北京地铁盾构选型分析.pdf

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1、器工程材料与设备EngineeringMaterial&Equipment北京地铁盾构选型分析江玉生．窦硕(中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院，北京100083)摘要：介绍了盾构选型的基本原则和主要步骤，并结合北京地铁7号线某区间隧道实例具体分析了如何进行盾构的选型．并在一定程度上综合对比了土压平衡盾构和泥水平衡盾构的优缺点及2种盾构的发展趋势。关键词：北京地铁；盾构选型；土压平衡盾构；泥水平衡盾构；分析中图分类号：U455．31文献标志码：B文章编号：1009—7767(2014)05—0148-04AnalysisofShieldTypeSelectionforBeijingMetr

2、oJiangYusheng，DouShuo近年来，随着北京地铁的大量兴建，盾构工法施工占了越来越大的比重。盾构工法属于暗挖法，其有着对环境影响小、施工进度快、安全性高、地表占地面积少、适用地层范同宽等优点。盾构技术经过多年的发展．盾构机机型变得多种多样，盾构工法也不尽相同。其中泥水平衡盾构和土压平衡盾构是目前各类隧道施工的主流机型，泥水平衡盾构适用范围广，但设备造价较高，施工占用场地大；而土压平衡盾构则适用于黏土、粉土、砾石和卵石等地层，设备造价相对低于泥水平衡盾构，施工占用场地也较小。不同机型的盾构对施工的工期、经济、管理、完整性等各方面都有显著的影响。因此，在城市地铁施工过程中，盾构的选

3、型尤其重要。现主要结合北京地铁7号线百子湾站一化工站区间隧道(以下简称百一化区间)的盾构选型来做分析．以期为今后类似工程的实施提供借鉴。1盾构选型根据工程需求(隧道尺寸、长度、覆土厚度、地层状况、环境条件等)选定盾构机类型(具体构造、稳定掘削面的方式、施工方式等)的工作，简称为盾构选型【1】。盾构机选型主要根据隧道工程设计及施工条件、施工规范及标准等方面；根据各工程的地质及水文特点对盾构结构形式、驱动方式、主要技术参数、后配套的配置要求等进行调查研究；借鉴国内外先进技术和经验．从经济实用、安全可靠及技术层面进行综合考虑。现在地铁盾构施工大部分均采用土压平衡盾构148辛荭技术2014No．5(

4、Sep．)V01．32和泥水平衡盾构。根据日本盾构施工经验，当地层中的黏土含量不足10％时，不建议使用泥水平衡盾构【2]。当土层中黏土含量不足时．若使用泥水平衡盾构在开挖面上很难形成泥膜，开挖面易坍塌。通常而言，细颗粒渣土容易形成不透水的塑流体，能在土仓内填充密实，适用于土压平衡盾构；粗颗粒渣土流塑性差，难以填充密实，适用于泥水平衡盾构。盾构选型一般分为3个阶段：初步调查阶段、基本调查阶段和详细调查阶段【31。土层的流动性、可塑性、渗透性等情况，是盾构选型最基本的依据。盾构掘进会对地上建筑物、地下建筑带来不同程度的影响，因此，对施工周边环境的保护，也影响盾构的选型。盾构选型流程如图l所示。2

5、工程实例分析2．1工程概况北京地铁7号线百一化区间西起广渠路南侧、化工二厂旧址北侧的百子湾站。止于广华新城东侧的化工站。右线区间长度721．763m，左线区间长度687．566m(长链29．964m)。该区间隧道覆土8．4～10．0m。主要穿越地层为粉细砂、中粗砂和圆砾层，其中拱顶及大部分断面位于粉细砂层。侧壁围岩土体自稳能力较差，再加上潜水的影响，容易发生涌水涌砂和流土等不良现象，极易发生坍塌。根据勘察报告，钻孔最大深度42m，在勘察深度范围内，共发现2处地下水，地下水类型为上层潜水(二)和承压水(四)。场地地质条件勘察Jr线路走向选择调查(含平面位置、地质情况施工等因素)1L否一是上敞开

6、式开挖类型土压、泥水及复合盾构上地层沉降调查上Jr附加措施调查1L上TBM类型比较上施工方法的选择上选择TBM的类型图lTBM(盾构)选型流程图【22．2百一化区间盾构选型2．2．1根据T程地质选型百一化区间所处地貌类型主要为古金沟河故道以及河道两侧台地。该段地势总体基本平坦，根据钻探资料及室内土T试验结果，按地层沉积年代、成因类型，将该工程沿线勘探范围内的土层划分为人T堆积层(Q一)、第四纪全新世冲洪积层(Q4Ⅲ叫)、第四纪晚更新世冲洪积层(Q3“叫)3大层。区间填土层普遍分布，主要为粉土填土层、杂填土层，填土厚度一般为1．3～3．7m，填土为松散土层，力学性质差异较大，稳定性差。该区间隧

7、道主要穿越地层中具体地层所占比例如图2所示。由图2可知。该区间隧道穿越地层中粉细砂、中粗砂和圆砾占85％左右，而粉土和粉质黏土等黏性土仅占据15％左右，细颗粒含量较少．渣土较难形成不透水的流塑体，不易充满土舱的每个部位．在土舱中建立工程材料与设备器EngineeringMaterial&Equipment耋骓◆压力较难，实现土压平衡困难。泥水平衡盾构机通过排泥将掘削土砂从泥水舱内输送到地面．安全性好，且对周嗣