王國義 王婷雯

(1.中電建成都建設(shè)投資有限公司,四川 成都 610212； 2.西華大學(xué),四川 成都 610039)

1 概述

近年來，盾構(gòu)法憑借其安全、可靠、快速、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等優(yōu)勢廣泛用于各大城市地鐵。無論是土壓平衡盾構(gòu)還是泥水平衡盾構(gòu)在下穿繁華街道和重要建(構(gòu))筑物時(shí)如何確保地表和建(構(gòu))筑物的安全一直是大家討論的重點(diǎn)。確保盾構(gòu)施工安全的首要條件是土壓平衡盾構(gòu)土艙壓力和泥水平衡盾構(gòu)泥水艙壓力的準(zhǔn)確選取。為了保證地表及建(構(gòu))筑物安全，盾構(gòu)平衡壓力的選取已經(jīng)引起專家與學(xué)者的廣泛關(guān)注，并進(jìn)行了大量的研究與分析。

李雪等[1]以南京某地鐵隧道為背景，提出盾構(gòu)隧道隧頂實(shí)測土壓力約為太沙基松動(dòng)土壓力的80%，實(shí)測隧道土壓力更接近于太沙基松動(dòng)土壓力，隧道上方存在土拱；楊洪杰等[2]通過建立盾構(gòu)模型模擬掘進(jìn)，得出如下結(jié)論：實(shí)際施工中嚴(yán)格控制推進(jìn)速度和艙內(nèi)土壓，以及盡量保持艙內(nèi)外土壓的平衡是減少地表沉降的有效措施；武軍等[3]指出土的黏聚力、內(nèi)摩擦角、刀盤與松動(dòng)土體間的摩擦角以及埋深等物理參數(shù)對盾構(gòu)最小土壓應(yīng)力均有一定程度的影響，降低刀盤與開挖面土體間的摩擦角可以顯著增加開挖面的極限穩(wěn)定性。林存剛等[4]通過對杭州慶春路過江隧道泥水盾構(gòu)施工地面沉降及盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的分析,得出以下結(jié)論:適當(dāng)提高切口泥水壓力(約為開挖面靜止水土壓力+57 kPa)使切口上方地面微隆,可以抵消部分地層損失,減少地面沉降;劉泉維等[5]通過泥水平衡盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定性模型實(shí)驗(yàn)，得出如下結(jié)論：

1)砂質(zhì)土層中盾構(gòu)隧道開挖面失穩(wěn)時(shí),存在土拱效應(yīng)。

2)在確定支護(hù)力時(shí),應(yīng)在靜止土壓力和靜水壓力的基礎(chǔ)上,考慮超孔隙水壓力的影響；張子新等[6]對開挖面支護(hù)壓力計(jì)算的6種模型進(jìn)行深入的討論,并在此基礎(chǔ)上,針對黏性土地層的特點(diǎn),修正著名的Horn筒倉模型,推導(dǎo)考慮土拱效應(yīng)的黏性土開挖面支護(hù)壓力計(jì)算公式；胡云華等[7]對泥水盾構(gòu)穿越砂層提出了一種物理意義明確、操作簡單的最大支護(hù)壓力實(shí)用計(jì)算方法。

專家、學(xué)者對盾構(gòu)平衡壓力的研究方向主要集中在考慮土拱效應(yīng)的極限平衡狀態(tài)[8-12]或者土艙壓力與盾構(gòu)刀盤開口率、螺旋輸送機(jī)輸送速度等參數(shù)的影響關(guān)系[13-16]等方面?，F(xiàn)今盾構(gòu)壓力平衡的普遍認(rèn)知是土艙內(nèi)的壓力與前方的水土壓力相平衡(見圖1)，土艙壓力選取介于靜止側(cè)向土壓力與朗肯主動(dòng)土壓力之間。甚至有的專家提出泥水盾構(gòu)泥水平衡壓力選取原則是在水頭壓力的基礎(chǔ)上增加20 kPa。大多數(shù)專家與學(xué)者都是依據(jù)實(shí)際地表監(jiān)測情況來判斷所選取的平衡壓力是否正確。對于上海軟土地層有的專家根據(jù)實(shí)際地表監(jiān)測情況提出平衡壓力選取是在靜止側(cè)向土壓力基礎(chǔ)上再加上一定的壓力值[17]。以上專家與學(xué)者提出的平衡壓力選取存在矛盾。同時(shí)對于盾構(gòu)施工影響的地表及建(構(gòu))筑物沉降為0和盾構(gòu)開挖面無變形的平衡壓力理論計(jì)算基本沒有研究。這就需要對地表及建(構(gòu))筑物沉降為0的盾構(gòu)平衡壓力進(jìn)行理論深入研究，找到正確的平衡壓力理論計(jì)算公式，來解決以前平衡壓力選取存在的矛盾。為便于介紹，下文所說的平衡壓力是指使開挖面原狀土無變形的壓力。盾構(gòu)上方除地層土體自重應(yīng)力外無額外的附加應(yīng)力。盾構(gòu)切削渣土經(jīng)過充分改良，同一深度下刀盤前方切削下的渣土與土艙內(nèi)渣土無壓力差。

本文通過對現(xiàn)今常用的周邊圓弧形刀盤的開挖面進(jìn)行分析并推導(dǎo)出盾構(gòu)刀盤開挖面和開挖成型面的各個(gè)點(diǎn)的理論平衡壓力公式。通過對部分專家論文內(nèi)容分析，側(cè)面證明了本計(jì)算公式的正確性。對于盾構(gòu)開挖面和開挖成型面如何確保平衡提出自己的觀點(diǎn)與做法，經(jīng)實(shí)例驗(yàn)證此方法有效控制了地表及建(構(gòu))筑物的沉降。同時(shí)分析出盾構(gòu)土艙內(nèi)的壓力與前方的水土壓力相平衡這一普遍認(rèn)知在特定條件下是正確的，但不適用于現(xiàn)今常用的周邊圓弧形刀盤。盾構(gòu)壓力平衡正確說法應(yīng)該是盾構(gòu)土艙內(nèi)改良土體傳遞到開挖面的壓力與刀盤開挖面原狀土的水土壓力相平衡。

2 盾構(gòu)平衡壓力原理及計(jì)算

土壓平衡盾構(gòu)機(jī)是利用安裝在盾構(gòu)最前面的全斷面切削刀盤，將開挖面土體切削下來，經(jīng)改良進(jìn)入刀盤后面的土艙，土艙內(nèi)傳遞到開挖面的渣土壓力與開挖面原狀土的水土壓力相平衡，以減少盾構(gòu)掘進(jìn)對地層土體的擾動(dòng)，從而控制地表沉降。盾構(gòu)邊掘進(jìn)切削土體邊由螺旋輸送機(jī)排土，通過排土量的控制，時(shí)時(shí)控制盾構(gòu)土艙隔板上的土壓傳感器壓力值與理論計(jì)算值相等，實(shí)現(xiàn)壓力平衡。泥水平衡盾構(gòu)機(jī)與土壓平衡盾構(gòu)機(jī)類似，只是壓力平衡的介質(zhì)是泥漿壓力與開挖面原狀土的水土壓力相平衡。當(dāng)達(dá)到平衡壓力時(shí)，開挖面原狀土體無變形，地表及周邊建(構(gòu))筑物沉降為0。

2.1 常用土壓平衡盾構(gòu)機(jī)主機(jī)設(shè)計(jì)

選取現(xiàn)今常用的海瑞克φ6 250 mm土壓平衡盾構(gòu)機(jī)S365進(jìn)行研究，此盾構(gòu)機(jī)用于成都，刀盤設(shè)計(jì)如圖2所示，刀盤為周邊圓弧形刀盤，采用滾刀加刮刀的刀具布置，滾刀最大開挖直徑6 280 mm，盾體直徑采用前大后小的設(shè)計(jì)。

2.2 常用盾構(gòu)刀盤開挖面的分析

隨著盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)，刀盤滾刀切削土體開挖面和開挖成型面如圖3所示，開挖面和開挖成型面分為三部分：Ⅰ區(qū)是開挖成型后形成的φ6 280 mm的圓柱體內(nèi)面；Ⅱ區(qū)是刀盤周邊滾刀開挖形成的由φ5 315 mm～φ6 280 mm漸變的圓弧體內(nèi)面；Ⅲ區(qū)是φ5 315 mm圓形成的垂直于刀盤中心線的圓面。要保持開挖面和開挖成型面原狀土無變形，主要是研究這三個(gè)區(qū)域內(nèi)所有點(diǎn)的平衡壓力。

2.3 常用盾構(gòu)開挖面和開挖成型面平衡壓力的計(jì)算

為便于計(jì)算，假設(shè)原狀土內(nèi)無孔隙水，開挖面至地表原狀土為均一地層，重度為γ，地表至開挖面任一點(diǎn)的高度為h，原狀土靜止側(cè)壓力系數(shù)為k0，開挖面和開挖成型面任一點(diǎn)的平衡壓力為σ。

1)垂直于刀盤中心的開挖圓面(Ⅲ區(qū))平衡壓力計(jì)算。

垂直于刀盤中心的圓面上的任一點(diǎn)平衡壓力根據(jù)土力學(xué)理論等于原狀土的靜止側(cè)向土壓力。

σ=γhk0

(1)

2)周邊滾刀開挖面(Ⅱ區(qū))平衡壓力計(jì)算。

取圓弧體內(nèi)表面上任一點(diǎn)A(見圖3)，在A點(diǎn)上開挖面前方假設(shè)有一原狀土微小單元土體，經(jīng)A點(diǎn)切削后形成土體形狀如圖4所示，通過此點(diǎn)平行于刀盤中心線的直線與通過此點(diǎn)刀盤圓弧的豎向切線的夾角為α，通過此點(diǎn)刀盤橫截面的水平線與切線的夾角為β。

a.當(dāng)α=0，β=0時(shí):

σ=γh

(2)

b.當(dāng)0<α<90°并且0<β<90°，α<β時(shí)，設(shè)微小單元土體上表面為正方形，端點(diǎn)分別為A，B，C，D，與圓弧面豎直相交點(diǎn)分別為F，G，H。由于此為微小單元土體，所有兩點(diǎn)間的圓弧長度簡化為兩點(diǎn)間的直線長度，四點(diǎn)間的圓弧面簡化為平面。

設(shè):

LAB=LBC=LCD=LAD=Δl

(3)

由幾何尺寸推導(dǎo)出:

∠DAH=α,∠BAF=β

(4)

由于是微小單元土體，可簡化為LAH=LFG,LAF=LHG。

從而三角形面積:

SΔAHF=SΔGHF

(5)

由于是微小單元土體，簡化三角形面積為：

SΔHIG=SΔABF;SΔAHD=SΔFGJ

(6)

由式(4)可計(jì)算出：

LDH=Δltanα；LBF=Δltanβ

(7)

由式(3)，式(7)可計(jì)算出:

LAH=Δl(tan2α+1)1/2

LAF=Δl(tan2β+1)1/2
LFH=Δl((tanα-tanβ)2+2)1/2

(8)

由以上幾何圖形計(jì)算圓弧A點(diǎn)切削的微小土體6個(gè)面，其中5個(gè)面的力分別是：

上表面土體自重力:

F上=γhΔl2。

左右表面土體側(cè)壓力合力：

F左右=F右-F左=γhk0Δl2tanβ。

前后表面土體側(cè)壓力合力：

F前后=F前-F后=γhk0Δl2tanα。

5個(gè)面的合力為:

(9)

要達(dá)到壓力平衡，5個(gè)面的合力的平衡力實(shí)際上是平衡壓力在微小土體圓弧切削面的作用力。

根據(jù)三角形面積海倫公式，a=LAH，b=LAF，c=LFH，s=0.5(a+b+c)。

三角形面積:

SΔAHF=(s(s-a)(s-b)(s-c))1/2

(10)

由式(9)，式(10)最終推導(dǎo)出0<α<90°和0<β<90°時(shí)圓弧面的任一點(diǎn)的平衡壓力理論計(jì)算公式：

(11)

當(dāng)0<α<90°并且0<β<90°，α≥β時(shí)，平衡壓力理論計(jì)算公式與式(11)一樣。

c.當(dāng)α=90°，0<β≤90°時(shí)，實(shí)際上與式(1)一樣:

σ=γhk0

(12)

d.當(dāng)β=90°，0<α≤90°時(shí)，平衡壓力計(jì)算公式為：

σ=γhk0

(13)

e.當(dāng)α=0，0<β≤90°時(shí)，按b.內(nèi)的計(jì)算方法一樣可推導(dǎo)出平衡壓力計(jì)算公式：

(14)

f.當(dāng)β=0，0<α≤90°時(shí)，按b.內(nèi)的計(jì)算方法一樣可推導(dǎo)出平衡壓力計(jì)算公式：

(15)

3)開挖成型面(Ⅰ區(qū))的平衡壓力計(jì)算。

開挖成型面是以刀盤最大開挖直徑為直徑的圓柱體內(nèi)表面，平衡計(jì)算公式與式(14)相同。

(16)

4)盾構(gòu)周邊圓弧形刀盤的切削開挖面和開挖成型面平衡壓力計(jì)算實(shí)例。

對于刀盤切削刀盤中心線下部土體，為確保土體變形為0，應(yīng)以自重應(yīng)力的反作用力作為微小單元土體的下部作用力。同種原理可以計(jì)算出β任意角度原狀土體無變形的平衡壓力值，根據(jù)以上平衡壓力式(1),式(2),式(11)～式(16)，盾構(gòu)周邊圓弧形刀盤的切削開挖面和開挖成型面上的任一點(diǎn)平衡壓力都可以準(zhǔn)確計(jì)算得出。

設(shè)k0=0.7，以10°為差值，計(jì)算盾構(gòu)刀盤開挖面及開挖成型面內(nèi)點(diǎn)土的平衡壓力與自重應(yīng)力的比值(見表1)。

表1 盾構(gòu)刀盤開挖面和開挖成型面內(nèi)點(diǎn)土的平衡壓力與自重應(yīng)力比值計(jì)算匯總表

開挖面和開挖成型面所有點(diǎn)的平衡壓力規(guī)律總體上是土自重應(yīng)力逐步向靜止側(cè)向土壓力變化的過程(設(shè)盾構(gòu)頂部埋深10 m，土體重度為20 kN/m3,靜止側(cè)壓力系數(shù)為0.7，無孔隙水，如圖5所示)。具體規(guī)律是：當(dāng)α=0，β=0或180°時(shí)，平衡壓力為自重應(yīng)力；當(dāng)β=0或180°，α從0到90°是從自重應(yīng)力到靜止側(cè)向土壓力變化的過程；0<α<90°的任一點(diǎn)，β從0到90°再到180°時(shí)變化是從該點(diǎn)平衡壓力值到靜止側(cè)向土壓力再到平衡壓力值的漸變過程。當(dāng)k0=1時(shí)，所有點(diǎn)的平衡壓力為自重應(yīng)力。由于β從90°到180°變化時(shí)，只是開挖面土體會(huì)有少許變形，不會(huì)造成開挖面上方大的沉降，因此盾構(gòu)土艙壓力選取考慮盾構(gòu)中心線以上的開挖面的平衡。綜上分析，除盾構(gòu)拱頂埋深非常淺外，盾構(gòu)開挖面平衡壓力最弱點(diǎn)為α=0，β=0時(shí)，重點(diǎn)考慮盾構(gòu)刀盤開挖面拱頂和拱面附近的土體變形。如果原狀土層內(nèi)有孔隙水，平衡壓力在土有效應(yīng)力的基礎(chǔ)上要加上孔隙水壓力。

2.4 盾構(gòu)直角形刀盤平衡壓力的計(jì)算

對于軟土地層有時(shí)采用直角形刀盤，刀盤頂部無開口，開挖面與刀盤中心線相垂直。

刀盤開挖面平衡壓力計(jì)算公式:σ=γhk0。開挖成型面平衡壓力計(jì)算公式與式(16)相同。

直角形刀盤盾構(gòu)開挖面壓力平衡適用于土艙內(nèi)的壓力與前方水土壓力相平衡的說法。

3 周邊圓弧形刀盤盾構(gòu)土艙壓力的選取

盾構(gòu)刀盤開挖面平衡壓力值可以精確計(jì)算，現(xiàn)對刀盤開挖面渣土壓力進(jìn)行分析，以確保開挖面前后的壓力平衡。

3.1 改良渣土壓力計(jì)算

設(shè)刀盤開挖面切削下來的渣土經(jīng)過充分改良，重度為γ1，內(nèi)摩擦角為0，同一深度渣土壓力相等，即同一深度土艙內(nèi)壓力與刀盤開挖面渣土壓力相等，無壓力差(理論計(jì)算不考慮刀盤開口率、改良渣土狀態(tài)對土艙內(nèi)壓力與刀盤外渣土壓力差的影響，也不考慮刀盤及刀具對開挖面的支撐、擠壓力等的影響)。設(shè)刀盤開挖面頂部渣土壓力為σ′，刀盤頂部距離土艙內(nèi)任一點(diǎn)豎直高度為h1。

土艙內(nèi)任一點(diǎn)的壓力：

σ=σ′+γ1h1

(17)

3.2 盾構(gòu)土艙壓力選取原則

為保證開挖面原狀土體不變形，地表沉降為0，應(yīng)保證開挖面所有點(diǎn)的平衡壓力計(jì)算值與式(17)計(jì)算值相等。由于式(17)的值是線性變化的，開挖面和開挖成型面的平衡壓力值是非線性變化的，因此盾構(gòu)施工過程中開挖面的土艙壓力與原狀土水土壓力所有點(diǎn)相等是無法實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)為降低損耗，減少施工成本，盾構(gòu)施工也盡量降低土艙壓力值。因此對于穿越不同地層、不同危險(xiǎn)源段土艙壓力應(yīng)按以下原則選取：

1)對于軟弱地層(如上海、蘇州、杭州、廣州等地的粉質(zhì)粘土層，淤泥質(zhì)地層等)如果土艙壓力比開挖面原狀水土壓力低，原狀水土?xí)詣?dòng)向土艙內(nèi)涌入，造成地表大的沉降；如果土艙壓力比開挖面原狀水土壓力高，刀具切削的渣土就不會(huì)進(jìn)入土艙，而是向開挖面前方及四周擠走，造成地表大的隆起。對于盾構(gòu)穿越重大危險(xiǎn)源段，危險(xiǎn)源附近土體產(chǎn)生變形就會(huì)造成較大危險(xiǎn)。因此對于軟弱地層和盾構(gòu)穿越重大危險(xiǎn)段都不能產(chǎn)生土體大的變形，要嚴(yán)格按照平衡壓力保壓掘進(jìn)。

當(dāng)γ=γ1，0

2)對于盾構(gòu)穿越地層有一定的土拱效應(yīng)并且無重大危險(xiǎn)源地段，為降低盾構(gòu)損耗，土艙壓力值選取可降低一定的平衡壓力值。對于具有一定抗剪強(qiáng)度的地層，當(dāng)盾構(gòu)開挖后，開挖面向土艙內(nèi)有一定的變形，原狀地層發(fā)生變化，土拱開始發(fā)生作用，當(dāng)土艙壓力進(jìn)一步降低，刀盤開挖面前方或上方原狀土產(chǎn)生滑移時(shí)的壓力為最小極限平衡壓力(一般情況下刀盤上方最小極限平衡壓力值大于刀盤前方最小極限平衡壓力值，因此最小極限平衡壓力應(yīng)選刀盤上方的最小極限平衡壓力)。最小極限平衡壓力是盾構(gòu)掘進(jìn)土艙壓力選取的最小壓力。因此，對于盾構(gòu)穿越地層有一定的成拱性并且無重大危險(xiǎn)源地段土艙壓力選取應(yīng)處于原狀水土自重應(yīng)力與最小極限平衡壓力之間。根據(jù)地表監(jiān)測情況，可隨時(shí)調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)土艙壓力，以指導(dǎo)施工。

3)對于泥水平衡盾構(gòu)理論上土艙泥水壓力按以上原則選取是沒有問題的。但當(dāng)開挖面泥膜建立不好時(shí)，泥漿沿著地層裂隙向上竄，造成泥水盾構(gòu)冒頂，導(dǎo)致泥水盾構(gòu)無法掘進(jìn)。為避免泥水盾構(gòu)泥漿冒頂，除采取調(diào)制優(yōu)質(zhì)泥漿，建立好泥膜措施外泥水盾構(gòu)泥水艙壓力選取盡量低些，只要大于最小極限平衡壓力(靜止水頭壓力和最小極限平衡土壓力之和)就可以了，讓地層土拱效應(yīng)完全起作用。因此，對于土拱效應(yīng)較低的流塑、軟塑地層不太適合用泥水平衡盾構(gòu)施工，應(yīng)采用土壓平衡盾構(gòu)。

4 盾體上方的平衡控制

現(xiàn)今常用周邊圓弧形刀盤盾構(gòu)盾體直徑前大后小(見表2)，按理論刀盤最大開挖直徑6 280 mm計(jì)算，盾體與開挖面之間的空隙體積經(jīng)計(jì)算為3.23 m3。因此，在軟弱地層土艙按平衡壓力保壓前提下隨著盾構(gòu)向前掘進(jìn)盾體上方也會(huì)出現(xiàn)沉降，如果按盾體上方地表影響范圍掘進(jìn)方向?yàn)槎荏w長度，橫向?qū)挾葹槎荏w直徑6 250 mm的2倍計(jì)算，理論地表平均沉降值為34 mm。為避免盾構(gòu)穿越軟弱地層或重大危險(xiǎn)源處地表沉降，隨著盾構(gòu)的掘進(jìn)同步在中盾徑向孔注入低強(qiáng)度的粘土(如圖6所示)并通過注入壓力向周圍擴(kuò)散填充空隙。注入粘土以數(shù)量控制為主，壓力控制為輔，注入粘土量以理論值的105%～110%為宜。根據(jù)盾體上方地表監(jiān)測情況可適當(dāng)調(diào)整粘土注入量?，F(xiàn)今推廣的克泥效工藝就是解決盾體上方的平衡問題。盾體直徑前大后小實(shí)際上是硬巖盾構(gòu)防止卡盾體的設(shè)計(jì)理念，盾體設(shè)計(jì)不適用于理論的盾構(gòu)壓力平衡施工，但通過盾體周圍注入粘土可解決此類盾構(gòu)的設(shè)計(jì)缺陷。

表2 盾構(gòu)機(jī)盾體及刀盤相關(guān)尺寸表 mm

5 應(yīng)用實(shí)例

成都軌道交通18號(hào)線福興盾構(gòu)區(qū)間其中一段盾構(gòu)穿越頂部以上是全風(fēng)化泥巖，地層較軟，無地下水，基本無土拱效應(yīng)。盾構(gòu)拱頂埋深10 m，全風(fēng)化泥巖密度為22 kN/m3,靜止側(cè)壓力系數(shù)為0.4，前期根據(jù)以往盾構(gòu)穿越地層靜止側(cè)壓力計(jì)算值0.88 bar進(jìn)行保壓掘進(jìn)，地表沉降較大(見圖7)。根據(jù)上覆土地層重度，計(jì)算自重應(yīng)力為2.2 bar。后期依據(jù)地表沉降監(jiān)測逐步提高土艙壓力，當(dāng)盾構(gòu)頂部土艙壓力一直保持在2.1 bar，同時(shí)采用粘土輸送泵對盾體周圍注入塑性粘土，地表沉降得到有效控制(見圖7)。因此對于軟弱地層土艙壓力基本接近自重應(yīng)力時(shí)盾構(gòu)開挖面壓力才能平衡，地表沉降才會(huì)得到控制。

6 結(jié)論

1)盾構(gòu)開挖面的每一點(diǎn)的平衡壓力可以通過本文推導(dǎo)出的公式準(zhǔn)確計(jì)算。盾構(gòu)平衡壓力是從刀盤開挖頂部的原狀水土自重應(yīng)力向側(cè)面靜止側(cè)向水土壓力漸變的過程。盾構(gòu)開挖面平衡壓力與自重應(yīng)力比值最大值在開挖面頂部，因此重點(diǎn)考慮開挖面拱頂?shù)耐馏w變形。

2)盾構(gòu)壓力平衡正確定義是盾構(gòu)土艙內(nèi)改良土體傳遞到刀盤開挖面的壓力與刀盤開挖面原狀土的水土壓力相平衡。盾構(gòu)土艙內(nèi)的壓力與前方的水土壓力相平衡的盾構(gòu)壓力平衡說法適用于軟弱地層使用的周邊無開口的直角形刀盤，不適用于現(xiàn)今常用的周邊圓弧形刀盤。

3)周邊圓弧形刀盤盾構(gòu)穿越軟弱地層或重大危險(xiǎn)源地段選取的土艙壓力應(yīng)處于原狀土水土自重應(yīng)力與靜止側(cè)向水土壓力之間，k0值越大土艙壓力越接近于原狀土水土自重應(yīng)力，可有效控制地層變形；周邊圓弧形刀盤盾構(gòu)穿越有一定土拱效應(yīng)地層和無重大危險(xiǎn)源地段選取的土艙壓力應(yīng)處于原狀土水土自重應(yīng)力與最小極限平衡壓力之間，根據(jù)地表沉降可適當(dāng)調(diào)整土艙壓力值；泥水平衡盾構(gòu)為避免泥漿冒頂，泥水壓力選取一般高于靜止水頭壓力和最小極限平衡土壓力之和就可以了，讓地層土拱效應(yīng)完全起作用。

4)對于現(xiàn)今常用的前大后小盾體直徑的盾構(gòu)機(jī)，在掘進(jìn)軟弱地層時(shí)隨著盾構(gòu)掘進(jìn)通過中盾徑向孔同步注入理論空隙體積105%～110%的粘土，可有效控制盾體上方的地層變形，同時(shí)解決了此類盾構(gòu)機(jī)盾體不適用于軟弱地層的設(shè)計(jì)缺陷。