國(guó)內(nèi)土壓平衡盾構(gòu)越江工程實(shí)例(編輯修改稿)
2024-11-30 17:12 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 化層單軸極限抗壓強(qiáng)度最大為 。盾構(gòu)機(jī)穿越珠江區(qū)段隧道左質(zhì)縱剖面見(jiàn)圖 ， 具體地質(zhì)情況見(jiàn)表 22。 圖 過(guò)江段地質(zhì)縱剖面圖 表 22 珠江江底地質(zhì)情況一覽表 地段 洞身地質(zhì)情況 洞頂巖層厚度及性質(zhì) YDK4+730～YDK4+810 (北珠江段 ) 8.9地層 cf =15～ 20MPa 平均 14m 洞頂覆蓋層以⑺強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖 .⑻紅巖中風(fēng)化巖為主 YDK4+810～YDK5+060 (海心沙 ) 8地層 cf =6～ 24MPa 12～ 14m 洞頂覆蓋層以⑺泥質(zhì)粉砂 巖 . ⑻紅巖強(qiáng)風(fēng)化帶為主 YDK5+060～YDK5+375 （南珠江段） 7.8.9地層 cf =5～ 10MPa 最小 7m（ YDK5+310），最大 17 m YDK5+310 處前后 25m范圍內(nèi)巖層厚度≤ 3 m 洞頂覆蓋層以⑺泥質(zhì)粉砂巖 . ⑻紅巖強(qiáng)風(fēng)化帶為主 盾構(gòu)機(jī)主要特點(diǎn) 本工程采用德國(guó)海瑞克公司生產(chǎn)的土壓平衡盾構(gòu)機(jī) S181和 S182(型號(hào) )進(jìn)行施工。每臺(tái)盾構(gòu)機(jī)的刀盤上均布置了中心滾刀 6把、正面滾刀和邊緣滾刀 13 把、正面刮刀 64 把、邊刮 刀 32 把。刀盤開(kāi)口率為 28%。盾構(gòu)機(jī)的最大總推力為34210kN，刀盤轉(zhuǎn)速為 0～ 。采用螺旋機(jī)、皮帶機(jī)出渣和電瓶車泥斗水平運(yùn)輸、龍門吊垂直提升的方式出土。在盾構(gòu)機(jī)螺旋出土機(jī)的出口處設(shè)置安全閘閥，防止珠江水突然涌入盾構(gòu)機(jī)。 過(guò)江段施工遇到的問(wèn)題及對(duì)策 （ 1）盾構(gòu)機(jī)密封性能不良 兩臺(tái)德國(guó)海瑞克盾構(gòu)機(jī)最大的問(wèn)題是存在因盾尾密封刷損壞導(dǎo)致盾尾密封性能不良問(wèn)題。在過(guò)江前的掘進(jìn)中，由于盾尾密封性能不良，同步注漿的漿液和地下水大量滲漏到盾尾，給施工帶來(lái)極大的不便，并影響到隧道的質(zhì)量。在江底掘進(jìn) 時(shí)，如果江底地下水較大，大量地下水從破損的盾尾滲流到隧道內(nèi)，后果將不堪設(shè)想。盾尾密封是保證盾構(gòu)機(jī)與地下水隔離的一道非常重要的屏障，因此在過(guò)江前，必須解決盾尾密封問(wèn)題。這是保證盾構(gòu)江底施工安全的最重要的因素。 如果在地面或者在盾構(gòu)機(jī)沒(méi)有開(kāi)始掘進(jìn)之前進(jìn)行盾尾密封更換，更換工作就比較容易操作。但是，在隧道內(nèi)更換盾尾密封，則具有較大的技術(shù)難度。在本工程之前，廣州地鐵建設(shè)史上還沒(méi)有進(jìn)行過(guò)洞內(nèi)盾尾密封更換的施工經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)施工單位詳細(xì)研究，最終確定了盾尾更換方法，并成功地完成了盾尾密封的更換。在過(guò)江過(guò)程中盾尾密封性能良好。 現(xiàn)將盾尾更換的關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)如下。 ① 首先選擇穩(wěn)定的地質(zhì)條件，盡量避免在軟土地層中更換； ② 對(duì)盾尾刷后部 2～ 5環(huán)的管片進(jìn)行管片壁后二次注漿 (水泥 — 水玻璃雙液漿 )，將管片與地層之間的流水通道完全封死，防止地下水通過(guò)盾尾進(jìn)入盾構(gòu)內(nèi)； ③ 將千斤頂推進(jìn)至 1200mm 行程位置左右。此行程可將已經(jīng)安裝的貼著千斤頂撐靴的管環(huán)部分環(huán)片拆除，并將盾尾刷露出 1～ 2 道，既可保證更換的安全性，又具備操作性； ④ 先拆下 K和 C 塊 (K 塊或 B 塊 )，放至隧道底部，更換該位置的盾尾刷。更換完畢后，馬上在盾尾刷鋼絲中和盾尾刷之間空隙使用盾尾密封油脂進(jìn)行填充，并要保證填充飽滿； ⑤ 再按照順時(shí)針?lè)较?，依次拆?B→ A1→ A2→ A3 塊。每拆除 1 塊管片，更換該塊管片位置的盾尾，并按照 4)中要求填涂該塊管片位置處油脂，但要注意，此時(shí)拆除的管片需順時(shí)針安裝在上次已經(jīng)更換好尾刷的位置 (如 B 塊安裝在原 K塊和 C塊位置， A1 塊安裝在原 B塊位置 )，最后安裝 C塊和 K塊； ⑥ 注意事項(xiàng)：更換尾刷過(guò)程中，需要保證千斤頂推力≥ 4000 kN，以免盾構(gòu)機(jī)低頭或引起較大地表沉降。準(zhǔn)備好充足的緩沖墊，對(duì)拆除管片過(guò)程中受到破壞的緩沖墊和橡膠止水條使用專用膠水及時(shí)進(jìn)行黏貼；新更換的盾尾刷剛度較大，管片安裝就位困難，此時(shí)需要使用管片安裝器認(rèn)真小心安裝。 （ 2）江底噴渣 江底掘進(jìn)過(guò)程中在 620 環(huán)、 654 環(huán)等位置時(shí)，由于掘進(jìn)速度慢，隧道圍巖滲水量大，同時(shí)夾有松散砂礫層，渣土的和易性不好，輸送皮帶不能及時(shí)帶走渣土，造成土倉(cāng)內(nèi)土壓過(guò)大，當(dāng)壓力 時(shí)，打開(kāi)螺栓機(jī)倉(cāng)門時(shí)泥水就會(huì)從 倉(cāng)門噴出，發(fā)生噴渣。 在實(shí)際操作中，進(jìn)行渣土改良，采取減少泡沫供應(yīng)量 (主要是減少水量 )和暫停掘進(jìn)的措施。同時(shí)逐漸從出土口放水降低土壓至 ～ 以后，再恢復(fù)正常掘進(jìn)及出渣。為避免流向土倉(cāng)的水量過(guò)大，把注漿管 (上部 1或 4)拆下一根放水，以降低來(lái)自管片后部的水壓，使土倉(cāng)內(nèi)的渣土不至于成泥水狀，造成出土困難。但此時(shí)，泡沫系統(tǒng)不能關(guān)閉，液體流量可控制在 30L/min 內(nèi)，氣體流量要保持 250～ 300 L/min 左右，防止堵管現(xiàn)象發(fā)生。另外，噴渣現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，應(yīng)在刀盤扭矩允許的條件下，盡量提高掘 進(jìn)速度，以期多削土體吸收水分。采取以上措施后，較好地控制了噴渣，大大加快了施工進(jìn)度。另外，在設(shè)備配備上，增加排水設(shè)備，加強(qiáng)隧道、盾尾排污能力，使噴渣、盾尾積水能迅速排到洞外，保證管片順利安裝。 （ 3）防止江底坍塌 根據(jù)設(shè)計(jì)和地質(zhì)勘探資料， YDK5+310 處前后 25m 范圍內(nèi)巖層厚度應(yīng)≤ 3 m，穿越時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制江底沉降，防止盾構(gòu)機(jī)推力過(guò)大破壞洞頂巖層，引起江底坍塌，造成江水灌入洞內(nèi)。 控制江底沉降，首要的是盡量減小對(duì)江底地層的擾動(dòng)。為此，施工時(shí)采用聲納法對(duì)江底沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)結(jié)合盾構(gòu)機(jī)及管片姿態(tài)監(jiān) 測(cè)，通過(guò)信息反饋及時(shí)調(diào)整相關(guān)施工參數(shù)。 掘進(jìn)技術(shù)措施 （ 1）推進(jìn)參數(shù)的選擇 根據(jù)該區(qū)段的地質(zhì)情況分析，以〈 8〉號(hào)地層為主，〈 7〉、〈 9〉號(hào)地層相對(duì)較少，巖質(zhì)相對(duì)較硬，并根據(jù)兩次實(shí)地開(kāi)倉(cāng)檢查掌子面的土質(zhì)觀察，存在硬巖并夾有少量松散的砂礫層，故選擇推力時(shí)一般應(yīng)≤ 12020kN。刀盤扭矩一般選擇在 2 550～ 之間，最大值≤ 。根據(jù)推進(jìn) 500 環(huán)距離的情況看，正常推進(jìn)時(shí)，扭矩一般在 左右波動(dòng)，瞬間最大扭矩 。推進(jìn)速度為10～ 50 mm/min 之間，最大超過(guò) 76 mm/min，最小則在 10mm/min 左右。具體參數(shù)見(jiàn)表 23。 表 23 過(guò)江區(qū)段掘進(jìn)參數(shù)表 地層 推力 kN 扭矩（ kN m） 速度 (mm/min) 土倉(cāng)壓力 MPa 8（為主） ,7,9 11000～ 12020 2550～ 3150 35～ 40 ～ 9(為主 ),8 12020～ 15000 2850～ 3375 10～ 20 0～ (2)推進(jìn)模式的選擇 根據(jù)地質(zhì)勘查資料和實(shí)地開(kāi)倉(cāng)檢查對(duì)掌子面地質(zhì)情況的結(jié)果分析，認(rèn)為土質(zhì)有較好的穩(wěn)定性，江底發(fā)生 坍塌的幾率不大。但由于過(guò)江區(qū)段地質(zhì)裂隙發(fā)育，裂隙水比較多，且地層夾有松散砂礫層，有可能形成滲水通道。監(jiān)測(cè)的結(jié)果亦表明了該區(qū)段的滲水量
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