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

1、用心用心專注，服注，服務(wù)專業(yè)務(wù)專業(yè)鐵路、城市軌道交通專業(yè)學(xué)習(xí)資料鐵路、城市軌道交通專業(yè)學(xué)習(xí)資料[摘要]本文根據(jù)深圳水庫流域污水截排工程盾構(gòu)的成功施工實踐，介紹了在各類風(fēng)化巖層中薄覆土層、強透水條件下進行盾構(gòu)施工的技術(shù)，通過對舊盾構(gòu)機刀盤系統(tǒng)等的改造，確保了盾構(gòu)施工的成功。[關(guān)鍵詞]風(fēng)化巖薄覆土層強透水空倉無壓氣壓平衡盾構(gòu)復(fù)合刀盤盾構(gòu)法施工無需開挖、對周圍環(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)條件相對比較單一，而在各類風(fēng)化巖層相互交錯、薄覆土層、強透水條件下的工程施工比較罕見。本文結(jié)合深圳水庫工程的成功實例，介紹了一種在各類風(fēng)化巖層中盾構(gòu)的施工方法，對今后同類工程具有一定的參考價值。1工程概況及難點分析深圳水庫流域污水截排工程是確保深圳水庫水質(zhì)對水庫流域內(nèi)污染源進行綜合整治的項目工程見圖1。盾構(gòu)法施工段總長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、襯砌強度為C50、S8。圖1深圳水庫流域污水截排工程示意圖隧道沿線水陸交替，穿越深圳水庫梧桐山河口階地、沙灣河等微地貌單元，地層分布錯綜復(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（最高強度達120MPa以上）、全~微風(fēng)化長石石英砂巖、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地層工況工程難點分析如下。1）由于地質(zhì)條件復(fù)雜且深圳水庫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性淤泥，容易造成漏氣、噴發(fā)、上浮、坍方等，對盾構(gòu)掘進控制十分不利。3）沿線地表水豐富，且各類地層透水性強、斷裂帶存在承壓水，在盾構(gòu)掘進時易造成管涌、流砂、冒頂?shù)痊F(xiàn)象。4）盾構(gòu)

5、開挖面土體復(fù)雜多變、軟硬不均，對盾構(gòu)掘進施工造成很大困難，刀具更換困難，同時對盾構(gòu)機設(shè)備提出更高的要求。2盾構(gòu)機改造針對本工程地層復(fù)雜特點，對原日本進口的土壓平衡盾構(gòu)機進行局部改造：2.1刀盤設(shè)計針對隧道通過地層情況錯綜復(fù)雜，我們采取了面板式結(jié)構(gòu)刀盤，刀盤面板開口率30~35%，混合型布刀。用于巖石地層掘進用的盤狀滾刀刀盤共布置19把17＂盤狀滾刀，用心用心專注，服注，服務(wù)專業(yè)務(wù)專業(yè)鐵路、城市軌道交通專業(yè)學(xué)習(xí)資料鐵路、城市軌道交通專業(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，進而造成塌方現(xiàn)象。5刀具更換措施由于隧道經(jīng)過的全斷面巖層較多且強度大，最大達120MPa以上，同時在掘進過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進行地面加固處理。3）空倉無壓條件下進行刀

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）項完成后、刀具更換前采用加壓減壓措施進行破壞性試驗，確保不坍方后進行刀具更換。6小結(jié)通過深圳水庫截污工程盾構(gòu)隧道施工，證明盾構(gòu)機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)驗和需改進的不足。1）在盾構(gòu)施工開工前和施工過程中一定要將地質(zhì)預(yù)報工作時刻放在優(yōu)先考慮的位置，準(zhǔn)確而詳細(xì)的地質(zhì)資料數(shù)據(jù)對于工程的順利實施是至關(guān)重要的，在局部范圍內(nèi)施工進展慢，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)不同地層情況及時調(diào)整和更換工藝、措施，做到有的放矢。3）在硬巖中進行盾構(gòu)掘進，盾構(gòu)刀盤的轉(zhuǎn)速、推進頂力、推進進尺必須相互協(xié)調(diào)，否則極易造成盾構(gòu)機械的損傷，其中刀盤轉(zhuǎn)速是影響推進進尺的關(guān)鍵，要提高掘進速度必須增加刀盤轉(zhuǎn)速。4）氣壓平衡掘進技術(shù)的關(guān)鍵在于對氣壓的控制，要及時根據(jù)掘進的實際情況（推力、倉內(nèi)土壓、進尺等）控制，若采取全自動化

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)合刀盤刀具的布置和開口形狀不規(guī)范，還存在進土死角，在硬巖施工中由于滾刀量較多效果較好，但在進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舜问┕嵺`給大家提供一個在富水區(qū)軟硬不均的各類風(fēng)化巖層中盾構(gòu)掘進的實踐經(jīng)驗，對將來在類似環(huán)境的工程實施會有所幫助和借鑒，同時我們也期待空倉無壓掘進、氣壓平衡