盾构始发、到达及地表沉降控制技术

1、张志国盾构始发、到达及地表沉降控制技术 目录 前言1 盾构始发技术2 盾构到达技术3 地表沉降规律及控制技术4 盾构刀盘刀具前言 图-1 土压平衡原理示意图 城市地铁盾构施工具有快速、安全、对地面建筑物影响小等诸多优点，已经被越来越多的人们所认可。我国地铁隧道施工已开始使用盾构法。随着技术进步、认识提高、综合国力的增强，特别是随着该施工技术所显现的优势，盾构法越来越多地被国内地铁界所接受，上海、广州、南京、北京、深圳、天津、西安、成都、沈阳、杭州等城市都使用这种方法。上海地铁是国内最早采用盾构施工的，且大部分工程都是利用盾构完成的；南京地铁一号线有3个盾构标段4台盾构机在进行施工，施工总量约占

2、全线的30。沈阳地铁一号线有8台盾构进行施工，二号线将有12台盾构进行施工，占整个区间隧道的70%。虽然盾构有许多成功的工程实例，但是使用这种方法也有较大的风险。如盾构在隧道内只能前进，不可后退，一旦盾构本身出现致命的故障，可能就会产生灾难性的后果。而且出事故最多的阶段大部分在始发和到达段，而施工阶段的管理主要是刀盘刀具的管理和地表地表沉降的管理，即使是非常有经验的承包商也常会在这些关键的工序发生事故。始发技术 1 盾构始发技术 始发技术包括洞口端头处理（在软土无自稳能力的地层中）、洞门砼凿除（主要针对钢筋砼围护结构）、盾构始发基座的设计加工、定位安装；始发用反力架的设计加工、就位；支撑系统、

3、洞门环的安设、盾构组装、盾构始发方案、其他保证盾构推进用设备、人员、技术准备等，直到始发推进。 在盾构机始发阶段，要完成盾构机设备的安装与调试；始发辅助设备的安装与定位，盾构机初始定位与掘进控制，盾构机导向系统的安装与调试以及区间隧道洞口的处理。 始发顺序为：洞口地层处理洞口始发准备盾构主机定位、固定反力架定位、固定负环钢管片的定位、安装主机、后配套连接盾构调试刀盘、刀具检查负环管片安装盾构推进下一循环拆除反力架、负环管片始发掘进总结正式掘进。1.1 洞门地层加固处理 在盾构始发之前，一般要根据洞口地层的稳定情况评价地层，并采取有针对性的处理措施。地层处理一般采取如“固结灌浆”、“冷冻法”、“

4、插板法”等措施进行地层加固处理。选择加固措施的基本条件为加固后的地层要具备最少一周的侧向自稳能力，且不能有地下水的损失。常用的具体处理方法有搅拌桩、旋喷桩、注浆法，SMW工法、冷冻法等。选择哪一种方法要根据地层具体情况而定，并且严格控制整个过程。 加固土柱的径向范围和土体强度一般为盾构外3.0米，强度在1MPa左右。从目前的施工的技术和设备能力，强度非常容易达到，且同时要满足强度和渗透性的要求加固完成后要对地层进行取芯并进行强度测试，建议在桩间取芯。始发技术 1.2始发洞口维护结构的切除 根据经验，一般在始发前至少一个月开始洞口维护结构的切除。整个施工一般分两次进行，第一次先将围护结构主体凿除

5、，只保留维护结构的钢筋保护层，在盾构始发前将保护层混凝土凿除。在凿除完最后一层混凝土之后，要及时检查始发洞口的净空尺寸，确保没有钢筋、混凝土侵入设计轮廓范围之内。始发技术 1.3洞门密封的安装 洞口密封是为盾构在始发时防止背衬注浆砂浆外泄所用，按种类分有压板式和折叶式两种，其中折叶式越来越被人们所认可。洞口密封的施工分两步进行施工，第一步是在车站结构的施工工程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作，要特别注意的是在埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起；第二步在盾构正式始发之前，应先清理完洞口的碴土，再完成洞口密封的安装。在泥水盾构的使用过程又采用密封水箱的方式进行洞口密封加强。始发技术 始发

6、技术 1.4始发导轨安装 在围护结构破除后，盾构始发台端部距离洞口围岩必然产生一定的空隙，为保证盾构在始发时不致于因刀盘悬空而产生盾构“低头”现象，需要在始发洞内安设洞口始发导轨，以防止盾构在始发时不产生前倾现象。在安设始发导轨时应注意，在导轨的末端预留足够的空间，以保证盾构在始发时，不致因安设始发导轨而影响刀盘旋转。反力架结构示意始发台结构示意1.5反力架、始发台定位始发技术 1)、反力架、负环管片位置的确定依据 反力架的位置确定主要依据洞口第一环管片的起始位置、盾构的长度以及盾构刀盘在始发前所能到达的最远位置确定的。2)、负环管片环数的确定 假定盾构长度Ltbm=7m，安装井长度Las=1

7、2m，过站竖井长Lcs=12m，洞口维护结构在完成第一次凿除后的里程Df=16498.2，设计第一环管片起始里程D1s=16499.3，管片环宽Ws1.5m，反力架与负环钢管片长Wr=1.5m。Dr为反力架端部里程，N为负环管片环数。 a、在安装井内的始发时最少负环管片环数确定 N= = =7环 b、在中间车站内的始发时最少负环管片环数确定 N= = =5.4环 ，取整N=5环。 始发技术 3、反力架、负环钢管片位置的确定 在确定完始发最少负环管片环数后，即可直接定出反力架及负环管片的位置。 反力架端部里程DrD1stNWs4、反力架、始发台的定位与安装 在盾构主机与后配套连接之前，开始进行反

8、力架的安装。安装时反力架与车站结构连接部位的间隙要垫实，以保证反力架脚板有足够的抗压强度。 由于反力架和始发台为盾构始发时提供初始的推力以及初始的空间姿态，在安装反力架和始发台时，反力架左右偏差控制在10MM之内，高程偏差控制在5MM之内，上下偏差控制在10MM之内。始发台水平轴线的垂直方向与反力架的夹角2，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差2，水平趋势偏差3。始发技术 1.6 负环安装负环管片安装准备：一般情况下，负环管片在盾壳内的正常安装位置进行拼装。在安装负环管片之前，为保证负环管片不破坏盾尾尾刷、保证负环管片在拼装好以后能顺利向后推进，在盾壳内安设厚度不小于盾尾间隙的方木（或型钢），以使管

9、片在盾壳内的位置得到保证。负环管片后移：第一环负环管片拼装成圆后，用45组油缸完成管片的后移。 管片在后移过程中，要严格控制每组推进油缸的行程，保证每组推进油缸的行程差小于10MM。在管片的后移过程中，要注意不要使管片从盾壳内的方木（或型钢）上滑落。始发技术 负环管片与负环钢管片的连接：负环管片的最终位置要以推进油缸的行程进行控制，在负环管片与负环钢管片之间的空隙用早强砂浆或钢板填满。负环管片的拼装类型：在安装井内的负环管片的拼装类型一般采取通缝拼装，主要的优点是保证能及时、快速的拆除负环管片，在施工过程中要利用此井进行出渣、进管片。在中间竖井内一般采取错缝拼装，以提高管片拼装的成圆度和管片拼

10、装施工的安全。始发技术 1.7 盾构始发空载推进：盾构在空载向前推进时，主要控制盾构的推进油缸行程和限制盾构每一环的推进量。要在盾构向前推进的同时，检查盾构是否与始发台、始发洞发生干涉或是否有其他异常事件或事故的发生，确保盾构安全的向前推进。始发时盾构姿态的控制：盾构在始发台上向前推进时，一般通过控制推进油缸行程使盾构机基本沿始发台向前推进。在保证盾构正常推进的情况下，稍微降低总推力和刀盘扭矩。一般不进行姿态调整，如盾构出现较大的偏差时，可以通过适当的调整推进油缸行程进行合理的纠偏，纠偏趋势值原则上不大于2。始发时盾构推进参数的控制：在始发掘进，严格控制盾构的各组油缸压力不大于70bar，盾构

11、总推力小于800T，刀盘扭矩小于120bar。始发技术 1.8 洞口注浆 在盾尾完全进入洞体后，调整洞口密封，进行洞口注浆。浆液不但要求顺利注入，而且要有早期强度。常用的注浆采用速凝型砂浆，砂浆凝结时间小于4小时，砂浆强度大于10Mpa。洞口注浆压力大于0.6bar，小于1.5bar。始发技术 1.9反力架、负环管片的拆除 反力架、负环管片的拆除时间根据洞口地段的围岩条件、背衬注浆的砂浆性能参数和盾构的始发掘进推力决定。（当然包括盾构机主机和后配套全部进入区间隧道、负环管片拆除工序工作的安排的时机结合来决定）一般情况下，要根据管片与围岩之间的摩擦力的大小来决定（管片与围岩之间存在着摩擦力、背衬

12、注浆材料与管片的胶着力、注浆材料与管片之间的咬合力。胶着力因砂浆早期强度低，咬合力因管片背面比较光滑，二者都可以忽略不计），当盾构掘进推力小于管片与围岩之间的摩擦阻力后，即可根据工序情况和工作整体安排，开始进行反力架、负环管片拆除。 管片与围岩之间的摩擦力计算公式为： F=Df0E0 式中：F为管片与围岩之间的摩擦力； D为管片的直径； f0砂浆与围岩之间的摩擦系数，一般取0.10.15； E0隧道中间位置的松弛土压力。 我们的经验数据是掘进100m以上（同时前50环管片完成掘进7日以上），可以根据工序情况和工作整体安排，开始进行反力架、负环管片的拆除。始发技术 1.10始发常见问题的处理（一

13、）加固效果不好 端头土体加固的效果不好是在始发过程中经常遇到的问题。采取的主要措施是必须根据端头土体情况选择合理的加固方法，而且要加强过程控制，特别是要严格控制一些基本参数。对于加固区与始发井间形成的必然间隙要采取其它方式处理。（二）开洞门时失稳 开洞门时失稳主要表现为土体坍塌和水土流失二种，其主要原因也是由端头加固效果不好所致。在小范围的情况下可采用边破除洞门砼，边利用喷素砼的方法对土体临空面进行封闭。如果土体坍塌失稳情况严重时，只有封闭洞门重新加固。（三）始发后盾构机“叩头” 始发推进后，在盾构机抵达掌子面及脱离加固区时容易出现盾构机“叩头”的现象，根据地质条件不同有些可能出现超限的情况。

14、为此，通常采用抬高盾构机的始发姿态、合理安装始发导轨以及快速通过的方法尽量避免“叩头”或减少“叩头”的影响。 始发技术 1.10始发常见问题的预防和处理（一）加固效果不好 端头土体加固的效果不好是在始发过程中经常遇到的问题。采取的主要措施是必须根据端头土体情况选择合理的加固方法，而且要加强过程控制，特别是要严格控制一些基本参数。对于加固区与始发井间形成的必然间隙要采取其它方式处理。（二）开洞门时失稳 开洞门时失稳主要表现为土体坍塌和水土流失二种，其主要原因也是由端头加固效果不好所致。在小范围的情况下可采用边破除洞门砼，边利用喷素砼的方法对土体临空面进行封闭。如果土体坍塌失稳情况严重时，只有封闭

15、洞门重新加固。（三）始发后盾构机“叩头” 始发推进后，在盾构机抵达掌子面及脱离加固区时容易出现盾构机“叩头”的现象，根据地质条件不同有些可能出现超限的情况。为此，通常采用抬高盾构机的始发姿态、合理安装始发导轨以及快速通过的方法尽量避免“叩头”或减少“叩头”的影响。 始发技术 （四）密封效果不好 洞门密封的主要目的也是在始发掘进阶段减少土体流失。当洞门加固达到预期效果时，对于洞门环的强度要求相对较低，否则要在盾构推进前彻底检查和确定洞门环的状况。在始发过程中若洞门密封效果不好时可即时调整壁后注浆的配合比，使注浆后尽早封闭，也可采用在洞门密封外侧向洞门密封内部注快凝双液浆的办法解决。（五）盾尾失圆

16、 在很多情况下，始发阶段由于自重及其他原因，盾尾一般都会出现失圆的情况，有些可能达到10CM之多。可以采用盾构机自带的整圆器进行整圆，在必要的情况下，可采用错缝拼装以保证在管片拼至隧道内时管片自身的椭圆度控制在误差以内。（六）支撑系统失稳 支撑系统在某些情况下由于盾构机推进中的瞬时推力或扭矩较大而产生失稳，这样将导致整个始发工作的失败。对于支撑系统的失稳只能从预防角度进行，同时在始发阶段对支撑系统加强监测。（七）地面沉降较大 由于始发施工的特殊性，始发阶段的地面沉降值均较大，因此在始发阶段需尽早建立盾构机的适合工况并严密注意出土量及土压情况，同时加大监测频率，控制地面沉降值。始发技术 到达技术

17、 盾构到达技术到站阶段工作内容 在盾构到站期间，要完成区间隧道贯通前的控制点测量与复测、测量误差调整；预留洞口岩壁的处理或加固；以及必要的洞门处理。 到站时的工作流程 洞口地层处理洞口维护结构的处理洞口测量复测洞内控制点复测盾构到站姿态调整到站地段管片的互相连接隧道贯通洞口维护结构的清理接收小车的定位与安装到站导轨的定位与安装盾构推进最后一环特殊背衬注浆盾构主机出洞 .1洞门地层及桩的处理 地层处理：盾构到站之前要根据洞口地层的调查情况对地层稳定性进行评价，并采取有针对性的加固措施。地层加固一般采取如“固结灌浆”、“冷冻法”、“插板法”、“浇注混凝土岩墙”、“增加斜撑”等措施进行洞门加固处理。

18、围护桩的处根：据经验，在盾构到达前最少一个月，开始着手进行洞口维护桩的凿除。整个施工分两次进行，第一次先将围护结构主体凿除，只保留维护结构的最内层钢筋和钢筋保护层，在盾构到站后将最内层钢筋割除。在割除完最后一排钢筋之后，要及时的检查到站洞口的净空尺寸，确保没有钢筋侵入设计轮廓范围之内。到达技术 .2洞门密封安装 为防止背衬注浆砂浆或碴土外泄，必须在洞口安设洞口密封。洞口密封的施工分两步进行施工，第一步在车站结构的施工工程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作。在埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起。第二步在盾构刀盘露出洞门端头之前，清理完洞口的碴土，完成洞口密封的安装。 洞口密封安装形式与入

19、洞的密封基本相同，但需加设紧固装置到达技术 .3到站导轨的安装 隧道贯通后、盾构刀盘露出洞口后，清除洞口碴土，根据刀盘与接收小车之间的距离与高差情况，安设盾构到站接收导轨。到达技术 .4到站前的掘进贯通前测量与盾构姿态的调整：盾构到站前50m，要对洞内所有的测量控制点进行一次整体的、系统的控制测量复测，对所有控制点的座标进行精密、准确的平差计算。在盾构到站前的最后一次测量系统搬站中，以精密测设并经过平差的地面导线点和水准点为基准，测量测站、后视点的座标和高程（测量经纬仪和后视棱镜的座标和高程），每一测量点的测量不少于4个测回。盾构到达前50米地段即加强盾构姿态和隧道线形测量，及时纠正偏差确保盾

20、构顺利地从到达口进入车站。并根据实测的车站洞门位置进行必要的调整隧道贯通时的盾构刀盘位置。到站掘进控制：盾构进入到达段后，首先减小推力、降低推进速度和刀盘转速，控制出土量并时刻监视土仓压力值，避免较大的地表隆陷。贯通前56环，进一步降低盾构掘进推力，掘进推力维持在400t左右，推进油缸压力不大于40bar。在掘进的同时，要注意维持土仓内的压力值，一般情况下，不采用开敞式模式掘进。无论何种情况下，推进油缸压力均不能大于60bar（特别是在管片安装时）。在贯通前的最后3环，要求掘进速度控制在510mm/min。 在到站阶段要密切关注盾构推进系统的推进速度和推进压力以及掘进出土情况，当发现推力突然降

21、低，碴土粒径突然变大，推进速度同时加大的情况时，必须立即停机。在对现场进行确认和检查之后，再作出进一步的详细的掘进指令。到达技术 到达技术 .5最后几环管片安装 当隧道贯通后，一般还需要安装56环管片才能完成区间隧道的管片安装。同时这几环管片随着隧道贯通后，盾构前方没有了反推力，将造成管片与管片之间的环缝连接不紧密，容易漏水。在最后几环管片安装时，根据现场实际情况，要在刀盘前方的预定位置，设置支挡，以防盾构刀盘向前滑动。待盾尾即将从区间最后一环管片滑落之前，再次检查洞口密封情况，可从管片注浆孔向管片背后注入双液水泥净浆。为确保浆液的饱满程度，水泥净浆的水灰比不小于2：1，水泥净浆凝结时间不少于

22、2min。注浆时，必须从所有管片的注浆孔自下而上逐孔注入。到达技术 .6到达常见问题的预防及处理洞口水土流失造成的地表坍塌 例：上海机施深圳地铁洞口失水造成地表坍塌 及时封堵 地表回填地下水位高、造成洞口水土流失、洞口密封失效 例：深圳地铁四号线福会区间洞口密封失效 自洞内向洞口逐渐注浆封堵、洞口堆积、洞口由内到外、自下而上逐步封堵、地表回填接收架安装不合理，导致盾构无法上接收架 例：广州地铁大汉暗挖段到达 及时凿除刀盘下方的导轨、重新安装接收架盾构姿态控制不好，导致到达端管片破损严重 及时复测到达导线网，提高测量精度、必要时打孔提前预测盾构姿态、注意接收导轨的高程控制到达技术 沉降控制 3

23、地表沉降规律及控制3.1盾构施工引起的地表沉降原因盾构掘进引起的地基变形的原因如下,但是各自发生的机理是不同的。（1）开挖时的土水压力不平衡：土压平衡式盾构或泥水盾构，由于掘进量与排土量不等的原因，开挖面土压力、水压力与压力舱压力不平衡，致使开挖面失去平衡状态，从而产生地基变形。开挖面土压力、水压力小于压力舱压力时产生地基下沉，大于压力舱压力时产生地基隆起。这是由开挖面时的应力释放，附加应力等引起的弹塑性变形。（2）推进行围岩的扰动：盾构推进时，由于盾构的壳板与围岩摩擦和围岩的扰动从而引起地基下沉或隆起。特别是蛇形修正和曲线推进时进行的超挖，是产生围岩松动的原因。（3）盾尾空隙的发生和壁后注浆

24、不充分：由于盾尾空隙的发生使受盾壳支撑的围岩朝着盾尾空隙变形而产生地基下沉。这是由于应力释放引起的弹塑性变形。地基下沉的大小受壁后注浆材料的性质、注入时间、位置、压力、数量等影响。另外，粘性土地基中的壁后注浆压力过大是引起地基临时隆起的原因。（4）一次衬砌的变形与变位：接头螺栓紧固不足，管片环容易变形，盾尾空隙的实际量增大，盾尾脱出后外压不均等使衬砌变形或变位，从而增大地基沉降。（5）地下水位下降：来自开挖面的涌水或一次衬砌产生漏水时，地下水位下降而使地基下沉。这一现象是由于开挖面的有效应力增加而引起的固结沉降。沉降控制 3.2地表沉降规律纵向地表沉降规律沉降控制 1）先期沉降，盾构尚未到达该

25、点时的变位，表现为地表下沉。对于砂质土，其可能是由于地下水下降引起，对于极软粘性土，则沉降可能是由于开挖面过量取土引起的；2）开挖面前方地基变位，盾构机前方刀盘即将到达之前发生的变位，表现为地表隆起或下沉。其主要是由于盾构机对开挖面土层施加的支护压力过大或过小，致使开挖面失去平衡状态，从而发生地基变位引；3）盾构机通过时地基变位，指从盾构开挖面到达该地表点的正下方开始，直至盾尾即将脱离该点为止的发生的地基变位，表现为地表隆起或下沉。产生这部分地基变位的原因，主要是盾壳对土体的摩擦力，破坏了土体的结构强度，另外超挖及盾构机姿态的非水平向也加剧了地基变位；4）盾构机尾部脱离时变位，指盾尾空隙形成至

26、注浆结束为止的那段时间内的下沉或隆起。管片从盾尾脱离之前，盾壳对土体有一约束力，方向指向土体，一旦盾尾脱离，盾构机壳土体之间产生空隙，如果在盾尾脱离后未能及时注浆或填充率不足，则空洞断面就会向内缩小，引起应力释放力，产生地表沉降，相反，如果注浆压力过大，则会导致地表隆起；5）后期沉降，指从注浆结束开始，直到下沉停止的那部分下沉，引起这部分沉降的原因，主要是蠕变变形与固结变形，在软粘土地基表现尤为明显。 刘建航（1975）6在总结延安东路盾构隧道地表沉降分布规律的基础上，提出了“欠地层损失”的概念，并提出了预测地表纵向沉降的计算公式。沉降控制 3.3横向地表沉降规律 目前，关于盾构施工引起的地表

27、沉降规律研究，已取得了大量的研究成果。Peck（1969）1通过对大量地表沉降数据及工程资料分析后，首先提出地表沉降槽近似呈正态分布的概念，即提出地表沉降的经验公式Peck公式。沉降控制 Peck公式为横向地表沉降的一般规律，根据图中的经验曲线和隧道覆土厚度与隧道直径之间的关系可以得出沉降槽宽度系数i，也可根据公式计算；根据i和方程1可以计算与隧道轴线垂直的断面上任意点的沉降。地层损失F根据方程4计算，结合方程2可以得出最大地表沉降。方程3可以分析横向沉降槽的范围。 式中：-隧道周围地层内摩擦角； Z隧道埋深。 采用Peck预测地表沉降，关键是合理确定地层内摩擦角和地层损失F 。内摩擦角可根据

28、地勘资料综合分析确定，地层损失根据经验和施工水平选择参见下表选择。综合地层一般在13%。其它的经验公式由于不长应用就不介绍了。沉降控制 地层损失计算中的考虑因素地层损失因素地层损失率开挖面地层损失002%切口超挖的地层损失0105沿盾壳的地层损失01盾尾后的地层损失地下水位以下地下水位以上0402纠偏的地层损失022曲线推进的地层损失031正面障碍引起的地层损失005沉降控制 1合理确定土（泥水）压力设定值，根据经验和理论公式初步确定土（泥水）压力设定值，根据隧道埋深、地质条件选择合适的计算方法。3.4控制地表沉降的措施沉降控制 PS=PE+Pw+ Py（预压） 式中：Pw=HwwPy（预压）

29、=0.10.2Bar（根据经验确定）PE：水平土压力大小根据隧道上垂直覆土压力与侧压力系数来计算。 如果覆土厚度小于隧道直径，一般不考虑地基的拱效应。但当覆土厚度大于隧道的外径时，地基产生拱效应的可能性比较靠，计算时采用松弛土压力。在砂性土中，当覆土厚度大于12D0(D0：管片外径)时多采用松弛土压力。在粘性土中，如果由硬质粘土（N8），当覆土厚度大于12D0多采用松弛土压力。对于中等固结的粘土（4N8）或软粘土（2N4），将隧道的全覆土中作为土压力考虑。 土体侧压力有采用主动土压力和静止土压力等方法。根据以往的工程实例和本工程的隧道埋深情况，采用静止土压力作为上限值，以主动土压力作为下限值。

30、沉降控制 2.开挖过程中土水压力不均衡对策：土压平衡盾构可通过调整推进速度和螺旋机的旋速，使压力舱压力与开挖面土水压力相对应。另外根据需要，注入适当的添加剂添加开挖土的塑性流动性，使压力舱内不产生空隙。泥水式盾构可根据围岩的透水性来调整泥水状态，并仔细进行泥水管理，使泥水舱压力始终对应于开挖面的泥水压力。实施这些开挖面稳定管理的同时，还应根据需要研究采用辅助施工方法以保证围岩的稳定。3推进过程中减小围岩扰动的对策：为了减小推进中盾构与围岩之间的摩擦，尽量不扰动围岩，必须减小盾构偏转及横向偏移等防止蛇形发生。4防止盾尾空隙沉降与壁后注浆引起的地基隆起的对策：根据围岩状况来选择渗透性好、固结强度大

31、的壁后注浆材料，并尽量与盾构推进的同时进行壁后注浆。另外，还需要进一步降低由二次注浆引起的沉降。但是，特别是冲积粘性土时，必须进行控制由二次应力引起地基隆起或地基扰动。5防止一次衬砌的变形对策：为防止管片变形，必须使用形状保持装置来确保管片的拼装精度，同时充分紧固接头螺栓。6防止地下水位下降的对策：为了防止从管片接头、壁后注浆空等漏水，必须仔细进行管片的组装以及防水作业。沉降控制 刀盘刀具 4 盾构刀盘刀具 刀盘按其面板的形式可分为面板式和辐条式，按其对地层的适应性分为软土刀盘、复合刀盘。4.1 盾构刀盘的形式4.2刀盘形式的选择 刀盘形式 比较项目面 板 式辐 条 式砂、土适应性（粒径15

32、cm）由于开挖面土体受面板开口影响，渣土进入渣舱不顺畅，易粘结，易堵塞。仅有几根幅条，同时幅条后均设有搅拌叶片，土、砂流动顺畅，不易堵塞。砂卵石适应性（粒径30cmD15cm）卵石地层以剥离为主的切削方式，面板式刀盘碴土流动性不好，滚刀作用不大，刀具会产生二次破碎，易磨损成本高。碴土流动性好，二次破碎较弱，加装强度较高的切削刀具，加大螺旋机直径或采用带式螺旋机，更适应。硬岩及软硬不均硬岩需要刀具滚刀进行破碎，可以加装更多的滚刀，适应性强。刀盘结构强度无法满足加装更多滚刀和破岩的需要刀盘扭矩刀盘扭矩阻力大，需增加设备能力，造价高。适用于硬土与岩石地层刀盘扭矩阻力小，设备造价低，适用于淤泥质地层与

33、砂层及粒径不大的砂卵石地层。刀盘刀具 4.3 刀具的分类 掘进刀具切削破岩刀具滚压破岩刀具齿刀切刀 球齿滚刀楔齿滚刀盘形滚刀辅助刀具超挖刀刮刀刀盘刀具 目前我们在地铁盾构施工中遇到的代表性地层主要有：以广州地层为代表的硬岩及软硬不均的复合地层；以上海、天津为代表的淤泥质土层；以北京、沈阳为代表的砂砾复合地层；以西安为代表的黄土地层；以成都为代表的卵石地层；以深圳为代表的漂石地层。下面就以这几种地层对刀盘刀具做一个简单的介绍4.6 地铁施工的代表性地层刀盘刀具 1、广州地层为代表的硬岩及软硬不均的复合地层，应配置面板式复合刀盘，刀盘可装滚刀用于破岩，也可以全部更换为软土刀，用于软岩的掘进，开口优

34、率30%左右。2、上海、天津为代表的淤泥质地层可选用面板式刀软土刀盘，也可选用辐条式软土刀盘，全部配备软土刀具可口率可适当放大。3、以北京和沈阳为代表的砂砾复合地层建议用辐条式软土刀盘，配备强度较高的软土刀具，如贝壳刀。4、以西安为代表的黄土层，可配置辐条式和面板式软土刀盘，刀具配为软土刀具。5、以成都为代表的卵石地层，可配置面板式复合式刀盘，配置强度较高的撕裂刀，实践证明在此种地层中滚刀的做用并不大，刀具的主要作用是剥离而非破碎。6、深圳的漂石地层，可以说目前没有能应对漂石而设计的刀盘，只能靠辐助措施破碎。应采用面板式复合刀盘，配置滚刀和切削刀具，与广州刀盘类似。4.7 不同地层的刀盘刀具刀

35、盘刀具 刀盘刀具 4.8 刀具的磨损规律刀具的磨损一般是由内向外呈逐渐增大的趋势，由于刀每刀具公转的角速度是相同的，但各刀具所在的半径不同，刀就是各把刀具线速度不同，在相同时间内外部刀具所走过的行程就多，切削的任务量就重，磨损的速度也就相应增加。但到边刀部位由于刀尖距加密，每把刀的破岩工作量相应减少，磨损的速率也相应降低。刀盘刀具 刀具的严重磨损会在同一区域重复出现，这是由于该区的部分切削条件被破坏无法或未能恢复导致。刀盘刀具 4.9 刀具异常磨损的预防措施合理选择掘进推力：根据滚刀的数量和每把刀可以承受的最大径向力可以算出刀盘最大承受力，再加上土压反力、磨擦力、后配套拖力及尾刷阻力就可以算出作用在油缸上的最大推力，因此可以通过控制这个最大推力来防止刀具过载。 刀盘刀具 合理控制贯入度根据盾构机贯入度计算方法Pe=V/n，贯入度越大则刀具受力