全断面无水砂层盾构施工技术.pdf

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1、!呈釜墨童里壑兰丝垒丝墨羔竖丝丝丝丝量兰篁莲量叁全断面无水砂层盾构施工技术赵红专(中铁十八局集团第三工程有限公司，河北涿州072750)摘要：砂石地层是一种典型的力学不稳定地层，盾构在砂层中掘进土体塑流性差，刀盘及螺旋输送机磨损严重，开挖面土压平衡不易保持，容易崩塌。盾构如何安全、快速的穿越全断面砂层成为西安地铁盾构法施工的重难点。关键词：全断面；无水砂层；盾构施工中图分类号：U455．43文献标识码：B文章编号：1672—401l(2012)03一0164一04l西安地铁一号线2标工程概况本工程主要包含后围寨～三桥、三桥一皂河二个盾构区间，长度分别为：1798．624m和1810．31

2、3m；曲线最小半径为450m，线路最大坡度25‰。两个区间盾构穿过的底层为中砂为主，局部为粗砂，中砂的主要参数为：最大容重为20．3kN／m3，最大标贯击数74；粗砂(含8～10％的砾、卵石，卵石最大直径5cm)。主要参数为：最大容重为20．2kN／m3，最大标贯击数89；地下水位均在隧道底板以下。2盾构机针对性设计针对西安砂层地质，盾构机在刀盘、刀具、泡沫系统及主驱动系统等关键方面均做了特殊的改良与设计；刀盘结构采用辐条式，开口率52％。刀盘采用中间支承式结构，设有搅拌臂4对；刀盘、土舱及螺旋输送机有膨润土、泡沫及水注入系统；主切削刀具采用高低位布置，刀盘及刀梁上配有耐磨钢板且堆焊耐磨

3、材料；盾构配置了9立方膨润土罐和两台流量可调膨润土泵；螺旋输送机采用伸缩式结构，可在特殊情况下可以进行伸缩；盾体采用舞阳钢铁Q345B优质钢板，刀圈钢板厚loonlm，盾壳体钢板厚50姗；主驱动电机由2×315kW加大为3×250kw，在额定转矩4761kN·m不变的情况下，把原有最大转速1．86rpm增大到2．75rpm，提高了掘进速度。改变后的刀盘驱动扭矩转速曲线对比见图1。3全断面干砂层中盾构掘进过程的主推力、刀盘扭矩确定盾构的主推力、刀盘的扭矩是盾构的最主要两个参数，对盾构能否胜任施工，起着决定性的作用，不同的地质对该两个参数要求不同。比如，含有岩石的复合地层对推力、扭矩的要求就

4、大，各种类型的刀具多、杂，对盾构机整体要求也高，同时带来的是盾构购买费用高，使用过程中的电、油脂的用量增加，致使施工单位成本增加；反之，对于淤泥层地质，需要的推力、扭矩非常小，刀具的数量和类型也少，同时各种的费用相对较少，带来的经济效益较好，但是一味的追求机械的小功率，同样有着严重的后果，首先能否满足目前的施工，还有就是本项目结束后，新的地铁项目能否适用?否则，造成的损失更大，每台盾构造价高达4000万人民币。因此合理选择盾构的主要参数是盾构购买和使用的重要环节。壶6000

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7、淼300020001000点线为750kW曲线黑色为630kW曲线图l扭矩和刀盘的转速关系图本着该原则并结合工

8、程项目的实际的地质情况，首先进行理论的推力、扭矩的计算；再结合各个盾构厂家的产表1各层岩土热物理参数建议值导土灌注静止围直剪土时热温比层桩侧桩端侧压岩三轴压缩土石层代系热承摩阻阻力基床系数编名与数容载力标标力分(uu)(cu)可挖号称成力准值系数级快剪固结饱和因XCAq矗q^l(0KvKxC‘pC∞C‘PC单C‘PC’‘p’性分级(W细·K)(出∞(kJ^唔·K)(kPa)fl【Pa)(kP丑)(MPah)(MPa『m)(kPa)(kP丑：(kPa)(kI～)l-2素填土Q产200．4810814．O12．0II级普通0．4250452一l黄土状土”1．4l0．002081．231606

9、050032．023．035．025．025．O17．038．O14．o44．019．540．O23．0II级普通(Q45)(40)(35)O．422—2粉质牯土Q一1。860舯309l瞒16558600555032．024t040．OlO。O38．o19．o32，523．0I级松土(043)2—4细砂Q，2．03O．002731．251706210()00．4070600．030．0I级松土2—5一l中砂Q产1．580．003181．0017065500O．408070VI0．0，0．OI级松土缀2—5—2中砂∥1．950．0D3521．0t2207516000．3885750．031

10、．5I缀松土2—6粗砂Q产2．010．003201．102509522000．38100900．O33．0I级松土3—4粉质粘土吖。1．62O．0()2841．0322065900O．4l555036．O24．540．0t3．045．O19．043．O23．5II缀普通3—7中砂Q产1．720．0028llIll260802伽O．3810090I级松土品、型号进行选择，当然盾构的报价也是关键因素。结合西安地铁一号线二标的实际情况，进