2022年软硬不均复合地层盾构施工技术 .pdf
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1、1 / 6 软硬不均复合地层盾构施工技术李谷阳胡如成中铁五局城通公司,湖南,长沙 410007 摘要 本文结合大连地铁1 号线 103标七西盾构工区的工程实例,详细地分析了地铁隧道在穿越上软下硬不均地层时的盾构施工的主要特点、掘进参数、渣土改良技术及盾构在地层转换时的施工措施等关键技术,为今后在类似地层中采用盾构施工工程提供一定的参数的价值。 关键词 上软下硬不均地层;盾构;盾构参数;渣土改良1工程概述大连地铁一号线103 标七西盾构区间隧道起于七十九中学站后端,经长兴街沿西南方 向 至 西 安 路 站 前 端 , 区 间 设 计 起 点 里 程 为DK10+726.655 , 设 计 终 点
2、里 程 右 线 为DK11+617.080 ,左线为DK11+617.076 ,区间长度为右线885.17m,左线881.718m,区间设一处联络通道。区间盾构采用两次盾构始发,先从七十九中学右线始发,到达西安路站后,进行盾构机的拆卸然后吊出,转运到七十九中学站再进行左线始发,最后到达西安路站完成整个区间盾构施工任务。大连地铁 1 号线路 103 标七西盾构区间工程平面见图1所示。图 1 大连地铁 1 号线 103 标七 西盾构工程平面示意图2工程地质工程区域内地势基本平坦,地表高程在12.10m17.00m,区间沿线主要为马栏河二阶精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总
3、结 - - - - - - -第 1 页,共 6 页2 / 6 地层,后经人工改造。场区风内未发现明显的断裂构造,场地构造稳定性总体较好。本区间范围内上覆第四系人工堆积层)、第四系上更新统冲洪积层)、下伏震旦系长岭子组钙质板岩Zwhc )、中生代燕山辉绿岩)。区间右线主要为中风化钙质板岩,自稳性较好,且岩层单一。而区间左线主要穿越上软下硬不均匀岩层,上部为全风化岩层或局部位置有砂卵石层侵入,下部为中风化钙质板岩层,属于典型的垂直方向上软下硬复合地层,其隧道地质剖面图如图2 所示。图 2 左线隧道地质剖面图3软硬不均地层盾构掘进技术31 软硬不均复合地层盾构施工的主要特点1)经常变换盾构施工模式
4、。在软土地层或以软土地层为主的“上软下硬”地层施工时,一般要采用“闭胸模式”,而在以岩石地层,特别是自稳性较好的包括风化程度不一)岩石地层施工时则可采用半开胸式欠土压平衡模式)或开胸模式;在以砂层或以砂层为主的“上软下硬”地层中采用土压平衡模式施工时,可能需要通过加注膨润土等工艺转化为“土压平衡”模式等等。经常根据地层结构来转换盾构机模式,是在复合地层中施工的一大特点。2)盾构机的配置需要做出适当的调整。在硬岩段施工时,通常要采用全断面滚刀破岩模式,采用的刀盘开口率会较小;当掘进在软岩或软土地段时,通常都要将部分或全部滚刀换成适应软岩或软土的刮刀,此时的开口率也相应增大。3)采用的施工工艺和施
5、工参数也要根据地层的变化而变化。这些变化主要表现在不同地层需要的添加剂的种类和数量的不同;需要的辅助设备比如破岩机、超前钻机)的不同;盾构机姿态控制的不同等等。4)某些特殊的复合地层,可能需要一些辅助工法。采用辅助工法的主要原因是由于盾构机本身的设计功能的局限性造成的,而这种局限性在目前的技术发展阶段还较难以克服。比如,大连地铁103 标七西盾构区间在到达段存在中风化辉绿岩,单轴抗压强度32MPa,在这种条件下,以中风化钙质板岩为主设计的刀盘的刀具,显然有时难点适应这种高强度硬岩的要求,所以在无法更新刀盘的情况下,采用其它可行的辅助工法,比如先采用矿山法,开挖通过坚硬岩石段,之后,用盾构机拼装
6、管片完成隧道,根据以往工程经验,这是一种比较好的辅助选择。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页3 / 6 大连地铁七西盾构工区现场岩层情况见图3所示。图 3 现场岩层图32 盾构掘进参数的选择上软下硬是一种特殊的地质,既有软岩地层的不稳定性,又具有硬岩的强度。在这地层施工中,由于盾构机在推进过程中,刀盘上刀具切削掌了面上的土体时,上部软层较易进入土仓,而下部的较硬岩体不易破碎,盾构机的姿态较单一层面较难控制一些。其在掘进过程中参数的设定一般需要考虑以下几个方面的因素:1)刀盘的转速:在上软下硬地层中掘进,软岩部分只需对
7、掌子面进行切削即可达破坏土层,而下部岩石强度较高,处于这个地方的刀盘上的滚刀受力较大,硬岩对刀具及刀盘的磨损较大。所以要适当地降低刀盘的转速,使刀具受到的瞬时冲击小于安全荷载。刀盘的转速一般控制在于1.21.6r/min 。根据实际的地质条件,在刀具的选型及布置上在着重增强其对地质的适应性。在掘进中加大对刀具的检查力度,制定详细的刀具换刀方案。2)盾构姿态的控制:在上软下硬地层中掘进时,盾构机的姿态控制较难,容易使盾构轴线与隧道设计轴线产生偏离,所以,在掘进过程要加强对盾构机姿态的控制,随时利用 ZED 激光导向系统观测盾构掘进路线与设计线路之间的差异。同时,也要加强人工的复核工作,对已完成的
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