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1、土压平衡盾构机非保压施工技术与应用第24卷第4期2010年8月土工基础SoilEng.andFoundationV_01.24No.4Aug.2010土压平衡盾构机非保压施工技术与应用徐炳喜，初月朗，申晋（中煤第三建设集团天津有限公司，天津300400）摘要:以沈阳地铁2号线13标区间盾构隧道掘进为背景，研究分析了土压平衡盾构机在富水的粉细砂,中粗砂和卵砾石复杂地层屮盾构掘进，提出了在该地层屮盾构机非保压的掘进模式.通过多个盾构施工实例证明采用该模式掘进既可以减少刀盘和刀具的较大磨损，降低总推力和扭矩，避免中途换刀,乂可以保证盾构正常安全地施工，该盾构掘进模式可供类似工程借
2、鉴.关键词:土压平衡，盾构，施工技术屮图分类号:TU455文献标识码:B文章编号:1004—3152（2010）04—0065—021引言土压平衡盾构机既适用于含水量和粒度组成比较适中的粉土，粘土，砂质粉土，砂质粘土，夹砂粉粘土等（土砂可以直接从掘削而流人土舱及螺旋排土器）土质,又能适应含砂量过高而不具备流动性的土质，此时要通过添加水，泥水或添加料使泥土压力可以较好地作用到掘削面上，且可使掘削土砂的流动性增加，通过螺旋排土器顺利排出•它是依靠控制推进速度，螺旋机输送转速，从而控制土仓内泥土形成的压力，以平衡地层水土压力.沈阳地铁2号线13标区间盾构隧道要穿越较长距离粉细砂，
3、中粗砂且部分含砾砂等砂卵石土的地层•在这种富水复杂的地层中要建立土压平衡，不但盾构机总推力和扭矩比较大（在加泡沫下，正常推进时推力为2500吨，扭矩达到84）,刀盘和刀具磨损大，而且通常推进5001TI左右就需要开舱换刀，不仅影响盾构施工速度，还存在安全风险;其次盾构要穿越浑河大街及苏抚铁路，苏抚铁路地表沉降要求高，不能超过10mm.因此,必须采取有效措施,使施工能顺利进行.2工程地质沈阳地铁2号线13标（会展中心站〜世纪广场站）区间隧道为双线单圆隧道，总长1204.3rn採用台〜6250口本小松土压平衡式盾构机自会展屮收稿日期:2010-07—08作者简介:徐炳喜，男,高
4、级工程师.心站向世纪广场站始发掘进.该场地地基主要由第四系全新统和更新统粘性土，砂类土,碎石类土组成•本标段掘进地层主要为（③一）粉质粘土,（④）中粗砂•其中砂性土透水性强,容易出现涌水和流砂，从而引起开挖面失稳和地面下沉.特别是突发性的涌水和流砂，将随着地层空洞的扩大引起地面大范围的突然塌陷.在穿越（④）层局部含有砾卵石的屮粗砂，砾砂层时，容易岀现由于大颗粒被切削头带动而扰动地层造成超挖和地层下沉的情况.根据地下水的赋存条件，水理性质，水力性质和含水层结构特征的不同将整个区段地下水由上至下分为两类•其中第四系松散岩类孔隙潜水,稳定水位埋深一般在7.90m〜13.00m之间
5、，主要赋存在中粗砂，砾砂及圆砾层中，单井单位涌水量1816.671”11./?m〜3665.02m./?m,属水量极丰富区.3土压平衡盾构机非保压施工技术为了保证顺利穿越浑河大街及苏抚铁路，在隧道100m试掘进期间,我们对掘进模式进行了摸索和总结，决定采用盾构机非保压的掘进模式,具体施工参数如下：⑴目标土仓压力设定0标土仓压力设定方法较多，本区问采用水土分算法•一般情况下，可以以盾构停止时开挖面上的土压力计的测定值近似作为目标土压力值的参考值，并且土压力值亦随着隧道覆土的厚度变化而变土工基础化，推进阶段必须及吋将实测地面沉降值与盾构推进土仓压力进行分析研究,不断进行调整，直
6、至找到最佳值，土仓压力现设定为O.lOMPa.(2)土体改良土压平衡盾构施工成功关键是要将切削面开挖下的土体在压力仓内调整成塑流状态•以气泡为添加剂的土体改良技术措施针对砾砂性地层所起到的效果是:①在地下水位较高的砾砂地层中，加入气泡以置换土颗粒中的水，降低开挖面的渗透性,抑制因土体喷涌和土体失水固结而引起地表沉降;②气泡的添加能明显减小开挖土体的强度，从而降低了盾构千斤顶推力，刀盘扭矩，最终控制了盾构推进对开控制推进速度跟出土量，保证土仓压力波动幅度最小，推进速度现设定为每分钟4cm/min~6era/rain.(4)出土量盾构在非保压掘进模式下施工,关键在于对掘进过程中
7、出土量的控制•非保压推进，尽管能降低盾构的总推力和扭矩，减少刀盘和刀具磨损,但很容易产生螺旋机往外抽土,造成盾构超挖，引起地面塌陷•每环理论出土量37.15m・,实际出土量控制在理论值的98〜100之间.4地表沉降监测结果挖土体的扰动，控制了地而沉降.盾构机在非保压掘进模式下，两次顺利地穿越(3)推进速度重大风险源浑河大街及苏抚铁路.左线穿越浑河大控制地表沉降的主要措施是减小盾构通过吋对街时的监测数据见表1,从表中可以看出最大地面地层的扰动，而速度过快势必使切削土体受挤压，土沉降为1.61cm(规范要求小于3.0c
