各類(lèi)風(fēng)化巖層中盾構(gòu)施工技術(shù)與設(shè)備研究

1、用心用心專(zhuān)注，服注，服務(wù)專(zhuān)業(yè)務(wù)專(zhuān)業(yè)鐵路、城市軌道交通專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)資料鐵路、城市軌道交通專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)資料[摘要]本文根據(jù)深圳水庫(kù)流域污水截排工程盾構(gòu)的成功施工實(shí)踐，介紹了在各類(lèi)風(fēng)化巖層中薄覆土層、強(qiáng)透水條件下進(jìn)行盾構(gòu)施工的技術(shù)，通過(guò)對(duì)舊盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)系統(tǒng)等的改造，確保了盾構(gòu)施工的成功。[關(guān)鍵詞]風(fēng)化巖薄覆土層強(qiáng)透水空倉(cāng)無(wú)壓氣壓平衡盾構(gòu)復(fù)合刀盤(pán)盾構(gòu)法施工無(wú)需開(kāi)挖、對(duì)周?chē)h(huán)境影響較小，目前在眾多工程中得到廣泛應(yīng)用，諸如地鐵、隧道、城市排水、水氣油輸送管道

2、程等等。但以往盾構(gòu)工程的地質(zhì)條件相對(duì)比較單一，而在各類(lèi)風(fēng)化巖層相互交錯(cuò)、薄覆土層、強(qiáng)透水條件下的工程施工比較罕見(jiàn)。本文結(jié)合深圳水庫(kù)工程的成功實(shí)例，介紹了一種在各類(lèi)風(fēng)化巖層中盾構(gòu)的施工方法，對(duì)今后同類(lèi)工程具有一定的參考價(jià)值。1工程概況及難點(diǎn)分析深圳水庫(kù)流域污水截排工程是確保深圳水庫(kù)水質(zhì)對(duì)水庫(kù)流域內(nèi)污染源進(jìn)行綜合整治的項(xiàng)目工程見(jiàn)圖1。盾構(gòu)法施工段總長(zhǎng)1363.72m，隧道內(nèi)徑φ4000mm、最大軸線坡度5.94‰、最小覆土僅5.94m、最小

3、曲率半徑320m，隧道襯砌為鋼筋砼襯砌，襯砌厚度250mm、襯砌寬度1000mm、襯砌強(qiáng)度為C50、S8。圖1深圳水庫(kù)流域污水截排工程示意圖隧道沿線水陸交替，穿越深圳水庫(kù)梧桐山河口階地、沙灣河等微地貌單元，地層分布錯(cuò)綜復(fù)雜且多變，滲透系數(shù)在103～102之間。盾構(gòu)穿越斷面主要地層有：全~微風(fēng)化細(xì)?；◢弾r（最高強(qiáng)度達(dá)120MPa以上）、全~微風(fēng)化長(zhǎng)石石英砂巖、粉（砂）質(zhì)粘土（N＝22～45）、卵石層（粒徑最大300mm，含粒率約80％）、

4、斷裂帶（7處）等，總體地質(zhì)條件十分復(fù)雜，盾構(gòu)施工難度很大，主要地層工況如圖2所示。圖2地層工況工程難點(diǎn)分析如下。1）由于地質(zhì)條件復(fù)雜且深圳水庫(kù)是供深港居民的飲用水，其水質(zhì)不允許有嚴(yán)重污染發(fā)生，因此盾構(gòu)施工時(shí)要保證環(huán)境不受污染。2）盾構(gòu)覆土厚度較小，且多為卵石層和流動(dòng)性淤泥，容易造成漏氣、噴發(fā)、上浮、坍方等，對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)控制十分不利。3）沿線地表水豐富，且各類(lèi)地層透水性強(qiáng)、斷裂帶存在承壓水，在盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)易造成管涌、流砂、冒頂?shù)痊F(xiàn)象。4）盾構(gòu)

5、開(kāi)挖面土體復(fù)雜多變、軟硬不均，對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)施工造成很大困難，刀具更換困難，同時(shí)對(duì)盾構(gòu)機(jī)設(shè)備提出更高的要求。2盾構(gòu)機(jī)改造針對(duì)本工程地層復(fù)雜特點(diǎn)，對(duì)原日本進(jìn)口的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行局部改造：2.1刀盤(pán)設(shè)計(jì)針對(duì)隧道通過(guò)地層情況錯(cuò)綜復(fù)雜，我們采取了面板式結(jié)構(gòu)刀盤(pán)，刀盤(pán)面板開(kāi)口率30~35%，混合型布刀。用于巖石地層掘進(jìn)用的盤(pán)狀滾刀刀盤(pán)共布置19把17＂盤(pán)狀滾刀，用心用心專(zhuān)注，服注，服務(wù)專(zhuān)業(yè)務(wù)專(zhuān)業(yè)鐵路、城市軌道交通專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)資料鐵路、城市軌道交通專(zhuān)業(yè)學(xué)

6、習(xí)資料層情況使用千斤頂組合，以防止產(chǎn)生局部超挖，進(jìn)而造成塌方現(xiàn)象。5刀具更換措施由于隧道經(jīng)過(guò)的全斷面巖層較多且強(qiáng)度大，最大達(dá)120MPa以上，同時(shí)在掘進(jìn)過(guò)程中刀具不可避免地產(chǎn)生不均勻受力，造成刀具磨損嚴(yán)重和大量崩裂，因此需要經(jīng)常性更換刀具，具體采取如下措施有：1）全斷面硬巖采用盾構(gòu)機(jī)頭部超前注漿，壓力大于0.5MPa為水頭壓力5倍，以填充巖層裂隙。2）上軟下硬巖層、卵石層斷面除采用上述措施外同時(shí)進(jìn)行地面加固處理。3）空倉(cāng)無(wú)壓條件下進(jìn)行刀

7、具更換。4）更換刀具（滾刀）一把一把更換，其它部位先行封住。5）在1）、2）項(xiàng)完成后、刀具更換前采用加壓減壓措施進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，確保不坍方后進(jìn)行刀具更換。6小結(jié)通過(guò)深圳水庫(kù)截污工程盾構(gòu)隧道施工，證明盾構(gòu)機(jī)的改造和采用的相應(yīng)施工技術(shù)是成功的，但仍有值得總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)和需改進(jìn)的不足。1）在盾構(gòu)施工開(kāi)工前和施工過(guò)程中一定要將地質(zhì)預(yù)報(bào)工作時(shí)刻放在優(yōu)先考慮的位置，準(zhǔn)確而詳細(xì)的地質(zhì)資料數(shù)據(jù)對(duì)于工程的順利實(shí)施是至關(guān)重要的，在局部范圍內(nèi)施工進(jìn)展慢，且發(fā)生了

8、多次坍方的根本原因恰恰是由于忽視了這一點(diǎn)而造成的。2）盾構(gòu)施工采取何種工藝一定要與相應(yīng)地層情況相適應(yīng)，根據(jù)不同地層情況及時(shí)調(diào)整和更換工藝、措施，做到有的放矢。3）在硬巖中進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)，盾構(gòu)刀盤(pán)的轉(zhuǎn)速、推進(jìn)頂力、推進(jìn)進(jìn)尺必須相互協(xié)調(diào)，否則極易造成盾構(gòu)機(jī)械的損傷，其中刀盤(pán)轉(zhuǎn)速是影響推進(jìn)進(jìn)尺的關(guān)鍵，要提高掘進(jìn)速度必須增加刀盤(pán)轉(zhuǎn)速。4）氣壓平衡掘進(jìn)技術(shù)的關(guān)鍵在于對(duì)氣壓的控制，要及時(shí)根據(jù)掘進(jìn)的實(shí)際情況（推力、倉(cāng)內(nèi)土壓、進(jìn)尺等）控制，若采取全自動(dòng)化

9、控制氣壓穩(wěn)定和變化，效果將更加理想。5）也存在一些不十分令人滿意的地方，諸如復(fù)合刀盤(pán)刀具的布置和開(kāi)口形狀不規(guī)范，還存在進(jìn)土死角，在硬巖施工中由于滾刀量較多效果較好，但在進(jìn)入軟土中雖然拆除了部分滾刀，但由于滾刀的影響其它刀具布置受到影響，且拆除滾刀的空位亦被土體塞住而影響施工?？傊?，此次施工實(shí)踐給大家提供一個(gè)在富水區(qū)軟硬不均的各類(lèi)風(fēng)化巖層中盾構(gòu)掘進(jìn)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)將來(lái)在類(lèi)似環(huán)境的工程實(shí)施會(huì)有所幫助和借鑒，同時(shí)我們也期待空倉(cāng)無(wú)壓掘進(jìn)、氣壓平衡