復雜地質(zhì)中盾構(gòu)帶壓換刀施工技術(shù)探析

1、復雜地質(zhì)中盾構(gòu)帶壓換刀施工技術(shù)探析復雜地質(zhì)中盾構(gòu)帶壓換刀施工技術(shù)探析馮宏朝馮宏朝王少鵬王少鵬摘要隨著城市地鐵的快速發(fā)展，盾構(gòu)隧道施工以其開挖速度快、對地面建筑物影響小、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點得到廣泛應用。當盾構(gòu)機在軟弱土層、砂層、卵石、上軟下硬等特殊復雜地質(zhì)中進行刀具檢查更換存在重大安全風險，本文結(jié)合深圳地鐵7號線西麗湖～西麗區(qū)間帶壓換刀施工的具體工程實例，分析總結(jié)土壓平衡盾構(gòu)機在復雜地質(zhì)中檢查、更換刀具的方法，經(jīng)實踐證明該技術(shù)可降低施工安全風

2、險、提高施工效率，保證工程的順利貫通，為類似工程建設提供借鑒。關鍵詞關鍵詞復雜地質(zhì)土壓平衡盾構(gòu)機帶壓換刀施工技術(shù)1前言在盾構(gòu)機掘進施工中，由于刀盤旋轉(zhuǎn)，通過刀具在地層中不斷切割土體而前進，不同的地質(zhì)刀具會發(fā)生不同程度的磨損，當磨損量過大時，將造成盾構(gòu)無法掘進，需要根據(jù)情況開倉進行刀具檢查和更換。人員進倉作業(yè)，一般分為兩種方式，即帶壓開倉和常壓開倉。常壓開倉在圍巖自穩(wěn)性良好或土層加固良好，不易發(fā)生透水、坍塌的地層中進行。而當?shù)孛婕庸虠l件受

3、限，且地層自穩(wěn)性較差，無法進行常壓開倉時，為保證人員、設備的安全，同時在計劃時間內(nèi)快速、安全地實現(xiàn)開倉作業(yè)的目的，借鑒國內(nèi)以往類似地層刀具檢查更換的經(jīng)驗，采取了帶壓進倉進行作業(yè)。2工程概況工程概況深圳地鐵7號線西麗湖站～西麗站（簡稱西西區(qū)間）左線長度1662.077m，右線長度1752.073m，采用直徑6250mm復合式土壓平衡盾構(gòu)機進行掘進施工。西西區(qū)間位于深圳市南山區(qū)，臺地地貌，地形稍有起伏，地面高程一般為EL13.10～EL28

4、.00m。該段區(qū)間隧道穿越地質(zhì)主要為粗砂、礫砂、礫質(zhì)粘性土、砂質(zhì)粘性土、粉質(zhì)粘土，以及全、強、中、微風化花崗巖和全、強風化花崗片麻巖等地層。受區(qū)域構(gòu)造影響，部分基巖節(jié)理裂隙發(fā)育，中、微風化花崗巖均較破碎，地下水豐富，水位均高于隧道頂部，總體地質(zhì)條件較差。3施工前準備施工前準備3.1開倉換刀點位置選擇盾構(gòu)施工前，分析區(qū)間地質(zhì)狀況，根據(jù)刀具磨損與地質(zhì)關系，初步擬定主動開倉換刀點，一般將主動換刀點選擇在地質(zhì)自穩(wěn)性良好的巖石地層中進行常壓開倉檢

5、查，必要時也可根據(jù)地面情況對地層進行注漿加固，采取常壓開倉檢查處理。當盾構(gòu)掘進過程中出現(xiàn)刀具磨損探測器報警、油缸推力增大、掘進速度減慢等異常情況時，判斷刀具可能存在磨損，需進行開倉檢查刀具時，一般需盡量避開粗砂、礫砂、淤泥層、上軟下硬等自穩(wěn)性較差的地層，選擇透水性較小的粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粘性土、花崗巖或花崗片麻巖中進行帶壓開3.4人氣倉調(diào)試帶壓開倉前，由專業(yè)機電工程師對盾構(gòu)機的風、水、電、通信、保壓系統(tǒng)進行檢查，確保各系統(tǒng)工作正常，并就各系

6、統(tǒng)的工作原理和操作方法向進倉作業(yè)人員、操倉員、相關輔助人員進行培訓，使作業(yè)人員熟悉設備操作方法及當發(fā)生異常情況時的應對措施。3.5開倉前主要輔助施工方法（1）當盾構(gòu)掘進至預定開倉位置前15m需加大同步注漿量，提高注漿壓力，一般每環(huán)注漿量7～10m3，同步注漿壓力為0.3～0.4MPa，確保管片壁后間隙能夠有效填充；（2）當盾構(gòu)掘進至預定開倉位置前7.5m調(diào)整好盾構(gòu)姿態(tài)，盡量減少糾偏，刀盤轉(zhuǎn)速適當降低，減少刀盤對開挖面土體的擾動；（3）盾

7、構(gòu)掘進至預定開倉位置時，通過同步注漿泵向土倉注入高黏度膨潤土漿，膨潤土為提前24h拌制的400目以上鈉基漿液，泥漿配合比為膨潤土：CMC：純堿：水=180：2：1：900，粘度為120S，儲備漿液不小于40m3。采用泥漿置換土倉內(nèi)渣土，置換過程中土倉壓力需高于正常工作壓力0.03MPa～0.05MPa，置換土倉渣土量的23，以保證泥漿能夠有效滲透至掌子面地層，考慮該掌子面地層為含礫砂層，制作泥膜時倉內(nèi)壓力大于正常工作壓力0.04MPa～

8、0.05MPa，泥膜制作過程中每2h慢速轉(zhuǎn)動刀盤2～3圈，壓力不足時需注入膨潤土漿進行補充，泥膜制作時間為48h，保證泥膜形成質(zhì)量。（4）當盾構(gòu)掘進至預定開倉位置后，對盾尾后3～6環(huán)管片進行全斷面二次注漿，漿液采用水泥水玻璃雙液漿，形成封水環(huán)，阻隔盾尾后方的滲水通道，增加盾尾附近成型隧道穩(wěn)定性；（5）通過盾體徑向注入孔注入聚氨酯化學漿液，在盾殼外形成封閉止水帶；（6）二次注漿前增加盾尾油脂的注入量，同時加強盾尾管片螺栓的復緊工作，保證盾

9、尾密封效果；（7）開倉前對盾尾附近的管片吊裝孔進行開孔，檢查盾尾后方是否存在流水情況。經(jīng)檢查符合要求后，方可進行開倉作業(yè)，否則應繼續(xù)進行止水注漿，直至合格。3.6有害有毒氣體檢測膨潤土置換期間，首先對螺旋機輸送口進行氣體檢測。人員進倉前，在土倉壁上的隔板平衡閥處監(jiān)測，開倉后在倉內(nèi)監(jiān)測，檢測合格后方可進行倉內(nèi)換刀作業(yè)。第一次進倉時，也可在人倉內(nèi)放置一只動物，觀察變化情況，進行活體檢測。3.7地面監(jiān)測測量人員在換刀部位地面布置沉降監(jiān)測點，一