富水砂卵石地层土压平衡盾构快速施工---杨书江

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1、富水砂卵石地层土压平衡盾构长距离快速施工技术杨书江中铁隧道股份有限公司一、简介二、盾构选型三、快速施工四、建构筑物的保护五、监控量测六、对今后施工的建议简介成都地质以地下水位高、卵石含量高硬度高、漂石含量高且局部密集成群著称。成都地铁1号线盾构4标左线隧道长2328.2米，包括火车南站～桐梓林站、桐梓林站～倪家桥站、倪家桥站～省体育馆站三个区间，区间长度分别为943.5米、888.5米、496.2米。区间隧道下穿火车南站民房、股道群、机场高速立交桥、二环路人南立交桥等建筑物，地下管线密集。隧道主要穿越〈3－7〉卵石土层，部分地段穿越〈4

2、－4〉卵石土层，卵石含量高达55～80%，卵石成分主要为中等风化的岩浆岩与变质岩，单轴抗压强度65.5~184MPa。卵石粒径以30～70mm为主，局部80～120mm，地层中粒径大于200mm的漂石含量占0～22.3%（重量比）且局部密集成群，全线已发现最大漂石粒径达670mm，地下孔隙水主要赋存于砂卵石土层中，含水层总厚度18.2～23.8m，为强透水层，渗透系数12.53~27.4m/d，枯水期地下水位埋深3~5m，丰水期2~4m。盾构选型刀盘结构1)刀盘结构形式刀盘直径6250mm，开挖直径6280mm。面板式结构，中心支撑方式

3、。刀盘转速0～4.5rpm，可双向旋转。2）刀盘驱动采用液压驱动，由九个液压马达通过九个减速箱来驱动刀盘。主轴承外径为3000mm，设计寿命10000h，最大推力34210kN，额定扭矩6000kNm、脱困扭矩7150kNm。3）刀盘的开口形式开口率28％，有8个开口槽，刀盘开口部分加焊非封闭式隔栅，只允许粒径300mm以下的碴块进入土仓。4）碴土改良注入口设计刀盘面板上有8个泡沫注入口，隔仓壁上预留4个泡沫注入口备用。泡沫注入口也可以用来加注水、细粒膨润土和其它添加剂。5）耐磨设计在刀盘面板和外缘进行硬化处理并用进口焊条焊接格栅状的耐

4、磨材料，每个进碴口的周圈进行硬化处理并堆焊耐磨材料。盾构选型刀具类型及组合初装刀为4把17寸中心双刃滚刀，32把17寸单刃滚刀，28把重型宽刃齿刀，8套刮刀。螺旋输送机采用轴式双螺旋形式，1号螺旋机长度13400mm，2号螺旋机长度8100mm，无极变速，转速0～22rpm，最大出碴量285m3/h。螺旋直径800mm，节距630mm，螺旋带高度290mm，粒径小于300mm的卵石可直接进入土仓并通过螺旋输送机输出。1号螺旋机前端1/3的螺旋焊接了耐磨块，对前1/3的螺旋筒内壁进行了耐磨处理。快速施工掘进参数◆始发段掘进车站围护结构采用

5、直径1500mm的玻璃纤维筋人工挖孔桩，盾构始发时不凿除围护桩，可以避免围护结构凿除时引起的端头土体失稳。1）刀盘转速：刀盘转速控制在1.0rpm，并尽可能选择低速。2）推力：始发段掘进时总推力不宜大于1200t，推进速度不宜大于25mm/min。3）土仓压力：盾构破桩掘进时采用敞开式模式，进入原状土层后采用土压平衡模式掘进，土压力0.6～1.0bar◆正常段掘进1）土仓压力：控制3号压力传感器压力1.2-1.3bar，并实时调整，在停机时适当提高土仓压力，避免地面发生较大的沉降。2）刀盘转速及贯入度：刀盘转速在1.0～1.1r/min

6、，刀具贯入度在50-60mm，掘进速度可保持在50-70mm/min左右。在大粒径砂砾石地层中尽可能采用小转速掘进，可以较好地保护刀具。3）油缸推力及行程：相向两组油缸推力值差一般在50bar以内，四组油缸行程差一般不大于40mm，总推力在1200～1500t左右。4）掘进姿态：直线段水平姿态控制在0±5mm以内，曲线段水平姿态控制在0±10mm以内，掘进时每环姿态调整量控制在10mm以内。富水砂卵石地层土压平衡盾构长距离快速施工技术◆贯通前50米掘进盾构距车站围护桩约50m时，根据盾构姿态测量和洞门复测结果，制定盾构姿态调整方案。土压

7、0.6±0.1bar，速度40mm/min以内，推力1400t以内，刀盘转速1.0r/min。距离贯通面10m时遵循“小推力，低转速，少出土”的原则逐步降低土仓压力，盾构推进保持匀速、平稳，速度控制在20mm/min以内，土压0.4±0.1bar，推力1200t以内，刀盘转速0.8r/min。◆车站围护桩段掘进洞门围护结构采用4根桩径为1500mm的玻璃纤维筋人工挖孔桩，盾构破桩时遵循“小推力、低转速，减小扰动”的原则，确保不对车站端墙造成破坏。掘进模式从土压平衡逐步向敞开式过渡，破桩速度控制在10mm/min以内，推力不大于1000t

8、。富水砂卵石地层土压平衡盾构长距离快速施工技术注浆◆洞门圈处注浆安装完＋2环管片后，盾尾已完全进入隧道内，停止掘进对洞门圈注浆。洞门圈处总注浆量约10m3，注浆压力不超过0.3MPa。◆同步注浆1）注浆压力