙率，孔隙比為0.707～0.846，則孔隙率取0.414～0.458

V-加固土體體積m3

β-漿液填充系數 取0.8

α-漿液損耗系數 取1.35

Q=π×0.52×1×0.414（0.458）×0.8×1.35=0.35（0.39）m3/m

水泥漿水灰比為1：1

綜合考慮袖閥管注漿量為0.3t/m水泥。

（3）施工流程

6.3 刀盤前方加固方案

（1）加固方案

本段地層加固范圍為盾構刀盤前方2.5m，長5m，寬10m。采用φ800@700旋噴樁進行加固，加固至隧道拱頂以上3m，拱頂以下2m。加固圖如圖6，圖7。

（2）施工流程

攪拌樁施工流程如圖8所示。

6.4 注意事項

（1）為防止盾構機被水泥漿裹住，在盾構機上方施工旋噴樁時，每隔3 小時向刀盤土倉、盾殼外表面和同步注漿管道內注入一次膨潤土，每次不少于2m3，并轉動刀盤，確保向加固土體注入的漿液不串入上述各個部位而固結盾構機。

（2）對樁的入巖深度要及時取樣分析并對照詳勘和補勘報告，確保入巖深度達到設計深度。

（3）雙液漿配合比應該通過試驗確定，一般凝固時間25 秒30 秒。

7. 恢復掘進施工方案

補充勘察完成后，勘察結果證實，沉陷處地質與判斷一致，刀盤上部為富水卵礫石層，卵石含量高達50%，卵石中夾雜砂層，地層厚度約2m。

加固完成后，待刀盤前方加固體無側限抗壓強度達到0.8MPa時，盾構機即可再次重新推進，為確保施工安全，確保盾構機脫困，主要采取以下方案。

7.1 洞內注漿

在沉陷處下方已拼裝完成的管片處進行二次注漿，注漿采用在吊裝孔處插入長1.5m的注漿管，端部0.5m為注漿花管。注漿范圍為脫出盾尾的5環具備打孔條件的管片（邊墻及拱頂范圍），注入單液水泥漿（或雙液漿），水灰比1：1，注漿不大于壓力0.3MPa，用以確保沉陷處周邊土體穩定。

7.2 泥餅處理措施

為緩解泥餅現象對掘進的影響，在盾構機恢復掘進前，在刀盤及土倉內，注入高分子分散劑，共計注入12m3，濃度為8%，分次注入，并間斷轉動刀盤，處理時間大于24小時。

對結泥餅的狀況進行了分析，發現現有的渣良方案存在缺陷，泡沫的發泡效果不好，出來的渣土流塑性較差，導致土倉內出現結泥餅的狀況，于是對渣良做了改進，改用進口的康達特（CONDAT）泡沫劑，并提高發泡倍率至20倍，使噴射出的泡沫握在手上具有良好的彈性，加強掘進中的土體改良管理，盡量將改良渣土的泡沫通過刀盤面板上的孔道向切割表面噴注，使渣土經過刀盤開口進入土倉的流動性好，不易產生結餅。

掘進過程中注意渣土溫度變化，一旦產生泥餅，可空轉刀盤，使泥餅在離心力的作用下脫落。

7.3 排除機械故障

經過對機器的詳細檢查，發現盾構機刀盤處1根泡沫管球閥與單向閥位置接反，影響了泡沫管的疏通，導致該泡沫管堵塞，影響渣良，故及時通知海瑞克技術人員進場，對泡沫系統進行處理。

7.4 選擇合適的掘進模式

采取土壓平衡模式掘進，嚴格控制出土量，每環控制在43.5m3左右，盡量避免超挖，土倉壓力控制為1.8bar（中部傳感器），刀盤轉速控制在1rpm/min，并做好詳細的施工記錄。及時掌握地面及周邊建筑物監測情況，每4小時監測一次，并安排專人巡視，一旦出現緊急情況，立即向值班領導及相關人員匯報，并采取對應措施。

7.5 噴涌處理措施

由于基巖裂隙水發育，隔水層厚度不一致且常缺失，進入土倉的渣土不具有一定的塑性（粘土礦物質含量少，密水性差），承壓水與無塑性渣土容易在螺旋輸送器形成噴涌。針對這種情況應該采用下列措施：

（1）采用二次同步注漿，截斷后方來水，避免土倉與管片背后形成水力通道。

（2）及時對盾尾密封刷添加足量的油脂，確保盾尾的密封性。

（3）通過膨潤土泵，在刀盤前方及土倉內注入高分子聚合物，濃度為1%，注入后均勻轉動刀盤，改善土體的和易性，使土體中的顆粒、卵石和泥漿成為整體，提高土倉土體水密性和流動性。

（4）在螺旋機排土前，把土倉內的水、土充分攪拌，使土倉內土體有良好的密水性，避免噴涌。

（5）利用雙閘門交替啟、閉，保壓排土，可以有效地控制噴涌排土。

7.6調整刀盤工作扭矩

本項目采用的海瑞克盾構機刀盤額定扭矩為4.474MN?m，設定為達到80%額定扭矩刀盤便抱死。故通知廠家技術人員進場調整，擬將抱死扭矩調整至額定扭矩的100%，提高掘進扭矩以增大刀盤貫入度，加快掘進速度，通過該段地層后再恢復原抱死扭矩。

8.經驗總結

通過以上一些列措施，最終成功的決解了螺旋輸送機出土口噴涌的現象，渣良效果良好，盾構機總推力降低至10000～14000KN，刀盤扭矩恢復至2.1～2.7 MN?m，渣溫降至35℃左右，推進速度提高至20～40mm/min，地面沉降監測數據良好，并未出現監測報警，成功的實現了盾構機脫困。鑒于掘進狀態良好，項目部技術人員研究認為，無需在該復合地層中帶壓開倉，待推進至合適的地層中再開倉檢查刀具，同時盾構機通過該段后，需及時的進行二次補漿。

針對此次事故總結認為：

（1）盾構掘進施工前，應多次充分深入的調查沿線的建構筑物、管線等情況，一旦發現有重大風險源，應及時采取處理措施；

（2）應根據不同的地質條件，調整盾構掘進模式。在硬巖段巖層自穩能力好，采用氣壓平衡模式或欠土壓平衡推進。盾構機在穿越上軟下硬地層時應該采用土壓平衡模式掘進，土倉壓力設置根據隧道埋深、水文地質情況確定；

（3）對已經發生的險情，應首先及時的進行處理，避免后期進一步發生次生災害，釀成更大險情；

（4）盾構機進入復合地層或復雜地段前，應提前對盾構機各個系統進行檢修保養；

（5）復合地層中掘進時，應采取多種措施，多次實驗確定出良好的渣良措施，確保盾構機順利勻速快速掘進。

9.結束語

南京地鐵地面沉陷事故最終雖得以解決，但事故發生伊始，并未采取合理的技術措施，導致盾構掘進引起地面進一步沉陷，從而花費了大量的人力物力。隨著城市軌道交通事業的發展，盾構機在城市繁華地帶且復合地層中掘進也越來越普遍，因此提前要對沿線施工條件進行深入研究，及早制訂對策，一旦出現險情及時采取有效的技術措施，風險就會最大程度規避，達到連續快速掘進。

參考文獻

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篇6

近年來，雙圓盾構施工技術開始引入我國，并已成功應用于上海軌道交通楊浦線和六號線的建設。與單圓盾構施工雙線隧道相比，雙圓盾構具有許多優勢，它能夠一次完成雙線隧道，施工速度快，土方挖掘量少，隧道斷面面積利用率高。雙圓盾構正逐漸成為地鐵隧道、道路隧道等地下工程施工的主流形式。

盾構施工引起的地表沉降是施工環境保護的一個重要問題，特別是在樓群密集區域建設的城市軌道交通，對地表沉降有嚴格的控制標準。對于單圓盾構工法的地表沉降機理、沉降槽形式和沉降預測等理論，國內外專家已做了較多的研究[1，2]，但是對于雙圓盾構工法引起的地表沉降尚缺乏足夠的認識，探索雙圓盾構工法的地表沉降規律有其必要性。本文針對上海軌道交通六號線雙圓盾構區間隧道工程，通過對現場沉降監測結果的統計分析，得出雙圓盾構工法的地表沉降規律，并探討了軟土地層中雙圓盾構施工參數與地表沉降的關系，為后續工程積累經驗。

篇7

天津地鐵1號線工程小白樓～下瓦房區間隧道，地處天津市中心區域，沿線經過小白樓商業區、河西區的商業中心以及天津市主要的辦公區，其中重要的建筑物有王仲山故居。

王仲山故居位于南京路與浦口道交界處（河西區重要的商業中心南京路21號），已有百余年歷史，是天津市政府頒布的重點建筑物保護單位。該建筑物為磚木結構的3層樓房（帶地下室和頂子間），一層為半地下，具有德國傳統風格。區間隧道的左、右線從王仲山故居及其周邊建筑物下部穿過（見圖1）。盾構軸線在此處由R350 m的曲線段變為直線段。

區間隧道采用盾構法施工，雙線隧道全長2087.699 m；隧道外徑為6.2 m，內徑為5.5 m；隧道管片設計強度為C50，寬1 m，整環管片分為1塊F封頂塊、2塊L鄰接塊、3塊標準塊，采取通縫拼裝形式，縱、環向均采用M30彎螺栓連接；管片接縫防水采用彈性密封墊（三元乙丙橡膠和遇水膨脹橡膠）。

2 地質概貌

該區間隧道區域的土層主要為第四系全系統人工填土層（人工堆積Qml）、第Ⅰ陸相層（河床～河漫灘相沉積層Q43al）、第Ⅰ海相層（淺海相沉積層Q42m）、第Ⅱ陸相層（河床～河漫灘相沉積層Q41al）、第四系上更新統第Ⅲ陸相層（河床～河漫灘相沉積層Q3cal）、第Ⅱ海相層（濱海～潮汐帶相沉積層Q3dmc）及第Ⅳ陸相層（河床～河漫灘相沉積層Q3cal）。盾構主要穿越④、④3、⑤、⑥和⑥4等土層，土層的性能指標見表1。

3 盾構機穿越王仲山故居技術措施

3.1 理論地表變形計算

盾構穿越王仲山故居前，根據派克（Peck）的地層損失概念進行理論計算。假定施工引起的地面沉降是在不排水情況下產生的，那么，所有的沉降槽的體積應等于地層損失的體積；假定地層損失在隧道長度上是均勻分布的，那么，地面沉降的橫向分布呈正態分布曲線。采用地面沉降量的橫向分布公式估算，王仲山舊居的最大沉降量為-2.2 cm，2個角部沉降分別為-2.1 cm和-0.3 cm。

3.2 利用《專家系統》進行預測

《專家系統》即《盾構法隧道施工智能化輔助決策系統》軟件。

將土層的性能指標 、盾構施工掘進參數等輸入系統，運用靜態預測，對其沉降量和土體擾動等情況進行分析，并顯示數值，指導施工。預測盾構在穿越過程中，正常施工情況下，盾構切口土壓應控制在0.216 MPa，地面最大變形量為-9.974 mm，最大隆起量為+8.015 mm。

3.3 右線隧道施工技術措施

⑴ 在盾構穿越王仲山故居過程中，應嚴格控制切口平衡壓力，減少波動；推進速度為1～2 m/min，均衡、勻速施工，以減少盾構推進變化對土體的擾動；出土量為31 m3/環。

⑵ 此段隧道軸線恰好由R350 m的曲線段變為直線段，所以事先應調整好盾構的姿態，嚴格控制盾構糾偏量，控制和掌握盾構單次糾偏的幅度，以減少糾偏對周圍土體擾動造成的影響。

⑶ 嚴格控制同步注漿量（取建筑空隙的180%～250%，即3.4～4.7 m3）和漿液質量，減少施工過程中的土體變形。同步注漿漿液的配比，在原有漿液中加入適量的水泥，以提高漿液的后期強度，稠度控制在9～11，且保證不會堵塞注漿管。具體配比見表2。

⑷ 壁后補壓漿

在盾構推進同步注漿后，為進一步加強土體后期強度和空隙填充密實度，根據地面監測變形情況，進行壁后補壓漿，漿液為雙液漿，壁后注漿壓力一般控制在0.2～0.5 MPa，注漿量一般控制在0.2～2 m3。漿液配比及漿液性能見表3、表4。

3.4 左線隧道施工技術措施

在總結右線隧道的施工經驗后，對補壓漿作了一些改進。

⑴ 調整同步注漿漿液的配比，見表5。

⑵ 把壁后補壓漿改為盾構推進同步二次補充注漿。

4 施工監測

4.1 監測方法

⑴ 連通管自動監測

連通管監測是一種高科技的儀器，具有連續性和時效性，監測精度較高。

⑵ 普通水準監測

4.2 測點布置

普通水準測量，是在建筑物外部布設監測點，共布置16個；王仲山故居內的地下室選用連通管監測設備，在左、右線隧道盾構穿越時，分別按不同位置布設6個監測探頭及水準點（以便進行水準的聯測與校核），每15 min采集1次監測數據，精度為0.1 mm。左、右線隧道盾構穿越王仲山故居時的測點布置見圖1、圖2。

4.3 監測結果

用連通管監測左、右線隧道盾構穿越王仲山故居時的沉降曲線見圖3、圖4。

圖5、圖6是左、右線隧道盾構穿越后建筑物累積沉降曲線圖；圖7、圖8為左、右線隧道盾構穿越后地面縱向累積沉降曲線圖。

4.4

結果分析

沉降的理論計算值與實際測量值見表6。

⑴ 從表5數據可以看出：實際測量值比理論值小，證明施工中所采取的措施是有效果的，如控制同步注漿和出土量可以防止土體損失，可以減小房屋及地面沉降；控制土壓、推進速度和減小糾偏量，可以減小施工對土體的擾動，從而減小后期沉降。

⑵ 專家系統預測值比Peck理論計算值更接近實際測量值，說明專家系統是在總結長期實踐經驗的基礎上，結合本工程的特殊情況，給予的提示和理論指導是比較切合實際的。

⑶ 左線沉降情況比右線好（沉降總體較小，不均勻沉降程度較好），證明在左線施工時的改進措施是合適、可取的，即在左線施工過程中，將原用惰性漿液調整為緩凝漿液，漿液的初凝時間縮短，減小了施工時的初期沉降；漿液的強度也有一定的提高，使得房屋后期沉降和不均勻沉降大大減小；在左線施工時，根據監測報表，把二次補壓漿改為預先二次注漿，這樣避免了等地表發生變化后再補壓漿，從而減小了地表起伏擾動。

5．結論

王仲山故居為老式磚木結構，基礎薄弱，為保護這百年故居，在左、右線隧道盾構施工前，采納了專家系統的指導意見，對施工參數進行預定；在施工過程中，嚴格控制平衡壓力、推進速度及盾構糾偏量，減小盾構施工對土體的擾動，從而減小后期沉降；在同步注漿時，采用緩凝漿液，采用與盾構推進同步二次補充注漿的方式。

篇8

Abstract:This paper analyzes the shield tunnel caused by land subsidence law and settlement of affected areas,and summarizes the main factors of land subsidence of the shield tunnel;specified land subsidence is mainly due to the excavation surface stress release and the additional stress causedstrata deformation,land subsidence and subway construction safety criteria and control principles are discussed to provide a useful reference for the construction of urban subway project.

Key Words:Shield tunnel;Subway project;Land subsidence;Subsidence control

盾構法具有不影響地面交通、對周圍建(構)筑物影響小、適應復雜地質條件、施工速度快等眾多優點而在地鐵工程建設中廣泛應用。但盾構法隧道工程是在巖土體內部進行的,無論其埋深大小,開挖施工都不可避免地會對周圍土層產生擾動,從而引起地面沉降(或隆起),危機鄰近建筑物或地下管道等設施的安全[1]。因此,施工能產生多大的沉降或隆起,會不會影響相鄰建筑物的安全,是地鐵隧道盾構施工中最關鍵的問題[2]。要在地鐵工程施工前對工程可能引起的地面沉降問題有所估計,就首先需要了解盾構法施工引起的地面沉降的一般規律和機理,進而提出相應的安全判別標準和控制原則,達到事先防控的目的。

1 盾構隧道地面沉降規律

地面沉降規律是反映盾構掘進時,沿掘進軸線方向對地層的影響,同時它也能反映盾構掘進時不同因素、盾構機不同部位對地層的作用,包括正面土壓力、摩擦力及盾尾間隙等。根據地面沉降發生的時序,一般將盾構施工沿隧道縱向的地面沉降劃分為五個階段[3]。

1.1 盾構到達前的地層沉降,即先行沉降

盾構到達前,地表已經產生變形,影響范圍約在10m～15m以內。主要是由盾構推進土壓力的波動所引起,還有地下水位下移使土層有效應力增加而引起的固結沉降。

1.2 盾構到達時的地層沉降,開挖面前的沉降或隆起

自開挖面距觀測點約3m～10m時起,直至開挖面位于觀測點正下方之間所產生的隆起或沉降現象。實際施工過程中設定的盾構土壓艙壓力很難與開挖面土體原有土壓力達到完全的平衡,多因土體應力釋放或盾構反向土倉壓力引起的土層塑性變形所引起。

1.3 盾構機通過時的沉降

盾構切口達到測點起至后尾離開測點期間發生的地表沉降。這一期間所產生的地表沉降主要是由盾殼向前移動過程中,盾構機外殼與周圍土層之間形成剪切滑動面,土體被擾動所致,盾構通過時的地表沉降約占總沉降的35%～40%。

1.4 盾尾間隙沉降

盾尾通過測點后產生的地表沉降,影響范圍約在后尾通過測點后0～20m范圍。由于盾構外徑大于管片外徑,管片外壁與周圍土體間存在空隙,往往因注漿不及時和注漿量不足,管片周圍土體向空隙涌入,造成土層應力釋放而引起地表變形,這一期間的地表沉降約占總沉降的40%～45%。

1.5 后續沉降

后期沉降是由盾尾脫出一周后的地表沉降,是由前面地層擾動引起的固結沉降和蠕變殘余沉降,反映了地層沉降的時間效應。這一期間的地表沉降一般不超過總沉降的10%。

總體而言,盾構法施工過程中,1.2和1.4階段的地面沉降量和沉降速率較大,控制沉降也最為關鍵。1.2階段的變形控制要素是土倉內壓力,而1.4階段的控制要素是盾尾間隙的注漿及時性和充盈率。

2 地面沉降的影響范圍

篇9

Key words : shield tunnel; EPB shield; common problems; preventive measures

引言

盾構法施工技術因其先進的施工工藝和不斷完善的施工技術，使得其在城市地下空間的開發中得到廣泛應用[1,2]，如城市地鐵、公路隧道、跨海隧道的建設及城市市政管道的改造等。然而由于盾構法施工在我國應用時間不長，各種事故頻繁發生在盾構隧道施工過程中（圖1），嚴重地影響工程質量以及工程進度[3,4]。本文針對土壓平衡盾構施工中的常見事故進行了總結分析，并給出相應的解決措施，為解決土壓平衡盾構施工中的技術難題提供了參考與借鑒。

1盾構施工特點

盾構法是采用盾構在地表以下開挖隧道的施工方法，盾構是一個既可以支承地層壓力又可以在地層中推進和裝配襯砌的鋼筒狀結構[4]。它借助于支撐在已經完成的襯砌管片上的千斤頂的推力不斷向前頂進。在盾殼的支護下，刀盤可以安全地開挖地層，尾部可以裝配管片，迅速形成隧道的永久性襯砌，并將襯砌與地層之間的建筑空隙用水泥砂漿填充，以防止周圍地層后期變形和圍巖壓力的增長。盾構法施工可以在較大范圍的工程地質和水文地質條件下使用，機械化程度高、施工快速、安全、無噪音，在我國城市地鐵建設的高速發展中得到了廣泛應用。然而由于盾構技術復雜，施工工序多，使得盾構在施工使用過程中也暴露出不少的問題[5,6]。

盾構法隧道上方一定范圍內的地表沉降很難控制，特別在飽和含水松軟的土層中，要采取多項措施才能把沉降限制在很小的范圍內；

遇到堅硬地層、鋼筋混凝土樁、孤石等障礙物時，通過困難；

遇到流砂地層，施工困難；

若隧道覆土太淺，則盾構法施工困難大，安全性降低；

盾構在掘進過程中其軸線較難控制，特別是在小曲率半徑隧道時，施工尤為困難。

2盾構施工中常見問題及對策

2.1盾構機叩頭

盾構始發后，在盾構機抵達掌子面及脫離加固區時容易出現盾構機“叩頭”的現象[7,8]，根據地質條件不同有些可能出現超限的情況。為防止盾構機叩頭可采取以下預防措施：

盾構基座安裝時應使盾構就位后的高程比隧道設計軸線高程高約20mm，以利于調整盾構初始掘進的姿態；

合理選擇盾構的千斤頂編組，控制好盾構機液壓千斤頂上下推力之差。

2.2泥餅問題

在穿越粘性土層時，盾構機刀盤一般是在高溫、高壓中進行掘進的，在這種環境中，粘性土易壓實固結產生泥餅，特別是在刀盤的中心部位。當產生泥餅時，掘進速度急劇下降，刀盤扭矩也會上升，大大降低開挖效率，甚至無法掘進。施工中主要采取下列預防措施防止泥餅的產生：

加強盾構掘進時的地質預測和泥土管理，特別是在黏性土中掘進時，應密切注意開挖面的地質情況和刀盤的工作狀態；

增加刀盤前部中心部位泡沫注入量并選擇較大的泡沫注入比例，改善土體的和易性,減小渣土的黏附性，降低泥餅產生的幾率，必要時螺旋輸送機內也加入泡沫，以增加碴土的流動性，利于碴土的排出；

在到達黏性土地層之前把刀盤上的部分滾刀換成刮刀，增大刀盤的開口率；

在刀盤背面和土倉壓力隔板上設攪拌棒，以加強攪拌強度和范圍；

一旦產生泥餅，可空轉刀盤使泥餅在離心力的作用下脫落，必要時也可在確保開挖面穩定的前提下進行人工進倉清除。

2.3管片上浮問題

盾構機的切削刀盤直徑與隧道襯砌管片外徑的差值，以及盾構機在掘進過程中的蛇形運動產生的超挖，使得管片與地層間存在一個環形建筑間隙[5]，如不及時充填此空間，脫出盾尾的管片便處于無約束的狀態，就會給管片產生位移提供可能的條件，這是造成盾構隧道襯砌管片產生位移的一個外部條件。如果此間隙不能及時被同步注漿填充，或者是由于注漿工藝和注漿漿液質量使得漿液的初凝時較長，漿液在很長一段時間內是未達初凝的流體，管片脫離盾尾之后受到周圍地下水、注漿漿液、泥漿等包裹的作用，使管片受到上浮力，如果管片所受的上浮力大于其自身重力就會產生上浮，這是上浮的內在原因。當發現管片有上浮現象時，可采取下列措施控制管片的上?。?/p>

在漿液性能的選擇上應該保證漿液的充填性、初凝時間與早期強度的有機結合，使盾構隧道管片與圍巖共同作用形成穩定的整體構筑物；

根據工程地質、水文、隧道埋深等情況的變化動態地調整漿液配比，以控制地表的沉降和保證管片的穩定。

2.4地表沉降問題

盾構法修建隧道引起地層位移的主要原因是施工過程中的地層損失，地層原始應力狀態的改變、土體的固結及土體的蠕變效應，襯砌結構的變形等，當土倉內壓力不足以與外界水土壓力平衡時，盾構刀盤面前方土層易坍塌，從而引起地表沉降。管片脫出盾尾后，管片與地層間存在一個環形建筑空間，在軟巖地層中如果不及時進行同步注漿填充，拱頂圍巖極有可能產生變形引起地表過量沉降?？刹扇∠铝写胧┓乐沟乇沓两?。

制定監控量測方案，加強對周圍道路、管線和臨近建筑物的監測，并及時反饋信息，據此調整和優化施工技術參數，做到信息化施工；

維持土倉內壓力平衡，根據地質情況和隧道埋深對土倉壓力進行動態調整；

在盾構機掘進過程中保證注漿量和注漿壓力，實際注漿量應達到理論空隙量的150％～200％，必要時要進行二次注漿。

2.5開挖面失穩

可能造成開挖面失穩的風險因素是開挖中前方遭遇流沙或發生管涌，盾構機將發生磕頭或突沉；開挖中前方地層出現空洞，導致盾構機軸線偏移、沉陷以及隧道塌方冒頂；盾構機推進過程中，出現超淺覆土，則會導致冒頂；盾構推進中突然遇到涌水，導致盾構機正面發生大面積塌方等?？刹扇∫韵麓胧╊A防開挖面的失穩：

控制推進速度，維持排土量和開挖量的平衡；

控制好壓力艙的應有壓力，防止開挖面失穩；

使開挖下來的土砂具有塑性流動性，并使土砂確實充滿壓力艙內，同時還應使開挖下來的土砂具有止水性；

超淺覆土段，一旦出現冒頂、冒漿隨時開啟氣壓平衡系統。

2.6盾構掘進軸線偏差問題

盾構掘進過程中，會因為盾構超挖或欠挖，造成盾構在土體內的姿態不好，以及由于盾構測量誤差、盾構糾偏不及時，或糾偏不到位導致盾構推進軸線過量偏離隧道設計軸線，影響成環管片的軸線。可采取以下措施進行控制：

正確的設定平衡壓力，使盾構的出土量與理論值接近，減少超挖與欠挖現象，控制好盾構的姿態；

盾構施工過程中經常校正、復測及復核測量基站；

發現盾構姿態出現偏差時應及時糾偏，使盾構正確地沿著隧道設計軸線前進；

盾構處于不均勻地層時，適當控制推進速度，當盾構在極其軟弱的地層施工時，應掌握推進速度與進土量的關系，控制正面土體的流失；

調整盾構的千斤頂編組或調整各區域油壓及時糾正盾構軸線，盾構的軸線受到管片位置的阻礙不能進行糾偏時，采用楔子環管片調整環面與隧道設計軸線的垂直度。

3結語

盾構隧道建設投資額多、規模大、涉及因素眾多、施工工序復雜、涉及面廣、工程范圍廣，其施工安全和施工風險更具有挑戰性，管理的難度比一般工程更大。作為地鐵建設者有責任有義務在各個環節重視安全工作，提前做好認真細致的評估和預測，提出切實可行的預防措施，在施工過程中對每個環節做好過程控制，不放過任何細節（尤其是事故征兆），依靠科學規范管理不斷提高地鐵建設安全水平，減少盾構推進過程中的事故率，確保盾構隧道的順利推進。

參考文獻

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篇10

1 概述

盾構是隧道工程施工的專用機械，由于掘進開挖面和盾殼土壓力的不均衡、隧道線形變化、復合地層軟硬不均等方面的影響，盾構的實際推進軸線無法與理論軸線保持一致，本文結合廣州地鐵廣佛線某區間隧道施工，研究土壓平衡盾構在變化地層中的姿態控制。

廣佛線某盾構區間隧道主要穿越地層為淤泥質土、粉質粘土、〈6〉全風化泥質粉砂巖、〈7〉強風化泥質粉砂巖、〈8〉中風化粉砂巖、〈9〉微風化粉砂巖，巖石單軸抗壓強度最高達到61.9MPa，曲線最小半徑為350m，最大縱坡為29‰，采用土壓平衡盾構施工，由于地層不均、小半徑掘進、坡度變化等影響，增加了盾構姿態控制的難度。

盾構區間部分地質斷面圖

2 盾構姿態及偏差

盾構姿態是施工過程中，根據測量而得的盾構機相對于設計軸線的狀態，盾構姿態偏差主要分為方向偏差與滾動偏差。方向偏差是盾構在水平、垂直方向上偏離設計軸線的情況，滾動偏差反映盾構自身的旋轉情況，盾構姿態的好壞直接影響已成型隧道偏離設計軸線的程度及隧道的施工質量。

（1）方向偏差：方向偏差包含水平偏差與垂直偏差。盾構不同部位推進千斤頂參數的偏差易引起掘進方向的偏差，盾構表面與地層間的摩擦阻力不均衡,掌子面土壓力以及切口環切削欠挖地層所引起的阻力不均衡,也會引起一定的偏差，掌子面地層分界面起伏較大、軟硬不均,都易引起方向偏差，即使掌子面地質的物理性質均衡,受盾構刀盤自重的影響也會有低頭的趨勢。

（2）滾動偏差：盾構掘進的推力是由管片提供的,刀盤切削地層的扭矩主要由盾構殼體與洞壁之間形成的摩擦力矩來平衡。在穩定性好的地層,盾構殼體與洞壁之間只有部分摩擦力提供摩擦力矩，當摩擦力矩無法平衡刀盤切削地層產生的扭矩時將引起盾構的滾動,過大的滾動會影響管片的拼裝并引起隧道軸線的偏斜。

3 盾構姿態的影響因素

3.1地質水文

盾構掘進時受到不同地層物理性質的制約和影響，若切口環出現強度變化大的地層,松軟地層側的千斤頂推力未及時調整,盾構就會呈現出向松軟地層陷入的趨勢；地下水含量豐富時,易造成土體松軟,盾構往往偏向松軟地層或地下水豐富的一側。

3.2設計線路

為了優化設計線路，隧道工程經常會出現線路轉彎半徑小、坡度變化大的情況,這就增加了一定的施工難度,盾構在施工過程中容易出現偏差過大的現象。

3.3操作手

盾構操作手是最先了解盾構姿態和走勢的人，其操作水平和經驗直接影響盾構姿態的好壞，這就要求操作手必須要時刻注意盾構姿態走勢。

3.4土壓

土壓是根據覆土厚度、土體內摩擦角及容重來設定的，一般在糾偏時,土壓力的設定值比較大,這有助于土體對機頭的反作用力將機頭托起或橫移。

3.5始發

盾構始發時,始發基座的水平、高程位置及牢固穩定等情況決定了盾構始發階段的盾構姿態，曲線始發時更為重要。

3.6推進速度

盾構推進速度過快時,姿態不易控制，調整姿態時，推進速度應控制在20mm/min以內，施工中途停止時，若遇上地層比較松軟，易造成盾構偏移，也將影響盾構掘進姿態。

3.7刀盤正反轉

盾構刀盤的正反轉不均勻會導致盾構滾動角過大，同時會帶動管片旋轉影響管片的拼裝質量。

3.8管片

盾構在曲線上掘進時,通過使用楔形管片調整相臨管環之間的轉角可以擬合出一條光滑曲線,盡量使其與盾構掘進半徑相同,保證必要的盾尾間隙量，否則管片與盾尾相制約增大摩擦阻力,不利于盾構姿態的控制。

3.9注漿

注漿包括同步注漿和二次注漿，同步注漿是盾構掘進時同步進行的注漿施工，二次注漿是管片拼裝完成后的注漿施工。在注漿施工過程中，控制合適的注漿壓力，對盾構管片穩定有一定作用，從而有利于盾構姿態的調整。

3.10測量誤差

測量過程中，由于管片的位移、人的操作及環境影響等問題易引起測量誤差,主要是控制點誤差、設備系統誤差和測量環境引起的誤差，施工人員應時刻結合測量數據進行分析判定。

4 盾構姿態的控制分析

4.1地質條件

盾構施工中,若切口環處出現軟硬不均的地層,松軟地層側的千斤頂推力未及時調整,盾構會呈現出向松軟地層陷入的趨勢,造成盾構姿態偏離設計軸線,導致姿態偏差較大，可先行從地質條件進行分析。

（1）在既有設計地質勘察資料基礎上做好地質補勘工作，核對地質條件變化情況，為盾構掘進提供可靠的地質資料。

（2）在盾構掘進過程中,研究地質條件，調節不同區油缸壓力,觀察各區油缸行程顯示,減小盾構掘進過程中向一側偏移的趨勢,達到控制盾構姿態的目的。

（3）使用鉸接千斤頂,在掘進過程中將軟土側的鉸接千斤頂推出,克服盾構向此側偏移的趨勢。

（4）利用盾構刀盤的超挖刀,先行切割開挖面較硬側的地層,盾構在另一側千斤頂的推力作用下,產生地層較硬一側行走的趨勢,從而減小盾構掘進時受地層軟硬不均而引起的跑偏現象。

4.2盾構掘進

盾構掘進是施工過程中的關鍵環節，因此須對掘進過程進行嚴密監視，在出現盾構姿態偏差時，可以通過以下幾方面進行控制。

（1）分區油壓調整及千斤頂編組

結合盾構姿態及其偏差情況選中全部千斤頂，分別確定各區的推進油壓，盡量做到逐環少量糾偏，因分區油壓糾偏能力受到限制，曲線段掘進或糾偏時需采用千斤頂編組與分區油壓綜合控制的方法，同時調整各區油壓，為盾構掘進提供最大的糾偏力矩，以保證盾構彎道掘進姿態和糾偏效果。

（2）刀盤正反轉控制

刀盤的正反轉不均勻會造成盾構向一個方向持續的滾動，逐漸積累后導致盾構姿態旋轉位置偏差過大，因此在盾構掘進中要保證刀盤正反轉時間的均勻，盡量縮短刀盤單向轉動時間，同時正反轉時刀盤扭矩基本一致，確保盾構不會產生過大滾動偏差。

（3）千斤頂行程差控制

盾構在轉彎和糾偏過程中，各組推進千斤頂會產生行程差，為改善管片受力，保護成型管片，可以通過選擇管片封頂塊的拼裝位置調整行程差，利用管片不同點位處的超前量來盡量縮小行程差，使管片平面與盾構前進平面盡量重合，此時盾構千斤頂能獲得最大的推力，有利于盾構按設計線路前進。

4.3管片選型

盾構姿態與管片姿態是相輔相成的，盾構推進姿態決定了管片拼裝姿態，同時成型隧道又作為盾構推進的導向。在曲線段施工時，曲線內、外側的推進油缸會產生行程差，須安裝楔形環以平衡這個行程差，標準環和楔形環可以排列擬合出不同半徑的曲線隧道。盾構推進一環拼裝前，須選擇管片拼裝點位，若管片拼裝點位選擇不合理，會出現推進千斤頂與管片受力面相對位置及角度產生偏差、盾尾拉住管片等情況，從而導致鉸接拉力增大、管片碎裂、千斤頂受損以及盾尾刷失效等嚴重后果。

因此可以結合隧道的曲線及坡度情況適當減小管片的寬度，以保證隧道實體與設計線路盡量吻合，目前廣州地鐵使用的管片寬度主要有1.5m和1.2m，在小半徑曲線上選擇1.2m的管片并采用雙面楔形，選擇合適的封頂塊位置調整盾尾間隙，也可以為盾構姿態調整提供有利條件。

4.4測量控制

盾構控制掘進方向的主要系統為激光導向系統(VMT),其不間斷地監控掘進方向及其變化,VMT是由激光經緯儀發射出激光束照射到控制面靶（ELS）,根據ELS的中心和盾構的主機軸線平面幾何關系,就可以確定盾構的軸線。

在小半徑曲線上推進時，由于隧道曲率大，前方的可視距離短，導致盾構VMT測量移站頻繁，每次換站后，高程數據都會有一定的變化。為了保證測量數據準確，每天應進行一次復核，及時調整VMT的數據并優化各項掘進參數，每隔5環測量一次管片的姿態，選擇最優的掘進參數來控制盾構姿態。

4.5注漿控制

盾構隧道施工的開挖直徑大于管片直徑，襯砌脫出盾尾后管片與地層間有一定的間隙，若同步注漿量不足或漿液不能及時凝結，管片不能與周圍地層緊密接觸自穩，無法提供足夠的扭轉摩阻力，刀盤轉動時無法抵抗主機產生的滾動趨勢，易造成主機的扭轉，管片環自身也將產生一定扭轉，通過注漿使得管片盡快實現穩定也可以對盾構姿態控制起到積極作用。

（1）同步注漿

隨著盾構掘進，脫出盾尾的管片與地層間出現空隙，通過盾尾的壓漿管予以同步充填漿液，根據施工與地質情況對注漿量和壓力兩者綜合考慮，本工程中每環注漿量約為空隙體積的1.6倍，小半徑曲線隧道的注漿量要大于直線隧道注漿量。

（2）二次注漿

為減少同步注漿漿液早期強度低、隧道受側向分力的影響，管片脫出盾尾后，通過管片注漿孔向外周進行二次注漿，來填補同步注漿流失造成的空隙和抵抗側向分力。為盡快穩定管片，應盡量縮短漿液的凝結時間，保證管片襯砌環能夠與地層密貼，提供給盾構足夠的抗扭轉摩阻力，防止其產生過大滾動，注漿位置選擇在管片出盾尾5環處，這樣可以靠近盾尾且減少盾尾刷損害。

5 結語

工程實踐證明，盾構掘進施工影響盾構姿態的因素比較復雜，盾構姿態的控制直接對隧道成型后質量是否滿足設計要求起決定性作用。盾構施工人員應有超前意識，在盾構姿態出現偏差趨勢時及時分析偏差數據與影響因素，從地質條件、盾構掘進、管片選型、測量及注漿控制等幾方面綜合考慮選擇合理的控制方法并不斷摸索總結，從而有效的對盾構姿態進行控制，實現實際路線與設計路線盡量一致，施工過程中做好精細化管理、信息化施工,是盾構隧道質量的重要保證。

參考文獻

篇11

在地鐵施工中，盾構法的施工主要存在有利的影響和不利的影響兩個方面，以下分別就這兩個方面進行分析：

1、有利影響

盾構法在地鐵施工中比較常見，這主要是因為其具備一些有利的影響，具體來說，主要包括如下幾個方面：其一，安全性高，盾構法屬于暗挖法施工，這種方法具有很好地隱蔽性，受河道、季節潮汐等方面的影響并不是很大，對保障隧道的安全施工有很大的促進作用，相關的開挖、襯砌工作能夠在盾構支護下很好地完成。其二，施工效率高，盾構設備具有很強的先進性，其不但能夠完成開挖、出土作業，還能進行支付以及襯砌等，機械化操作方式，也使其操作簡便、效率較高。其三，環境影響小，無論是產生的振動，還是噪聲，都不會對周圍的環境產生很大的影響，航道的通行、地面建筑使用也不會受到這種方法的影響。其四，經濟適用性高，在不同的顆粒條件下，這種方法都能夠進行施工，可以分期施工多車道的隧道，分期進行運營，這樣一次性的投資能夠很大程度地避免。

2、不利影響

在施工的過程中，施工的土體會產生變形，這主要可以體現在如下方面：其一，若是在粘性土層中利用盾構進行施工掘進的話，土體很快就會變形移動；其二，利用盾構進行施工的時候，由于盾構的推進作用，土體會產生水平位移，這使得土體的原始水平應力發生了改變，沉降和水平位移就出現了；此外盾構和土體之間的摩擦也會導致水平位移的產生；若是對地層造成損害的話，就會造成土體卸載，水平位移也會發生。一旦發生水平位移的話，就會對臨近構筑物產生水平荷載力，為此需要對這種影響加以重視，予以減弱。

二、地鐵施工盾構法施工技術要點

1、盾構機始發前的準備

盾構法施工技術方案和施工細節依賴于圍巖條件，因此要求在施工準備階段對沿線的工程地質和水文地質條件進行細致的勘察工作，并根據實際情況做好應急準備。城市了地面交通繁忙、地面建筑物和地下管線密集，對地面沉降應用嚴格控制，在節省開挖面、不干擾地下水發育和圍巖穩定并縮短工期的壓力下，盾構法是最佳選擇。

2、盾構法的施工流程

（1）在隧道的起始端和終端各建一個工作井

始發井采用明挖法施工，施工方法和明挖車站的施作方法基本相同，圍護結構采用鉆孔灌注樁+ 鋼支撐的形式。始發井考慮到在盾構施工階段的降雨及降雪，需要在工作豎井內設置一個集水井，將盾構掘進時施工排放的污水及雨水等收集起來，用水泵排至地面的沉淀池內。為了方便工作人員安全上下豎井，工作井內布置鋼梯一部，鋼梯布置在始發井的一角，鋼梯由槽鋼、角鋼、花紋鋼板、鋼管及圓鋼焊接而成。

（2）盾構機在起始端的工作井內安裝就位

在始發井結構施工結束后，開始安裝盾構基座，為盾構初始掘進做準備。盾構基座采用鋼結構，盾構基座水平位置按設計軸線準確進行放樣。盾構基座高程安裝時使盾構機就位后比設計高程高15mm，以利于調整盾構機初始掘進的姿態。

（3）盾構機的初始掘進

將推進油缸頂在反力裝置上，啟動切削刀盤和推進油缸即可進行掘削推進，推進油缸推進到一個行程，收回推進油缸，在推進油缸與反力裝置間加墊臨時支撐墊，即可進行推進。在盾構刀盤切入土體前，為防止正面土體突然被切削而過量流失引起工作面坍塌，應通過螺旋輸送器倒轉方向向土倉內加注粘土，至滿倉后才啟動刀盤切削土體和出土。盾體進入隧道后，進行管片安裝和后部輔助設備平車的拼裝，推進油缸頂在管片上繼續推進，這樣，推進一節，拼接一節，直至盾構設備完全進入隧道。

（4）盾構機的正常掘進

盾構設備完全進入隧道后，盾構按預先設定的方向掘進，該過程由盾構設備的計算機控制系統控制。當盾構設備出現左右或上下偏差時，由計算機系統對推進油缸進行控制，確保條件方向按預定設置方向前進。同時，在保證開挖面土壓平衡的基礎上，調節刀盤轉速與推進速度及螺旋輸送機速度的比率，使開挖與排土保持恒定。

（4）襯砌

在盾構設備掘進完一個節距以后，即可進行管片襯砌，由管片運輸車運送到安裝臺位，再由管片襯砌臺車將管片送至安裝位置安裝就位。管片安裝完畢后，進行下一個循環的掘進，直至整個隧道工程的完成。

（6）進洞

盾構由區間隧道進入接收豎井前，需首先對端頭土體的加固和滲水情況進行取芯測試，在確保土體穩定和物大量滲水的情況下方可鑿除洞口混凝土。洞口混凝土鑿除應分層分塊進行。在盾構距洞口越10m時，將洞口混凝土全部拆除。待盾構機刀盤露出洞口時，清除端頭井內盾構機所帶出的土體后，將盾構接受架準確地定位安設在洞口的底板上，高層比盾構機略低，并將接受架固定，以便盾構機順利滑行上架。

3、盾構機掘進過程中應注意的問題

（1）進洞時盾構施工參數的計算

掘進前必須計算盾構掘進施工參數，進洞時盡量早地建立土壓平衡，在掘進過程中必須制定試驗段，注意相關數據的采集、分析，嚴加控制。及時總結并制定出適合本合同段地質條件的掘進工藝參數。

（2）推進速度

為了保證盾構機姿態、土體平衡，順利切削洞口加固后的土體，保護切削刀，初始階段速度一般定為10mm/min。

（3）管片拼裝

在洞內進行管片拼裝時，要注意管片與管片之間的縫隙的變化，要保持一定的縫隙，管片拼裝一定要保證其拼裝的質量，尤其是圓整度，拼裝時將管片連接螺旋擰緊并及時用緊線器拉緊，管片外側與基座間的空隙用木楔子楔緊固定。

（4）控制出土量

初始掘進階段嚴格控制出土量，在土體加固范圍內，以控制出土量為核心，各種參數合理配置，同時嚴格填寫推進出土記錄，才能保證一環的出土量不至于超挖，地面不會發生沉降。

（5）注漿量

盾構機尾部進入土體第一環至第三環的時候，要將注漿量加大，并且采用早強注漿材料進行注漿，以保證洞口的地面不發生沉降。

盾構進入終端工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推進。這時為防止出洞口土體坍塌需要對出洞土體進行加固，據洞口土質條件，一般采用旋噴樁加固，并加強地表沉降監測。

三、結語

綜上所述，面對城市交通運輸中存在的巨大壓力，就需要利用地鐵交通來改善當前的狀況。而地鐵施工盾構法是地鐵施工中最為常用的一個方法，其不但安全快捷，而且不會對地面造成很大的影響。在未來的發展過程中，是離不開各個學科的專家共同努力和合作的，共同研制適合我國地質條件的盾構機械，才能讓盾構技術更好地為我國地鐵和隧道工程建設做出應有的貢獻。

參考文獻：

[1] 宋云 張君，張立宇：《成都地鐵施工中盾構機的應用》，《筑路機械與施工機械化》，2008年01期

篇12

Keywords: tunnel construction; TBM; Metro; control survey; navigation system; positioning; correction curve

0 引言：

20世紀70年代以來，盾構掘進機施工技術有了新的飛躍。伴隨著激光、計算機以及自動控制等技術的發展成熟，激光導向系統在盾構機中逐漸得到成功運用、發展和完善。激光導向系統，使得盾構法施工極大地提高了準確性、可靠性和自動化程度，從而被廣泛應用于鐵路、公路、市政、油氣等專業領域。

全面理解激光導向系統的原理，有助于工程技術人員在地鐵的盾構施工中及時發現問題，解決問題，保證隧道的正確掘進和最后貫通；有助于國產盾構機研制工作的開展。

1 盾構機和激光導向系統的組成

1.1 盾構機的組成

盾構機按推力方式可分為網格式、壓氣式、插板式以及土壓式和水壓式；按形狀劃分，除典型的矩形、單圓筒形外，近年來又出現了雙圓、三圓及多圓等異構形。它們的組成有一定差異。其中，土壓式單圓盾構機在我國應用比較普遍。它主要由盾體（含刀盤等）、管片拼裝機、排土機構、后配套設備、電氣設備、數據采集系統、SLS-T激光導向系統及其他輔助設備組成。

1.2 激光導向系統的組成

激光導向系統是綜合運用測繪技術、激光傳感技術、計算機技術以及機械電子等技術指導盾構隧道施工的有機體系。其組成(見圖1：激光全站儀（激光發射源和角度、距離及坐標量測設備）和黃盒子（信號傳輸和供電裝置）；激光接收靶（ELS Target，內置光柵和兩把豎向測角儀）、棱鏡（ELS Prism）和定向點（Reference Target）；盾構機主控室（TBM Control Cabin）：由程控計算機（預裝隧道掘進軟件，具有顯示和操作面板）、控制盒、網絡傳輸Modem和可編程邏輯控制器（PLC）四部分組成；油缸桿伸長量測量（Extension Measurement）裝置等。其中，隧道掘進軟件是盾構機激光導向系統的核心。

2 激光導向系統和盾構機控制測量在盾構施工中的地位和作用

地鐵盾構法施工過程如圖3所示。在隧道掘進模式下，激光導向系統是實時動態監測和調整盾構機的掘進狀態，保持盾構機沿設計隧道軸線前進的工具之一。在整個盾構施工過程中，激光導向系統起著極其重要的作用：

(1)在顯示面板上動態顯示盾構機軸線相對于隧道設計軸線的準確位置，報告掘進狀態（見圖2）；并在一定模式下，自動調整或指導操作者人工調整盾構機掘進的姿態，使盾構機沿接近隧道設計軸線掘進。

篇13

Earth Pressure Balanced Shield Relieving in Subway Tunnel Construction

Zhu Xuechun

（Five Iron Group Electric Service City Link Engineering Co. Ltd,

Changsha in Hunan Province410205）

Abstract: The causes of the shield machine accident in water-rich sandy layer are analyzed. Based on the actual conditions in spot, three axis cement mixing pile waterproof wall is constructed around the shield machine and precipitation wells are arranged in the waterproof wall. When the ground reinforcement and precipitation are stable, the concrete around cutter of shield machine is cleared and the shield machine is released. These experiences can provide a guide and reference on the similar problems in the construction of shield construction.

Key words: water-rich sandy; shield relieving; three axis cement mixing pile; precipitation；venture

1 引言

隨著我國經濟的快速發展，城市地鐵隧道工程日益增多。盾構法以施工速度快、洞體質量比較穩定、對周圍建筑物影響較小等特點，備受青睞。但由于國內對盾構的研究不夠深入，施工過程中存在的不合理環節，容易引發一些問題，如盾構機被困等。李輝等[1]以重慶地鐵6號線土壓平衡盾構過硬巖地層施工時被卡為例，提出了一些脫困措施。祝超[2]針對土壓平衡盾構過硬巖層容易出現的卡死現象進行了研究分析，并提出了一些解決措施。杜守峰[3]分析了某地鐵盾構隧道施工中盾構穿越加固區時被卡的原因，提出了成功的脫困方案，并總結了事件發生的經驗教訓。吳朝來等[4]從設備、地質情況、施工狀況三方面分析了重慶軌道交通六號線盾構機被困的原因，并結合重慶地區盾構多次脫困的經驗，總結出一些解決該問題的對策。姚明會[5]分析了盾構機在倉頭海邊被困的原因，通過加固技術和帶壓換刀技術的應用，提出盾構機預防被困的措施。

上述文獻中盾構機卡機大都發生在過硬巖或加固區段，還未有相關文獻對富水砂層中盾構機被困的原因進行研究，也鮮有相關的脫困技術。本文以某地鐵隧道土壓平衡盾構過富水砂層時盾構機被困為例，分析了盾構機被困的原因，并闡述了相應的脫困措施，可為城市地鐵隧道施工中類似問題的出現提供一定的指導和借鑒作用。

2 工程概況

某城市地鐵區間隧道總長約3Km，采用土壓平衡盾構法施工，自2013年7月始發，至10月底累計掘進至440環，經長距離砂層掘進后，原計劃于聯絡通道位置進行開倉換刀，地面注漿加固施工過程中盾構機被困，停機于445環。盾構機被困區域地層自上而下依次為素填土、填砂、含有機質砂、粗砂、礫砂、含有機質砂、礫砂及全風化片麻狀混合花崗巖，見圖1。地下水主要為第四系孔隙水，水位埋深約3.5m，受海水和河水的側向補給。隧道上方覆土厚度達15.0m，穿越地層為全斷面礫砂，屬強透水層，結構松散，富水性大，對開挖面穩定性極為不利，脫困施工風險大。

圖1 地質縱斷面圖

3 盾構被困原因

盾構掘進至390進入全斷面砂層后，平均掘進速度、推力及扭矩等出現異常，到440環進絡通道加固區時，掘進速度僅為4mm/min，判斷刀具出現較大磨損，故決定在聯絡通道位置開倉換刀。由于該段地層為全斷面砂層，透水性強，旋噴加固效果差，遂決定在盾構機前方做一框狀素混凝土墻，待刀盤切入墻體后換刀。所做素混凝土墻墻頂標高至地面以下6m，框內土體采用后退式注漿進行加固，加固范圍為隧道底2m，隧道頂3m，如圖2所示，受場地條件及墻幅分幅影響，拐角處存在一定的空隙，注漿自框內四角往中間施做，注漿過程中每隔30min轉動一次刀盤，防止刀盤被困。由于素混凝土墻施工時發生鼓包現象，導致刀盤實際切入素混凝土墻的深度大于理論值，注漿時，漿液從素混凝土墻接口及正面竄入到刀盤孔隙內，導致刀盤與混凝土墻固結形成整體，盾構機被困。

圖2 換刀加固圖

4 盾構脫困措施

盾構機被困后，施工單位本著“設備安全第一”的原則，確定了“先刀盤脫困，再盾體脫困”的總體思路，采取潛孔鉆、成槽機、旋挖鉆等措施，嘗試清除刀盤前方及切口環周邊的素混凝土，以達到刀盤脫困的目的，均無效。于是決定在盾構四周做三軸攪拌樁隔水帷幕，并在帷幕內通過降水井降水，通過人工進倉清除刀盤，以達盾構脫困目的。

4.1 三軸攪拌樁隔水帷幕

根據現場實際情況，在盾構四周施做三軸攪拌樁隔水帷幕，如圖3所示，樁徑0.8m，樁間咬合約30cm，樁長24-26m，采用“四攪四噴”工藝，為確保攪拌樁質量，施工時主要針對以下參數進行嚴格控制：

1）、垂直度。移動攪拌樁機到達作業位置，并確保樁架垂直度在3‰以內。

2）、樁長。施工前在鉆桿上做好標記，控制攪拌樁樁長不得小于設計樁長。

3）、漿液。采用P.042.5水泥按1.0-1.5的水灰比配制水泥漿液。

4）、鉆速。攪拌樁施工時，確保鉆桿下沉速度不大于0.8m/min。提升速度不大于1.2m/min。

5）、搭接時間。樁與樁的搭接時間不應大于24h，若超過24h，則需增加注漿量，放緩提升速度。

圖3 三軸攪拌樁隔水帷幕

通過以上措施進行施工控制，單根樁水泥用量為15-19t，施工過程中發現翻漿置換效果好，經取芯檢查，芯樣完整性好、連續性高，如圖4所示，可判斷三軸攪拌樁隔水帷幕質量較好。

圖4 三軸攪拌樁芯樣

4.2 洞內注漿施工

根據地勘資料，管片底部剛好位于礫砂層與全風化花崗巖層交界位置，砂礫層透水性強，因此，管片底部為帷幕墻隔水薄弱部位。為加強管片底部止水效果，在隔水帷幕對應位置，通過打開吊裝孔進行花管注漿，剛花管插入全風化花崗巖層50cm，確保地下水難以涌入刀盤前方作業面。

4.3 地面注漿補強

在隔水帷幕施工過程中，由于原素混凝土墻影響，三軸攪拌樁不能完整封閉，故對攪拌樁與素混凝土墻接頭處進行注漿補強，為防止漿液竄入盾體周圍，刀盤切口環兩側采用丙凝、水玻璃、磷酸等注漿材料對土體進行注漿固結。

4.4 降水井降水

劉慶方等[6]針對考慮圍護結構隔水作用的基坑涌水量計算問題進行了研究，結果表明：基坑周圍滲流場可看成是由坑內、坑外兩個滲流場共同組成，如圖5所示，坑內滲流場的涌水量可采用達西滲流定律計算，坑外滲流場的涌水量可采用潛水非完整井涌水量公式計算。

圖5 基坑周圍滲流場流網分布圖

由圖可知：

(1)

(2)

(3)

式中，H為初始水頭值，m；為坑內水位降低值，m；為圍護結構底部至坑內水位的距離，m；為圍護結構底部至下部隔水層間的距離，m；h為坑內水位的水頭值，m；為坑外水位最大降深，m；為坑外最小水頭值，m。

坑外滲流場的涌水量可采用潛水非完整井涌水量公式計算，故有：

(4)

式中，，為平均動水位，m。

坑內滲流場的涌水量可采用達西滲流定律計算，故有：

(5)

由于遠方地層提供的地下水補給量等于基坑內排放量，即：

（6）

潛水層降水的影響半徑：

(7)

式中，K為滲透系數，m/d。

故聯立式（1）-（7）即可求得坑內、坑外的涌水量。

表1為盾構被困位置處的地層特征，將相關數據代入式（1）-（7），利用matlab編程計算可求得三軸攪拌樁隔水帷幕的等效半徑為11.14m，帷幕內降水到刀盤底部的涌水量為752.6m3/d，降水的影響半徑為374.5m。

表1 盾構被困位置地層特征

地層代號 巖土名稱 地層厚度(m) 天然重度(kN/m3) 滲透系數（m/d）

①7 壓實填土 3.3 19 0.1

①2 填砂 2.1 19 10

②4 含有機質砂 1.35 18.5 2

④10 粗砂 2.29 20 10

④11 礫砂 2.2 20 12

⑤5 含有機質砂 2.32 18.5 2

⑤11 礫砂 7.8 20 12

⑨1 全風化片麻狀混合花崗巖 3.43 19.5 0.1

⑨2-2 強風化片麻狀混合花崗巖 1.525 21.5 2

由上述計算可知，若選用單級離心清水泵（

4.5 人工進倉處理

待三軸攪拌樁隔水帷幕及降水施工完成后，降低土倉內壓力觀察，發現開挖面穩定，于是人工進入土倉內清理渣土，然后采用風鎬、電鎬等輕型設備鑿除了刀盤前方的素混凝土，鑿除順序為自上而下，碎渣通過螺旋機運出。待刀盤前方鑿出0.8-1m空間后，自上而下鑿除刀盤側面水泥漿，直至露出切口環，使盾構機的刀盤脫困。整個進倉處理過程中，保持持續降水并監測水位的變化。

4.6 盾體脫困

經過上述一系列措施，使得刀盤成功脫困后，便針對盾體進行脫困，盾體脫困采取的主要措施有：

1）盾體。通過從盾尾注入高濃度膨潤土對盾體周圍進行，同時通過超前注漿孔、盾體上預留徑向孔注入油，對盾體形成包裹，減小地面處理、旋噴注漿等對盾構的影響。

2）加大推力推進。被困盾構機的最大推力為3900t，盾體脫困時階段性加大推力，并通過反復伸縮千斤頂，達到松動盾體的目的。由于加大推力推進時，千斤頂易對后方管片造成破損，因此，需在管片與千斤頂之間安裝一道鋼環，減小應力集中，同時加強管片螺栓的復緊和管片姿態的監測。

3）外置千斤頂輔助。在盾構自身推力不能滿足脫困的情況下，在管片與中盾之間焊接支座安裝千斤頂，通過外置千斤頂增大總推力達到脫困目的。

4）震動輔助脫困：在盾殼內，采用風鎬、平板振動器等對盾殼進行敲打震動，以達到盾殼與固結體脫離的目的。

通過采取以上措施，盾構機成功脫困。

5 施工風險及風險控制

5.1 三軸攪拌樁成樁質量，樁的完整性，垂直度。

施工中采用全站儀測量垂直度，控制樁的提升和下沉速度，控制水泥用量，嚴格執行水灰比；控制樁之間的咬合，全站儀測量定位，縱向咬合一個樁位80cm，橫向排距咬合30cm，確保咬合嚴密，同時對存在缺陷的部位采用后退時注漿補強；成樁后鉆芯取樣檢查成樁質量滿足成樁要求。

5.2 注漿引發盾體裹住風險

注漿是為了補強土體，增加土體的自穩性和密實性，漿液如果竄入盾體與地層的空隙，會導致盾體裹住的風險。一是通過控制注漿工藝，控制注漿的壓力和注漿量，調整漿液的配比及凝結時間，掌握注漿的經驗參數；其次提前作保護措施，在盾體上通過徑向孔，超前孔注入聚氨酯和黃油，使盾體周邊有一層保護膜。

5.3 降水引起地面沉降

降水施工，地下水流失后引發周邊地層及建筑物的沉降。布置沉降觀測點，提前對周邊建筑物及地面作施工調查取證，設置沉降預警機制，嚴格控制降水沉降；布置降水觀測井，控制降水的深度，滿足進倉處理為標準；加強降水過程監測，做好理論計算。

5.4 掌子面崩坍，突水突泥風險

進倉處理過程中，掌子面擾動，臨空面增加，水土壓力變化，內外水頭壓力差加大，土體的穩定性遭破壞，地層又處在富水砂層，易導致突水突泥。進倉前地面鉆芯取樣，對不穩定土體注漿補強；施工中加強掌子面的支護和監測，做到先支護后開挖，并做超前探孔，確認地層情況，確保開挖在穩定的支護下進行，同時加強現場人員的協調和更換，做到不疲勞作業，選派有經驗的人員進倉作業。做好應急處理措施。

5.5盾體脫困，管片及盾尾損壞風險

盾體脫困，盾構機長時間未推進，脫困時推力會加大，在原額定推力下很難達到效果，需要在盾尾增加千斤頂加大推力，相鄰管片和盾尾鉸接存在損壞風險。一是對盾體進行，減小土體包裹力和摩擦力；二是在盾尾和鐘盾焊接鋼板，保護鉸接；三是在管片上拼裝鋼環，避免應力集中，保護后方管片損壞。

6 結語

此次盾構在富水砂層中被困的主要原因是刀具磨損較大，急需換刀，在施做加固區時，低估了富水砂層對注漿的影響而導致的。通過對本次事件的總結分析，可知：富水砂層對盾構機的刀具磨耗較大，需結合施工經驗，提前做好換刀加固區；富水砂層對注漿范圍的影響也較大，在此種地層需謹慎注漿；富水地層，盾構機被困，三軸攪拌樁隔水帷幕配合降水施工是有效的脫困措施。

參考文獻：

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[3] 杜守峰.某地鐵隧道盾構脫困技術探討[J].盾構工程,2011,(3):63-66.