成都地铁盾构施工重难点分析及对盾构机的要求

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1、机械广ONSTRUCTIONEQUIPMENT成都地铁盾构施工重难点分析及对盾文/倪平利构机的要求［、■都地铁工程地质情况具有与国内其炉乙它城市地质迥然不同的特点•主要以砂卵石、泥岩以及二者混合的地层为主，且地下水丰富•因而正确分析盾构加工中的重点和难点•提出对盾构机的自对性要求及设计非常必要•笔者通过对肪都地铁1号线、2号线施工情况的详纽了解•并结合已开工的4号线的地质水文及周边建筑物的环境状况•形成此文。地质水文特点工程地质成都地铁地质情况极为复杂•包括人工填土、粉质粘土、粉土、细砂土层、卵石土层及泥岩地层等•但主要

2、穿越砂卵石、泥岩及二者混合的地层•砂卵石地层中卵石含量高达50%~85%•粒径以20-80mm为主•部分粒径大于100mm•最大粒径达180mm•砂卵石地层有松散体、稍密、中密和密实之分；卵石、砾石以岩浆岩、变质岩生成•填充物为中细砂、随机分布在透明体砂层•均勻性差、自稳能力差；砂卵石地层中还局部散步着粒径超过500mm的高强度漂石•卵石和漂石单轴抗压强度达55~165MPa°地层中还有全风化、强风化、中风化泥岩•这些泥岩均属于膨胀岩•具有遇水软化、崩解•失水开裂、收缩的特点•其单轴抗压强度约3~10MPa.水文状况砂卵

3、石地层为地下水主要含水层•地下水以潜水赋存期间•地下水位埋深3~8m•渗透系数为15~22m/d-为强透水层，富水性好；裂隙发育•基岩岩性为泥岩•岩石透水性、富水性均较差；地下水对混凝土结构无腐蚀性•对钢筋混凝土中钢筋无履蚀性•但对钢结构有弱腐蚀性。根据区域水文地质资料•成都览区丰水期一般出现在7、8、9月份•枯水期12'1'2月份，以8月份地下水位埋藏最浅•其余月份为平水期；決水期最高水位埋深2.5m•水位年变化幅度一般在1.5~2m之间；线路旁边常有建筑施工降水影响•引起区间地下水位下降至6.2~8.0m。施工环境❷

4、线路大部分均在繁华的城市中穿过•而且主要沿市政道路下行进•因帀要穿越普通房屋、商场、酒店、加汩站、停车场、河流、铁路、公路隧道、军事设施等•具有极高的风险。，:盾构区间需要穿过的房屋许多为上世纪80年代以前、甚至更早修建能砖混结构民房•多为一层或者多层建筑•基础结构稳定性差•许多房屋受5.12大地震影响结构已早破坏•有空房屋墙壁也已幵裂严重•给盾构的安全施工带来很大隐患。盾构穿越区间-其上埋设有较多管线-尤其是在十字路□处-管线尤其居多•主要有自来水管、污水管、雨水管、煤气管、电力、通信电缆、光纤、交警信号线等•纵横交错

5、•星罗棋布•给盾构施工产生影响。q部分标段因场地狭小且不规则，始发井尺寸小・长度不足•导致盾构初无法一次全部下井•只能进行分体处发•期间只能采用小磴斗进行出土•并下管片运输时间也耗时较长•对盾构施工的正常掘进速度造成较大影响。亡部分标段因始发井场地狭小•可利用空间小，渣土坑及管片场地相走不足•经详细规划布置-个别标段笊渣土坑容量仅为752m3（12环左右出土量）•管片场地容量15环左右•>1土和管片容量太小•无法满足两台盾松同时掘进•两台盾构机相互制约-严產影响施工工期。线路设计成都地铁盾构区间线路设计一般最小曲线半径为

6、300mm•线间距在12-16m•线路轨面埋深12~26m•坡度2%o~35%o。隧道设计为单园盾构区间•祀砌管片外径为D6000mm-内径为D5400mm,宽度为1200mm,错缱拼装•为3+2+1结构•即3个标准块、2个邻接块、1个封顶快•弯螺栓连接；釦向螺栓分度36度•曲线环每环楔形量38mm°工程重难点分析砂卵石地层掘进时盾构主驱动扭矩问题因成都地铁中密、密实卵石层中〈3-8〉细颗粒成分含量少-殖土的犀擦阻力大•刀盘需要较大的搅拌力矩•—般约为4000〜5000kNm•在盾构扌厉进时•土仓一旦建立压力•则刀盘扭莊

7、急剧增大•据1号线、2号线施工绍验，所需额定扭矩最好一般在6000kNm以上，脫困扭矩在7000kNm以上。因此，对于成都地钮所需盾构机•必须充分考虑主驱动扭莊据分析•目前在国内同等型号规格、且配置相对较高的盾构机为在华南地区采用的盾构机・其一般主轴承设计均为2.6m•实现的额定扭矩为4500kNm-脱困扭矩为5300kNm•所以很难适应于成都地铁的施工要求•因此•从这点考虑•成都地铁所需盾构机最好采用3.0m以上的主轴承•再配备相应的配置•方能满足扭矩要求。砂卵石地层盾构欠压掘进问题因成都地铁砂卵石地层中细颗粒含量少•

8、透气性好•盾构机土仓压力壮建立相对较难•而且经常发生欠压掘进的情况•这时就易产生较大沉降•严重时，掌子面特别是拱顶将发生坍塌；而且•由于刀盘掘进时常常扰动地层发生超挖现象•此时同步注浆又不能补充•因而极易形成空洞•即便当时不会发生沉降•但盾构过后地面会陆续发生汎降•1号线、2号线在隧道已修建好一年多的时间里还在发生此