面板式盾構(gòu)機(jī)刀盤修復(fù)技術(shù)在砂卵石地層施工中的應(yīng)用

1、建筑施工面板式盾構(gòu)機(jī)刀盤修復(fù)技術(shù)在砂卵石地層施工中的應(yīng)用王梓晗（沈陽地鐵有限公司 ）摘要：基于面板式盾構(gòu)機(jī)的施工特點(diǎn)，更換刀具以及保證刀盤完整性是其施工的關(guān)鍵，本文針對沈陽地鐵一號(hào)第九合同段鐵西廣場站云峰北街站盾構(gòu)區(qū)間施工參數(shù)情況，實(shí)施了人工挖孔換刀技術(shù)，并根據(jù)刀具磨損的原因研究出了在刀盤面板和鋼環(huán)上增加先行刀對刀具進(jìn)行保護(hù)的方案，成功實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的優(yōu)化，提高了盾構(gòu)施工效率，完成了區(qū)間右線的順利貫通。實(shí)踐證明，通過人工挖孔換刀和刀盤修復(fù)后，面板式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在砂卵石地層中能長距離不換刀順利掘進(jìn)，且人工挖孔技術(shù)和刀盤修復(fù)措施值得在盾構(gòu)施工中推廣和應(yīng)用。關(guān)鍵詞：面板式盾構(gòu)機(jī)3.2鋼環(huán)修復(fù)修

2、復(fù)鋼環(huán)的構(gòu)件采用58mm 厚，15MnNbR 鋼板，加工成800mm 150mm 規(guī)格23塊，680mm 150mm 規(guī)格1塊，外形加工成呈弧形，外弧直徑為6235mm ，耐磨堆焊端角兩層堆滿，3個(gè)長面網(wǎng)格堆焊一層，網(wǎng)格尺寸3540mm ，構(gòu)件焊接面四周采用1515mm 和2020mm 的倒角，具體修復(fù)構(gòu)件如圖1所示。人工挖孔刀盤修復(fù)砂卵石層0引言盾構(gòu)法是目前進(jìn)行隧道施工的一種重要的、先進(jìn)的施工方法。由于盾構(gòu)施工不同于暗挖、明挖、淺埋暗挖等傳統(tǒng)工法，其主要依靠盾構(gòu)設(shè)備這個(gè)載體，得以安全、高效地進(jìn)行隧道施工。但是盾構(gòu)施工設(shè)備投入大，設(shè)備的性能決定施工關(guān)鍵技術(shù)，因此合理的盾構(gòu)選型及施工過程中設(shè)備維

3、護(hù)是盾構(gòu)施工的關(guān)鍵。對于砂卵石地層的盾構(gòu)施工，要著重考慮對開挖土層的穩(wěn)定措施，一般采用封閉性盾構(gòu)，但在盾構(gòu)施工的過程中，砂卵石地層對刀具磨損嚴(yán)重，因此需及時(shí)的對刀盤進(jìn)行修復(fù)，優(yōu)化掘進(jìn)參數(shù)，所以如何進(jìn)行刀盤修復(fù)以及優(yōu)化掘進(jìn)參數(shù)是本文研究的重點(diǎn)。1概述沈陽地鐵一號(hào)線第九合同段鐵西廣場站云峰北街站隧道區(qū)間左右線長共1722.803，盾構(gòu)隧道掘進(jìn)地層主要為中、粗砂和礫砂，中、粗砂含2-20礫石，可見最大粒徑約50；礫砂中的卵、礫石占2540，其中含5-20卵石，可見最大粒徑約100，局部夾中、粗砂和圓礫薄層，掘進(jìn)地層均含有大量的石英長石質(zhì)。本區(qū)間采用德國海瑞克6260土壓平衡面板式盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工，刀盤

4、開口率為27%，刀盤中心為零開口率。對于這種開口率低的刀盤，土體容易集中擠壓在刀盤面板上，使刀具和刀盤面板產(chǎn)生嚴(yán)重刀磨損，從而導(dǎo)致盾構(gòu)施工參數(shù)異常。為了保護(hù)盾構(gòu)施工正常進(jìn)行，盤的完整性顯得尤為重要，本文就針對此現(xiàn)象提出了相應(yīng)的技術(shù)對策。2人工挖孔換刀技術(shù)本區(qū)間盾構(gòu)右線施工自170環(huán)以后掘進(jìn)參數(shù)異常，在193環(huán)通過無壓開倉發(fā)現(xiàn)刀具磨損嚴(yán)重，所以需進(jìn)行換刀作業(yè)，刀具更換的常規(guī)做法是地面加固后常壓進(jìn)倉更換或地面做豎井到刀盤前面更換。盾構(gòu)機(jī)停機(jī)位置地層為砂卵石，且附近管線較多，根據(jù)沈陽現(xiàn)有粗砂為主，滲透系數(shù)大，所以從安全，經(jīng)濟(jì)以經(jīng)驗(yàn)，該地層主要以中、及環(huán)境保護(hù)方面來說選擇采用人工挖孔施工工藝對盾構(gòu)機(jī)刀

5、具進(jìn)行更換。2.2支護(hù)體系模板采用4厚鋼板彎弧而成，內(nèi)側(cè)加肋板，肋板高40，厚3，間距30。每一套模板由七塊組成，模板間用卡扣連接緊固。每步打設(shè)土釘，土釘為1米25鋼筋，環(huán)向間距500，在工作井護(hù)壁下部1m 范圍采用長度500注漿錨桿和護(hù)筒對地層進(jìn)行加固處理，小導(dǎo)管注漿范圍根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況予以確定，以確保施工安全。3刀盤修復(fù)技術(shù)通過人工挖孔到刀盤前，發(fā)現(xiàn)鋼環(huán)磨損達(dá)8cm ，周邊刀上耐磨塊幾乎磨平，靠近周邊的齒刀也有大量的磨損，這些都是導(dǎo)致推進(jìn)速度緩慢、刀盤油壓過大的原因。針對這種情況，除了對磨損的刀具進(jìn)行更換，必須對刀盤進(jìn)行修復(fù)，才能保證盾構(gòu)施工的正常進(jìn)行。3.1刀具更換海瑞克盾構(gòu)機(jī)外周邊刀和

6、齒刀采用螺栓連接，通過轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤更換16把周邊刀和16把靠近周邊刀的齒刀。3.3刀盤加固根據(jù)磨損周邊刀和磨損齒刀的位置，分析刀具和鋼環(huán)的磨損是由于周邊刀和外圍齒刀行走軌跡大，所以外圍刀具比刀盤其他部位的刀具磨損速度要快，針對此種情況通過在面板和鋼環(huán)上增加刀具來保護(hù)磨損速度快的刀具及鋼環(huán)，目的是為了通過增加的刀具先行松動(dòng)土體，減小土體和刀具的摩擦，減小土體和刀具之間的擠壓力，減少刀盤上擠壓的土體，優(yōu)化推進(jìn)參數(shù)且保護(hù)刀盤和延緩刀具的磨損，保證后續(xù)工程順利實(shí)施。增加的刀具共36把，其中大先行刀16把，自制先行刀12把，改造齒刀8把。刀具分別分布在鋼環(huán)上、齒刀和周邊刀之間，面板上刀具布置原則如下：增加的

7、刀具高出原刀具34cm ，有保護(hù)周外偏。另外8把分別焊接在周邊刀和齒刀之間的刀盤上，邊刀和齒刀并超前挖土的功能，垂直刀座焊接，如圖2所示。4結(jié)果分析通過人工挖孔換刀和刀盤修復(fù)措施后，順利完成了鐵云區(qū)間右線的掘進(jìn)施工，具體掘進(jìn)速度和推力如圖5和圖6所示。建筑施工淺談粉噴樁在公路軟土路基處理中的施工王霞飛(中鐵二十五局集團(tuán)第三工程有限公司摘要：粉噴樁是軟土地基處理的深層攪拌樁，主要用于淤泥質(zhì)土、粉土、飽和粘生性土等承載力低的深層軟弱地基處理中，近年在公路、鐵路的路基處理中廣泛應(yīng)用，它有提高軟土地基承載力，減少地基沉降的作用，具有施工工期短，成本低的特點(diǎn)。文章主要介紹粉噴樁在某公路建設(shè)中的應(yīng)用。關(guān)鍵

8、詞：粉噴樁軟土處理應(yīng)用1工程概況某高速公路22標(biāo)位于重慶彭水縣境，K52+550K52+900設(shè)計(jì)為粉噴樁處理軟土地基。該地區(qū)屬低山丘陵地貌，地形波狀起伏，溝槽多為沖積填充，表層有粉質(zhì)黏土、松軟土，褐色，飽和，呈塑狀，局部流天然容重塑狀，為層狀和透鏡狀分布。土體的天然含水量Wn=40%，3，17.5KN/m抗剪強(qiáng)度Cu=10Kpa，內(nèi)摩擦角u=5，軟土厚度4.08.0m 。底部基巖為風(fēng)化嚴(yán)重的泥巖夾砂巖，局部巖面傾斜。設(shè)計(jì)粉噴樁間距1.2m ，正三角形布置，加固深度4.08.0m 。2施工準(zhǔn)備2.1機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備主要施工設(shè)備：目前應(yīng)用較為廣泛的有國產(chǎn)SP-5系列粉噴樁機(jī)，它均配有自動(dòng)深某度記錄儀

9、及灰量記錄儀。二標(biāo)選用兩臺(tái)SP-5BG 型樁機(jī)，這種樁機(jī)為電力驅(qū)動(dòng)步履行走式，主機(jī)功率45KW ，整機(jī)重18T ，樁機(jī)可加固深度18m ，成樁直徑50100cm ，日生產(chǎn)能力為成樁300400m 。樁機(jī)輔助配有儲(chǔ)壓罐、空罐、空壓機(jī)等設(shè)備。儲(chǔ)灰容量1.3m 3。樁基進(jìn)場后須對機(jī)械設(shè)備檢修，完好后安裝定位，正式施工前，為了準(zhǔn)確記錄樁的每米噴灰量及噴灰總量，以保證成樁質(zhì)量，須對灰量自動(dòng)記錄儀進(jìn)行標(biāo)定，記錄儀的標(biāo)定一般在工地現(xiàn)場通過加減載調(diào)試完成。2.2場地準(zhǔn)備粉噴樁施工地段表層通常為軟弱地層，有沼澤、水田，魚塘等軟性淤泥地表。表層不經(jīng)處理，很難承載樁基設(shè)備。該標(biāo)段粉噴樁施工區(qū)地表均是農(nóng)田，且常年積水

10、，為多年耕種腐植土。施工前需在施工范圍內(nèi)外挖截水溝和排水溝，排除地表明水，必要時(shí)清除表（上接第110頁 ）層淤泥，然后根據(jù)地表的軟硬程度鋪上一定厚度的硬土或細(xì)砂，厚度一般在0.51.0m ，以增加地面的承截力，便于技術(shù)放樣和施工操作。2.3技術(shù)準(zhǔn)備施工前需進(jìn)行原狀土室內(nèi)配比試驗(yàn)及現(xiàn)場試樁，以確定加固土的性質(zhì)、施工參數(shù)及施工工藝室內(nèi)配比試驗(yàn)：取原土進(jìn)行室內(nèi)水泥與土的配比試驗(yàn)，使用水泥可選用不同品種（普通硅酸鹽水泥、礦碴水泥、火山灰水泥及特種水泥）、不同標(biāo)號(hào)的水泥。水泥加固料摻入量根據(jù)要求可選用7%20%。水泥摻入比w(%=(摻入的水泥重量/被加固軟土的天然重量100%根據(jù)設(shè)計(jì)要求，0.5m 樁徑

11、每米樁水泥用量不少于52，該標(biāo)段施工區(qū)段土體天然容重17.5KN/m3，即0.5m 樁徑每米加固土重量343.6，我們分別按每米樁水泥用量48、50、52、54、56（即水泥摻入比分別為：14.0%、14.6%、15.1%、15.7%、16.3%）配比制作了五組試件，試模采用555cm 試模。水泥土拌勻入模后表面要蓋上塑料紙，防止水份揮發(fā)過快，試件成型后根據(jù)水泥土強(qiáng)度決定拆模后的試件放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，90d 齡拆模時(shí)間，一般為25d ，期后進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，本次無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1：試樁：按每米樁52kg 水泥用量，打設(shè)試28d 后鉆孔取樁3根，芯，并分段切取了5組試件送標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)

12、護(hù)室養(yǎng)護(hù)，90d 齡期后進(jìn)行了試塊無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，其檢測結(jié)果如表2.本次試樁，考慮借鑒上標(biāo)段施工經(jīng)驗(yàn)及工期等因素，未作復(fù)合地基承載力試驗(yàn)。根據(jù)室內(nèi)配比試驗(yàn)及現(xiàn)場試樁的取芯結(jié)果，確定了本段粉噴樁425#水泥每米樁用量為52制和降低事故的發(fā)生，保證了人換刀的作業(yè)空間和換刀的質(zhì)量，所以在盾構(gòu)機(jī)前方運(yùn)用人工挖孔技術(shù)進(jìn)行換刀及刀盤修復(fù)，在其他類似工程施工過程中具有重要的參考價(jià)值，值得大力推廣應(yīng)用。5.2完成了盾構(gòu)刀盤的修復(fù)工作后，改進(jìn)了推進(jìn)參數(shù)，如提高了推進(jìn)速度，降低了刀盤扭矩，減小了推力值等。5.3盾構(gòu)右線出洞后的刀盤證明了刀具保護(hù)方案的正確性，且被保護(hù)的刀具均完好或者微量磨損。5.4面板式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在砂卵石地層中掘進(jìn)，通過對刀盤和刀具的保護(hù)，能優(yōu)化施工掘進(jìn)參數(shù)，刀盤修復(fù)方案值得在盾構(gòu)施工中推廣和應(yīng)用。參考文獻(xiàn)：從圖5速度曲線圖可以得出，自193環(huán)以后速度成明顯上升趨勢，至250環(huán)左右，速度穩(wěn)定30mm/min左右。從圖6推力曲線圖可以得出，推力成下降趨勢，且穩(wěn)定在10000KN 。綜上所述，人工挖孔前后的推進(jìn)參數(shù)從速度和推力方面得到很大的改善，保證了區(qū)間剩余640m 砂卵石底層掘進(jìn)的順利進(jìn)行。5結(jié)論針對面板式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在沈陽地鐵一號(hào)線第九合同段鐵西廣場站云峰北街站的掘進(jìn)情況，進(jìn)行了人工挖孔換刀和刀盤修復(fù)，獲得良好的施工效果，得出結(jié)論如下：5.1人工挖孔換刀