復(fù)雜地質(zhì)中盾構(gòu)帶壓換刀施工技術(shù)探析

1、復(fù)雜地質(zhì)中盾構(gòu)帶壓換刀施工技術(shù)探析復(fù)雜地質(zhì)中盾構(gòu)帶壓換刀施工技術(shù)探析馮宏朝馮宏朝王少鵬王少鵬摘要隨著城市地鐵的快速發(fā)展，盾構(gòu)隧道施工以其開(kāi)挖速度快、對(duì)地面建筑物影響小、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)在軟弱土層、砂層、卵石、上軟下硬等特殊復(fù)雜地質(zhì)中進(jìn)行刀具檢查更換存在重大安全風(fēng)險(xiǎn)，本文結(jié)合深圳地鐵7號(hào)線西麗湖～西麗區(qū)間帶壓換刀施工的具體工程實(shí)例，分析總結(jié)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在復(fù)雜地質(zhì)中檢查、更換刀具的方法，經(jīng)實(shí)踐證明該技術(shù)可降低施工安全風(fēng)

2、險(xiǎn)、提高施工效率，保證工程的順利貫通，為類似工程建設(shè)提供借鑒。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞復(fù)雜地質(zhì)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)帶壓換刀施工技術(shù)1前言在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工中，由于刀盤旋轉(zhuǎn)，通過(guò)刀具在地層中不斷切割土體而前進(jìn)，不同的地質(zhì)刀具會(huì)發(fā)生不同程度的磨損，當(dāng)磨損量過(guò)大時(shí)，將造成盾構(gòu)無(wú)法掘進(jìn)，需要根據(jù)情況開(kāi)倉(cāng)進(jìn)行刀具檢查和更換。人員進(jìn)倉(cāng)作業(yè)，一般分為兩種方式，即帶壓開(kāi)倉(cāng)和常壓開(kāi)倉(cāng)。常壓開(kāi)倉(cāng)在圍巖自穩(wěn)性良好或土層加固良好，不易發(fā)生透水、坍塌的地層中進(jìn)行。而當(dāng)?shù)孛婕庸虠l件受

3、限，且地層自穩(wěn)性較差，無(wú)法進(jìn)行常壓開(kāi)倉(cāng)時(shí)，為保證人員、設(shè)備的安全，同時(shí)在計(jì)劃時(shí)間內(nèi)快速、安全地實(shí)現(xiàn)開(kāi)倉(cāng)作業(yè)的目的，借鑒國(guó)內(nèi)以往類似地層刀具檢查更換的經(jīng)驗(yàn)，采取了帶壓進(jìn)倉(cāng)進(jìn)行作業(yè)。2工程概況工程概況深圳地鐵7號(hào)線西麗湖站～西麗站（簡(jiǎn)稱西西區(qū)間）左線長(zhǎng)度1662.077m，右線長(zhǎng)度1752.073m，采用直徑6250mm復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)施工。西西區(qū)間位于深圳市南山區(qū)，臺(tái)地地貌，地形稍有起伏，地面高程一般為EL13.10～EL28

4、.00m。該段區(qū)間隧道穿越地質(zhì)主要為粗砂、礫砂、礫質(zhì)粘性土、砂質(zhì)粘性土、粉質(zhì)粘土，以及全、強(qiáng)、中、微風(fēng)化花崗巖和全、強(qiáng)風(fēng)化花崗片麻巖等地層。受區(qū)域構(gòu)造影響，部分基巖節(jié)理裂隙發(fā)育，中、微風(fēng)化花崗巖均較破碎，地下水豐富，水位均高于隧道頂部，總體地質(zhì)條件較差。3施工前準(zhǔn)備施工前準(zhǔn)備3.1開(kāi)倉(cāng)換刀點(diǎn)位置選擇盾構(gòu)施工前，分析區(qū)間地質(zhì)狀況，根據(jù)刀具磨損與地質(zhì)關(guān)系，初步擬定主動(dòng)開(kāi)倉(cāng)換刀點(diǎn)，一般將主動(dòng)換刀點(diǎn)選擇在地質(zhì)自穩(wěn)性良好的巖石地層中進(jìn)行常壓開(kāi)倉(cāng)檢

5、查，必要時(shí)也可根據(jù)地面情況對(duì)地層進(jìn)行注漿加固，采取常壓開(kāi)倉(cāng)檢查處理。當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)刀具磨損探測(cè)器報(bào)警、油缸推力增大、掘進(jìn)速度減慢等異常情況時(shí)，判斷刀具可能存在磨損，需進(jìn)行開(kāi)倉(cāng)檢查刀具時(shí)，一般需盡量避開(kāi)粗砂、礫砂、淤泥層、上軟下硬等自穩(wěn)性較差的地層，選擇透水性較小的粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粘性土、花崗巖或花崗片麻巖中進(jìn)行帶壓開(kāi)3.4人氣倉(cāng)調(diào)試帶壓開(kāi)倉(cāng)前，由專業(yè)機(jī)電工程師對(duì)盾構(gòu)機(jī)的風(fēng)、水、電、通信、保壓系統(tǒng)進(jìn)行檢查，確保各系統(tǒng)工作正常，并就各系

6、統(tǒng)的工作原理和操作方法向進(jìn)倉(cāng)作業(yè)人員、操倉(cāng)員、相關(guān)輔助人員進(jìn)行培訓(xùn)，使作業(yè)人員熟悉設(shè)備操作方法及當(dāng)發(fā)生異常情況時(shí)的應(yīng)對(duì)措施。3.5開(kāi)倉(cāng)前主要輔助施工方法（1）當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)至預(yù)定開(kāi)倉(cāng)位置前15m需加大同步注漿量，提高注漿壓力，一般每環(huán)注漿量7～10m3，同步注漿壓力為0.3～0.4MPa，確保管片壁后間隙能夠有效填充；（2）當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)至預(yù)定開(kāi)倉(cāng)位置前7.5m調(diào)整好盾構(gòu)姿態(tài)，盡量減少糾偏，刀盤轉(zhuǎn)速適當(dāng)降低，減少刀盤對(duì)開(kāi)挖面土體的擾動(dòng)；（3）盾

7、構(gòu)掘進(jìn)至預(yù)定開(kāi)倉(cāng)位置時(shí)，通過(guò)同步注漿泵向土倉(cāng)注入高黏度膨潤(rùn)土漿，膨潤(rùn)土為提前24h拌制的400目以上鈉基漿液，泥漿配合比為膨潤(rùn)土：CMC：純堿：水=180：2：1：900，粘度為120S，儲(chǔ)備漿液不小于40m3。采用泥漿置換土倉(cāng)內(nèi)渣土，置換過(guò)程中土倉(cāng)壓力需高于正常工作壓力0.03MPa～0.05MPa，置換土倉(cāng)渣土量的23，以保證泥漿能夠有效滲透至掌子面地層，考慮該掌子面地層為含礫砂層，制作泥膜時(shí)倉(cāng)內(nèi)壓力大于正常工作壓力0.04MPa～

8、0.05MPa，泥膜制作過(guò)程中每2h慢速轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤2～3圈，壓力不足時(shí)需注入膨潤(rùn)土漿進(jìn)行補(bǔ)充，泥膜制作時(shí)間為48h，保證泥膜形成質(zhì)量。（4）當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)至預(yù)定開(kāi)倉(cāng)位置后，對(duì)盾尾后3～6環(huán)管片進(jìn)行全斷面二次注漿，漿液采用水泥水玻璃雙液漿，形成封水環(huán)，阻隔盾尾后方的滲水通道，增加盾尾附近成型隧道穩(wěn)定性；（5）通過(guò)盾體徑向注入孔注入聚氨酯化學(xué)漿液，在盾殼外形成封閉止水帶；（6）二次注漿前增加盾尾油脂的注入量，同時(shí)加強(qiáng)盾尾管片螺栓的復(fù)緊工作，保證盾

9、尾密封效果；（7）開(kāi)倉(cāng)前對(duì)盾尾附近的管片吊裝孔進(jìn)行開(kāi)孔，檢查盾尾后方是否存在流水情況。經(jīng)檢查符合要求后，方可進(jìn)行開(kāi)倉(cāng)作業(yè)，否則應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行止水注漿，直至合格。3.6有害有毒氣體檢測(cè)膨潤(rùn)土置換期間，首先對(duì)螺旋機(jī)輸送口進(jìn)行氣體檢測(cè)。人員進(jìn)倉(cāng)前，在土倉(cāng)壁上的隔板平衡閥處監(jiān)測(cè)，開(kāi)倉(cāng)后在倉(cāng)內(nèi)監(jiān)測(cè)，檢測(cè)合格后方可進(jìn)行倉(cāng)內(nèi)換刀作業(yè)。第一次進(jìn)倉(cāng)時(shí)，也可在人倉(cāng)內(nèi)放置一只動(dòng)物，觀察變化情況，進(jìn)行活體檢測(cè)。3.7地面監(jiān)測(cè)測(cè)量人員在換刀部位地面布置沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，一