富水砂卵石地层土压平衡盾构施工工法10.23

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1、富水砂卵石地层土压平衡盾构施工工法中铁隧道股份有限公司章龙管、杨书江、罗松一、前言盾构施工以其安全、快速、高效在国内外地下工程，尤其是城市地下铁道建设中得到越来越广泛的应用。但是，在富水砂卵石地层中还没有采用过。在使用盾构法进行城市地铁隧道修建中，不可避免的要对线路沿线地面建（构）筑物造成一定程度的影响，要求在盾构施工时既要保证盾构施工隧道本身的安全，还要解决好盾构穿越地层时对邻近既有建（构）筑物的影响问题。成都地铁一号线四标区间隧道沿成都市南北城市交通主干道人民南路下放穿行，沿线建（构）筑物众多，管线密集，盾构隧道全长4878.9m，埋深9~15米,隧道洞身地层基本为全断面

2、砂卵石层，国内尚无在该地层中盾构掘进施工的工程实例。在施工中，需要防止由于盾构隧道施工引起的地层移动和地表沉降，避免地表及周边既有建（构）筑物发生过量变形与破坏，是一具有相当难度的技术难题。如何解决盾构设备配套、碴土改良和同步注浆等，将成为盾构隧道施工成败的关键，也为以后国内类似工程提供经验和参考。因此，开发此工法非常重要和必要。结合隧道局科研课题“富水含大漂石砂卵石地层盾构施工关键技术研究（隧研合2006-26）”，中铁隧道集团成都地铁项目部开展了科技创新，取得了“富水砂卵石地层土压平衡盾构施工技术”这一新成果。形成了富水砂卵石地层土压平衡盾构施工的施工工法。该工法由于在处

3、理成都特有富水砂卵石地层盾构掘进进度，施工质量以及盾构施工对既有建筑物、管线影响方面效果均较明显，技术先进，故有显著的社会效益和经济效益。二、工法特点富水砂卵石地层土压平衡盾构施工工法具有施工质量高、施工进度快、施工安全对地面影响小的特点。（一）、施工质量高该工法在成都特有的富水砂卵石地层中施工效果好，施工质量高。成型隧道各方面指标均符合国家规范要求，管片错台、破损、渗漏均和少发生。（二）、施工进度快该工法在成都特有的富水砂卵石地层中还体现出施工进度快的特点。盾构机于2007年9月8日在现场组装完成并顺利始发，2008年1月29日完成火~桐区间945.1米的掘进，区间顺利贯通

4、。2月1日至2月28日盾构机过桐梓林站，2月28日在桐梓林站始发，截至4月26日桐~倪区间已掘进494.5米。左线最新最高月进度2008年3月1日~3月31日掘进234环，共357米，创造了在成都特有富水砂卵石中盾构掘进新记录。（三）、施工安全对地面影响小①该工法施工不受地面交通、河道、航运、潮汐、季节、气候等条件的影响，地面人文自然景观也受到良好的保护，周围环境不受施工干扰；②土压力平衡盾构在施工过程中对地表影响与浅埋暗挖等其他施工方法比较较小，且更易控制，地表相对安全。③按欧美和日本的施工经验，地层渗透系数与盾构选型关系示意图，则应选择泥水盾构，但通过实践证明，针对成都地

5、铁的水文地质条件，该盾构选型示意图并不是唯一条件，还有砂卵石的含量、粒径，地层的富水等条件。在做好针对本水文地质在刀盘设计、刀具布置、刀盘开口率、推力主驱动能力配置的情况下，土压力盾构是完全能够满足成都特有水文地质条件下的施工要求的。三、适用范围富水砂卵石地层中，临近建（构）筑物、管线密集、地面条件限制、地层构造复杂的土压平衡盾构地下工程施工。20四、工艺原理盾构法隧道的基本原理是用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。这个钢质组件在初步或最终隧道衬砌建成前，主要起防护开挖出的土体、保证作业人员和机械设备安全的作用，这个钢质组件被简称为盾构。盾构另一个作用是能够

6、承受来自地层的压力，防治地下水或流沙的入侵。土压平衡盾构属封闭式盾构。盾构推进时，其前端刀盘旋转掘削地层土体，切削下来的土体进入土舱。当土体充满土舱时，其被动土压与掘削面上的土、水压基本相同，故掘削面实现平衡(即稳定)。示意图如图4.1所示。由图可知，这类盾构靠螺旋输送机将碴土(即掘削弃土)排送至碴斗，运至地表。由装在螺旋输送机排土口处的滑动闸门或旋转漏斗控制出土量，确保掘削面稳定。图4.1土压力平衡盾构工作原理图五、工艺流程及操作要点（一）、施工工艺流程施工准备→盾构选型→盾构组装调试→盾构始发试掘进→盾构正常掘进→盾构到达施工。（二）、施工操作要点1、砂卵石地层盾构隧道土

7、压平衡盾构选型（1）、选型依据和选型原则盾构机的性能及其与地质条件的适应性是盾构隧道施工成败的关键。本标段盾构选型主要依据成都地铁1号线一期工程【火车南站站～桐梓林站～倪家桥站～省体育馆站】招标设计、岩土工程勘察报告和设计图纸，参考国内已有盾构工程实例及相关的盾构技术规范，结合我公司多年来地铁工程实际施工中积累的盾构施工经验，按照适用性、可靠性、先进性、经济性相统一的原则进行盾构机的选型。（2）、本工程盾构机的设计特点针对工程条件及工程地质特点，盾构机应具备以下功能特点：①基本功能要求盾构具有开挖系统、