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《广州地铁复杂地质条件下的土压平衡盾构掘进技术研究的论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、广州地铁复杂地质条件下的土压平衡盾构掘进技术研究的论文摘要:广州地铁由于地质条件复杂,在施工中遇到了众多难题,如穿越溶洞、穿越高强度花岗岩、穿越珠江等,在施工过程中积累了大量的盾构施工经验。对广州地铁的地质条件进行分析,对复杂地质条件下的土压平衡盾构掘进技术进行了研究和总结。关键词:地铁;盾构;掘进技术1前言1995年,广州地铁在修建一号线时,通过国际招标方式利用盾构技术在软土和复合地层中成功修建地铁隧道。1999年后,广州地铁二、三、四、五号线更是大量采用盾构技术进行隧道修建,盾构机主要以土压平衡式为主。由于地质条件异常复杂,所遇
2、到的施工难题,是国内盾构施工中罕见的,比如穿越溶洞,穿越高强度花岗岩,穿越孤石等,在施工过程中积累了大量的复杂地质条件下的盾构施工经验,对广州地铁的土压平衡盾构施工技术进行研究和总结,以期对今后的盾构法隧道施工起到借鉴作用。2广州地质概述广州地铁沿线的工程地质、水文地质条件比较复杂,其中最重要的特点是工程范围内的岩土均一性差,物理力学特性差异大。地铁围岩既有十分松软富水的淤泥质土、中细砂层,又有较坚硬的砂砾岩、花岗片麻岩、混合岩,以及介于上述两类岩土之间具有不同风化程度的软塑～硬塑状粘性土层。软硬相间的红色砂泥岩是地铁隧道施工的主要
3、地层。3地质条件分析及复杂地质条件下的盾构掘进技术3.1盾构机过江技术广州地处珠江三角洲的河流密布区边缘,地铁隧道下穿江河时有发生。.早在地铁二号线海珠广场—市二宫站区间,盾构机首次穿越了珠江,虽然经历坎坷,但还是成功地穿越了。广州地铁三号线珠江新城站—客村站区间两次穿越北珠江干流(315m宽)和支流(80m宽),沥—大区间穿越了312m宽的三枝香水道和505m宽的南珠江。四号线大学城专线穿越了仑头海和官州河。在盾构施工中,盾构机在富水松散地层、断层或江底等地质条件下的掘进速度对其施工安全有着重要影响,因此保证盾构机完好是顺利通过这
4、些不良地层的关键,其技术要点如下:①过江前仔细检查大轴承、盾壳铰接和盾尾的密封状况,以保证设备完好和提高过江安全性,同时及时更换损坏刀具,必要时需要在洞内更换盾尾密封,并保证配件供应和盾构机各系统始终处于正常工作状态,提高掘进速度,避免盾构机在江底作不必要的停留,以降低风险。②施工中注意设置和控制盾构机施工参数,特别是利用声纳法或水压力感应器法等信息化反馈手段,及时摸清江底隆沉情况,以及时调整盾构机施工参数,将其掘进对河床的扰动降到最低。③适当缩短浆液胶凝时间,保证同步注浆质量,减少地层损失。④增加洞内排污设备能力,保证盾尾积水及时
5、排除。3.2盾构机穿越上软下硬地层3.2.1地质条件分析广州地铁地质资料显示,上部多为人工填土或全新统海陆交互沉积的淤泥或淤泥质土、淤泥质砂;下部为上更新统陆相冲积洪积形成的砂、土层;底部为基岩残积形成的粘性土层。盾构区间大部分在残积土层和岩石风化层中穿过,软硬不均地层现象明显。盾构施工过程中存在的主要问题是盾构掘进控制难度大,工况转换频繁。掘进面上下岩体的完整程度及强度差别较大,容易发生盾构机抬头事故。3.2.2主要施工技术措施①结合地质资料,注意分析盾构机的状态参数,及时发现上软下硬地层,以便采取相应措施。②采用土压平衡或气压平
6、衡模式掘进,必要时注入泡沫或泥浆对碴土改良,以减小刀具及刀盘的磨损。③采取措施,重视盾构的轴线控制和姿态控制:合理利用超挖刀;根据测量数据及时修正千斤顶推力组合;合理利用铰接千斤顶调整盾构姿态。④发现盾构机遇到孤石或硬岩时,降低推进速度和推力,增加刀盘转速,以更好地保护设备和控制轴线。3.3盾构机穿越岩石微风化带3.3.1地质条件分析广州地铁3号线地质钻探资料显示,在天河客运站—华师站区间及大塘—汉溪区间大部分为ⅲ类以上围岩,部分为iv、v类以上围岩,揭露出抗压强度最大达156mpa的硬岩。其长度范围在50～200m。由于在盾构施工
7、区间范围内硬岩距离短,若采用钻爆法施工,由于上覆土层厚达30m左右,增设竖井施工难度大,又不经济,所以采用盾构直接通过较为合理。盾构机穿越这类岩层时,盾构掘进时主要有以下特点:①掘进速度慢;②刀具磨损大,刀具更换频繁;③轴线控制难度大;④推力增大,有可能引起管片的裂缝;⑤岩石自稳能力强,适合采用敞开式掘进。3.3.2主要施工技术措施①采用单刃滚刀破岩,减少换刀次数与频率,提高施工进度。掘进过程中随时监测刀具和刀盘受力状态,确保其不超载。②增加开仓检查的频率,注意量测刀具的磨损情况,在地质条件允许的情况下及时更换磨损的刀具,避免损伤刀
8、盘。③如可能,换刀时启动刀盘伸缩装置,缩短换刀时间并在土仓内更换刀具,减少换刀时间对掘进循环的影响,提高设备利用率。④硬岩段掘进时启动盾构稳定装置,减小盾构机振动和防止盾构机产生超限扭转,使管片受力稳定,确保隧道成形质量和保护管片,防
