富水复合地层盾构施工关键技术探讨.doc

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1、富水复合地层盾构施工关键技术探讨中铁十四局集团隧道工程有限公司济南250000摘要：主要研究富水复合地层盾构施工关键技术，分析了富水复合地层盾构施工中存在的常见问题，并对小半径掘进、腹水破碎带掘进等富水复合地层盾构施工关键技术进行了讨论。关键词：富水复合地层；盾构；施工盾构施工是地铁隧道施工的常见方法，盾构机是一种依托工程地质、水文地质以及地面、地下构筑物情况定制的地下隧道施工设备，富水复合地层地形地貌起伏多变，地层岩性比较复杂，给盾构机的掘进施工带来了很大阻碍，研究富水复合地层盾构机施工技术，对保证该类地质条件隧道施工质量有着重要意义。一、富水复合地层

2、盾构机施工常见问题现阶段，富水复合地层盾构机施工中常见的问题主要有掘进困难、超挖塌陷和掘进不稳定等。（一）掘进困难富水复合地层盾构施工日掘进量不超过2m,排除卵石粒径超过500mm,刀盘贯入度和盾构掘进速度不高，但是出土方量很大，掘进过程中出现了刀盘卡死、正反转困难和刀盘后退情况。出现这种问题时，可以开仓处理，检查、清理刀盘内渣土，并在土仓内加压填充土膨润土浆液，恢复刀盘的正常运转。富水复合地层中，大粒径卵石容易自行剥落，尤其是弱胶结高渗透性地层，刀盘旋转切割作用会带动刀盘转动，因此可以进一步增加盾构机工作扭矩，增加掘进速度的同时方便推出大粒径卵石o（二

3、）超挖塌腔盾构掘进过程中，富水复合地层单环超挖量均超过10m3,随着掘进的不断深入，超挖量将继续增加，会导致盾构掘削面后方地面累计沉降超限，导致施工无法继续。最大沉降位置钻探可发现竖向空腔，需灌注佐处理，继续掘进,超挖土方量进一步增加，掘进会导致明显的地表振动。富水复合地层颗粒之间点对点传力，掘进面底层内大粒径颗粒不能有效排出，会导致掘削面局部区域支护压力下降，从而导致超挖，大粒径卵石卡住螺旋输送机会导致排土困难，需要加大螺旋机转速功率，从而导致出土过量。（三）掘进不稳定富水复合地层卵石土胶结程度不高，颗粒不均匀，有较多大卵石，而丰富的地下水会降低土仓渣

4、土塑流性，无法满足土压平衡盾构施工的基木要求，施工中容易出现难以建立掘削面平衡土压、超挖、地表沉降失控、机械故障、刀具磨损过快等问题。盾构机土仓渣土塑流性和渣土的改良效果有关，使用的膨润土和泡沫剂材料性能最终决定了土仓内渣土的塑流性。因此为了避免出现各种掘进问题，要使用高性能的膨润土，改善土仓内土体的塑流性，提高抗渗性，从而提高掘进稳定性。砂卵石无法有效排除是因为土仓内出现了砂石分离的情况，砂卵石沉底,排出砂卵石需要砂卵石漂浮起来，因此掘进过程中需要改变膨润土浆液稠度，降低发泡率，联合使用膨润土和泡沫剂。二、富水复合地层盾构施工关键技术对富水复合地层盾构

5、施工中盾构选型、长距离小半径掘进和穿越腹水破碎带施工等难点问题进行了讨论，给出了一系列可行的解决措施。（一）盾构选型在城市轨道交通建设中，富水复合地层的掘进施工选择土压盾构相对较合理，泥水平衡盾构因为施工成本偏高，并且渣土场地占用比较大，实际施工应用范围有限，场地狭小时无法开始施工，相比之下土压平衡盾构的灵活性和适应性更强，推荐使用这种土压平衡盾构机。富水复合地层盾构机掘进过程中面对不同的土层要能够灵活调整掘进方式，盾构使用寿命往往在10km左右，为了提高地层适应性，控制施工成木，建议使用复合式土压平衡盾构。（二）复合地层长距离小半径掘进1、施工难点隧道

6、曲线半径越小，盾构施工就需要越大的纠偏量，纠偏灵敏度却更低，使隧道轴线控制难度更大。盾构机掘进纠偏曲线时，往往会造成纠偏方向一侧间隙变小，易于发生盾尾钢丝刷拉坏管片的现象，此时管片选型应综合考虑盾构机姿态、皎接千斤顶行程、推进千斤顶行程、管片间隙等因素，当盾尾间隙过小时，可通过千斤顶分区选择调整推力和管片选型来调整。与此同时，隧道小半径掘进，管片断面和轴线之间产生了夹角，使千斤顶推力产生了水平分力，推动管片偏移向曲线外侧。小半径掘进还面临着严重的漏水问题，管片错台会导致止水条无法紧密衔接，止水条可能因为管片拼接质量问题受到破坏。2、解决措施（1）分区控制

7、采用分区控制的盾构推进油缸，对盾构两侧油缸的推力差进行精确控制,在降低整体推力的同时完成慢速急转动作。盾构司机需要根据隧道走向和地质情况提前做好盾构状态的准备，避免姿势不良造成较大的偏移。提前向弧内侧偏移，补偿姿态不良。盾构蛇形的掘进方式无法避免姿态偏差，对于蛇形掘进应该遵循长距离慢修正的补偿原则，刀盘反转，侧滚纠偏，出现抬头、叩头或者左右偏移时需适当增加对应侧油缸推力，纠正偏差。（2）皎接饺接连接的盾构刚性连接长度更小，掘进过程中，盾构能够更加灵活的调整姿态，减小小半径区段的偏差。（3）管片选型盾构机管片一般分为六块，三块标准块，两块相邻块，一块封顶块

8、。为了拟合曲线施工纠偏，可将管片分为左纠偏、右纠偏、标准环三种，不同的管片组合方