摘要：土压平衡盾构机在粘土地层掘进过程中经常会遇到渣土粘附刀盘、掘进速度变慢等问题，进而严重影响到影响到盾构机的正常工作。因此，本文就对盾构机在粘土层中掘进施工的重点以及难点、掘进中参数控制进行了分析，并提出了相关解决措施，确保能够安全、顺利、高效的完成掘进任务。

关键词：盾构机 粘土层 掘进 施工技术

前言

土压平衡盾构机是一种带有盾壳保护罩的地铁隧道施工的专用设备，利用尾部已装好的衬砌块（管片）作为支点向前推进，利用用刀盘旋转切割土体，同时排出渣土、拼装后面的预制混凝土衬砌块。盾构机掘进过程中，通过螺旋输送机和皮带输送机传送到渣土车，通过电瓶车运送至出渣口后利用龙门吊吊出至地面。

盾构机的特点体现在以下几个方面：（1）安全开挖和衬砌，掘进速度快；（2）盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业，施工劳动强度低；（3）不影响地面交通与设施，同时不影响地下管线等设施；（4）施工中受季节、风雨等气候条件影响较小，施工中噪音和扰动较小；（5）在松软地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性。

一、粘土层中盾构机掘进施工技术

1.1粘土

粘性土层是粉质粘土矿物经相互间电化学结合而形成的，近似变质了的琼胶块状体，利用泡沫系统注入泡沫剂后，经刀盘转动切削搅动土体，从而进行渣土改良。

1.2粘土层中盾构机掘进过程中遇到问题分析

（1）刀盘容易结泥饼问题

盾构机在粘土层掘进过程中，在遇水软化后具有一定的粘性，在施工过程中容易在刀盘中心区和土仓中心区形成较厚的“泥饼”，导致盾构机推力增大而速度减小，逐渐停滞不前。

（2）盾构施工技术难点

在粘土地层中进行盾构施工，有若干技术问题必须得以很好地解决，才能保障盾构施工安全、高效、顺利地完成，其中最主要的问题是：

1）粘土可塑性高，容易粘附刀盘。

2）粘土层结构松散，自稳性差，压力设定不适当易造成地表沉降、隆起甚至冒浆等现象。

3）向着己经开挖的隧道方向存在着潜在的诱发位移的势头，会使己经开挖地层和初始衬砌之间的空隙发生塑性闭合，从而引起地面沉降。

4）潜在的变形势头会引起隧道初始衬砌的水平直径增大和垂直直径减小。

二、解决措施

    2.1解决刀盘容易结泥饼问题的对策

针对粉质粘土，刀盘容易结泥饼的问题，可以通过以下几个方面来制定相应措施：一是增大刀盘开口率，使渣土进入土仓的通道流畅；二是增加土仓搅拌棒的个数，使渣土改良更充分；三是刀盘前面注入一定量的泡沫剂，增加渣土的流动性；四是在施工前，在刀盘中心区域安装鱼尾刀或可更换式的先行刀，起到对泥饼的破散作用，并再度增大中心区的刀盘开口率。

    2.2解决盾构施工技术难点的有效措施

针对掘进施工中的技术难点，通过讨论、研究制定了以下的处理措施：

（1）组织相关技术人员进行培训，安排经验丰富，责任心强，现场处理问题迅速、反应敏捷的盾构司机和值班工程师从事掘进施工工作。现场值班工程师及时、认真记录掘进参数并进行汇总，项目部技术管理人员对掘进参数进行分析、论证、总结，为下一步的盾构掘进工作提供理论指导依据。

（2）控制掘进速度、提高刀盘转速推进。均匀快速穿越粘土层，掘进中宜减少停机时间，匀速掘进。各工序间有效结合，统筹安排，总体规划。掘进速度过快，易粘附刀盘，而且不利于渣土的改良，更容易导致同步注浆量不足导致地面沉降。过久的停机会造成掌子面不稳定，也容易造成地面沉降甚至塌陷。

（3）调整盾构姿态，使隧道轴线控制在设计允许偏差范围内，正确选择封顶块点位，均匀调整盾尾间隙量。保证盾尾密封腔压力，保障注入油脂量，防止盾尾漏浆危及盾构施工质量及安全。

（4）在每环掘进完成与拼装前的时间内，应对盾尾间隙进行量测，并根据上下左右的盾尾间隙及油缸伸出长度选择管片类型，进行管片纠偏（可采用弯环调整），避免间隙过小而产生管片与盾壳内壁的接触、挤压，防止间隙过大而造成盾尾密封失效。

（5）利用中部及上部4个注浆管注浆，注浆采用一定稠度的水泥砂浆，在盾构掘进同时进行同步注浆，保证注浆量，控制注浆量在1.5~1.8倍建筑空隙，防止地面变形以及控制隧道管片上浮量。

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