國內(nèi)土壓平衡盾構(gòu)越江工程實例(編輯修改稿)
2024-11-30 17:12 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 化層單軸極限抗壓強度最大為 。盾構(gòu)機穿越珠江區(qū)段隧道左質(zhì)縱剖面見圖 ， 具體地質(zhì)情況見表 22。 圖 過江段地質(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紅巖強風(fēng)化帶為主 盾構(gòu)機主要特點 本工程采用德國海瑞克公司生產(chǎn)的土壓平衡盾構(gòu)機 S181和 S182(型號 )進行施工。每臺盾構(gòu)機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。刀盤開口率為 28%。盾構(gòu)機的最大總推力為34210kN，刀盤轉(zhuǎn)速為 0～ 。采用螺旋機、皮帶機出渣和電瓶車泥斗水平運輸、龍門吊垂直提升的方式出土。在盾構(gòu)機螺旋出土機的出口處設(shè)置安全閘閥，防止珠江水突然涌入盾構(gòu)機。 過江段施工遇到的問題及對策 （ 1）盾構(gòu)機密封性能不良 兩臺德國海瑞克盾構(gòu)機最大的問題是存在因盾尾密封刷損壞導(dǎo)致盾尾密封性能不良問題。在過江前的掘進中，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，給施工帶來極大的不便，并影響到隧道的質(zhì)量。在江底掘進 時，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)機與地下水隔離的一道非常重要的屏障，因此在過江前，必須解決盾尾密封問題。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)機沒有開始掘進之前進行盾尾密封更換，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)史上還沒有進行過洞內(nèi)盾尾密封更換的施工經(jīng)驗。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。在過江過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 對盾尾刷后部 2～ 5環(huán)的管片進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，防止地下水通過盾尾進入盾構(gòu)內(nèi)； ③ 將千斤頂推進至 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行填充，并要保證填充飽滿； ⑤ 再按照順時針方向，依次拆除 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，此時拆除的管片需順時針安裝在上次已經(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：更換尾刷過程中，需要保證千斤頂推力≥ 4000 kN，以免盾構(gòu)機低頭或引起較大地表沉降。準(zhǔn)備好充足的緩沖墊，對拆除管片過程中受到破壞的緩沖墊和橡膠止水條使用專用膠水及時進行黏貼；新更換的盾尾刷剛度較大，管片安裝就位困難，此時需要使用管片安裝器認(rèn)真小心安裝。 （ 2）江底噴渣 江底掘進過程中在 620 環(huán)、 654 環(huán)等位置時，由于掘進速度慢，隧道圍巖滲水量大，同時夾有松散砂礫層，渣土的和易性不好，輸送皮帶不能及時帶走渣土，造成土倉內(nèi)土壓過大，當(dāng)壓力 時，打開螺栓機倉門時泥水就會從 倉門噴出，發(fā)生噴渣。 在實際操作中，進行渣土改良，采取減少泡沫供應(yīng)量 (主要是減少水量 )和暫停掘進的措施。同時逐漸從出土口放水降低土壓至 ～ 以后，再恢復(fù)正常掘進及出渣。為避免流向土倉的水量過大，把注漿管 (上部 1或 4)拆下一根放水，以降低來自管片后部的水壓，使土倉內(nèi)的渣土不至于成泥水狀，造成出土困難。但此時，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，應(yīng)在刀盤扭矩允許的條件下，盡量提高掘 進速度，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，大大加快了施工進度。另外，在設(shè)備配備上，增加排水設(shè)備，加強隧道、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，穿越時應(yīng)嚴(yán)格控制江底沉降，防止盾構(gòu)機推力過大破壞洞頂巖層，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江底地層的擾動。為此，施工時采用聲納法對江底沉降進行實時監(jiān)測，同時結(jié)合盾構(gòu)機及管片姿態(tài)監(jiān) 測，通過信息反饋及時調(diào)整相關(guān)施工參數(shù)。 掘進技術(shù)措施 （ 1）推進參數(shù)的選擇 根據(jù)該區(qū)段的地質(zhì)情況分析，以〈 8〉號地層為主，〈 7〉、〈 9〉號地層相對較少，巖質(zhì)相對較硬，并根據(jù)兩次實地開倉檢查掌子面的土質(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 500 環(huán)距離的情況看，正常推進時，扭矩一般在 左右波動，瞬間最大扭矩 。推進速度為10～ 50 mm/min 之間，最大超過 76 mm/min，最小則在 10mm/min 左右。具體參數(shù)見表 23。 表 23 過江區(qū)段掘進參數(shù)表 地層 推力 kN 扭矩（ kN m） 速度 (mm/min) 土倉壓力 MPa 8（為主） ,7,9 11000～ 12020 2550～ 3150 35～ 40 ～ 9(為主 ),8 12020～ 15000 2850～ 3375 10～ 20 0～ (2)推進模式的選擇 根據(jù)地質(zhì)勘查資料和實地開倉檢查對掌子面地質(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)測的結(jié)果亦表明了該區(qū)段的滲水量
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