1〕做好补充地质勘探，在地层起伏交界处进行钻孔，查清上软下硬地层的位置和长度；
掘进过程中不断观察出土情况，并结合推力、扭矩、速度、土压，以及渣土中石块的比例和大小，判断硬岩的比例，及时调整掘进参数。

2〕在岩层和土层同时存在的地段，应以硬岩的强度来进行刀具配置；掘进时采用土压平衡掘进模式，根据隧道顶部地质情况选择适宜土压力，适当降低土压有利于提高刀具的寿命。

3〕盾构机在上软下硬地层中掘进时，盾构姿态容易向上抬，为了保持正确的掘进线路，应该合理控制上下千斤顶的推进油压；此时边缘滚刀承受最大的破岩压力，应选用重型破岩刀具。

4〕在上软下硬地段应该采用低转速，以减少滚刀与岩土分界面的冲击。

5〕加大发泡剂比例，以改善土体的流动性和土仓的温度，降低土仓温度有利于减少刀具磨损和偏磨；
6〕下部是硬岩，掘进速度受硬岩制约而变慢，容易多出土，应该以盾构机进尺来控制出土量，防止超挖，同时保证盾尾回填注浆。

2.2穿越全断面地层硬岩段的掘进措施
本段长度为90m，该地层天然单轴抗压强度最高达89.9MPa，受此硬岩影响，盾构掘进时可能会遇到以下困难：1〕掘进速度慢；2〕刀具磨损快，换刀频繁，工作量大；3〕盾构容易出现“卡壳〞现象，推进困难；4〕盾构姿态不好控制，造成隧道质量缺陷；5〕管片上浮；6〕地下水流失。

针对本区间的硬岩地质条件，盾构掘进中采取了以下措施：
1) 施工前进行详细的补充勘探，进一步查清硬岩的分布及特性；
2) 根据岩石的强度，选择匹配的硬岩刀具和耐磨刀具，掘进时，通过提高刀盘转速，减少贯入度，来保证掘进速度；
3) 每3～5环检查一次刀具，做到勤检查、勤更换，特别是边缘滚刀要及时更换，以保证盾构的开挖洞径。

现场准备足量的刀具，以便需要时能及时更换刀具。

4) 在中、微风化岩层中采用敞开式掘进模式；
5) 开启刀盘加泡沫、加水装置，改进正面土体，降低刀具和土体的摩擦力，减小扭矩，降低刀盘和土体温度，减小刀具的偏磨；
6) 在掘进过程中，根据滚动角的大小，及时通过调整刀盘转向〔左转或右转〕来防止盾体产生扭转；
三、具体的技术措施
3.1进入全断面前，在上软下硬的区域预加固
盾构机进入全断面硬岩段前，在里程SK35+501.250～SK35+485.640范围下半部是岩层，上半部是软土层。

此时，盾构机已经掘进了约500m，刀具难以克服这一段上软下硬地层。

工程部在里程SK35+503.200～SK35+485.200预先进行地面加固，进行一次全面换刀。

加固采用三重管旋喷桩，加固区呈倒L型，平面施工范围为横向9.3m，纵向20m，加固深度为桩顶在隧道拱顶以上3米，桩底在隧道拱底以下1米〔其中一段为隧道顶部3m至隧道顶〕，隧道左侧1.65米，右侧1.65米，详见以下图1：
图1：进硬岩前上软下硬地层加固示意图
3.2 做止水环防止喷涌，在该地层中防止喷涌相通。

施工过程中，产生的喷涌使盾堆积大量泥沙和水流，将管片输送机完全淹没，无法正常掘进；同时大量泥沙的喷出导致地层超挖而地面沉降。

针对喷涌，可以采取以下几种措施防止：
1〕出现喷涌，立即关闭螺旋输送机后门，适当向前掘进，使土仓内建立平衡，通过刀盘的转动，将土仓内的土体搅拌均匀。

然后将螺旋输送机后门慢慢翻开，开门度约为20%，流出的渣土随传送带带走。

然后边掘边出土，始终保持土仓内压力稳定。

2〕向刀盘前掌子面注入膨润土〔膨润土以悬浮液的形式参加，其体积使用量为25%-40%〕，在刀盘前形成一层厚厚的泥膜，阻止地下水的涌入。

同时，向土仓注入化学改进剂如高分子吸水材料，用刀盘充分搅拌以改进渣土。

3〕通过管片进行双液二次注浆，形成止水环，尽快封堵隧道背后汇水通道，阻断来自盾尾前方的水流。

4〕
3.3 上软下硬复合地层掘进参数确实定
初期掘进为盾构施工中技术难度最大的环节之一。

在初始掘进段内，对盾构的推进速度、土仓压力、注浆压力作相应的调整，指标为：
1〕上土仓压力控制在0.07-0.1Mpa〔即0.7Bar-1Bar〕之间；
2) 推力控制在1400T吨以内；
3) 推进速度控制在0-30mm/min；
4) 注浆上部压力在0.25-0.3Mpa，每环注浆量不少于6方，并且及时做好二次注浆。

表1 同步注浆材料配比和性能指标表
度为6MPa。

在坚持同步注浆的同时，及时对脱出盾尾的管片进行补强注浆，注浆材料选取水泥浆混合30波美度的水玻璃，一般每一环注双液浆2-3m3。

3.4 出硬岩段的上软下硬区域预加固
盾构穿越全断面硬岩后，岩土分界呈往下趋势，在里程SK35+390.160～SK35+362.660范围，下半部是岩，上半部是软土。

之后盾构机还需掘进约327.5m软土，原先的硬岩刀由于自身刀具重，起动扭矩大，在软土中掘进时经常因起动扭矩缺乏造成刀具偏磨。

工程部在里程SK35+390.160～SK35+362.660处预先进行地面加固，进行换刀，将硬岩刀具更换成适合软土掘进的球齿合金刀。

加固采用三重管旋喷桩，加固区呈倒L型，平面施工范围为横向9.3m，纵向28m，加固深度为桩顶在隧道拱顶以上3米，桩底在隧道拱底以下1米〔其中一段为隧道顶部3m至隧道顶〕，隧道左侧1.65米，右侧1.65米，详见以下图2。

图2 出硬岩后上软下硬地层加固示意图
3.5刀具配置及检查更换
3.5.1刀具更换
盾构机二次始发前，完成306.3米90米325.5米的全断面软地层掘进，隧道贯穿。

3.5.2 更换标准
①25mm20mm10mm必须更换。

②刮刀、齿刀更换标准：但凡刀口合金被磨掉或刀具、刀座变形的必须更换；边缘刮刀磨损严重不能满足开挖直径时应及时更换；其它刮刀和齿刀有明显磨损和损坏时应及时更换。

3.5.3 更换原那么
遵守“拆一装一〞的换刀原那么，换刀时各组人员应统一采用“逐臂更换〞或“由外到内〞或“由内到外〞
四、施工成果
固～后区间盾构机共穿越到3段上软下硬复合地层〔最长70m〕穿越上述地层时，没有发生较大的喷涌，土仓压力和出土量根本正常，掘进速度最多可以到达36mm/min，未发生异常沉降或者塌方；盾构机穿越长达90m的全断面应验时，采取敞开式掘进，平均进度为3-4环/天，共开仓检查25次，更换滚刀32把，顺利完成全断面硬岩段掘进。