北京地鐵10號(hào)線砂卵石地層盾構(gòu)法隧道施工關(guān)鍵技術(shù).pdf

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1、·施工技術(shù)·北京地鐵10號(hào)線砂卵石地層盾構(gòu)法隧道施工關(guān)鍵技術(shù)叢恩偉(中鐵十六局集團(tuán)北京軌道交通工程建設(shè)有限公司，北京101100)摘要：介紹北京地鐵1O號(hào)線06標(biāo)段的盾構(gòu)隧道施工中，針2砂卵石地層盾構(gòu)掘進(jìn)的力學(xué)特性對(duì)砂卵石地層所采取的各項(xiàng)關(guān)鍵措施和技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)，包括：盾構(gòu)刀具的改進(jìn)，泡沫在盾構(gòu)推進(jìn)過程中的應(yīng)用，盾尾密封油脂2．1砂卵石地層開挖的力學(xué)特性配方的改進(jìn)，欠壓推進(jìn)技術(shù)等，為類似地質(zhì)條件下的盾構(gòu)隧道砂卵石地層是一種典型的力學(xué)不穩(wěn)定地層，其基施工提供借鑒。本特征是結(jié)構(gòu)松散、無膠結(jié)，卵石粒徑大小不等，且卵關(guān)鍵詞：北京地鐵1O號(hào)線

2、；盾構(gòu)；地鐵隧道；砂卵石；刀具；石空隙多被中、粗砂充填，在無水狀態(tài)下，顆粒之間點(diǎn)施工對(duì)點(diǎn)傳力，地層反應(yīng)靈敏，刀盤旋轉(zhuǎn)切削時(shí)，刀盤與卵中圖分類號(hào)：U23l文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1004—2954(2008)12—0168—03石層接觸壓力不等，導(dǎo)致刀頭振動(dòng)，在頂進(jìn)力作用下很(容)易破壞原來的相對(duì)穩(wěn)定或平衡狀態(tài)而產(chǎn)生坍塌，引起較大的圍巖擾動(dòng)，使開挖面和洞壁失去約束而產(chǎn)1工程概述生不穩(wěn)定，從而引起較大的地層變形，圍巖中的大塊卵1．1工程概況石、礫石越多，粒徑越大，這種擾動(dòng)程度就越大。特別北京地鐵l0號(hào)線第06標(biāo)段包括一站三區(qū)間。西是

3、隧道頂部大塊卵石剝落會(huì)引起上覆地層的突然土城站一牡丹園站區(qū)間(以下稱“西一牡”區(qū)間)、國貿(mào)沉陷。站一雙井站區(qū)間(以下稱“國一雙”區(qū)問)。在區(qū)間施2．2砂卵石地層盾構(gòu)開挖面的失穩(wěn)特征工中，采用了2臺(tái)德國海瑞克公司生產(chǎn)的4)6250mm砂卵石在未受擾動(dòng)條件下，土層顆粒倚靠直角的鉸接式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)($206，$294)。摩擦咬合作用維持區(qū)域土體穩(wěn)定，盾構(gòu)在砂卵石地層其中，國一雙區(qū)間左線全長(zhǎng)1473．862m，含短鏈掘進(jìn)過程中若開挖面壓力不足，或大塊卵石并排排出2．278m(里程K21+634．299～K23+108．161)，右線時(shí)

4、，或螺旋輸送機(jī)的排土量大于刀盤切削土量，在刀盤全長(zhǎng)1471．967m(里程K21+636．194～K23+前上方會(huì)產(chǎn)生較大的空洞區(qū)域，卵石或礫石將相繼松108．161)。區(qū)間南北走向，位于東三環(huán)路下，北起國動(dòng)，快速在開挖面上方引起較大的塌落區(qū)，繼而使得上貿(mào)站南至雙井站，在距離國貿(mào)站約115m處左右線各覆砂性土和黏性土層產(chǎn)生的松動(dòng)范圍也比較明顯，在設(shè)一個(gè)盾構(gòu)吊出井?！皣浑p”區(qū)間位于北京繁華鬧隧道上方土層較薄條件下，將引起很大的局部地表市區(qū)，東三環(huán)車流量大，沿線周邊高樓林立，管線繁多，沉降。存在雙井北天橋、京秦鐵路橋、通惠河、國貿(mào)

5、橋樁群諸3砂卵石地層盾構(gòu)施工重難點(diǎn)多環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，隧道埋深15～23m，線路平面存在曲線段，最小曲線半徑350m，最大坡度5．5％0。盾構(gòu)在這種地層中掘進(jìn)的特點(diǎn)及所受的不利影響1．2地質(zhì)條件主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面?！皣浑p”區(qū)間隧道范圍內(nèi)通過人工填土層，新近(1)隧道開挖工作面穩(wěn)定性控制問題。由于砂卵沉積層，第四紀(jì)全新世沖洪積層，第四紀(jì)晚更新世沖洪石地層的穩(wěn)定性差，開挖工作面易于出現(xiàn)坍塌，因此，積層，土質(zhì)主要為卵石層，中粗砂層，粉細(xì)砂層，粉質(zhì)黏開挖工作面的穩(wěn)定性控制是保證隧道安全正常開挖的上層，透鏡狀細(xì)中砂層。隧道頂部大部分為飽和

6、的砂前提。土，其穩(wěn)定性差，極易發(fā)生流沙和大面積的坍塌現(xiàn)象；(2)切削土體顆粒與刀盤摩擦大，刀盤(刀具)和本隧道位于潛水水位以下，并同時(shí)揭露承壓水含水層，螺旋輸送機(jī)以及密封艙內(nèi)壁磨損嚴(yán)重，必須認(rèn)真研究故受地下水的影響，圍巖土體的自穩(wěn)能力差，尤其是砂解決盾構(gòu)機(jī)在砂卵石地層中掘進(jìn)時(shí)所帶來的刀盤扭矩土、粉土層易產(chǎn)生坍塌，并易產(chǎn)生局部潛蝕、涌沙、流增大以及刀具、刀盤和螺旋輸送機(jī)的磨損問題。沙等。(3)盾構(gòu)機(jī)密封艙內(nèi)建立土壓平衡比較困難，甚至實(shí)現(xiàn)不了土壓平衡的功能；該地層易坍塌，不易保持開收稿日期：2008—08—28；修回日期：2008—

7、10一O6作者簡(jiǎn)介：叢恩偉(1971一)，男，高級(jí)工程師，1993年畢業(yè)于石家莊鐵挖面的穩(wěn)定；大粒徑砂卵石不但切削或破碎困難，而且道學(xué)院，工學(xué)學(xué)士。切削下來的碴土經(jīng)螺旋輸送機(jī)向外排出也十分困難。168鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)RAILWAYSTANDARDDESIGN2008(12)叢恩偉一北京地鐵10號(hào)線砂卵石地層盾構(gòu)法隧道施工關(guān)鍵技術(shù)·施工技術(shù)·(4)砂卵石處于密封艙內(nèi)，螺旋輸送機(jī)內(nèi)以及盾—同構(gòu)周圍，對(duì)盾構(gòu)機(jī)的擾動(dòng)，振動(dòng)很大，不利于掘進(jìn)參數(shù)—廣——廣的調(diào)整，包括推進(jìn)千斤頂?shù)膲毫?，螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速及l(fā)塑堡圭lI壁I排土門的開度，盾構(gòu)機(jī)位置及

8、姿態(tài)控制等。幽—．一廠(5)在砂卵石地層中盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，必須考慮采用一I初始掘進(jìn)I理想的添加材料，以有效地解決切削土體的塑流化l問題。臣J4土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的工作原理及施工流程J堂塑蘭I廠il墮塑塑塹f————L：【二二二開挖土倉由刀盤、切口環(huán)、隔板及螺旋輸送機(jī)組竺