1.前言
超大直径泥水盾构常压刀盘开口率小，在穿越黏性颗粒含量较高地层时极易出现刀盘刀具结泥、仓内滞排、据进参数突变等异常，严重时需带压进仓清理，增加施工风险的同时也严重制约施工效率，针对该地层特点及施工难点，从大直径泥水盾构掘进模式、掘进参数、泥浆管理，环流及刀盘 冲刷等方面进行分析研究及技术创新，总结形成超大直径泥水盾构穿越超黏地层（富含黏土矿物）的施工工法，取得较好效果，
2.工法特点
2.1可有效提高施工效率
针对超黏地层遇水膨胀、黏性增加的特点，以预防为主、防治结合、综合治理为主要原则，采取泥水仓上部1/3~1/2压缩气体，下部2/3~1/2泥装辅助气压模式，减少了地层与泥水长时间接触面引发的膨胀、粘性增加，降低了刀盘刀具结泥的概率、并可降低刀盘扭矩；同时通过采取严格控制 泥装质量、增加循环泥浆流量、周期性洗仓、高压水刀冲洗等措施防止仓内滞排引起的刀盘结泥，据进参数稳定，规避了带压进仓及减黏剂泡仓，有效提高施工效率.
2.2可有力保障施工安全
通过对地质情况、周边建构筑物，地下管线等进行严密调查，针对辅助气压掘进带来的风险制定针对性措施，降低了刀盘结泥带来的掘进参数剧变、无进尺，降低了频繁带压进仓、减黏剂泡仓风险，有效控制地表沉降.
2.3工艺参数具体、实操性强
操作性强，有效解决了此地质条件下各种疑难杂症，为后续类似工程盾构据进奠定了基础. 通过对施工参数、控制指标等进行量化，施工目标明确，规避施工过程中繁琐复杂的程序，可
3.适用范围
本工法适用于超大直径泥水盾构在超黏地层中的据进施工.
4.工艺原理
地层中的黏性颗粒遇水易膨胀、粘性增加，进入泥水仓后在仓底沉积，引发滞排，进而使刀盘扭矩增加、提进速度明显释低，并逐渐堵塞刀盘滴渣口.本工法工艺原理如下：
4.1通过采取输助气压模式据进，减少了黏性地层与泥水长时间接触而引发的膨胀、黏性增加，降低了刀盘刀具结泥的概率，并可有效降低刀盘扭矩.
4.2严格控制泥浆指标，通过增大泥浆循环流量及刀盘中心冲刷流量，辅以周期性洗仓措施，排的概率. 使泥浆快速流动，一定程度上缓解了常压刀盘开口率过小导致的渣土流动不畅，降低了仓底积渣滞
4.3高压水刀定期冲洗刀盘淄渣口，释低堵塞风险.
4.4通过大数据平台严密关注掘进参数，通过刀具监测累统适时监测，有问题时及时调整、更换.
5.施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
施工工艺流程见图-1：
5.1-1超大直径泥水盾构超黏地层施工工艺流程
5.2操作要点
5.2.1地表环境调查及预处置
管线等施作相对应的预处置措施，如预理跟踪注浆管、注浆加固等，必要时应进行地质补勘. 根据施工调查情况、建构筑物安全鉴定评估报告及地质详细勘查报告，对地表建构筑物、地下
5.2-1建构筑物加固示意图
5.2.2气压辅助模式据进
（1）气压辅助模式掘进
以每300mm为一提进周期，据进的同时输以防滞排施工控制、高压水刀冲洗、据进参数管理及刀具状态监控.
（2）气压辅助模式掘进的使用、关闭条件
①使用前提条件：盾构机刀盘上覆土以及刀盘前方掌子面地层稳定，且气密性良好；
②使用过程关闭条件：据进过程中，通过控制进排浆流量差，使泥水仓液位无较大波动，并时刻关注空压机状态及保压系统排气量，调节阀开合度>0.7时应立刻恢复满仓据进.
5.2-2保压系统监控
（3）气压辅助模式的转换
缓慢打开泥水仓与气垫仓联通阀，单次开启不超过阀门的1/3，待压力稳定后，按照每梯度1m降低泥水仓液位至工作液位（按需调整，如1/3仓气体），同时按照每梯度0.1bar调节上部气压至据进所需稳定压力，过程中需注意观察泥水仓液位及上部压力变化情况.
（4）气压辅助模式掘进压力计算
对掌子面暴露在气体下每种地质亚层的稳定压力进行计算，取最大值作为据进压力的理论设定压力.
理论设定压力P=∑YH-tan²（45°-Φ/2)-2Ctan（45°-/2)
Y：第i层土的重度，地下水位以上取土的天然容重，地下水位以下取土的浮容重
C：机顶土层的粘聚力，当土体为砂性土时，则C=0
中：机顶土层的摩擦角
结合前期据进过程中地表沉降情况及保压试验时气垫仓液位上升情况，对设定压力进行造当调整.
（5）地层气密性试验
1）转换为气压辅助模式，待液位达工作高度、气压稳定后，保压不低于2h，保压累统补气量<10%（0.610%，则判定地层气密性试验不合格，需立刻恢复满仓液位.
0.1bar/次的梯度逐级减压、保压至PP（P.为掌子面暴露在气体中高度的水压压力），每梯度内 2）梯度减压通常用于理论计算压力P远远高于正常掘进可稳定控制地表沉降的压力P时，按保压系统补气量不大于10%（0.6<调节阀开合度<0.7）.保压系统成功则可开始掘进，失败时应恢复上一压力梯度并开始据进. （6）气压辅助模式据进风险控制 1）气体压力控制不精准易引发地表较大沉降 盾构隧道直径越大，掌子面内地质分层越多，辅助气压模式据进时气体高度、气体压力的选择确定条件更为严苛，稍有不慎就会引发地表较大沉降甚至坍塌，可通过地勘资料选择自稳性更好的地层，初步确定气体高度；再在理论计算及地表沉降监测的基础上，通过保压试验确定最优的气体 高度和压力.气密性无法保持时，应立刻恢复满仓液位. 2）气体高度内同步注浆不饱满 液位降低后，气体高度内盾壳与岩体间无泥浆填充，同步注浆更易前审进入泥水仓，管片壁后填充不饱满.可通过以下措施控制： ①适当控制握进速度，不易过快； ②适当降低砂浆初凝时间或采用厚浆； ③提前预制多孔管片，适时检查壁后注浆情况，通过二次注浆填充饱满. 图5.2-3多孔注浆管片 3）可能引发后续施工段管片背后浆液不凝固 当以辅助气压模式通过超黏地段，未及时进行管片背后二次注浆，恢复满仓泥浆掘进时，管片背后空隙被大量泥浆填充，将稀释注入的同步浆液，致使其不凝固，进而导致管片上浮、错台等质 量问题. 图5.2-5管片上浮规律 图5.2-4管片上浮、错台 5.2.3防滞排施工控制 （1）泥浆循环流量及刀盘中心冲刷流量控制 3200m/h，排浆流量不低于3500m/h，同时在掘进过程中开启刀盘中心，开口夹角及刀盘面板冲别， 增加一套分离设备，为大流量循环提供条件.采用大流量泥水循环模式，保证进浆流量不低于且中心冲刷流量不小于1800m/h. （2）操作注意事项 据进过程中，随时关注各管路流量大小变化及时进行调整，同时关注各泥浆泵运转情况，避免压力过高，负荷过大而跳停的现象. 据进前，保持泥装门冲刷、格栅冲刷、破碎机冲刷、刀盘中心冲刷、刀盘夹角冲刷等各管路畅通，据进过程中，保持泥浆门冲刷、格栅冲刷开启，破碎机做左右摆动动作. （3）泥水指标控制 泥浆指标控制在比重p<1.05，粘度其设计最大流量的70%，泥水仓底部冲刷流量>泵 设计最大流量的70%；当在一个完整循环时间内进排装密度差低于0.1t/m时，结束该步骤.
图5.2-6据进前气垫仓清洗示意图
第二步：进入泥水仓循环出渣
第一步洗仓完成后，不转刀盘，打开F11、F17、F18、F3、F4、FS、F6、F7进浆管路，打开V32、F32排浆管路，将泥浆由气垫仓送入泥水仓进行循环洗仓.其中进排浆流量>其设计最大流量的70%，刀盘中心背部冲刷流量>设计最大流量的70%，泥水仓底部冲刷流量>设计最大流量的70%；当在一个完整循环时间内进排浆密度差低于0.1t/m时，结束该步骤.
图5.2-7进前泥水仓清洗示意图
第三步：进入刀盘前方衢环出渣
