北京地區(qū)山前沖洪積扇復(fù)雜地層盾構(gòu)施工技術(shù) 摘 要 北京地鐵4號(hào)線20標(biāo)盾構(gòu)隧道位于永定河沖洪積扇,巖石不均勻出露,在掘進(jìn)過(guò)程中遭遇水下、軟硬不均巖石地層和全斷面極硬巖等不良地質(zhì)情況。介紹了盾構(gòu)機(jī)在該復(fù)雜地層的施工方法及施工中的注意事項(xiàng)。對(duì)于復(fù)雜地層的盾構(gòu)施工提出了建議:施工前應(yīng)詳細(xì)勘察地質(zhì)情況,制定合適的掘進(jìn)參數(shù);做好設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng),對(duì)刀具積極管理;對(duì)地面加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)等。 關(guān)鍵詞 盾構(gòu)(隧道);施工技術(shù);沖洪積扇;硬巖 北京地鐵4號(hào)線20標(biāo)段位于北京市海淀區(qū),包括頤和園至北宮門(mén)盾構(gòu)區(qū)間、北宮門(mén)車(chē)站、北宮門(mén)至龍背村盾構(gòu)區(qū)間。區(qū)間隧道共長(zhǎng)3 153. 5m,位于永定河沖洪積扇古清河故道。盾構(gòu)機(jī)在此處需要通過(guò)基巖埋深相對(duì)較淺的地段,且所通過(guò)地層比較復(fù)雜,基巖面起伏較大,巖體均一性較差,上覆人工雜填土。地層與頤和園昆明湖、清河及京密引水渠有水力聯(lián)系。盾構(gòu)隧道下穿中央黨校南校區(qū)人工湖、建筑年代久遠(yuǎn)的黨校研究生樓、交通繁忙的頤和園路、中央黨校北校區(qū)南大門(mén)。該地段地下管線密集,路面交通繁忙,對(duì)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工要求高,施工風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大。 1 盾構(gòu)機(jī)選型 根據(jù)招標(biāo)文件、初步設(shè)計(jì)圖冊(cè)和地質(zhì)勘察報(bào)告,對(duì)地質(zhì)斷面進(jìn)行了認(rèn)真分析,選用了德國(guó)海瑞克6. 28復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)。該型盾構(gòu)機(jī)具有廣泛的適應(yīng)性和優(yōu)良的可靠性,在世界上類(lèi)似工程領(lǐng)域享有豐富的施工經(jīng)驗(yàn)和業(yè)績(jī)。本標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間工程地質(zhì)比較復(fù)雜,同時(shí)勘察報(bào)告中顯示在北龍區(qū)間還要穿越99 m的中-微風(fēng)化礫巖,其最高單軸抗壓強(qiáng)度達(dá)到76. 2 MPa。為此,針對(duì)該段不良地質(zhì),與海瑞克公司的技術(shù)專(zhuān)家進(jìn)行了若干次技術(shù)聯(lián)絡(luò),確定了設(shè)備的破巖參數(shù)。用于本標(biāo)段盾構(gòu)機(jī)(設(shè)備編號(hào)S285)的設(shè)計(jì)破巖能力為82MPa。其設(shè)備性能主要參數(shù)見(jiàn)表1。
該盾構(gòu)機(jī)具有如下特點(diǎn):
(1)采用面板式刀盤(pán),可配備為全齒刀或滾刀與齒刀結(jié)合,既可應(yīng)對(duì)黏土層,又可應(yīng)對(duì)強(qiáng)度較高的砂巖和礫巖。
(2)具有良好的防水性能,有完善的盾尾密封系統(tǒng)及注脂系統(tǒng),可應(yīng)對(duì)盾構(gòu)機(jī)下穿人工湖和地下水豐富的砂卵石及粉細(xì)砂地層。
(3)配備了雙液注漿系統(tǒng),可有效應(yīng)對(duì)砂卵石地層和土石混合體地層。
(4)具備土壓平衡式(EPB)、半敝開(kāi)式(Semi-Open)及敝開(kāi)式(Open)三種作業(yè)模式,以適應(yīng)掘進(jìn)地層的變化。在黏土、粉細(xì)砂、卵石地層,用EPB模式,可防止掌子面坍塌;在砂巖和礫巖地層應(yīng)用Semi-Open及Open模式,可降低推力、降低能耗、提高效率。
2 盾構(gòu)機(jī)在軟土地層的快速掘進(jìn)
2. 1 軟土快速掘進(jìn)技術(shù)
軟土的快速掘進(jìn)主要取決于運(yùn)輸組織。軟土開(kāi)挖可保持60 mm/min高速掘進(jìn),開(kāi)挖的絕對(duì)時(shí)間約20 min。管片拼裝的絕對(duì)時(shí)間約30 min,列車(chē)運(yùn)行時(shí)間約40 min。列車(chē)運(yùn)輸利用管片拼裝的時(shí)間進(jìn)行;如果運(yùn)輸線路不長(zhǎng),可利用管片拼裝的時(shí)間完成出渣、裝漿和運(yùn)輸管片的作業(yè)。這樣,掘進(jìn)速度可達(dá)到1環(huán)/h,達(dá)到快速掘進(jìn)的目的。
在掘進(jìn)時(shí),要保證后配套系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)正常。常見(jiàn)的故障有以下幾種:
(1)列車(chē)掉道。解決的辦法是加強(qiáng)線路養(yǎng)護(hù),及時(shí)清理管片上的泥漿,渣車(chē)轉(zhuǎn)向架和車(chē)輪及時(shí)檢修,保證良好的工作狀態(tài)。
(2)循環(huán)水系統(tǒng)故障,工作機(jī)構(gòu)溫度超高,導(dǎo)致跳閘停機(jī)。要及時(shí)清洗循環(huán)水系統(tǒng),保證有效降溫。
(3)皮帶故障。應(yīng)加強(qiáng)檢修,及時(shí)檢查滾輪,及時(shí)更換故障滾輪,修補(bǔ)受損皮帶,損壞嚴(yán)重時(shí)及時(shí)更換。
(4)龍門(mén)吊機(jī)故障,渣土不能及時(shí)吊出。需對(duì)龍門(mén)吊及時(shí)檢修,保證其工作正常。
(5)漿車(chē)故障,漿液凝固,導(dǎo)致出漿不暢,攪拌受阻。超過(guò)40 min后,漿液很難攪拌,需要及時(shí)清理,縮短運(yùn)輸時(shí)間,或加入膨潤(rùn)土改良漿液性能[1][2][3]下一頁(yè)
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