岩土工程施工中盾构法的适用条件

据小编了解，盾构法是一种新型机械化开挖隧道的方法，与传统的工法相比，盾构法是一种地质适应能力很差的工法，其施工工艺的重点在于使机械与岩土能够很好地相互作用，即盾构机要做到“吃得下、排的出和稳得住”。因此，盾构机的选型设计和施工参数设定必须与地质条件相适应。这就给岩土工程勘察提出了较高的要求，岩土工程勘察不仅要针对盾构机选型、设计、盾构机掘进参数设定的专门要求，查明相关工程地质条件，还要对盾构法相关的岩土工程问题进行专门研究，并提出应对措施和建议。

1．工程场地条件调查要点

主要查明地上地下建构筑物，重点关注地下管线、人防工程，特别是线路隧道范围内可能出现的锚索、废弃的基础桩等障碍物，这些将严重影响隧道轴线和盾构始发、接收井位置的选择，对盾构法施工也会带来麻烦，要尽量避开。

对于地面上的建筑物，包括地表水体、街道和既有轨道线路（含铁路），要做详细的调查，并进行环境风险评估。这样施工单位能做好相应的施工组织。并为合理正确地选择盾构掘进参数提供依据。

2．岩土类型勘察要点

准确查明土层性质不仅决定了盾构机选型的和设计，还对对地铁工程选择合适的施工参数尤为重要。由于盾构隧道穿越的范围较大，要查明岩土的分布特征，尤其要认真分析岩土的成因，根据岩土的成因分析盾构施工过程中可能遇到的岩土工程问题。

2.1 粘性土地层

对于盾构法而言，粘性土是比较理想的岩土层，但是在勘察时需要注意以下几种粘性土：粘粒含量高的高塑性的粘性土地层，这种地层容易导致刀盘结泥饼；高灵敏度的软土，土层易扰动，上覆地层变形较大，如果超挖还会导致地面塌方。强度很低的软土，盾构机姿态不好控制，盾构机蛇形行走。

另外，需要特别指出的是，粘土地层要注意其是否含有膨胀性矿物。如果土层具有膨胀性，在盾构机开挖的过程中，地层遇水膨胀，易导致刀盘或盾体被卡住的问题。在南宁和合肥地铁建设勘察时就发现了膨胀性岩土。

2.2 砾砂类地层

这类地层的特点是细颗粒含量低，硬矿物含量高，渗透系数较大，自稳定性差。理论上应选用泥水平衡式盾构机掘进，但限于场地条件和考虑施工成本，一般选用土压平衡式盾构机掘进，重点是在施工过程中做好渣土改良和同步注浆，防止喷涌、刀盘刀具快速磨损以及地层失稳等的问题出现。

因此，对于这类地层勘察，要查明砾砂地层的密实程度，确定相关力学参数；加强颗粒分析试验，确定常见硬矿物如石英、长石和角闪石的含量；分析各粒组含量，为渣土改良方案提供依据；结合地下水条件，认真做好疑似地层的砂土液化可能性判别工作，确定可能引起涌水、涌砂和隧道渗漏的敏感地层区划。

2.3 砂卵石类地层

这类地层的特点是几乎没有细颗粒，硬矿物含量高，渗透系数大，自稳定性差。大多选用泥水平衡式盾构机掘进，但出于对场地条件和施工成本的考虑，也有选用土压平衡式盾构机掘进，重点是做好盾构机刀盘的结构设计、刀具选型布置、渣土改良装置设计以及排渣系统的设计，施工过程中做好渣土改良和同步注浆，防止刀盘和螺旋输送机卡死、刀盘刀具快速磨损以及地层失稳的问题出现。

这类地层的勘察重点在于查明卵石、漂石的粒径分布以及胶结情况，一般用钻探的手段比较难查清尺寸较大的漂石，应该结合区域地质条件，岩土的成因以及已有地质资料进行分析判断。粒径尺寸直接影响盾构机刀盘的开口率，排渣系统的尺寸。砂卵石地层的粒径分布和赋水情况也是泥浆浓度选择（泥水平衡盾构机）和渣土改良剂掺入比设定（土压平衡盾构机）的重要依据。

2.4复合地层

复合地层是针对盾构法而提出的一个概念，它是一种在三维方向上，围岩主要由岩土力学、工程地质和水文地质等特征相差较大的几种地层的组合。复合地层盾构法施工面临的最大问题是“上软下硬”带来的一系列问题：盾构机姿态难控制、易喷涌、刀具快速磨损（滚刀偏磨）和地面变形大甚至塌陷。

因此，对于此类地层首先要查明以下几种界面和层面：（1）上软下硬的硬地层层面，不同程度的岩石风化界面；（2）砂土地层和风化岩层界面；（3）软土层和风化岩层界面。

对于岩石地层，要查明岩石的类型、风化程度、硬矿物含量、完整性系数和岩体质量，这些地质特征直接影响盾构机设计和施工参数的设定。

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