南京地鐵盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)與參數(shù)選擇

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1、南京地鐵盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)與參數(shù)選擇杜守峰(中鐵隧道集團(tuán)TBM三分公司重慶400066)摘要闡述筆者在南京地鐵一期工程TA15標(biāo)段擔(dān)任主司機(jī)期間對盾構(gòu)機(jī)在不同施工階段掘進(jìn)時應(yīng)注意的問題、參數(shù)的選擇以及對掘進(jìn)中遇到的問題的處理。關(guān)鍵詞盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)選擇南京地鐵一期工程TA15標(biāo)段玄武門-許府巷-南京站,為雙線隧道,施工引進(jìn)的是德國海瑞克公司制造的S-195、S-217兩臺盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工。盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)一般分始發(fā)階段、正常掘進(jìn)階段和到站階段。但考慮到南京地鐵的不同地質(zhì)情況和施工環(huán)境,故將地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)劃分以下五個階段:始發(fā)階段、

2、正常直線掘進(jìn)、通過玄武湖公路隧道和金川河與玄武湖時、流砂地層中曲線掘進(jìn)和到站階段。下面就這幾個階段盾構(gòu)掘進(jìn)與掘進(jìn)參數(shù)的選擇應(yīng)注意的問題簡述如下。失穩(wěn),可在管片抓取頭回位前,在盾殼內(nèi)焊接一槽鋼扶住臨接塊;⑤由于負(fù)環(huán)管片轉(zhuǎn)動或松動等致使負(fù)環(huán)管片變形、破裂等應(yīng)立即停止推進(jìn)并對管片環(huán)的臨時支撐進(jìn)行加固;⑥始發(fā)時派專人觀測,發(fā)現(xiàn)異常情況立即通知主司機(jī)停止推進(jìn)等等。以下主要介紹刀盤啟動困難的問題。在下一環(huán)開始掘進(jìn)時,可能會由于刀盤吃進(jìn)較大而土質(zhì)較硬引起刀盤啟動困難(有時在正常掘進(jìn)中因砂土沉積的吸和力也會有刀盤啟動困難的現(xiàn)

3、象),為此可采用以下方法克服這一難題:①正反轉(zhuǎn)啟動刀盤;②加大泡沫劑注入量(可根據(jù)實(shí)際情況增加到平常的2～3倍);③從膨潤土2、3、9通道注入水(從刀盤下部加大碴土的流動性);④在使用以上辦法仍不能啟動刀盤時,可使用遙控器將左、右、上部推進(jìn)油缸收回30mm左右進(jìn)行啟動,啟動后重新頂上(管片安裝模式下遙控器操作);⑤螺旋輸送機(jī)扭拒大時可根據(jù)實(shí)情打開泡沫通道向螺旋輸送機(jī)注入泡沫劑(此時維保人員應(yīng)加強(qiáng)螺旋輸送機(jī)的潤滑保養(yǎng)工作,以減小螺旋輸送機(jī)的磨損量)。通過以上辦法我們總能啟動刀盤。表1中是始發(fā)階段盾構(gòu)的掘進(jìn)參數(shù)。

4、始發(fā)階段在始發(fā)階段,往往為防止地面的塌陷、破土安全、保持土體的強(qiáng)度、均勻性、自穩(wěn)性、止水、利于盾構(gòu)姿態(tài)的控制等原因而采取旋噴樁或攪拌樁方式在6m范圍內(nèi)進(jìn)行端頭土體加固。在始發(fā)時應(yīng)注意這樣幾個問題:①因加固區(qū)硬度大,反應(yīng)到掘進(jìn)機(jī)就是刀盤扭拒很大、螺旋輸送機(jī)扭拒較大、推速度慢、加入泡沫時倉門噴射、有時還會有地面噴射等情況;②由于始發(fā)時盾構(gòu)機(jī)與地層間摩擦力小,盾構(gòu)機(jī)容易旋轉(zhuǎn),這時應(yīng)在盾殼兩側(cè)焊接鋼塊作為防扭裝置;③始發(fā)臺與洞口圍巖間有一定的距離,為防止盾構(gòu)機(jī)始發(fā)時因刀盤懸空而造成盾構(gòu)機(jī)“低頭”,可在始發(fā)洞口安裝一段

5、始發(fā)導(dǎo)軌;④在拼裝第一環(huán)負(fù)環(huán)管片時,為防止兩鄰接塊1表1始發(fā)階段掘進(jìn)參數(shù)的選擇行程差/mm20以內(nèi)15以內(nèi)系統(tǒng)項目刀盤螺旋輸送機(jī)推進(jìn)油缸泡沫系統(tǒng)土倉上部鉸接油缸注漿轉(zhuǎn)速/(r/min)0.75～0.81～2.5系統(tǒng)工作壓力/MPa9～1810～14倉門見注釋推進(jìn)速度/(mm/min)10以下推進(jìn)缸推力/MPa10左右續(xù)表注釋:倉門打開程度可根據(jù)實(shí)際情況而定,當(dāng)倉門發(fā)生噴碴時可開啟150mm～200mm,不發(fā)生噴碴時可開啟300mm～350mm。良好以減少各部件的磨損量。我們可以通過出碴量的情況來推算掌子面的情

6、況,若出碴量大則掌子面可能出現(xiàn)了坍塌;出碴量小則掌子面可能有空洞或裂隙比較發(fā)育。所以要控制好每環(huán)的出碴量:2正常直線掘進(jìn)在正常掘進(jìn)中盾構(gòu)機(jī)各性能發(fā)揮到最佳狀態(tài):刀盤轉(zhuǎn)速大、扭矩小,掘進(jìn)速度快,出碴量均衡(一個循環(huán)40m3左右),系統(tǒng)各壓力沒有大的波動等;但由于掘進(jìn)速度快、螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速快、單位時間內(nèi)出碴量大,若倉門開啟過大則會造成碴塊過大(粘土層)、皮帶機(jī)輸送機(jī)容易掉碴、打滑、輸送困難等現(xiàn)象(特別是上坡地段),故應(yīng)時刻注意監(jiān)視器顯示的出碴情況,一旦發(fā)現(xiàn)應(yīng)立刻停止推進(jìn)、停止刀盤旋轉(zhuǎn),待皮帶機(jī)自己輸送完畢或人工清

7、理完畢再行掘進(jìn)。同時正常掘進(jìn)中還要保持盾構(gòu)機(jī)各系統(tǒng)的潤滑狀況2每環(huán)的理論出碴量=π/4×D×L=3.14/432×6.4×1.2=38.58m盾構(gòu)機(jī)每掘進(jìn)一環(huán)的出碴量應(yīng)控制在理論出碴33量的95%～105%之間,即36.65m～40.51m之間,如有異常應(yīng)采取相應(yīng)措施。表2是正常掘進(jìn)階段盾構(gòu)的掘進(jìn)參數(shù):表2正常掘進(jìn)階段盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的選擇二次注漿等。b.通過金川河與玄武湖時應(yīng)注意以下問題:①控制出碴量避免“冒頂”事故發(fā)生和盾構(gòu)機(jī)上浮;②調(diào)整鉸接密封壓板防止泄露;③時刻注意盾尾的泄露;④建立正確的土壓,加強(qiáng)地面監(jiān)

8、測;⑤加強(qiáng)材料管理,提高管片拼裝質(zhì)量預(yù)防滲漏水;土壓理論值計算:正面土壓:P=K0γh;γ為土體平均重度取18.6kN/m3;K0為土的側(cè)向靜止壓力系數(shù);H為隧道埋深取10m;計算得出:ΔP=1.3kg/cm2。隨著隧道埋深或地面建筑物的不斷變化,上部3通過玄武湖公路隧道和金川河與玄武湖時a.玄武湖公路隧道先于地鐵盾構(gòu)隧道,采用明挖法施工,施工完畢后覆土回填。地鐵隧道與玄武湖公路隧道立交兩條線路交角