软土地层盾构推进参数总结及常见问题分析

常见问题分析

李吉(中铁五局集团有限公司，长沙410000)［摘 要］盾构在软流塑地层中掘进施工，同步注浆采用厚浆，有效控制了地表沉降。通过施工参数的控制和科学管理，有 利于维护盾构机的使用寿命，保持良好的盾构掘进施工连续性，能有效的控制地面沉降等。冷冻加钢套筒接收，有效安全的完 成盾构在粉细砂地层的接收，创造了良好的效益。结合实际施工过程，针对软土地层施工技术要点加以总结，为今后类似工程 提供相应经验。［关键词］软土；掘进参数；冷冻；钢套筒［中图分类号］TU921 ［文献标志码］A ［文章编号］1001-523X (2019) 13-0159-03Summary of Shield Propulsion Parameters in Soft Ground and

Analysis of Common ProblemsLi Ji［Abstract ］ The shield tunneling construction in soft flow plastic formation, simultaneous grouting using thick slurry, effectively controlled surface settlement. Through the control and scientific management of construction parameters, it is beneficial to maintain the service life of the shield machine, maintain good continuity of shield tunneling construction, and effectively control ground settlement. The frozen steel sleeve is received to effectively and safely complete the reception of the shield in the fine sand formation, which has created good benefits. This paper summarizes the technical points of soft-soil layer construction in combination with the actual construction process, and provides corresponding experience for similar projects in the future.［Keywords ］ soft soil ； excavation parameters ； freezing ； steel sleeve随着我国经济建设的快速发展，盾构施工技术在地铁城 本标段区间场地位于秦淮河古河道区，地形平坦，地面 市基础设施隧道施工中得到了广泛应用。目前，南京盾构施 高程在9.02~10.83m之间，常府街站一夫子庙站区间。工技术在地铁工程中得到了广泛应用，积累了丰富的盾构施 (1) 夫子庙始发掘进段开挖断面的中下部均为弱承压含水 工经验。结合工程实践，分析探讨了软流塑性地层盾构施工 层③-4b2-3+d2粉质粘土夹粉细砂层，该地层属于液化层，在 的主要施工参数控制和盾构施工技术，以期在南京地质条件 破洞门时倘若地层加固效果不好易涌水涌砂，在盾构掘进中 下提高和丰富盾构施工技术。如果参数设置不当或者地层突然涌水则会造成螺机喷涌。因 1工程概况此始发段的施工工艺衔接和掘进参数的选择显得尤为重要。南京地铁三号线TA09标常府街站一夫子庙站区间起止里 (2) 由表1隧道地质分布可见，隧道开挖断面有.1%为 程为K23+746.584-K24+613.203.盾构区间线路设计最小曲 ③-3bl-2、③-4bl-2硬塑粉质粘土层，该地层渗透系数很小， 线半径350m,盾构始发处在直线段；线路纵坡设计：盾构始 本身土质密实度较高，切削下的块状土遇水后会在表面形成 发为-17%»下坡，然后依次15.994%o上坡,25%o±坡，到达 一层泥膜，如果掘进参数选择不当则会造成渣土打滑出渣不 常府街站；左右线线间距在16.2-10.63m之间，盾构始发左 顺畅，渣土改良不当则会造成刀盘结泥饼的风险，因此渣土 右线线间距16.2m；隧道覆土厚度在9.54-20.36m之间，下穿 改良是该段地质的重点秦淮河处最小覆土厚度约13m,盾构始发处隧道拱顶埋深为 1。表区间隧道地质分布16.165m。地层代号地层名称状态占据比例/%本标段区间位于南京市白下区。线路出大行宫站南端盾构 ②-3d3-4粉砂松散〜稍密0.8井后沿太平南路向南到达常府街站，过常府街站后继续沿太平 ②-3b4+c3粉质粘土夹薄层粉土流塑、粉土稍密26.1南路到达四象桥，下穿四象桥和秦淮河后向东南穿过五二九 ③-3b 1-2粉质粘土可~硬塑15公馆及刘公巷社区多栋Q7层房屋，到达夫子庙站。全线下穿 ③~4bl・2粉质粘土硬~可塑49.1和侧穿多栋商业建筑、住宅楼及众多管线。③-4b2-3+d2粉质粘土夹团块状粉细砂软〜可塑、中密92水文地质及不良地质分析南京地区大地构造属扬子准地台的下扬子凹陷褶皱带。本 标段区间处于华北地震区长江下游-黄海地震带内，是该带 (3)常府街接收端头往南100m的隧道开挖断面顶部均为 少数几个中强地震活动和原地复发水平较高的地区之一，辖 弱承压水②-3d3-4粉砂层，加之隧道埋深较浅，如果盾构参 区内地质构造复杂，区域性断裂发育，具备发生中强地震的 数选择不当则极易造成地面沉降。因此掘进段的参数控制尤

地震地质条件。为重要(表2)。3软流塑地层盾构掘进参数控制收稿日期：2019-04-083.1 土压力的控制作者简介：李吉(1987-),男，湖南长沙人，工程师，主要研兒方向为

土压力，在软流塑的原状土地层中，需要严格控制土压 建筑施工技术管理.力，根据朗肯土压力计算，土压力计算：静止土压力+水• 159 •第201946卷第713期地基与基础建筑技术开发年月Foundation and BasementBuilding Technology Development表2区间隧道地质分布不及时，衬砌外围周边土体失去平衡状态而向空隙中移动, 层号岩土名称及状态渗透系数K渗透系数心渗透性引起地层损失。3x10* (cm/s)3X 10^( cm/s)4.2地面沉降控制措施②-3d3-4稍密粉砂2000透水4.2.1施工前期的地层分析和沿线建(构)筑物及管线调查②-3b4+c3粉质粘土夹薄层粉土150300弱透水施工前必须要对隧道施工影响范围内的地层状况及沿线 建(构)筑物进行调査并分析评价其状态，进而确定沉降的 ③-3b 1-2可-硬塑粉质粘土0.111.52微〜不透水控制标准，才能达到有效控制地层沉降的目的。始发后下穿 ③4bl・2可-硬塑粉质粘土5微透水的刘公巷住宅小区及五二九公馆均为70至80年代的砖混浅基 ③4b2・础的老房屋，对地表沉降反应敏感，因此施工前期针对每一 3+d2粉质粘土夹粉细砂1070弱透水栋楼房我们做了详细的调查摸底，计算确定了可靠的土压等 掘进参数，并制订了相应的应急预案，确保楼房的安全。 压力+预备压力，瓦=0.44, 土体平均密度R=18.9kN/m‘，H= 4.2.2地面沉降监测的信息反馈17m,水压力暂取系数 9=0.7,»=70<盾2+/0< (R_RQ (7/-2) + 地面的监测和盾构机的信息互通具有控制地面沉降和指 qxR/ (//-2) +20=199.6kPa,实际掘进情况，出加固区到建 导施工的重要作用，只有保证信息的及时反馈，才能保证施 筑物区段土压力控制在2.0bar左右，地表及建筑物沉降正常； 工的质量和安全。进入刘公巷小区到五二九公馆1号楼区段,土压力控制在2.4 bar 4.2.3优化掘进参数左右，地表及建筑物沉降隆起正常；五二九公馆1号楼到出沿 盾构施工参数如掘进速度、推力、同步注浆、土压等， 河村小区，实际掘进土压力控制在2.4bar左右，造成地表隆 与地面沉降密切相关。因而，盾构施工前必须根据地质条件 起偏高，最大隆起处达到9mm, 土压力调整到2.0bar左右， 和设计要素等情况，选取合理的参数指导施工，使盾构在施 地表隆起沉降正常；刀盘进过秦淮河时，隧道埋深变浅，土 工过程中达到最优控制掘进状态。压力降至1.8bar左右，地表沉降隆起正常。整个区间土压力 (1) 试掘进确定参数指导施工。由于地层、周边环境和 控制在1.9-2.4bar,地表沉降隆起反应良好，盾构经过时，刀 盾构机差异，在盾构施工过程中应通过试掘进选定合适的推 盘前方隆起0~4mm,后期沉降在 —mm。进参数。从始发过加固区后到下穿房屋，我们只有不到30m 3.2推力推进速度的控制的试掘进段。通过这一区段的盾构施工，初步摸索并掌握了 夫子庙一常府街区间推进分为3个阶段，第1阶段是试 施工参数。掘进段，该段地层为硬可塑粉质粘土，掘进速度控制在30- (2) 适当的土仓压力。土仓压力直接控制开挖面土体移 50mm/min,掘进速度正常，根据实际土压力较高，造成推 动状态。土压偏小则地层下沉，土压偏大则会导致地层发生 力较大，推力达到14001,在反力架的承受范围之内。第2阶 隆起现象。段为过秦淮河段，该段地层也为硬可塑粉质粘土，但土体表 (3) 合理的同步注浆参数。同步注浆是控制或减少地层 现出来比前一段硬很多，渣土改良时，泡沫不能渗透到土体 损失的关键措施。设置合理的注浆压力和注浆量、选用优配 里，造成土体和泡沫分离，螺旋输送机出渣时，在皮带上打 的注浆材料等，在盾构推进过程中及时填充衬砌外围土体空 滑，难以出渣，同时刀盘扭矩大，掘进速度缓慢，贯入度只 隙，能有效控制地表沉降。有8~15mm/min,推力达到17000kNo第3阶段为出洞段，该 本区间采用的同步注浆为“厚浆”，浆液材料主要釆用粉 段地层主要为软流塑粉质粘土夹粉土层，该段地层掘进速度 煤灰、砂、膨润土、石灰、水。该浆液材料具有良好的长期 较快50-60mm/min,推力只有 10000-11000kN.稳定性及流动性、早期强度好、抗地下水稀释性能好，且固 3.3刀盘转速刀盘扭矩的控制结后体积收缩小、泌水性小。根据目前常〜夫区间\"厚浆” 穿越建筑物过程中严格控制刀盘转速在1.0~1.2rpm之间， 的使用效果可见,在软土地层中“厚浆”能有效控制地面沉降。刀盘油压控制在80-140bar之间，扭矩控制在1 000-2000kNM 之间，避免转速和扭矩过大，造成地层的扰动；穿越秦淮河 5常见盾构掘进参数异常情况及处理方法段，地层较硬，刀盘转速调至1.8-2.0rpm,刀盘扭矩控制在 (1) 盾构机从加固区进入原状土层时属于下软上硬地层 3000-4000kN；出洞段为淤泥质粘土夹粉土，地层很软，刀 容易造成盾构机“磕头”。预防措施：1)洞门钢环内安装导 盘转速控制在1.0~1.2rpm之间，刀盘油压控制在80-140bar之 轨；2)盾构机进加固区和出加固区时以仰角姿势推进，仰角 间，扭矩控制在600-2000kNM之间，避免转速和扭矩过大， 为2~3mm/m ； 3) 土仓压力出加固区时达到设定值；4)管片 造成地层的扰动。拼装质量的控制。4软土地层的地面沉降控制分析(2) 地面建筑物发生沉降。预防措施：1)过建筑物严格 控制土仓压力，掘进时土压力波动范围控制在0.1 bar以内；2) 4.1(1地面沉降原因)

严格控制同步注浆量，注浆压力；3)盾构进入建筑物之前调 土仓压力设置不当，造成开挖面土体移动。当盾构

整好盾构姿态，严禁在建筑物下方调整盾构姿态，造成土体 掘进时，开挖面土体受到的推力小于原始侧向力，土体在原 超挖；4)提前准备好超前注浆管和二次注浆管。始侧向力的推动下向盾构内移动，引起地层损失而导致盾构 (3) 长时间停机盾体下沉。预防措施：1)盾构设备出现 上方地面沉降；反之当推力大于原始侧向力时，挤压正向土 故障时，盾构司机组装维修人员，进行设备抢修，尽量缩短 体向上、向前移动，引起地层损失(欠挖)而导致盾构前上 维修时间，提前恢复推进；2)提前备好盾构设备易损件，减 方土体隆起。少因无配件更换，耽误维修时间；3)加强后配套设备检修， (2) 盾构后退回缩。由于盾构机釆用液压推进系统，当 避免因检修和保养不到位而，出现的故障；4)加强洞内洞外 盾构暂停推进时，盾构推进油缸压力释放或漏油回缩会引起 的沟通，缩短工序之间的转换时间；5)长时间停机时要定时 盾构后退，盾构刀盘与开挖面之间出现间隙，开挖面土体因 检查盾构姿态，及时发现盾体下沉情况；6)如果需要长时间 失去支撑而坍落或松动，造成盾构前方地层损失。停机，应提前把盾构姿态调整为仰角姿势，预防盾体磕头；7) (3) 注浆充填不及时。盾构法施工隧道由于开挖面直径 停机之前，提高土仓压力，比正常值高0.3bar左右。大于衬砌直接，衬砌外围存在地层空隙，一般随盾构推进釆 (4) 刀盘结泥饼。预防措施：1)釆用加入分散剂的泡沫 用注浆充填。施工时，若注浆压力偏小，注浆量不足，注浆

或者分散性泡沫；2)时刻监测渣土温度，每环记录渣温；3)• 160 •建筑技术开发

地基与基础

第46卷第13期Building Technology Development

Foundation and Basement

2019年7月市政公路桥梁工程施工中软土地基

处理技术研究刘子超（贵州建工集团第六建筑工程有限责任公司，贵阳550000 ）［摘 要］当前随着市场经济的不断发展，市政公路的车流量随之增加，交通中堵塞的现象逐渐加重，为打造良好的交 通运输空间，符合当前人们群众通行的需求，应对软土地基进行不断地优化处理，通过石灰桩的加固、砂砾的垫层等多种方 式提升市政公路桥梁的质量，基于工程施工过程中的具体地基处理技术进行探讨，可为公路桥梁的建设提供进一步的发展 推动。［关键词］市政工程；公路桥梁；软土地基；处理技术［中图分类号］TU416.1 ； U445.55 ［文献标志码］B ［文章编号］1001-523X (2019) 13-0161-02Study on Soft-soil Foundation Treatment Technology in Municipal

Highway Bridge ConstructionLiu Zi-chao［Abstract ］ With the continuous development of market economy, the traffic flow of municipal highway is increasing, and the phenomenon of traffic jam is aggravating. In order to create a good transportation space and meet the current needs of the people, we should continuously optimize the soft-soil foundation and upgrade municipal highway bridges by strengthening lime piles, cushion of gravel and other ways. Quality, based on the specific foundation treatment technology in the construction process, this paper aims to provide further development and promotion for the construction of highway bridges.［Keywords ］ municipal administration ； highway and bridge ； soft-soil foundation ； treatment technology市政道路建设过程中，地基处理的方法众多，能够为施 理的方式，将其直径控制在合理范围过程中，同时完成生石 工质量提供必要的保证，在实际的施工建设过程中，涉及的 灰的灌注，做好对应的封闭处理，以提升整体工程的密实效果。 技术内容相对较为广泛，工程项目开展的过程中应重视多种 施工过程中还应该注意对于平整度严格要求，其平整程度对 技术手段的应用，从而实现最佳的施工状态内容程度的符合， 于民众通行的安全性有着重要的影响，因此应提升对于软土 根据实际的地基软土处理的要求，满足实际工程规定的密实 地基处理中多种问题的重视程度，将公路桥梁的路堤的宽度、 程度，从而符合高质量道路建设的标准，现就具体内容作如 高度控制在合理的范围中，从而扩展出较为安全的通行空间。下阐述。2市政公路桥梁工程施工中软土地基处理技术分析 1软土地基处理方法2.1水泥搅拌软基施工技术软土地基应该具备一定的压缩性能，有良好的含水性，在 在水泥施工搅拌过程中，如果将泥向土中喷洒，会出现 进行软土地基的处理过程中，根据实际的施工要求注意含水 水泥与土产生化学反应，进而一定程度提升了软土硬度，水 量及天然空隙的判断，实际过程中注意对于土壤的颜色、状 泥的搅拌桩包括两种形式，不同的饱和性的粘土对应不同的 态的判断，再次基础上进行地基强度的增加，通过石灰桩处形式。公路桥梁工程的施工过程中应严格按一定的技术规范 内容对水泥的搅拌进行严格定位，按标准技术内容，将水泥 收稿日期：2019-02-10的搅拌桩的偏差控制在合理范围过程中，施工前，首先进行 作者简介：刘子超（1990-）,男，贵州贵阳人，工程师，主要研究方向

内容调研，对施工现场的基本情况进行了解分析，根据水文 为建筑施工类（市政工程方向）.

及土壤的情况确定水泥的搅拌桩施工方案的确定，根据实际做好渣土改良，进入沙层时，可以加入膨润土改良。组成部分。盾构开挖釆用软流塑性地层，同时灌浆釆用厚浆 （5）管片上浮。预防措施：此段主要为淤泥质粉质粘土 体有效控制地表沉降。通过对施工参数的控制和科学管理, 和粉砂，含水量大，容易造成管片上浮。1）控制同步注浆， 有利于维护盾构机的使用寿命，保持盾构施工的良好连续性, 上部注入70%,下部注入30% ； 2）缩短浆液初凝时间，尽快 有效控制地面沉降。通过工程实践，进一步掌握了软流塑性 早期固定管片；3）管片脱离盾尾之后，根据管片上浮量，二 地层盾构施工技术，为今后盾构施工做好了技术储备。次补厚浆；4）在隧道顶部注双液浆；5）根据管片上浮量， 确定是否进行盾构姿态压低掘进；6）做好管片螺栓三次复紧 参考文献工作；7）上部同步注浆压力大于下部。[1] 杨骏，李夫态.深基坑施工对临近地铁盾构隧道的影响原理及规律研宪 [JJ.南京理工大学学报（自然科学版），2016, 40 （4）： 493-503.6结论[2] 苏明.软流塑地层暗挖法截除盾构前方桩基群关键施工技术[J].现代隧 盾构主要施工参数的控制和管理是盾构施工方法的重要

道技术，2018. 55 （2） : 194-200.

• 161 •