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我知道,但是现在的经济形式都不怎么好,所以想想现在一定不会太好的,但是如果你的学历好的好话,待遇一定好的国内破碎复杂地层钻进技术的研究现状与展望
在过去的几十年里,国内钻探工作者已经对破碎复杂地层钻进技术进行了大量的研究,并取得了骄人的成绩,其中许多技术已经达到了国际先进水平,且在实践生产中取得很好的效果。当然,其中也还存在许多难题亟待解决。随着我国中东部一大批老矿山在已有勘查范围内资源的枯竭,未来地质找矿和钻探施工无疑将需要向更深、更复杂地层及其外围区域拓展,以延长矿山开采年限,满足国家对资源的急需。目前,国内已经开始新一轮的地质大调查和西部大开发,这将很可能遇到大量的破碎复杂地层。因此,进一步研究破碎复杂地层钻进技术,解决其存在的问题,改进已有的技术方法,探索出更有效的新方法和新技术,对未来寻找新矿产资源将有着非常明显的现实意义。1破碎复杂地层钻进的特点分析在钻探过程中,遇到的破碎地层通常可分为两类[2]:一是在构造运动作用下形成的复杂破碎地层,即由地质构造运动所产生的挤压、张拉、剪切等作用,使岩层产生节理、裂隙、裂缝、断层和片理,其中坚硬的脆性岩石受构造力的剧烈作用...&
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所谓复杂地层,对我队来说指的是漏水、坍塌、掉块、溶洞。在不同的地区又有不同的表现。例如,在丰沛地区,(丰县、沛县),主要是第四纪浮土层的坍塌漏失和灰岩的溶洞漏失。而在铜山县利国地区,主要是蚀变、花岗岩破碎带漏水坍塌和部分灰岩溶洞漏失。由于钻IL深度多在600至800米,有的孔1000米,施工周期较长,因此,护壁工作更显得重要。目前,我们在这些地区施工,还是采用泥浆、水泥和套管进行护壁工作。一、丰 沛 地 区(一)第四纪覆盖层的施工丰沛地区的覆盖层较厚,一般为100米到300米,覆盖层中有一至二层流砂、钙质结核。流砂层会突然漏失,造成浮土层坍塌垮孔,埋钻,往往钻不到基岩就得先下套管护孔,而套管又经常被打断、错动、找不到头。如何保证顺利地钻到基岩,并有把握的下好套管,是浮土层施工的主要矛盾。具体措施是:1.开孔配制高粘度,大比重的泥浆(粘度25”,比重1.10以上)快速钻进,以防坍塌,在提钻过程中,坚持往孔内灌浆,踌少压力激动。2....&
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0引言复杂地层中钻进常常有孔壁失稳、坍塌的事故出现,轻则造成碎岩的重复破碎、磨损钻头,重则造成冲洗液的流失、掩埋钻具等。一般处理的方法是灌注水泥浆液并添加外加剂(速凝剂等),水泥浆液造价低,但是凝结时间较长并且不易控制,遇水容易稀释,影响性能。本文研究的复合注浆材料是在化学材料的基础上添加水泥,可注性好、浆液粘度低、能注入到细微裂隙中并且固结体强度高、塑性性能良好,造价方面较一般的纯化学浆液便宜,有一定的优势。1研究内容不饱和聚酯(unsaturated polyester resins,UPR)在引发剂的作用下发生固结,它的固结时间随着引发剂和促进剂的加量不同而不同。虽然不饱和聚酯浆液能够满足工程的需要,但是其造价过高。水泥作为一种添加剂可加入很多浆液中改变原来浆液的性能,更关键的是水泥作为工程材料是廉价且易购得的。引发剂选用过氧化环己酮,分子式为C12H22O5,液态溶液为淡***。引发剂是不饱和聚酯树脂固化必不可少的助剂。液...&
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复杂地层钻进一直是钻探生产中遇到的最大难题。从复杂地层的护壁角度来讲,是指阻碍钻进的一切特殊岩性的地层,这些地层包括:松散地层、胶结不良地层、软硬互层、遇水膨胀性地层,溶蚀性地层或由地质构造运动造成的破碎、裂隙、断裂性地层。钻进复杂性地层时,通常会遇到坍塌、掉块、卡钻、涌水及漏失等不良情况,如果处理不当,会造成钻进困难甚至各种孔内事故。本文通过我队在沙坪沟钼矿矿区钻探生产所遇到的实际复杂地层,提出与应用的新的钻探技术。今年初,我队承担施工了沙坪沟钼矿ZK10水文地质孔,该孔要求开孔开口口径为130mm,终孔口径为75mm,在遇到断层时需做抽水试验。沙坪沟钼矿区位于秦岭-大别山构造带东部,桐柏-桐城断裂带内,ZK10位于该矿区断裂带上,地层比较复杂.一、小口径施工钻孔结构主要依据施工设计书而确定。复杂地层钻进中钻孔结构越简单越好,但同时也必须满足施工的要求。我队施工的ZK10开孔孔径130mm,终孔直径改为75mm后,绳索取心钻进...&
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复杂地层钻进难是钻探施工过程中经常遇到的难题,如何解决这个难题应具体情况而定,但冲洗液和钻进工艺的选择是两个非常重要的环节,我们在宝兴矿区选择HJ冲洗液和绳索取芯工艺取得了良好的效果。1矿区地层宝兴矿区位于丽江祥云成矿区的南端,处在洱海与程海大断裂的夹持部位,出露地层主要为下奥陶流向阳组变质砂岩,岩浆岩比较发育,主要有花岗斑岩、煌斑岩、二长斑岩,岩石硬度大多属中等硬度,可钻性4～8级。岩石大都比较松散、破碎,破碎比例达80%以上,并且间断出现断层泥,偶有大裂隙和溶洞出现,在煌斑岩中缩径现象严重;各层岩石间换层较频繁,一般换层厚度为1.5～3m。从钻探施工角度来讲,该矿区属于比较典型的复杂地层。2钻进中遇到的问题以往在该矿区采用过普双金刚石钻进、S75金刚石绳索取芯钻进、?93mm普双金刚石钻进等多种工艺,均未能很好解决护壁堵漏、糊钻、严重堵水和岩矿芯采取率低的问题,还存在钻头、扩孔器消耗量较大、成本高、事故率高、甚至无法钻进等问...&
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复杂地层钻进一直是小口径岩心钻探生产中遇到的最大难题。从复杂地层的护壁角度来讲,是指阻碍钻进的一切特殊岩性的地层,这些地层包括:松散地层、胶结不良地层、软硬互层、遇水膨胀性地层,溶蚀性地层或由地质构造运动造成的破碎、裂隙、断裂性地层。钻进复杂性地层时,通常会遇到坍塌、掉块、卡钻、涌水及漏失等不良情况,如果处理不当,会造成钻进困难甚至各种孔内事故。因此在钻进前应当及时了解钻遇地层情况,优选钻探工艺并设计钻孔结构,以保障钻探工作的顺利进行。1.复杂地层的形成原因复杂地层的类型是多种多样的,其形成是地层本身和外力作用的结果,一般说来包括以下几个方面的因素。1.1地层本身的矿物岩石组成造成的复杂地层钻孔形成后,冲洗液立即渗入到孔壁地层中,当该段地层由粘土、泥页岩等组成时,遇水后其强度降低,颗粒胶结性迅速下降。后期在钻具以及冲洗液循环的作用下,容易破碎而发生掉块。当泥质成份中蒙脱石含量较高时,会吸水膨胀,造成缩颈而导致卡钻事故的发生。当钻...&
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基岩破碎带与软硬不均等不良地层盾构掘进技术分析
作者：杜闯东&&发布：&&浏览：
单位：中铁隧道集团海外工程有限公司
要：为了解决并进一步研究盾构在基岩破碎带或上软下硬等不良地层中掘进时易出现的问题和盾构设备的适应性问题，针对广深港客运专线狮子洋隧道和长株潭城际铁路湘江隧道2 个不同的工程项目和盾构形式，在硬岩地层掘进中出现的坍塌受阻情况和处理技术方案进行了阐述和总结。分析2 个工程的地层特点、掘进时采取的措施和施工中存在的问题，论证泥水和土压平衡2 种盾构在相关不良地层中的适应性和掘进技术的观点，并对双模盾构和常压刀盘的应用提出了质疑和建议，以期对今后类似工程的盾构选型和掘进施工有一定的借鉴意义。
近年来，随着我国基础建设的加强和隧道工程技术的发展，采用盾构法修建的隧道越来越多。国内外的相关专业技术人员对盾构施工技术进行了大量的研究，使盾构施工技术得到了长足的进步，并且形成了一些比较系统的理论和理念。文献［1］对中国盾构施工技术的发展、创新和未来方向(&双模盾构)&等进行了全面论述和分析研究;&文献［2］结合佛莞城际铁路狮子洋隧道的工程特点和施工难点，对本工程的盾构选型和双模盾构进行了论述和研究;&文献［3&－&4］结合深圳和厦门地铁的上软下硬和硬岩地层，研究了盾构施工的模式、参数和辅助工法等;&文献［5&－&7］分别针对大直径盾构在软弱地层、硬岩地层和复合地层中的掘进情况，对盾构的各种地层掘进技术、管片上浮、错台、注浆及对接技术进行了深入研究，为泥水盾构适应性的分析提供了借鉴;&文献［8］结合深圳地铁的各种不良地层，对盾构的掘进方式、对策和盾构选型等进行了研究和分析;&文献［9&－&10］分别对本文中列举的2&个工程实例的事件处理和施工技术等进行了一些前期分析和研究。但随着盾构施工技术的飞速发展，也产生了一些理念分歧和不同的声音。比如，之前普遍认为大断面隧道(&9&m&直径以上)&不宜选用土压平衡盾构，而适宜选择泥水平衡盾构;&但现在最大的土压平衡盾构(&美国西雅图SＲ99&隧道项目)&已达到17．&45&m。而且，之前普遍认为土压平衡盾构不易解决地表沉降控制的问题，一般在对地表沉降控制要求高的情况下都宜采用泥水平衡盾构;&但现在有一些学者认为土压平衡盾构能更好地解决上软下硬地层或是基岩地层中的破碎带坍塌和掉块等问题。另外，现在国内外盾构界推崇的双模盾构和常压换刀刀盘，已在一些项目中实施，但其是否必要可靠、经济有效，还存在一定争议。
本文结合广深港客运专线狮子洋隧道和长株潭城际铁路湘江隧道工程实例，针对2&个工程中的2&次地表沉降，对塌陷原因和处理过程进行对比论证和引申分析，研究了土压平衡盾构和泥水平衡盾构在一些不良地层中的掘进技术，分析了2&种盾构的施工特点和选型原则，并引伸论证了双模盾构和常压换刀刀盘应用上的一些技术问题，希望通过本文的分析和论述，能进一步推动盾构施工技术的发展。
1&工程概况
广深港客运专线狮子洋隧道下穿珠江主航道------狮子洋水道，隧道工程全长10．&8&km，为双洞单线设计。盾构段共投入4&台?11．&18&m&的气压调节式泥水平衡盾构，在国内首次采用“相向掘进、地中对接、洞内解体”的方式组织施工。盾构隧道全长9&340&m，大部分处于微风化泥质粉砂岩、砂岩或砂砾岩中，基岩段存在多处长短不一的断裂带、破碎带或风化深槽，进出口段位于淤泥质和粉质黏土中，局部地段穿越软硬不均地层(&见图1)&。
图1&狮子洋隧道工程设计效果图
长株潭城际铁路湘江隧道为双洞单线隧道，采用2&台?&9．&34&m&的大直径土压平衡盾构施工。湘江隧道盾构区间西起滨江新城站，穿越西岸商业街和居民区后进入湘江，与银盆岭大桥斜交，上北岸后到达开福寺站，区间全长2&711．&7&m。隧道洞身基本上全部位于基岩中，主要为弱风化灰绿色条带状板岩夹泥质板岩层，部分断面拱顶部位有少量强风化板岩层，局部洞身穿越风化深槽，节理裂隙密集发育，湘江两岸人口较多，交通繁忙，地下管线分布密集。盾构在始发段穿越岳北社区建筑群，该段地表建筑物密集，普遍为5&层及以下的安置房，房屋基础较薄弱(&见图2)&。
图2&湘江隧道工程设计效果图
2&工程施工情况
广深港客运专线狮子洋隧道工程于2006&年5&月开工，前期明挖工程施工基本顺利，盾构隧道进出口4台盾构从2007&年11&月--2008&年7&月先后开始掘进，左、右线于2010&年12&月9&日和2011&年3&月12&日顺利完成对接。广深港客运专线全线于2011&年12&月26&日正式通车运营，首次成功实现了大直径泥水盾构的“相向掘进、地中对接、洞内解体”的施工组织方式，单台盾构最长掘进距离为5&200&m，与盾构掘进同步，后面紧接着进行了隧底填充和沟槽、联络通道、洞口段二次衬砌施工等。盾构对接完成后，在2&个月时间内完成了洞内拆机和对接段隧道衬砌、管线拆除及隧道清理等工作，并同步进行了机电***、轨道板施工等，为实现全线早日通车运营争取了宝贵时间。
长株潭城际铁路湘江隧道工程于2010&年5&月开工，盾构始发端滨江新城站于2010&年11&月开工，2012年6&月提供盾构始发条件(&包含160&m&暗挖隧道)&，2013&年7&月主体结构全部完工，左、右线盾构于2012年9&月和12&月先后开始掘进，并分别于2013&年10&月和12&月到达开福寺站西端头。由于开福寺站拆迁滞后，车站于2013&年12&月开工，2014&年10&月提供盾构吊出条件，左、右线盾构分别于2014&年10&月和12&月在停机1&a&后顺利进入开福寺站并完成拆机。湘江盾构隧道采用了洞内始发技术，与盾构掘进同步进行隧底填充和联络通道、洞口段二次衬砌施工等工作，减除1&a&的等待时间，盾构掘进的平均指标达到了202&m/月，最高达333&m/月。
3&施工中出现的主要技术难题
在狮子洋隧道的施工中，解决了盾构始发端头涌砂、软弱富水地层管片上浮和错台分析、软硬不均高黏地层掘进和带压进舱换刀、硬岩地层泥水盾构注浆技术、泥水盾构环流系统研究、深埋塌陷区地层加固与盾构脱困、掘进和铺底衬砌同步施工、地中对接和洞内拆机等难题。特别是对盾构施工工艺和注浆设备进行了技术革新和改造，在攻克软弱地层管片上浮、错台和硬岩地层注浆等方面取得突破。最后，圆满完成了狮子洋隧道2&台盾构的对接和拆机工作，取得了显著的经济和社会效益。
在湘江盾构隧道的施工中，解决了大直径盾构洞内始发、大直径土压平衡盾构下穿建筑物群及建筑物塌陷沉降处理、板岩破碎带全土压平衡掘进、大直径土压平衡盾构过江和穿越江底断层破碎带、掘进和铺底衬砌同步施工、大直径盾构平移拆机技术等难题。特别是在大直径土压平衡过江和破碎带全土压平衡掘进方面取得突破，提前完成了长株潭城际铁路的控制性工程，为后续工程的施工树立了信心并奠定了基础，也取得了显著的经济和社会效益。
本文针对2&个不同类型的盾构在2&段深埋硬岩地层中的2&次地表坍塌沉陷，通过对处理过程及事故原因的跟踪分析，进行理论分析和研究，探讨并提出在以后类似工程施工中应遵循的施工技术理念和应采取的控制措施等，以保证不同模式盾构在相应地层中的顺利掘进。
4&过程及原因分析
4．&1&狮子洋隧道的地表塌陷处理及原因分析
狮子洋隧道左线东莞侧始发的盾构是本工程第1&台始发的盾构，从500&环以后全断面进入基岩地层;&掘进至1&250&环进入虎门港沙田港区软硬夹杂及岩石破碎区域时，开始出现糊刀盘及堵塞出浆泵的现象;&掘进至1&354&～&1&355&环时，掌子面及其上部岩层破碎程度和区域变大，环流中出现大量大石块，循环不畅，频繁堵泵，导致掘进困难;&最终在1&355&环出现舱内大量坍塌、环流堵塞、泥水舱碴体堆积太多导致刀盘无法转动的状况，并引起港区地表大面积塌陷(&见图3)&。
4．&1．&1&地表塌陷处理
事件发生后，经过多次分析会和专家会，最终确定采用如下措施使盾构施工得以恢复:&1)&地面旋喷使盾构顶部加盖，固结覆盖盾构刀盘上部和前部坍塌漏斗区域，但加固体距离盾构顶部需≥5&m，以防止固结盾构及刀盘;&2)&带高压(&0．&52&MPa)&进仓移石，修复破碎机油管，以便于疏通气垫舱;&3)&打开排浆管入口管路，疏通排浆管;&4)&恢复气垫舱泥水循环，启动破碎机搅动和泥便于门上下移动，逐步恢复泥水舱内循环;&5)反复正、反向启动刀盘，使刀盘正常转动，最终增加推力恢复掘进并快速通过。
图3&港区地表塌陷
另外，对本段区域前后进行详细的地质补勘(&左、右线各20&m/孔，错开布置)&，盾构通过后，从洞内对坍塌区域加强同步注浆和二次注浆，从地表对坍塌区域进行二次填充和压密注浆，并对右线盾构隧道未受影响区域和补勘破碎区域进行地表深层压密注浆预加固处理。最终，采用合理的泥水平衡压力(&不失压)&，使右线盾构顺利通过该区域。
4．&1．&2&地表塌陷原因分析
1)&地质认识原因。根据港区段隧道的地质纵断面图和钻孔平面布置图进行分析，钻探揭露地层情况显示:&洞顶埋深约为51&m，洞顶地层从上至1．&8&m&处为人工填土层，1．&8&～&16．&6&m&为淤泥和淤泥质粉细砂层，16．&6&～&28．&5&m&为中粗砂和粉细砂互层，28．&5&m&以下为中、微风化泥质粉砂岩和砂岩地层。1&355&环前后地质情况见图4。由图4&可以看出，从1&250&环开始地层又出现了反复，基岩中有破碎带和风化不均地层出现，从“隧莞岸8&－&1”和“隧莞岸5&－&1”来看，地层在逐步好转;&但1&355&环前后刚好处在2&种地层的接触带上，存在出现破裂面的可能。由于本段地表当时正在进行港区建设，受此影响，从“隧莞岸5&－&1”至“隧莞岸5”的钻孔间距都非常大，而且这2&个孔都布置在远离线路的位置，也会造成地层揭示不准确。一般认为在这么深的基岩地层中掘进不可能出现大的坍塌，正是对地层认识的不足和思想上的轻视才造成了这次地面塌陷。
2)&对泥水盾构压力设定和平衡能力的认识及技术经验不足。压力设定不足的原因是认为在基岩地层中可以欠一定的压力来掘进，对于持续存在的大量掉块、堵泵现象没有给予重视，同时还认为平衡的泥水压力不能防止泥水盾构在破碎地层中掘进时引起的掉块和坍塌。
图4&1&355&环前后地质纵断面图
3)&主司机和技术人员反应不敏感，操作失误，长时间没有认识到问题的严重性。在出现频繁堵泵、循环不畅、排碴困难的情况下，不但没有及时升高泥水压力，而且反复使用反循环模式，致使舱内压力急速降低(&因为反循环要通过P2．&1&泵从上部进浆口吸浆，使舱内压力降低，来形成舱内与底部排浆口进浆的压力差，而不是完全依靠洞外的P1&泵通过长距离强行加压形成)&，加剧了上部破碎地层的坍塌，舱内碴土愈加堆积，使环流彻底堵塞，卡死刀盘。反循环和反冲洗在短时间内循环不畅或个别石块堵塞的情况下是有效的;但在已经出现比较严重坍塌的情况下，应该把舱内压力升高，保持压力平衡，以防止坍塌为首要目标。反循环模式见图5。
图5&泥水盾构反循环模式操控面板图
4)&对于设备上的一些问题认识不足，且未能及时发现和解决。一方面，由于在长距离的掘进过程中需要频繁地开闭旁通管路(&实际在进浆管与P2．&1&排浆泵之间有3&路旁通管，而且多数都是单阀控制)&，阀体受到磨损，关闭不严，环流系统存在旁通泄漏问题，经过舱内的有效泥水大量减少，致使泥浆携碴能力下降，造成碴土滞排;&另一方面，由于破碎机油管等系统缺乏防护，在长时间使用、磨损和本次大量石块碰撞的情况下，破碎机出现故障，使排浆口石块得不到搅拌和破碎，加剧了堵塞的严重程度。气垫舱石块堆积情况见图6。
图6&气垫舱石块堆积
4．&2&湘江隧道的房屋沉陷处理及原因分析
湘江隧道滨--开区间左线盾构是长株潭城际铁路首台掘进的盾构，从洞内基岩地层中始发，下穿岳北社区建筑群。在当天上午开始掘进63&环时，出现了出碴难以控制、石块多、扭矩波动大和掘进困难等状况，并且在中午停机召开了现场分析会;&但没有解决问题，到下午本环掘进完毕时，出碴量大，且基本没有速度，据统计仅本环就多出碴50&余m3。根据地表监测反馈，地表房屋和地面沉降数据最大值迅速达到了40&mm左右(&下午5&点数据，前一天夜间的数据只有11&mm，到晚上12&点开始地面注浆时，最大值达到了56&mm)&，房屋出现了不同程度的开裂，门窗无法开启。岳北社区建筑群见图7。
4．&2．&1&房屋沉陷处理及通过措施
在下午5&点得到信息后，立即启动应急措施和相应补救措施:&1)&立即疏散整栋楼的居民和商户，防止状况恶化;&2)&同时准备地面注浆设备和方案(&工地备有应急钻机和注浆设备，以及快速布孔和确定注浆方案)&，尽快组织地面填充注浆和房屋抬升;&3)&洞内盾构同时进行保压闷推掘进(&强推不出碴，过程中反复推进并空转刀盘，最终基本闷推了1&环)&，尽量把搅拌成糨糊状的碴土强行填充至刀盘上部空腔;&4)&加强盾壳和管片背后二次注浆，利用盾壳上部的膨润土润滑孔和超前注浆孔注入高膨润土砂浆，在管片背后注入水泥砂浆;&5)&在房屋沉降稳定后，严格保持全土压模式掘进，加强碴土改良，通过整栋房屋后，选择适当位置开舱检查;&6)&在盾构掘进过程中和通过后，利用均匀布置在房屋周边和内部的注浆孔，对房屋进行均匀、缓慢地抬升。
图7&下穿岳北社区房屋群
同时，重新对该段加强地质补勘，进一步摸清地层状况，有针对性地打设袖阀管，跟踪注浆孔。对后面几栋房屋和右线盾构掘进，加强碴土改良、保压掘进，必要时进行跟踪注浆，最终顺利通过了本段地层破碎区域，房屋沉降也得到了良好控制。在整个区间掘进的中后期，双线都顺利通过了江中心100&多m&的破碎带地层。
4．&2．&2&房屋沉陷原因分析
1)&对地质分析不够，对地层的变化没有给予重视。由于这是本项目首台掘进的盾构，并且从洞内基岩地层中始发，起初也严格按土压平衡模式掘进;&但在掘进过程中，经常出现扭矩高、推力大、速度慢等情况，掘进不久就先后在7&环和30&环2&次敞开式开舱检查。随后观察到掌子面地层较好、渗水量小，判断此段地层较为稳定，为降低掘进难度和能量消耗，提高施工效率，决定适当采用局部气压和欠压模式掘进。在继续向前掘进的过程中，没有注意图8&中上部地层的变化，认为(&9)&1&－&2&地层与(&9)&1&－&3&地层区别不大，应该比较稳定，并没有给予重视。实际上2&种地层界限非常明显，在本段差别很大，上部地层比较破碎。64&环前后地质情况见图8。
2)&类似情况下的施工经验不足。大部分技术和管理人员都是第1&次接触如此大断面的土压平衡盾构，经验不足，而且此次掘进距离较短;&因此，在出现问题时，采取措施不当。
3)&思想上麻痹大意，认识不到位，反应不敏感。在下穿建筑物段本就应该采用保压掘进，在多次开舱检查地层比较良好的情况下，思想上出现了松懈，认为采用局部气压和欠压模式掘进没有问题，由于前面已经通过一栋大的商铺，对过民房段就不够重视。管理层的认识也不到位，降低了保压掘进的基本要求。在上午发现出碴有大量石块、出碴量超标和掘进困难的情况下，虽然召开了分析会，但参加的人员对问题分析不透彻，认为是上一环舱内憋碴(&根据后来了解和分析，实际上是前一环已经出现了上部坍塌，出碴量较大，而且主司机已经感觉到掘进不顺畅，出碴大块多。实验测试显示，碴土中原状石块、大块越多，则碴土比重越高，按出碴总重计算，前一环出碴量超标;&另外，根据个别居民反映，早上出门较晚的已经发现房门开启不顺畅)&，可以继续掘进;&在后面掘进不可控的情况下，也没有在第一时间停机保压，反应极不敏感，最终造成事态恶化。
图8&64&环前后地质纵断面图
4．&3&2&种模式的技术探讨
4．&3．&1&技术工作思路
如何在上软下硬和基岩破碎带2&种特殊地层中顺利掘进是盾构施工中的难题，通过上述2&个工程案例的处理措施和原因分析可说明:&只要事先对地层掌握分析透彻、在思想上高度重视、在操作上意志坚决，2种盾构都能满足需求;&但要顺利地解决这个难题，还需要做大量的基础工作。
4．&3．&1．&1&地层分析透彻，环境调查明确
在项目一开始就要对整个工程的地层情况进行认真地研究和分析，分出区段及不良地层(&软土段、软硬不均段、基岩段、断裂带、破碎带等)&，研究钻孔揭示状况(&钻孔布置密度、平面位置是否合理，需要时进行补勘)&，摸清地面环境状况(&重要建、构筑物及相互关系)&，要针对每一个钻孔的岩芯照片、柱状图、纵断面图和平面图，分析出重点部位和区域，制定出相应的掘进应对方案，并在掘进过程中不断实施和验证。
4．&3．&1．&2&思想重视，意志坚决
针对工程中的施工重、难点和关键点(&如盾构掘进通过不良地层或穿越重要建筑物)&，要在指导思想上高度重视，执行过程中意志坚决，操作上决不走样，因为在决策上差之毫厘，将会在操作上谬以千里。
4．&3．&1．&3&反应上敏感，应对上及时有效
遇到异常情况要高度敏感，不能麻痹;&现场要及时反馈，拿不准的方案不擅作主张;&技术分析要透彻，找准问题关键，做到应对方案可靠;&领导层要现场高效决策指挥，操作层要执行坚决。
4．&3．&1．&4&盾构选型和掘进的基本思路
每个工程都要根据其最特殊的地层和环境特点，在进行深入分析和研究的基础上，根据相应的选型原则，来确定合适的盾构模式和类型。盾构选型要考虑的关键因素有地层复杂程度、主要地层特点、地层水压渗透性、开挖断面、掘进距离、地面场地条件和沿线环境要求等。一般来说，在地层条件相对单一、水土压力不高、水量不大、开挖断面不大、掘进距离适中、地面场地条件适中和沿线环境影响要求不高的情况下，可选用土压平衡盾构，反之，宜选用泥水平衡盾构。
另外，在施工过程中，管理者和操作者都要熟知土压和泥水平衡盾构的施工操作要领。在不良地层段，土压平衡盾构要控制好压力和出土量，泥水平衡盾构要保证压力不失和环流顺畅。并且要认识到盾构自身的不足，特殊情况下要采取一定的辅助工法和措施进行配合，盾构才能顺利掘进。
4．&3．&2&2&个工程实例的探讨
通过前文的介绍和阐述，从工程自身的特点和实施的最终效果来看，各自最初的盾构选型都是合理的，只是由于前期缺乏经验、认识不足和操作失误，而产生了一系列问题;&但通过后期系统、深入的研究和分析，克服了重重困难，最终都圆满完成了项目的各项任务指标，并使参建的管理和技术人员的认知和技术水平得到了转变和提高。
狮子洋隧道项目具有开挖断面大、掘进距离长、水压高、部分地段渗透系数大、途经长距离复合地层、地层黏粉粒含量高和井口场地开阔等特点，适合采用泥水平衡盾构。第1&台盾构在软弱地层中管片上浮超限，在上软下硬地层中出现堵舱、地表塌陷、刀具异常磨损和长距离带压进舱，在硬岩破碎带深埋地层中出现地表坍塌和高黏地层堵舱等状况，通过认真的总结、分析和改进，在第2&台盾构掘进时都得到了较好的应对。如果采用土压平衡盾构会有以下问题:&大断面、长距离出碴效率问题，高水压、强渗透地层的掘进防喷涌问题，长距离上软下硬、高黏地层的保压掘进、糊刀盘和换刀等问题。从最终结果来看，采用泥水平衡盾构要明显优于土压平衡盾构。
湘江隧道项目具有开挖断面中等、掘进距离适中、地层单一、穿越长距离岩石地层和井口场地狭小等特点，适合采用土压平衡盾构。如果采用泥水平衡盾构，受城区内场地条件限制，不易布置泥水分离设备，而且本区间地层主要为基岩地层，相对比较单一，也比较适合土压平衡盾构掘进;&但后期另一个区间复合地层的掘进也反映出其不适应性，主要是全土压平衡产生的堵仓、高扭矩、刀具异常磨损和地面沉降控制困难等问题，这也从另一方面反映出泥水盾构对地层的适应性更广，特别是在大断面盾构隧道中。
4．&3．&3&本质问题的探讨
1)&对于2&种模式的盾构施工，在发现异常大块比较多时，都应该引起高度重视，由于设定的压力不够极易造成硬岩地层中的大块岩层坍塌。
2)&对于泥水平衡盾构，在泥水平衡状态下，在破碎地层中设定一个较大的泥水压力(&大于自然水压力)&，形成一个向外的压力梯度，在泥水压力作用下，泥浆通过岩层裂隙向外渗透，从而形成一个共同向外的成拱效应，小范围内被扰动的岩层会产生部分掉块，可有效阻止大块(&大范围)&的坍塌。在盾构连续向前掘进的情况下，可有效防止大面积坍塌。另外，要保证泥浆的性能，好的泥浆既可减少掌子面掉块，又能更好的携碴。
3)&对于土压平衡盾构，在破碎的岩层中掘进时，必须要建立全土压来掘进。在气压逃逸较快的情况下更要建立全土压，这是公认土压平衡盾构能够更好解决破碎带掘进问题的基本理论支撑点。
4．&3．&4&其他问题的探讨
1)&对于泥水平衡盾构，在破碎地层中出现大块堵塞和循环不畅的情况下，要慎用反冲洗和反循环模式。
2)&土压平衡盾构在岩石地层中长距离全土压掘进时，由于舱内积碴，导致碴土在舱内循环不畅，会加剧刀盘、刀具的二次磨损和发热，出现碴温升高板结、结泥饼，造成刀具、刀盘磨损和损坏。虽然在短距离的破碎岩层中能强行通过，但不适合长距离硬岩地层掘进，实际上在长距离硬岩地层中(&可确认的较均一地层，没有重要建筑物和敏感地段)&，宜采用局部气压和欠压模式掘进。
3)&对于目前备受推崇的双模盾构，通过前文的论述，可以认为，在目前的工程中没有绝对的必要。首先，土压平衡盾构和泥水平衡盾构的选型界面比较清晰，不存在太多的交叉条件;&因此，根据盾构选型的基本原则，合理的选择某一模式的盾构和配置完全可以满足相应的工程要求。其次，双模盾构必须有管道输送和泥水循环、分离系统，如果要实现土压掘进模式和效率，必须增加碴车、碴坑、出碴运输和提升系统，在单一模式可克服复杂地层的情况下，双模的双系统显然不够经济。另外，双模会牺牲掉某一模式的部分功能和效率，是否可靠、高效也一直存在争议。
4)&对于常压换刀刀盘的应用，主要是为了解决在上软下硬和破碎带等特殊地层中掘进时不易开舱换刀的问题，但其应用可能弊大于利。首先，在软弱地层中换刀不太频繁，在长距离基岩地层中可以开舱换刀，复合地层应以掘进至基岩地层中或合理设置加固点来解决换刀问题，真正存在换刀问题的是在长距离的不良地层、且无加固条件的地段;&但在这种地层中掘进，导致刀具磨损和损坏的原因并不是该地层易磨损刀具，而是上软下硬地层容易堵舱、糊刀盘，以及破碎地层掉落大块会冲击刀具等。而堵舱靠碴土改良、改善出碴、加强循环和人工清舱等手段解决，大块冲击靠防止掉大块(&前面已经做了论述)&解决，并不能靠常压刀盘自身解决。其次，常压换刀刀盘的厚度大、质量大，会对盾构掘进的排碴、环流和姿态控制等带来不利影响，厚重的刀盘会加剧堵舱、糊刀盘的严重程度。另外，从已经应用的常压刀盘更换齿刀的情况看，其实施应用效果并不理想，更换滚刀的工艺更复杂，而且大多数盾构制造商并没有成熟的常压换刀刀盘设计和制造经验;因此，在应用上可能会存在一定的弊端。
5&结论与讨论
1)&在上软下硬和基岩破碎带2&种特殊地层中掘进所出现的问题，无论采用哪种模式的盾构，都要在前期工作到位、控制措施有效的情况下才能解决，但这确实是盾构施工的最大难题。还有一些关键技术需要进一步研究和改进:&如何更好地减少高黏地层的糊刀盘、堵舱和顺畅排碴的问题，如何有效地进行碴土改良的问题，在堵舱情况下如何高效快速清舱的问题，如何提高带压进舱作业工作效率和全面掌握饱和带压进舱技术等。
2)&一个大型盾构隧道工程或一条地层复杂的盾构隧道，没有哪一种模式或厂家的盾构就能轻松完成施工，都需要在施工前进行有针对性的分析研究，以确定最合理的盾构和TBM&选型。
3)&除了敞开式TBM&在长距离硬岩和山岭隧道中具有明显优势外，对于需要闭胸掘进的盾构隧道，泥水盾构的适用范围更广，在穿江越洋、地层差异大和环境对沉降要求高的情况下更有优势。一般情况下，适合土压平衡盾构的工程也可以采用泥水平衡盾构(&除了一些级配很差的漂石、卵石地层)&，但是泥水盾构的掘进和泥水分离费用比较高、占用场地大等缺点，限制了泥水盾构的使用。
4)&建议大断面的(&直径10&m&以上)&隧道尽量选用泥水盾构;&但泥水盾构在掘进中(&特别是硬岩地层)&产生的泥水会对后部浆液造成侵蚀，影响同步注浆效果而引起其他问题(&如管片上浮错台等)&，所以，建议同步注浆尽量采用双液浆，并加强二次注浆。
5)&土压平衡盾构在城区场地受限地段、地层相对单一、对地面环境影响要求不高、断面不大的情况下具有一定优势;&但在长距离硬岩中掘进应注意因非保压掘进，而引起后部汇水增大的恶性循环，影响同步注浆效果的问题。建议在同步注双液浆的基础上，采用停机时保持全土压和高压力，加强同步和二次注浆对盾尾后部汇水进行封堵。
6)&对于双模盾构和常压换刀刀盘，不建议在一般项目推广，建议进一步加深相关技术研究，以推进技术的成熟和创新，最终在确定其可靠、高效的情况下再运用到必要的工程项目中。
摘自：隧道建设
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