王超峰, 王国安，王 凯, 2, *

(1. 中铁隧道局集团有限公司，广东 广州 511458； 2. 盾构及掘进技术国家重点实验室，河南 郑州 450001)

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目前，我国已成为地下空间开发利用需求与规模最大的国家，“十二五”期间地下空间开发年均增速达20%以上。隧道掘进机以施工速度快、安全性好、自动化程度高等优势在隧道及地下工程建设中得到广泛应用[1]。在经济发达的沿海、沿江城市，使用超大直径泥水盾构(直径≥14 m)修建水下隧道的工程案例越来越多。

超大直径泥水盾构一般采用常压刀盘设计，作业人员通过刀盘中心舱进入中空的刀盘辐条臂内，并在常规大气压条件下借助常压换刀装置进行刀盘及刀具的检查维护作业[2]，无需带压进舱，为水下长距离盾构掘进提供了技术便利；但实际应用中尚存在一些问题，在软硬不均地层表现尤为突出。

软硬不均地层是指在隧道开挖范围存在2种或2种以上，横向或纵向岩土力学性质、地质特征差异较大的地层，是复合地层的一种典型表现[3]。针对该种地层，部分盾构的常压换刀装置内配置了滚刀，因滚刀在土层、岩层交替中承受交变载荷，在高强度基岩段施工时发现常压换刀装置螺栓损坏频率高，不但影响施工效率，而且存在较大的安全隐患[4]。个别常压换刀装置的刀座螺栓失效未及时处置，会引起剩余各螺栓载荷增大、加速失效的连锁反应，诱发刀座、常压换刀装置后退风险，出现泥水涌入舱内的险情。此外，在掘进过程中既要提高掘进速度，又要防止刀具因超载而损坏，由于不能获取滚刀实时受载数据，掘进参数的选取是否合理缺乏有效的判断依据。……