大直徑泥水平衡盾構(gòu)穿越上軟下硬地層的施工技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國(guó)交通建設(shè)的飛速發(fā)展，采用大直徑泥水盾構(gòu)施工的隧道越來(lái)越多，穿越的地層也越來(lái)越復(fù)雜，盾構(gòu)在掘進(jìn)過(guò)程中難免會(huì)遇到各種不同的地質(zhì)條件，尤其是在泛珠三角地區(qū)的盾構(gòu)隧道施工將穿越更多的上軟下硬地層，逐漸成為隧道工程學(xué)科研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。這種地層，不僅增加了盾構(gòu)的施工難度，易造成盾構(gòu)偏離軸線、噴涌、開(kāi)挖面失穩(wěn)、結(jié)泥餅、刀盤刀具嚴(yán)重磨損、軟硬交界面處刀具的崩裂和導(dǎo)致地面嚴(yán)重沉降，同時(shí)還延誤施工工期，增加工程整治費(fèi)用。鑒于目前的情形，對(duì)于大直徑

2、泥水平衡盾構(gòu)穿越上軟下硬地層的施工技術(shù)研究就顯得尤為迫切和重要。
　　本文依托獅子洋隧道工程實(shí)例，系統(tǒng)總結(jié)了FEM數(shù)值模擬、刀盤刀具配置、掘進(jìn)參數(shù)選擇、姿態(tài)控制技術(shù)等上軟下硬地層綜合施工技術(shù)，極大的豐富了盾構(gòu)施工技術(shù)，對(duì)類似地層的施工有極強(qiáng)的借鑒和指導(dǎo)意義，推廣應(yīng)用前景十分廣闊。成果如下:
　　1、根據(jù)不同施工工況FEM數(shù)值模擬結(jié)果的分析比較，形成以下結(jié)論:盾構(gòu)的開(kāi)挖施工使得上部土層產(chǎn)生沉降位移，而下部巖層擾動(dòng)位移場(chǎng)較小，隧

3、道底板附近巖層出現(xiàn)較小上浮，同時(shí)，盾構(gòu)施工參數(shù)對(duì)最大沉降位移和最小上浮位移有影響。
　　2、大直徑泥水盾構(gòu)在上軟下硬地層施工中，盾構(gòu)刀盤采用面板式，刀盤開(kāi)口率選30％左右;刀具配置采用:外圈為4～6把滾刀，中外圈為全新旋轉(zhuǎn)刮刀，內(nèi)圈為磨損量不超標(biāo)的旋轉(zhuǎn)刮刀的混合刀具配置型式，并隨開(kāi)挖面硬巖比例和強(qiáng)度來(lái)調(diào)整滾刀所占比例。若上軟下硬地層較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)考慮在外圈同一軌跡線上布置一把滾刀和一把刮刀，且刮刀應(yīng)稍高于滾刀。
　　3、大直徑泥

4、水盾構(gòu)在上軟下硬地層施工中，盾構(gòu)的掘進(jìn)參數(shù)設(shè)置:通常情況下，扭矩系數(shù)一般不小于10，扭矩不應(yīng)大于最大扭矩的80％，不應(yīng)過(guò)分強(qiáng)調(diào)掘進(jìn)速度。在充分注意刀盤的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和盾構(gòu)設(shè)計(jì)的最大能力的前提下，采用降低刀盤轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速在1.1～1.2rpm之間;增大刀盤扭矩，扭矩的范圍基本上分布在5000～11000kNm;降低掘進(jìn)速度，掘進(jìn)速度平均在10～12mm/min;推力控制在4000～5000t。
　　4、在上軟下硬地層中，管片的姿態(tài)應(yīng)適應(yīng)于