浅议复杂地质条件下盾构法隧道施工技术

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1、浅议复杂地质条件下盾构法隧道施工技术　　摘要：随着城市发展，地下铁道作为运输通道将越来越重要，由于地下铁道的特性，地铁隧道必然发生交叉。本文结合施工经验介绍了盾构穿越复杂地质条件地层的掘进施工。其主要内容包括硬岩段掘进、上软下硬地层掘进，以及掘进中采取相关措施等方面的施工。关键词：盾构;硬岩;隧道施工Abstract:Withthedevelopmentofcity,theundergroundrailwayasatransportchannelwillbecomeincreasinglyimportant,duetothecharacter

2、isticsofundergroundrailway,subwaytunnelmustcross.Thispaperintroducestheconstructionexperienceoftunnelingshieldpassingthroughcomplicatedgeologicalconditionsofformation.Themaincontentsincludehardrocktunneling,two-layeredstratumtunnelingexcavation,andtakerelevantmeasuresandoth

3、eraspectsoftheconstruction.Keywords:shield;hardrock;tunnelconstruction中图分类号：U455.43文献标识码A文章编号61工程概况某地铁工程区间处于市中心区地段，地面周边环境复杂，且地质条件复杂，尤其是区间左右线穿越近400m高强度硬岩段且间杂软弱地层，给施工带来很大的难度。2复杂地质条件下施工难点区间通过高强度硬岩段，距离长，且间杂软弱岩地层。掘进难点：2.1盾构掘进、、等硬岩地层，对盾构机刀具、刀盘、螺旋输送机等设备会造成较大磨损；2.2当盾构机在残积层和岩石的全、强风化

4、层中掘进时，由于土层中含有一定的粘粒，在盾构施工中容易产生泥饼，使盾构掘进受阻。2.3同时存在多处上软下硬，软硬不均地层断面，使盾构掘进易出现跑偏、刀具偏磨等现象。（1）下部地层硬，易造成盾构机抬头；（2）对上部扰动大，易造成坍塌及多余出土。2.4层间水丰富。软弱岩层遇水极易崩解，造成碴土泥化，极易在刀盘中心部位结成泥饼，使得掘进困难。3复杂地质条件下掘进施工6盾构在硬岩地层、软硬不均地层中的掘进，既是一个施工控制的重点，同时也是一个施工上的技术难点。加上所掘进硬岩强度高、软弱岩层遇水极易崩解、且地层层间水丰富的特点，使得掘进施工难度倍增。本

5、区段施工要求高，提前做好机械设备、技术支持等施工准备工作，认真分析地质条件为长距离掘进高强度硬岩段间杂软弱岩层段打好坚实的基础；施工过程中准备的判断碴样，经过碴样试验、分析，结合详勘、补勘资料确定所掘进的地层，以采取相应的措施。3.1配置合适的刀盘根据区间地质状况，针对区间硬岩地层，刀盘配备以破岩能力为主的重型滚刀。3.1.1刀盘布置我们采用的盾构机刀盘设计破岩能力为250MPa，其刀盘布置如下图1所示。图1盾构机刀盘布置示意图其刀具配置为：5把中心滚刀，30把单刃滚刀，刀盘中心开口率28%。盾构机最大推力为36100KN，最大扭矩为6305

6、KNm。3.1.2滚刀设置6盾构机采用滚刀进行破岩，其破岩形式属于滚压破碎岩石。滚压破碎岩是一种破碎量大、速度快的机械破岩方法，其特点是靠工具滚动产生冲击压碎和剪切碾碎的作用达到破碎岩石的目的。如图2所示是滚刀滚压破碎的示意图，轴力P使滚刀压入岩石，滚动力矩M使滚刀滚压岩石，两者的共同作用使滚刀随着刀盘的转动和自身的旋转而在开挖面上压切产生沟槽，每一个刀刃在岩石上压切出一条沟槽。在向沟槽施加压力时，刀刃与岩体间产生侧向剪切力，如果产生的剪切力高到足以使槽间岩石破碎时，由于岩石具有的脆性，槽间的岩石就形成碎块而掉落。注：1—断裂体，2—碎断体，

7、3—密实承载体。一般情况下在滚压破碎中推力是主要的参数，因为它决定了扭矩（滚动力）以及其它参数；但是在决定滚压破碎的功率中扭矩是最主要的参数，因为它占破碎功的绝大部分。3.2掘进模式硬岩段→敞开式掘进模式；上软下硬→土压平衡掘进模式；软弱岩层段→土压平衡掘进模式。3.3土压平衡掘进3.3.1掘进特点土压平衡掘进时，刀具切削下来的土充满土仓，然后利用土仓内泥土压与作业面的土压和水压相抗衡，与此同时，用螺旋式输送机排土设备进行与盾构推进量相应的排土作业，掘进过程中，始终维持开挖土量与排土量的平衡，以保持正面土体稳定，并防止地下水土的流失而引起地表

8、过大的沉降。3.3.2掘进控制6在高强度硬岩段间杂软弱岩地层采用土压平衡掘进，保持土仓压力与作业面压力平衡是防止地表沉降，保证施工安全的重要因素。3.3.3注意事项