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七、土压盾构法施工关键技术
7.1端头加工措施 1）降水法
适用于富含地下水地层，有涌水突水风险。 2）注浆加固法
封堵地下水，加固地层。 3）搅拌桩施工法
第四系淤泥质、粉质土地层，也可细砂地层或者粘土地层。 4）旋喷桩施工法
旋喷桩多适用于第四系沉积层，稳定性能好，加固效果好。 5）地层冻结法
在无水或者少水的淤泥质地层，采用竖向冻结法；对于地下水丰富的地层则在盾构周边冻结形成止水冰冻墙。
6）素混凝土墙法
主要用于施工场地小、地下管线密集、地面交通繁忙、距离地面建筑物基础比较近的工程场地。
7）双重钢板桩与SMW工法
适用于具有一定稳定能力、无水或者少水的第四系沉积地层，用于提供洞门凿除后支撑工作面的稳定。
8）NOMST工法与SEW工法
适用于配备硬岩切削刀具的盾构机，地下水少或者无水的地层，更有利于减少由于洞门凿除而带来的安全风险。
9）密闭装备方法 采用钢套筒方法 10）其它方法
可在到达井中充满水或者用砂浆充填，象正常掘进，再清除。 7.2土压盾构工作面稳定控制技术
土压平衡式盾构主要通过泥土压力来抵抗掌子面释放的荷载，掘进过程中其稳定掌子面的机理如下图所示。
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图7-1土压平衡受力分析示意图
当采用土压平衡模式掘进时，需通过推进速度与排土速度的不断调节使土压维持在设计范围内，从而达到对土压的适时管理。
通常根据地层特性和地面环境确定一个土压上限和下限值。上限是被动土压力、水压力、预备压力的和，下限是主动土压力、水压力的和。中间是静土压力、水压力的和。
说明：以上值加上0.02就是通常我们说的各值的取值标准。同时当是砂土层时水压力（或者有才预以计算。）
土压管理的目标反映在数据上，应使得地层的水土压力P(两者的合力)和压力舱内的泥土压力P0相当，当地层水、土压力之和P与土舱内泥土压力P0相当时，开挖面相对比较稳定。
螺旋输送机能否顺畅排土是实现泥土压力管理的前提，必要时需对切削下来的土和砂进行改良，保证螺旋输送机顺畅排土，并建立合适的压力梯减梯度。
土舱压力值：重点关注中部压力表值与中间值的匹配，上部不得超过上限值，否则会隆起。
推进时可以就下限，如果不是流砂或者是渗水量大的地层可以更小；拼管模式（停推）应向上限靠近。
停机时的保压是很重要的。
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7.3渣土改良技术
渣土改良就是通过盾构机配置的专用装置向刀盘面、土仓内或螺旋输送机内注入水、泡沫、膨润土浆液、高分子材料TAC溶液或它们的混合物，利用刀盘的旋转搅拌、土仓搅拌装置搅拌或螺旋输送机旋转搅拌使添加剂与土碴混合。
主要目的是使盾构切削下来的碴土具有好的流动性、合适的稠度、较低的透水性和较小的摩阻力，以满足在不同地质条件下盾构掘进可达到理想的工作状况。
1）砂质黏性土和全、强、中风化泥质粉砂岩
主要是要稳定开挖面，防止刀盘产生泥饼，并降低刀盘扭矩。一般采取分别向刀盘面和土舱内注入泡沫的方法进行碴土改良，必要时可向螺旋输送机内注入泡沫。
2）硬岩地段
主要是降低对刀具、螺旋输送机的磨损，防止涌水，一般采取向刀盘前和土舱内及螺旋输送机内注入含水量较大的泡沫为主。
3）富水地段和其他含水地层
主要是要防止涌水、防止喷涌、降低刀盘扭矩，一般向刀盘面、土舱内和螺旋输送机内注入膨润土泥浆，并增输送机内注入的膨润土，以利于螺旋输送机形成土塞效应。
4）富水砂土地层
需要注入膨润土溶液；有安全同时注入泡沫与膨润土溶液；而当为非含水砂层时则主要是保持土舱内的压力平衡，以稳定开挖面，并控制地层沉降，拟采取向刀盘面和土舱内注入泡沫来达到改良碴土的目的，泡沫注入量根据具体情况确定。
5）均质淤泥质地层或者粉土地层 加入水即可 6）粉细砂地层
可加入泡沫或者比重为1.05以下的膨润土溶液。 1）渣土改良的具体作用
使碴土具有较好的土压平衡效果，利于稳定开挖面，控制地表沉降；
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使碴土具有较好的止水性，以控制地下水流失；
使切削下来的碴土顺利快 速进入土舱，并利于螺旋输送机顺利排土；可有效防止土碴黏结刀盘而产生泥饼；
可防止或减轻螺旋输送机排土时的喷涌现象；
可有效降低刀盘扭矩，降低对刀盘、刀具和螺旋输送机的磨损。 7.4背衬注浆
1）背衬注浆的方法及适用范围 目的 扩散机理 机具设备 工艺及应用 通过盾尾的注浆管注浆，注浆与同步注充填盾尾浆 空隙 填充 盾构机的注掘进同步进行，注浆速度与掘进浆系统 速度相适应，多用于自稳能力较差的地层。 通过管片上的注浆孔（吊装孔）即时注充填盾尾浆 空隙 填充 盾构机的注注浆，注浆滞后于掘进一定时浆系统 间，多用于自稳能力较强的地层。 通过管片上的注浆孔，采用凝结提高背衬补强注注浆层的渗透~劈浆 防水性及裂 密实度 速度快、固结效果好的水泥-水玻璃浆按一定的配比进行补充双液注浆泵 注浆，起到补充充填和堵水的作用，多用于注浆不足的地方和富含水地段。 2）背衬注浆的浆液类型 浆液类型 优点 惰性浆液 缺点 凝结时间长，不易堵管，防水效果差，对控制地面沉降或注浆效率高，成本低 凝固后能增强隧道的防水性，对地面沉降控制和约束管片不利，强度较低 凝结时间短，易堵管，成本较高 活性浆液
中交路桥建设有限公司 北京地铁17号线工程土建施工03合同段项目部 管片约束有利 设备简单，成本低；若用凝结时间长，注浆效果发挥慢；单液浆 活性浆液，后期强度高，浆液易流失，对盾尾密封性能要堵管易清理 求高 设备较复杂，成本高；后期强度双液浆 凝结快，利于尽早发挥注不高，堵管时不易清理；水玻璃浆的功效；浆液易流失 易伤害人员或污染环境，对施工管理要求较高 3）现常用的同步注浆材料浆液的主要技术指标
1、胶凝时间：初凝3~5h，终凝4~12h，对于特殊地层初凝时间可缩短至45min。 2、固结体强度：对于软土地层略大于围岩强度，对于硬质围岩1天不小于0.3MPa，28天不小于2.5MPa。
3、固结率：>95%，即固结收缩率<5%。 4、稠度：8～12cm。
5、浆液稳定性：静置不沉淀、不离析或在胶凝时间内静置沉淀离析少。倾析率（静置沉淀后上浮水体积与总体积之比）小于5%。
6、防稀释性：在压力地下水作用下，浆液具有较好的防水稀释性能。 4）注浆参数与沉降控制的关系
注浆的目的是填充环向间隙，但其根本目的还是控制地层损失造成的沉降。 地层损失：
其一为由于失水而产生的地层水与细粒径的流失 其二是由于地层失稳局部坍陷而造成的地层损失 浆液要向工作舱内流失
注入率λ要求在130%-215%之间。
优化注浆参数主要还是调整注入率的大小，当地层处于稳定性地层或者无水情况时，其地层损失将会非常微小，可以向小值优化和调整，如广州部分地层注入率最小可到125%；而当地层处于不稳定地层或者有水时，容易形成超挖或者小的坍陷，因此则需要向大值优化和调整，如上海淤泥质地层，则有时甚至要达