高压富水碎裂状岩层小半径曲线盾构隧道施工技术

作     者：张明聚 张振波 陈锋 ZHANG Mingju;ZHANG Zhenbo;CHEN Feng

作者机构：北京工业大学北京城市交通协同创新中心北京100124 中铁十七局集团第六工程有限公司福州350014 

出 版 物：《现代隧道技术》 (Modern Tunnelling Technology)

年 卷 期：2018年第55卷第6期

页      面：197-203,209页

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家科技支撑计划子课题(2013BAB10B01-05) 国家自然科学基金资助项目(51738010) 

主　　题：盾构 碎裂状岩层 高压富水 小半径曲线 刀具配置 刀具更换 掘进参数 螺旋输送机改造 喷涌 

摘      要：在不良岩土工程条件下,盾构施工将会遇到刀具切削效果差、掘进参数设置不合理以及喷涌等技术难题。文章针对福州地铁高压富水、碎裂状岩层和长距离小半径曲线等施工难点,通过对滚刀切削力的理论计算,分析了刀具的力学性能,提出了合理的刀具配置、掘进参数和刀具更换时机;通过实践探索,采用了螺旋输送机改造、出碴控制和地面降水相结合的防喷涌措施;通过数值模拟方法分析了小半径曲线段盾构掘进开挖面稳定情况,并总结出了长距离小半径曲线段盾构掘进以及姿态控制措施。结果表明:(1)盾构机在碎裂状岩层中掘进时,岩块对于刀具的侧向冲击力很大,需对滚刀采取加固措施;(2)在总推力上升4 000～7 000 kN、扭矩上升1 000～1 500 kN·m、掘进速度小于10 mm/min时,应结合碴样情况,考虑在合适的时机进行换刀;(3)采用所研发的螺旋输送机防喷涌装置,结合地面降水和出碴控制措施,可有效减少喷涌的发生;(4)本工程盾构机在小半径曲线上长距离掘进过程中,轴线最大偏移量、管片安装高程偏差均满足盾构施工规范要求。