復(fù)合地層與盾構(gòu)施工技術(shù)(已修改)
2025-08-29 09:39 本頁面
【正文】 復(fù)合地層與盾構(gòu)施工技術(shù)竺維彬 鞠世健盾構(gòu)法施工與其它傳統(tǒng)的地下工程施工工法一樣，其終極目標是完成一項特色的地下工程，比如一條地下隧道或地下車站，它的不同點在于，盾構(gòu)法采用了特殊的施工工具盾構(gòu)機。盾構(gòu)機是根據(jù)施工對象“量身定做”的，盾構(gòu)機制造所依據(jù)的對象，稱之為施工環(huán)境，它是基礎(chǔ)地質(zhì)、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地貌、地面建筑物及地下管線和構(gòu)筑物等特征的總和。由此可以看出，如果不詳細研究施工環(huán)境，也就造不出適應(yīng)性強的盾構(gòu)機，也就談不上順利地進行盾構(gòu)施工。在施工環(huán)境的諸多因素中，基礎(chǔ)地質(zhì)和工程地質(zhì)特征是最重要的，因為它們是盾構(gòu)機選型及采用盾構(gòu)施工工藝最重要的先決條件。在實踐當中，對地質(zhì)特征的研究往往被忽視。殊不知，沒有什么盾構(gòu)施工技術(shù)不是與地質(zhì)特征有關(guān)的，尤其是在復(fù)合地層中的盾構(gòu)施工。1復(fù)合地層的概念在盾構(gòu)施工的過程中，圍巖巖土力學(xué)、基礎(chǔ)地質(zhì)和工程地質(zhì)等特征的各向均勻性直接影響盾構(gòu)機的選型、盾構(gòu)施工工藝的選擇等關(guān)鍵性問題。從這個意義上講，可以宏觀地將圍巖地層區(qū)分為兩類：均一地層和復(fù)合地層。嚴格意義的各向同性的均質(zhì)地層在自然界是不存在的，本文定義的均一地層是指在開挖斷面范圍內(nèi)和開挖延伸方向上，由一種或若干種地層組成的，或巖土力學(xué)、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)等特性相近的地層或地層組合。均一地層有兩種情況：（1）單純的軟土地層：從地質(zhì)圖（見圖1）中可以看出，地鐵隧道穿越了Ⅱ?qū)樱饕獮榉凵百|(zhì)土和Ⅲ層為粉質(zhì)粘土，這兩種地層的物質(zhì)組成及其結(jié)構(gòu)和構(gòu)造都存在著一定的差異，但它們的巖土力學(xué)性質(zhì)以及工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特征就盾構(gòu)機的選型和盾構(gòu)施工而言，差別并不大。根據(jù)上述地層特點，南京地鐵選用了適應(yīng)軟土地層的盾構(gòu)機，其刀盤為平面直角型的，只安裝刮刀（見圖2）。類似的均一地層，還普遍存在于上海地鐵、天津地鐵、北京地鐵以及過長江隧道等的施工當中。（2）單純的硬巖地層（如西安~安康鐵路秦嶺Ⅰ線隧道）。隧道斷面范圍內(nèi)以兩種巖石為主，一種是混合片麻巖，單軸抗壓強度為78~137MPa，整體性較好，裂隙較少。另一種是混合花崗巖，單軸抗壓強度為122~162Mpa，節(jié)理較發(fā)育，裂隙較多。選用的盾構(gòu)機是典型的硬巖掘進機，刀具全部安裝滾刀，無需任何刮刀（見圖3）。（1）施工過程中盾構(gòu)機的模式基本上不需要變化。在軟土地層中，若采用土壓平衡模式，一般無需變化成開胸模式；在硬巖地層，若采用開胸模式掘進，一般無需變化成土壓模式。通常，在均一地層中的盾構(gòu)機，在設(shè)計和制造時，一般不考慮模式的變化。（2）盾構(gòu)機的結(jié)構(gòu)不需愛施工過程中進行改變。比如，在軟土均一地層中，刀盤采用軟土刀具，在施工過程中不需考慮是否會碰到硬巖而增加滾刀的問題。（3）盡管均一地層中其物性也會有較大的變化，但只需在施工工藝上作出調(diào)整。均一地層上述兩特點說明，在施工過程中盾構(gòu)機做出結(jié)構(gòu)
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