复杂地质条件下盾构法隧道施工的探究

减小字体 增大字体 作者:文平  来源:www.zhonghualunwen.com  发布时间:2012-06-19 16:13:47

  一、工程概况
  某地铁工程区处在周边环境复杂,且地质条件复杂,尤其是区间左右线穿越近3140m高强度硬岩段且间杂软弱地层,给施工带来很大的难度。
  二、复杂地质条件下掘进施工
  盾构在硬岩地层、软硬不均地层中的掘进,既是一个施工控制的重点,同时也是一个施工上的技术难点。加上所掘进硬岩强度高、软弱岩层遇水极易崩解、且地层层间水丰富的特点,使得掘进施工难度倍增。本区段施工要求高,提前做好机械设备、技术支持等施工准备工作,认真分析地质条件为长距离掘进高强度硬岩段间杂软弱岩层段打好坚实的基础;施工过程中准备的判断碴样,经过碴样试验、分析,结合详勘、补勘资料确定所掘进的地层,以采取相应的措施。
   1、配置合适的刀盘
  根据区间地质状况,针对区间硬岩地层,刀盘配备以破岩能力为主的重型滚刀。
   1)滚刀设置
  盾构机采用滚刀进行破岩,其破岩形式属于滚压破碎岩石。滚压破碎岩是一种破碎量大、速度快的机械破岩方法,其特点是靠工具滚动产生冲击压碎和剪切碾碎的作用达到破碎岩石的目的。
   2、掘进模式
  硬岩段→敞开式掘进模式;
  上软下硬→土压平衡掘进模式;
  软弱岩层段→土压平衡掘进模式。
   3、选定掘进参数
  1)上软下硬地层掘进参数
   软弱岩层段向硬岩段过渡掘进、硬岩段向软弱岩层过渡段掘进采用“土压平衡模式”掘进。
  a.采用小推力低转速,适当降低掘进速度,使刀盘对底部较硬地层进行充分破碎。
  b.严格控制出土量。如发现出土量过大要逐步增加土仓压力,将每一环的出土量控制在理论值的95%~105%。
  c.重视盾构基础数据的异常反馈,认真分析其异常原因,并采取果断措施;密切注意工程地质及地表沉降变化情况,及时调整掘进参数、减少对地层的扰动、控制地表沉降在允许范围内。
  d.严格进行同步注浆,保证注浆压力及注浆量,充分填充盾尾和管片之间的建筑间隙,以减少周围土体变形。
  e.根据盾构推进的地质预报及出土情况分析,充分了解前方地层情况,及时添加调整渣土改良材料,以改良渣土,防止产生“泥饼”和“喷涌”。
  f.及时对盾尾密封添加足量的油脂,确保盾尾的密封性,以防止盾尾密封不好而产生漏水、漏浆和漏砂现象。
  g.合理利用盾构铰接油缸,改变刀盘倾角以加强对砾质部位的切割,提高盾构掘进过程中的轴线控制能力。
  h.增加土仓内的泡沫注入量,以减少刀具的磨损并防止开挖面失稳。
   2)硬岩段掘进参数
  硬岩段掘进采用敞开掘进模式,遵循“高转速、小推力”原则选取参数,以提高纯掘进速度。其掘进参数确定如下:盾构机在通过全断面微风化地层时盾构机推力10000~14000KN; 盾构机扭矩控制在2200-2600KN/m; 推进速度为 8~13mm/min;刀盘转速为1.7~1.9转/分钟。
  三、复杂地质条件下施工技术措施
  1、掘进模式转换
  在盾构推进过程中,因地层的变化,会发生硬岩→穿越硬岩→上软下硬→软弱岩层之间的地层转换,掘进模式应随着地层变化及时调整。
  应结合该区段范围的地质纵断面图及相应钻孔地质资料对渣样分析进行综合分析,确定盾构机当前的地质水文隋况,并预测盾构前方的地质水文情况,同时与盾构推进该段的推进参数变化情况进行分析对比,确定下一步应采取的施工措施。
  施工现场渣样分析简易判定:
  (1)渣样岩土特征:岩石成分,颜色、状态、硬度、风化程度、掌子面隐定性。
  (2)含水性分析:含水量、渗透性。
  (3)盾构推进参数分析:土仓压力、推力、扭矩、推进速度、刀盘油温、注浆量及压力。
  综合以上各项参数分析,结合设计地质

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