Page 121 - 工程施工技术应用及管理

第四章 隧道工程施工

解决了对接精度要求高、对接面地层涌水量大及洞内拆机空间狭小等技术难题。
（七）特殊地层条件施工技术
在盾构施工过程中经常会遇到一些特殊的地层条件，如黄土地层、富水砂
卵石地层、上软下硬地层等。黄土是一种典型的非饱和结构性土，其强度与土体

结构特征密切相关。黄土地层中盾构法隧道施工开挖面的稳定性与施工参数有关。
何川等等结合西安地铁 2 号线，针对在黄土地层中采用土压平衡式盾构，研究了
黄土地层条件下盾构掘进对地层的扰动情况以及盾构施工关键参数的匹配问题。
王俊等以南京地铁 10 号线越长江隧道为研究对象，通过数值模拟与室内模型试

验相结合研究了砂卵石地层条件下大断面泥水盾构隧道施工过程中泥膜“生成—
破坏—再生成”的动态过程以及泥浆渗透范围，探讨了不同泥水压力条件下盾构
施工对周围环境的影响。上软下硬的复合地层不同于普通软土地层，易造成盾构
偏离轴线、喷涌、开挖面失稳、结泥饼、刀盘刀具严重磨损、软硬交界面处刀具

的崩裂和导致地面严重沉降等情况出现，因此在上软下硬地层中进行盾构施工也
存在很多问题和风险。李有兵以狮子洋盾构隧道为背景，总结出了 FEM 数值模拟、
刀盘刀具配置、掘进参数选择、姿态控制技术等上软下硬地层综合施工技术。
（八）盾构施工存在的问题及对策

1. 刀具磨损问题
随着大直径、长距离的复杂地层盾构隧道的出现，刀具磨损问题成为了盾
构施工顺利进行的关键因素之一。根据不同的地层进行不同的刀具选型及刀盘配
置，刀具磨损预测以及在掘进过程中应采用的刀具检测方法都是急需解决的问题。

2. 管片上浮问题
盾构机刀盘直径与隧道衬砌管片外径的差值，以及在掘进过程中产生的超
挖，使得管片与地层间存在一个环形建筑间隙，会使管片产生上浮现象。采用性
能较好的浆液使盾构隧道管片与围岩共同作用形成稳定的整体构筑物，调制浆液

配比以控制地表的沉降和保证管片的稳定。叶飞在理论计算方面，引入等效孔隙
率概念，将浮力划分为静态浮力与动态浮力，给出了局部抗浮与整体抗浮计算公
式。肖明清等应用有限元法，对地层材料的物理力学性质、注浆材料的性质等影
响盾构衬砌环上浮的因素进行分析。针对大直径盾构隧道的特点，提出了施工、

设计过程中控制衬砌管片上浮的对策和措施。

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