摘要：北京砂卵石地层盾构施工过程中极易出现刀盘扭矩大、盾构推力大，土压平衡较难控制，刀盘、刀具及土仓隔板的不均匀磨损等严重的问题出现，因此，通过合理调整掘进参数控制尤为重要。
关键词：地铁盾构；砂卵石；问题；掘进参数
1砂卵石地层盾构施工易出现的问题
（1）刀盘扭矩大、盾构推力大
1）刀盘扭矩值一直居高不下，而且波动幅度较小；
2）刀盘过载频繁，扭矩过大；
3）推进时间延长，泡沫和膨润土用量增大，渣土含水量增大；
4）排出渣土变热；
以上现象出现之后，甚至会出现刀盘扭矩急剧上升到无法继续掘进。
（2）建立土压平衡较困难
因砂卵石地层级配的变化、大颗粒砂卵石的存在引起的可切削性能的随时改变，土仓内渣土的砂和卵石分离，以及螺旋输送机出土量的稳定性难以控制等原因，使得盾构在掘进过程中往往难以建立真正的土压平衡，从而引起地层的较大扰动。
（3）刀盘、刀具及土仓隔板的不均匀磨损
盾构在砂卵石地层中掘进，刀盘及刀具的磨损往往表现出下列特征：
1）大部分强化先行刀磨损严重，从刀盘中心向外，磨损程度加大，周边刮刀往往完全磨损掉或松动脱落；
2）切刀容易松动脱落，切刀的磨损同样是从刀盘中心向外，磨损程度逐渐加大；
3）因周边刮刀完全磨损或脱落，导致开挖直径变小，盾构推进困难；
4）刀盘面板平均磨损较严重，刀盘外周常见穿孔；
5）因土仓内砂和卵石颗粒的分离，使得土仓隔板的下部，尤其是螺旋输送机的入口部位的隔板磨损较大。
（4）盾构掘进过程中极易发生小坍塌
当刀盘上方为砂层或级配单一的圆砾层时，盾构推进过程中易发生小坍塌而对地下管线产生不利影响或引起较大的地表沉降。
（5）盾构掘进姿态控制困难
因砂卵石地层级配的变化、大颗粒卵石的存在引起的可切削性能的随时改变等原因，推进过程中盾构姿态的控制往往较为困难，推进参数一旦掌握不好，盾构姿态就会偏离设计轴线。
（6）盾构刀盘卡死
盾构刀盘被卡死的情况在砂卵石地层中发生的概率极高，主要原因是加泥量及泥的浓度不够，同时当膨润土浆液较稀时，螺旋输送机只带出砂和一些小粒径的卵石，掘进过程中螺旋输送机转速与推进速度配合不当，而大一些的卵石被留在土仓中，遗留的大粒径卵石增多到一定数量，最后当刀盘受到摩擦阻力矩超过自身的额定最大扭矩，刀盘被卡住。
（7）螺旋输送机的磨损
在砂卵石地层中掘进时，螺旋输送机极易磨损，当有大粒径卵石进入螺旋输送机后，会对螺旋输送机产生更严重的磨损，磨损分螺旋输送机的磨损和外部钢圆桶的磨损。
（8）螺旋输送机抱死
在施工过程中，盾构螺旋输送机会发生被卡死的问题，主要源于大粒径砂卵石进入螺旋输送机，将螺旋杆卡住，因为在进入螺旋输送机前无法得知土仓内土体的状况，只有在螺旋输送机被“抱死”转不动后才能发现。
2砂卵石地层盾构参数选择要点
（1）推进速度
推进平均速度30mm／min，峰值不超过50mm／min。
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（2）土仓压力
根据区间的地质情况及隧道埋深，上土仓压力设定为0.07~0.15MPa，对每环的出土量做一个统计，绝对不允许每环出了多少都不知道的现象；注意观察上土压与左、右、下土压的差，如果土压差异较大，观察土体的和易性，检查泡沫与泥浆的效果。
（3）推进油缸行程
每环的长度必须出够，可使得管片自由放入，不可以用人工推管片的方法放入壳体，防止管片被碰坏。
（4）推进油缸压力
注意各区的推进油缸压力，尽量合理的选择推进油缸，否则对管片不利。
（5）推力
严格注意推力的变化，初始掘进时多观察后背的变形，如果后背开焊，立即停止推进，并上报。
（6）铰接
注意铰接角度的变化，由于初始掘进在曲线中始发，当整个机体全部进入土体时，开始进行轴线的纠偏，在基座上不进行纠偏；但铰接角度的开启可随推进距离的变化而逐渐加大，交接角度控制在0.4°~0.7°。
（7）回转角
推进时，注意机体的回转角，当超过±0.1°时，立即调整刀盘的左右转，防止盾构的较大扭转。
（8）注浆压力
初始掘进时不能使注浆压力太高，否则会使洞口帘布破坏，但同时多检查管路，是否由于堵塞引起的压力偏高。
（9）注浆流量
初始掘进时不宜过大，否则会引起压力偏高，对洞口的封闭不利，可采取长时间的注入不间断而流量调低的方法，同时注意每环掘进距离与注浆累积量的关系，看是否过多引起漏浆、压力高等问题。
（10）注浆量
为保证洞口的密闭性，开始﹢6环可以不限量，注够4000L看压力是否上涨，如果压力没有上涨，可以再注，如果压力上涨明显，可以停止注浆，待推进时再注浆，但在拼装时必须停止注浆，与注浆压力结合。
（11）注浆泵
同步注浆完成后必须清洗，在交接班时保证管路的清洁。
（12）补注浆
根据地面监测的情况及同步注浆的效果决定补注浆的量，同时在补注浆时观察盾壳内的漏浆的情况及补注浆的压力，决定补注浆的累计数量。
（13）加泥方向
尽量多用刀盘上的加泥口，保证土体流塑性好。
（14）加泥
每环的加泥量在2500~4000L左右。
（15）加泡沫
每环的加泡沫量在2500~5000L左右。
（16）加泥加泡沫效果检查
可以看最后入电瓶车土斗泥的形状，最好是渣土能成尖，不能使出的渣土像流体一样，开始时必须每环检查，把信息反馈给司机。
（17）螺旋输送机力矩
注意力矩的变化，防止大的卵石卡住螺旋输送机。
（18）螺旋输送机压力
在0.35~0.6MPa适宜。
（19）排土闸门开度
开到40%~70%可满足推进，有黏土时注意开度。
（20）刀盘旋转速度
开始掘进时暂时调到尽量低。
（21）刀盘力矩
通过控制，尽量降低刀盘扭矩。
（22）仿形刀
不可以为了纠偏擅自开启仿形刀，如需使用要上报。
（23）盾构姿态
保持在±40mm之内，，尽量避免产生较大的纠偏，纠偏不能太狠。
3结束语
砂卵石地层地铁隧道施工中，通过分析地质特征、调研掘进参数、优化施工方案，成功地采用盾构法施工，合理调整盾构掘进各项参数保证了盾构机安全、连续、快速的推进，顺利通过了各个风险点，解决了工程项目中的难题，提高了工程质量，有效地降低了工程造价，并为砂卵石地层地质条件下盾构法地铁隧道施工提供一定的参考价值。
参考文献
[1]王明胜.复杂地层中盾构法隧道渣土改良技术[J].地下空间与工程学报，2007-3（8）：1446-1447.
[2]马连从.富水砂卵石地层盾构施工渣土改良研究[J].隧道建设，2010，30（4）：411-415.
论文作者:刘志伟1,耿晓亮2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/23
标签：盾构论文; 卵石论文; 磨损论文; 注浆论文; 地层论文; 压力论文; 渣土论文; 《建筑学研究前沿》2018年第22期论文;