含砂砾岩裂隙发育软硬不均复合地层盾构施工技术探析.doc

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1、含砂砾岩裂隙发育软硬不均复合地层盾构施工技术探析摘要：通过对南京地铁二号线紫金山麓【苜蓿园站〜明故宫站】区间盾构施工中遇到的“地质灾害”进行分析，以及在后续施工中克服该段软硬复合地层施工中采取的一系列技术措施，引发对类似地层盾构施工技术的探讨。关键词：砂砾岩，裂隙发育，软硬不均复合地层，地面预加固，开仓，更换刀具，刀具管理，风险控制，成本管理。0引言随着盾构施工技术在城市地铁建设应用中的不断发展，软硬不均复合地层也越来越多的开始采用盾构法施工，但是在该类地层中采用盾构法滋工也引发出相应的技术难题。工程实例表明，如：刀具损耗巨大、更换刀具困难、推进难度大、掘

2、进模式选择困难等困扰施工的主要问题尚未得到很好的解决，特别是刀具磨损异常、消耗量大。需要经常检查更换刀具与地层不稳不满足直接开仓这一矛盾越来越明显的影响施工，情况严重部位甚至造成盾构被困，刀盘、刀具条件无法继续推进施工，又无法开仓检查更换刀具的困境［1］。含砂砾岩软硬不均复合地层是南京地铁二号线【苜蓿站〜明故宫站】区间盾构穿越的主要地层之一，也是该区间盾构施工中的难点，仅区间右线共210环252m含砂砾岩段含砂砾岩裂隙发育软硬不均复合地层盾构施工技术探析摘要：通过对南京地铁二号线紫金山麓【苜蓿园站〜明故宫站】区间盾构施工中遇到的“地质灾害”进行分析，以及在

3、后续施工中克服该段软硬复合地层施工中采取的一系列技术措施，引发对类似地层盾构施工技术的探讨。关键词：砂砾岩，裂隙发育，软硬不均复合地层，地面预加固，开仓，更换刀具，刀具管理，风险控制，成本管理。0引言随着盾构施工技术在城市地铁建设应用中的不断发展，软硬不均复合地层也越来越多的开始采用盾构法施工，但是在该类地层中采用盾构法滋工也引发出相应的技术难题。工程实例表明，如：刀具损耗巨大、更换刀具困难、推进难度大、掘进模式选择困难等困扰施工的主要问题尚未得到很好的解决，特别是刀具磨损异常、消耗量大。需要经常检查更换刀具与地层不稳不满足直接开仓这一矛盾越来越明显的影响

4、施工，情况严重部位甚至造成盾构被困，刀盘、刀具条件无法继续推进施工，又无法开仓检查更换刀具的困境［1］。含砂砾岩软硬不均复合地层是南京地铁二号线【苜蓿站〜明故宫站】区间盾构穿越的主要地层之一，也是该区间盾构施工中的难点，仅区间右线共210环252m含砂砾岩段软硬不均复合地层掘进就耗时6个月零6天。本文仅以区间右线推进通过该段地层施工中遇到的问题，对该地层和类似地层盾构施工提出一些分析和见解，以供探讨和参考。1工程简介南京地铁二号线【苜蓿站〜明故宫站】区间隧道采用土压平衡盾构施工，区间全长1306.9m,采用钢筋混凝土管片衬砌，共1086环。盾构下穿沪宁高速

5、匝道桥台、沪宁高速立交桥台、明城墙等建筑物，地下管线密集。隧道沿线穿越地层存在5段4种不同特点的地层，同一施工段存在垂直、水平方向不同地层的组合，地层软硬不均，地质纵断面图见图k图1苜蓿园〜明故宫站区间隧道地质纵断面示意图其中83〜297环含砂砾岩段软硬不均复合地层微风化砂砾岩与中微风化泥岩、强中风化泥质粉砂岩交互。盾构断面地层上软下硬，微风化砂砾岩局部强度很高，见表lo在地质补充勘察中微风化砂砾岩天然单轴抗压强度最大值为85.2MPa,饱和单轴抗压强度最大值为41.9MPa,盾构推进刀具损耗非常大；盾构机在该地层施工中因刀具损耗又无法直接开仓更换刀具致使

6、停机约2个月。同时在开仓检查发现地层裂隙发育，地下水丰富；在地质补充勘察发现隧道断面内岩面差异性较大，存在低于隧道结构底且不规则、不连续的地层空洞，见图2。表1复合地层岩石试验指标（平均值、标准值）图2含砂砾岩复合地层地质空洞纵剖面图2含砂砾岩裂隙发育软硬不均地层特征2.1地层风化程度不一，软硬不均。由于砂砾岩残积地层风化程度不一，局部风化程度高，呈“土化”形态，局部风化程度低，残留为砂砾石块，强度较高，见图3O残积层中的粉粒和粘粒含量比较高，而同时非常坚硬的颗粒、孤石又较多，因此在盾构机推进的过程中若处理不好会同时发生二种问题:在结泥饼的同时,对刀盘造成

7、严重磨损，刀具发生单边或多边严重偏磨。图3含砂砾岩软硬不均地层地质取芯图2.2地层裂隙、空洞发育，地下水丰富。地层裂隙、空洞发育，存在渗水通道，裂隙、空洞地段地下水富集；盾构穿越砂砾岩破碎带时，开挖面与破碎带富水空洞贯通，螺旋输送机易出现喷涌。同时，由于富水破碎带的存在，不具备气压进仓或敞开式进仓的条件，检修或更换刀具困难。2.3盾构掘进难度大，工况转换频繁［2］。由于盾构掘进断面岩层的完整程度及强度差别较大，粘粒、粉粒含量高，磴土结饼附着刀盘，磴土管理难度大；同时存在的完整性较好的坚硬大颗粒会造成刀盘及螺旋输送机被卡住，进而导致刀盘扭矩跳跃频繁。施工过程

8、中，盾构参数控制难度较大。2.4地质情况变化大经过前期地层空洞处理