成都地鐵砂卵石地層盾構(gòu)帶壓進(jìn)艙技術(shù) ［摘 要］根據(jù)成都地鐵1號(hào)線盾構(gòu)施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了含水砂卵石地層帶壓進(jìn)艙的技術(shù)要點(diǎn)。 ［關(guān)鍵詞］土壓平衡盾構(gòu)；帶壓進(jìn)艙；砂卵石地層 成都地鐵砂卵石地層石英含量高，刀具磨損快，據(jù)施工統(tǒng)計(jì)，每掘進(jìn)130～200m就需進(jìn)行刀具的檢查與更換。由于砂卵石地層含水豐富且氣密性差，很難實(shí)現(xiàn)敞開(kāi)式檢查和維修保養(yǎng)及刀具更換，通過(guò)人艙進(jìn)行帶壓作業(yè)可以安全快速地解決這一難題。 1 工程概況 成都地鐵1號(hào)線盾構(gòu)4標(biāo)段起于省體育館站南端，止于火車南站北端，共分為省體育館路-倪家橋-桐梓林-火車南站3個(gè)區(qū)間。左線隧道長(zhǎng)2 328.2m，采用1臺(tái)德國(guó)海瑞克土壓平衡盾構(gòu)施工；右線隧道長(zhǎng)2 572.23m，采用1臺(tái)德國(guó)海瑞克泥水盾構(gòu)施工；2臺(tái)盾構(gòu)均從火車南站始發(fā)。 本標(biāo)段內(nèi)地表多為第四系全新統(tǒng)人工填土覆蓋，其下為全新統(tǒng)沖積層黏性土、粉土、砂土、卵石土，其下為第四系上更新統(tǒng)冰水、沖積層為卵石土夾砂層透鏡體；下伏基巖為白堊系上統(tǒng)灌口組紫紅色泥巖。 據(jù)初勘鉆探及探井揭露，漂石最大粒徑為270mm；一般含量為5%～10％，局部富集成層高達(dá)20%～30%；漂石分布隨機(jī)性較強(qiáng)，但主要分布于卵石層中下部，一般埋深6.5m以下；漂石單軸極限抗壓強(qiáng)度最大值9 4.3 M P a，最小值92.8MPa，平均值93.7MPa。 左線土壓平衡盾構(gòu)在切口里程到達(dá)ZDK13+630（582環(huán)）,掘進(jìn)里程到達(dá)ZDK13＋630.60停機(jī),準(zhǔn)備帶壓進(jìn)艙換刀。本次采用帶壓0.8bar進(jìn)艙檢查更換刀具。盾構(gòu)始發(fā)后至此次帶壓換刀時(shí)累計(jì)掘進(jìn)了582環(huán)，前一次換刀后掘進(jìn)了90環(huán)。 2 帶壓進(jìn)艙原理 經(jīng)過(guò)對(duì)刀盤前方地層進(jìn)行處理后，在保證刀盤前方周圍地層和土艙滿足氣密性要求的條件下，通過(guò)在土艙建立合理的氣壓來(lái)平衡刀盤前方的水、土壓力，達(dá)到穩(wěn)定掌子面和防止地下水滲入的目的，為在土艙內(nèi)進(jìn)行檢查刀盤刀具和更換刀具創(chuàng)造工作條件。其工作原理如圖1所示。
3 準(zhǔn)備工作
3.1 設(shè)備及材料準(zhǔn)備
成都地鐵砂卵石地層的氣密性差，為保證土壓平衡盾構(gòu)帶壓進(jìn)艙氣壓的穩(wěn)定，除了要確保保壓系統(tǒng)設(shè)備的完好外，還應(yīng)具備大容量空壓機(jī)和膨潤(rùn)土泥漿。
1）大容量空壓機(jī) 準(zhǔn)備較大容量的空氣機(jī)，以加強(qiáng)壓縮空氣的供給。成都地鐵在帶壓進(jìn)艙前準(zhǔn)備了30m3/h的空壓機(jī)。
2）地層封堵用泥漿 對(duì)盾構(gòu)土艙周圍的土體采用泥漿進(jìn)行封堵，以減少氣體逃逸。封堵地層間隙的材料應(yīng)嚴(yán)格按相關(guān)要求進(jìn)行進(jìn)貨檢驗(yàn)，并按要求攪拌均勻。成都地鐵盾構(gòu)帶壓進(jìn)艙用于封堵的材料為泥漿，其配合比見(jiàn)表1。
3.2 注漿封堵
帶壓進(jìn)艙主要應(yīng)保證刀盤前方周圍地層和土艙滿足氣密性要求，因此封堵效果及進(jìn)行封堵的位置至關(guān)重要，帶壓進(jìn)艙前主要應(yīng)對(duì)以下幾個(gè)部位進(jìn)行注漿封堵：①利用盾構(gòu)中體、前體上四周的潤(rùn)滑孔，對(duì)盾構(gòu)主機(jī)周圍進(jìn)行注漿封堵，以防止壓縮空氣從盾殼與地層之間逃逸。②利用盾構(gòu)上的加泥系統(tǒng)，對(duì)掌子面進(jìn)行封堵。在掘進(jìn)進(jìn)艙里程前5環(huán)（第578～582環(huán)）時(shí)，加入泥漿對(duì)開(kāi)挖碴土進(jìn)行改良,以便在盾構(gòu)開(kāi)挖直徑的四周能滲透一定厚度的泥漿，從而填充帶壓進(jìn)艙時(shí)土艙周圍土體的空隙。
3.3 碴土置換
帶壓進(jìn)艙前確保加泥系統(tǒng)做好注漿準(zhǔn)備（需要注漿口和排漿口），確保準(zhǔn)備的膨潤(rùn)土泥漿量至少為土艙容量的70%。
掘進(jìn)到進(jìn)艙里程后，停止掘進(jìn)，這時(shí)土艙內(nèi)充滿已得到很好改良的碴土。用泥漿置換土艙內(nèi)的砂卵石，通過(guò)螺旋輸送機(jī)將土艙內(nèi)的碴土排空。在排碴的同時(shí)，通過(guò)加泥系統(tǒng)向土艙的頂部泵送膨潤(rùn)土稠泥漿。泥漿的壓力必須高于預(yù)定的進(jìn)艙氣壓，泥漿的壓力可通過(guò)土艙內(nèi)的土壓傳感器進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，應(yīng)比地下水壓力高1.2～1.4bar。當(dāng)螺旋輸送機(jī)出來(lái)的碴土中砂卵石含量非常少時(shí)，停止出碴，繼續(xù)向土艙內(nèi)注入泥漿，讓泥漿充分滲透到地層，形成泥膜。為防止刀盤面板前的掌子面無(wú)泥漿滲透，可慢速轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤5°～10°。
3.4 泥漿置換
啟動(dòng)自動(dòng)保壓系統(tǒng)，用氣[1][2][3]下一頁(yè)
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