富水砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)隧道施工關(guān)鍵技術(shù)

1、富水砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)隧道富水砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)隧道施工關(guān)鍵技術(shù)施工關(guān)鍵技術(shù)中鐵十三局集團(tuán)第二工程有限公司中鐵十三局集團(tuán)第二工程有限公司成都地鐵項(xiàng)目部成都地鐵項(xiàng)目部 王國(guó)義王國(guó)義主要內(nèi)容主要內(nèi)容 1 1、工程概況及特點(diǎn)、工程概況及特點(diǎn) 2 2、主要研究技術(shù)、主要研究技術(shù) 2.1 砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)理及控砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)理及控 2.2 刀具磨損機(jī)理與預(yù)測(cè)刀具磨損機(jī)理與預(yù)測(cè) 2.3 砂卵石地層帶壓換刀技術(shù)砂卵石地層帶壓換刀技術(shù) 2.4 盾尾同步注漿材料及盾尾同步注漿材料及注漿參數(shù)注漿參數(shù) 2.5 盾構(gòu)穿越建（構(gòu)）筑物控制措施盾構(gòu)穿越建（構(gòu)）筑物控制措施1 1 工程概況

2、及特點(diǎn)工程概況及特點(diǎn)成都地鐵成都地鐵1 1號(hào)線號(hào)線2 2標(biāo)線路平面示意圖標(biāo)線路平面示意圖 l 工程概況工程概況l本工程中使用的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)本工程中使用的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)( (海瑞克公司生產(chǎn)海瑞克公司生產(chǎn)) ) 最大工作壓力3bar，盾體加刀盤長(zhǎng)8.65m，加后配套總長(zhǎng)88m，總重量約550t，總配置功率約2000kVA，主軸承直徑3米，額定扭矩5980kNm，脫困扭矩7150kNm，最大推力34210kN，最大掘進(jìn)速度80mmmin。 工程概況工程概況l盾構(gòu)穿越的砂卵石地層特點(diǎn)盾構(gòu)穿越的砂卵石地層特點(diǎn)渣土不均勻，卵石含量高渣土不均勻，卵石含量高 流動(dòng)性差流動(dòng)性差 與刀具摩擦系數(shù)大與刀具摩擦系數(shù)

3、大 單塊卵石強(qiáng)度高單塊卵石強(qiáng)度高 粘聚力小，結(jié)構(gòu)松散粘聚力小，結(jié)構(gòu)松散 工程特點(diǎn)工程特點(diǎn) 刀盤扭矩大，消耗嚴(yán)重；刀盤扭矩大，消耗嚴(yán)重；在大直徑盾構(gòu)情況下，工作面土壓較難控制；在大直徑盾構(gòu)情況下，工作面土壓較難控制；掘進(jìn)效率低；掘進(jìn)效率低；刀具、刀盤磨損嚴(yán)重；刀具、刀盤磨損嚴(yán)重；意大利都靈地鐵意大利都靈地鐵 臺(tái)北捷運(yùn)臺(tái)北捷運(yùn) 日本春日井共同溝日本春日井共同溝 成都地鐵成都地鐵 l掘進(jìn)實(shí)例及存在的主要問題掘進(jìn)實(shí)例及存在的主要問題工程特點(diǎn)工程特點(diǎn) 2 主要研究技術(shù)主要研究技術(shù) 2.1 砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)理及控制砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)理及控制 2.2 刀具磨損機(jī)理與預(yù)測(cè)刀具磨損機(jī)理與預(yù)

4、測(cè) 2.3 砂卵石地層帶壓換刀技術(shù)砂卵石地層帶壓換刀技術(shù) 2.4 盾尾同步注漿材料及注漿參數(shù)盾尾同步注漿材料及注漿參數(shù) 2.5 盾構(gòu)穿越建（構(gòu)）筑物控制措施盾構(gòu)穿越建（構(gòu)）筑物控制措施2.12.1砂卵石地層土壓平衡砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)理及盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)理及控制控制 l EPBEPB土壓平衡相關(guān)參數(shù)土壓平衡相關(guān)參數(shù)l 砂卵石地層的掘進(jìn)模擬計(jì)算砂卵石地層的掘進(jìn)模擬計(jì)算l 砂卵石地層土壓平衡特點(diǎn)砂卵石地層土壓平衡特點(diǎn)l 實(shí)測(cè)參數(shù)反饋實(shí)測(cè)參數(shù)反饋l 土壓平衡控制方法土壓平衡控制方法l 渣土改良措施渣土改良措施l 砂卵石地層砂卵石地層EPBEPB土壓平衡相關(guān)參數(shù)土壓平衡相關(guān)參數(shù) 100%總支撐壓力土

5、壓(EPSR)土壓壓支撐力 土壓支撐率（土壓支撐率（EPSREPSR）l EPBEPB土壓平衡相關(guān)參數(shù)土壓平衡相關(guān)參數(shù) SSTSSER12土倉(cāng)豎向壓力規(guī)則系數(shù)（土倉(cāng)豎向壓力規(guī)則系數(shù)（RMEPRMEP） 侖官第侖官第635635環(huán)土壓力分布特征（環(huán)土壓力分布特征（R R2 20.740.74）l EPBEPB土壓平衡相關(guān)參數(shù)土壓平衡相關(guān)參數(shù) 21k土倉(cāng)前后應(yīng)力比（土倉(cāng)前后應(yīng)力比（HSRHSR）l 砂卵石地層的掘進(jìn)模擬計(jì)算砂卵石地層的掘進(jìn)模擬計(jì)算 盾構(gòu)掘進(jìn)的離散元模型盾構(gòu)掘進(jìn)的離散元模型l 砂卵石地層的砂卵石地層的土壓平衡特點(diǎn)土壓平衡特點(diǎn) 土壓支撐率土壓支撐率不同狀態(tài)下的土壓支撐率不同狀態(tài)下的土壓

6、支撐率工作面支護(hù)壓力分布工作面支護(hù)壓力分布l 砂卵石地層的砂卵石地層的土壓平衡特點(diǎn)土壓平衡特點(diǎn) 土壓力規(guī)則系數(shù)土壓力規(guī)則系數(shù) 沿土倉(cāng)沿土倉(cāng)水平土壓力分布（水平土壓力分布（R R2 20.460.46）l 砂卵石地層的砂卵石地層的土壓平衡特點(diǎn)土壓平衡特點(diǎn) 土倉(cāng)內(nèi)渣土結(jié)塊時(shí)水平土壓力分布土倉(cāng)內(nèi)渣土結(jié)塊時(shí)水平土壓力分布水平土壓力規(guī)則系數(shù)水平土壓力規(guī)則系數(shù)l 砂卵石地層的砂卵石地層的土壓平衡特點(diǎn)土壓平衡特點(diǎn) 土倉(cāng)前后土應(yīng)力比土倉(cāng)前后土應(yīng)力比理想平衡狀態(tài)水平應(yīng)力變化理想平衡狀態(tài)水平應(yīng)力變化盈壓狀態(tài)水平應(yīng)力變化曲線盈壓狀態(tài)水平應(yīng)力變化曲線 （1 1）砂卵石地層）砂卵石地層EPBEPB掘進(jìn)是通過刀具的擾動(dòng)、

7、擠壓作用，在刀盤前上方形成了一掘進(jìn)是通過刀具的擾動(dòng)、擠壓作用，在刀盤前上方形成了一“松散帶松散帶”，而盾構(gòu)刀具主要和該松散帶發(fā)生作用。由于，而盾構(gòu)刀具主要和該松散帶發(fā)生作用。由于“松散帶松散帶”的存在，改變了的存在，改變了傳統(tǒng)的刀盤、刀具的作用方式，并且引起了盾構(gòu)施工的傳統(tǒng)的刀盤、刀具的作用方式，并且引起了盾構(gòu)施工的“地層損失率地層損失率”的變化；的變化；（2 2）工作面的水平支撐應(yīng)力和土倉(cāng)后壓力隔板的應(yīng)力有一定的差別，土倉(cāng)前后應(yīng)力）工作面的水平支撐應(yīng)力和土倉(cāng)后壓力隔板的應(yīng)力有一定的差別，土倉(cāng)前后應(yīng)力比大于比大于1 1，局部出現(xiàn)大于，局部出現(xiàn)大于2 2的情況。一方面表明了的情況。一方面表明了E

8、PBEPB掘進(jìn)時(shí)依靠壓力隔板的應(yīng)力來控制掘進(jìn)時(shí)依靠壓力隔板的應(yīng)力來控制工作面的應(yīng)力的控制方法已不大合理。工作面的應(yīng)力的控制方法已不大合理。另一方面表明刀盤面板上承擔(dān)了過多的支護(hù)面另一方面表明刀盤面板上承擔(dān)了過多的支護(hù)面壓力，致使工作面的土壓支撐率降低；壓力，致使工作面的土壓支撐率降低；（3 3）土倉(cāng)豎向應(yīng)力也由于多種因素的影響，豎向規(guī)則系數(shù)僅為）土倉(cāng)豎向應(yīng)力也由于多種因素的影響，豎向規(guī)則系數(shù)僅為0.50.5左右。左右。且在土倉(cāng)且在土倉(cāng)盈壓狀態(tài)下，土倉(cāng)中部出現(xiàn)盈壓狀態(tài)下，土倉(cāng)中部出現(xiàn)“應(yīng)力凸起應(yīng)力凸起”現(xiàn)象，容易造成土倉(cāng)內(nèi)土體的固結(jié)，產(chǎn)生結(jié)現(xiàn)象，容易造成土倉(cāng)內(nèi)土體的固結(jié)，產(chǎn)生結(jié)塊現(xiàn)象；塊現(xiàn)象；（

9、4 4）砂卵石地層中的土壓支撐率只有）砂卵石地層中的土壓支撐率只有40%40%左右，左右，且盈壓率越高，土壓支撐率越低，且盈壓率越高，土壓支撐率越低，渣土流動(dòng)性愈差，土壓支撐率愈低。在砂卵石地層中應(yīng)盡量增大土壓支撐率，以減小渣土流動(dòng)性愈差，土壓支撐率愈低。在砂卵石地層中應(yīng)盡量增大土壓支撐率，以減小盾構(gòu)的消耗；盾構(gòu)的消耗；l 砂卵石地層的砂卵石地層的土壓平衡特點(diǎn)土壓平衡特點(diǎn) l 土壓平衡參數(shù)反饋土壓平衡參數(shù)反饋 成都砂卵石地層下，盾構(gòu)土倉(cāng)內(nèi)豎向土壓力規(guī)則系數(shù)為成都砂卵石地層下，盾構(gòu)土倉(cāng)內(nèi)豎向土壓力規(guī)則系數(shù)為0.50.5左右，左右，土倉(cāng)內(nèi)土壓力分布不均勻；土倉(cāng)內(nèi)土壓力分布不均勻； 土倉(cāng)中部出現(xiàn)應(yīng)力

10、偏大的現(xiàn)象，與數(shù)值計(jì)算中的中部土倉(cāng)中部出現(xiàn)應(yīng)力偏大的現(xiàn)象，與數(shù)值計(jì)算中的中部“應(yīng)力凸起應(yīng)力凸起”相一致；相一致； 成都砂卵石地層中的盾構(gòu)土壓平衡應(yīng)該與其他地層的土壓平衡相成都砂卵石地層中的盾構(gòu)土壓平衡應(yīng)該與其他地層的土壓平衡相區(qū)別。相應(yīng)的，在軟土地層中盾構(gòu)土壓平衡控制理論不適應(yīng)于成都地區(qū)別。相應(yīng)的，在軟土地層中盾構(gòu)土壓平衡控制理論不適應(yīng)于成都地層。層。l 土壓平衡控制方法土壓平衡控制方法 土壓分布特點(diǎn)土倉(cāng)豎向均勻土倉(cāng)前后應(yīng)力比工作面土壓支撐率提高渣土特性改進(jìn)施工參數(shù)土壓平衡管理思路土壓平衡管理思路l 渣土改良試驗(yàn)渣土改良試驗(yàn) No.No.試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)項(xiàng)目 目目 的的試驗(yàn)求取值試驗(yàn)求取值試驗(yàn)設(shè)備

11、試驗(yàn)設(shè)備1 1塌落度試塌落度試驗(yàn)驗(yàn)改良土的塑流性改良土的塑流性塌落度（塌落度（cmcm）流動(dòng)度（流動(dòng)度（cmcm）標(biāo)準(zhǔn)塌落度桶標(biāo)準(zhǔn)塌落度桶2 2滲水試驗(yàn)滲水試驗(yàn)改良土的止水性改良土的止水性滲透系數(shù)（滲透系數(shù)（cm/scm/s）自制直徑為自制直徑為20cm20cm的有機(jī)的有機(jī)玻璃滲透系數(shù)儀玻璃滲透系數(shù)儀3 3滑動(dòng)試驗(yàn)滑動(dòng)試驗(yàn)改良土和鋼之間的摩改良土和鋼之間的摩擦擦鐵塊與土體之間鐵塊與土體之間摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)自制角鋼和土體接觸，自制角鋼和土體接觸，采用拉力計(jì)測(cè)得拉力采用拉力計(jì)測(cè)得拉力4 4電機(jī)攪拌電機(jī)攪拌試驗(yàn)試驗(yàn)攪拌難易程度、內(nèi)摩攪拌難易程度、內(nèi)摩擦角、粘聚力擦角、粘聚力電流消耗電流消耗轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速

12、為60rpm60rpm的攪拌機(jī)，的攪拌機(jī)，數(shù)字電流計(jì)數(shù)字電流計(jì)5 5觀觀 察察是否離析，流動(dòng)性、是否離析，流動(dòng)性、包裹小卵石的情況包裹小卵石的情況 試驗(yàn)測(cè)試項(xiàng)目試驗(yàn)測(cè)試項(xiàng)目 拉力計(jì)鋼條改良土體試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法No.No.1 12 23 34 4改良類型改良類型泡沫泡沫礦物材料礦物材料復(fù)合式復(fù)合式硅溶膠硅溶膠材材 料料采用采用YT-2YT-2型泡沫型泡沫劑劑粘土和膨潤(rùn)粘土和膨潤(rùn)土土泡沫泡沫+ +礦物材料礦物材料采用硅膠溶液和采用硅膠溶液和強(qiáng)電解質(zhì)制成強(qiáng)電解質(zhì)制成試驗(yàn)添加材料類型試驗(yàn)添加材料類型 每格每格1mm添加泡沫和礦物材料后添加泡沫和礦物材料后添加泡沫后添加泡沫后 不同類型的改良方法及成本不

13、同類型的改良方法及成本A A顆粒較小情況顆粒較小情況B B一般情況一般情況C C偏大顆粒偏大顆粒顆粒特征顆粒特征10mm20mm20mm的顆粒占的顆粒占505065%65%20mm20mm的顆粒占的顆粒占70%70%以以上上泡沫泡沫注入率：注入率：252535%35%注入率：注入率：303040%40%注入率：注入率：202030%30%粘土粘土可少注或不注可少注或不注注入率：注入率：202035%35%濃度：濃度：303040%40%注入率：注入率：353545%45%濃度：濃度：404050%50%膨潤(rùn)土膨潤(rùn)土注入率：注入率：5 58%8%濃度濃度8 810%10%注入率：注入率：8 81

14、0%10%濃度：濃度：101012%12%注入率：注入率：101012%12%濃度：濃度：101015%15%改良成本改良成本低低中等中等偏高偏高 (1)(1) 對(duì)于細(xì)顆粒含量較大的地層，只要含水率達(dá)到對(duì)于細(xì)顆粒含量較大的地層，只要含水率達(dá)到18%18%，流動(dòng)性等指標(biāo)已經(jīng)能達(dá)，流動(dòng)性等指標(biāo)已經(jīng)能達(dá)到很好，只需要添加適量的泡沫以減小土體與刀盤、刀具及機(jī)械之間的摩擦；到很好，只需要添加適量的泡沫以減小土體與刀盤、刀具及機(jī)械之間的摩擦；(2)(2) 對(duì)于含大顆粒較多的地層，改良的主要目的是解決流動(dòng)性和抗?jié)B性，建議采對(duì)于含大顆粒較多的地層，改良的主要目的是解決流動(dòng)性和抗?jié)B性，建議采用加入礦物材料的方法

15、補(bǔ)充細(xì)顆粒；意大利都靈地鐵采用增加細(xì)顆粒的方法進(jìn)行用加入礦物材料的方法補(bǔ)充細(xì)顆粒；意大利都靈地鐵采用增加細(xì)顆粒的方法進(jìn)行渣土改良。渣土改良。(3)(3) 采用硅膠對(duì)渣土進(jìn)行改良，對(duì)于富水的大顆粒卵石改良效果不是很明顯，而采用硅膠對(duì)渣土進(jìn)行改良，對(duì)于富水的大顆粒卵石改良效果不是很明顯，而且存在改良成本過高的不足；且存在改良成本過高的不足；(4)(4) 建議采用建議采用“泡沫泡沫+ +礦物材料礦物材料”的改良方案對(duì)該土體進(jìn)行改良，發(fā)揮了兩種材的改良方案對(duì)該土體進(jìn)行改良，發(fā)揮了兩種材料具有互補(bǔ)性，泡沫主要在細(xì)顆粒中起到減磨和提高流動(dòng)性的作用，礦物材料主料具有互補(bǔ)性，泡沫主要在細(xì)顆粒中起到減磨和提高流

16、動(dòng)性的作用，礦物材料主要起到增加細(xì)顆粒含量，提高渣土流塑性，提高抗?jié)B性；在粗顆粒多的地段，減要起到增加細(xì)顆粒含量，提高渣土流塑性，提高抗?jié)B性；在粗顆粒多的地段，減小泡沫注入量，增大礦物添加材的注入量；在細(xì)顆粒較多的地段，減少礦物添加小泡沫注入量，增大礦物添加材的注入量；在細(xì)顆粒較多的地段，減少礦物添加量，增大泡沫注入量；量，增大泡沫注入量；(5)(5) 在水頭高的地段，盡量減少泡沫用量，增大高濃度粘土的注入率。在水頭高的地段，盡量減少泡沫用量，增大高濃度粘土的注入率。渣土改良綜合評(píng)價(jià)渣土改良綜合評(píng)價(jià) 2.2 2.2 刀具磨損機(jī)理研究與預(yù)測(cè)刀具磨損機(jī)理研究與預(yù)測(cè) l 刀具配置的應(yīng)用效果刀具配置的

17、應(yīng)用效果l 滾刀磨損分析及建議滾刀磨損分析及建議l 刮刀磨損分析及建議刮刀磨損分析及建議l 刀具損耗刀具損耗l 刀具耐磨性改造刀具耐磨性改造l 刀具配置的應(yīng)用效果刀具配置的應(yīng)用效果 4 4把中心雙刃滾刀，把中心雙刃滾刀， 32 32把單刃滾刀，把單刃滾刀， 2828把把寬刮刀以及寬刮刀以及8 +88 +8弧形弧形邊刮刀的組合配置適應(yīng)成都砂卵石地層絕大多數(shù)路段的掘進(jìn)要求。邊刮刀的組合配置適應(yīng)成都砂卵石地層絕大多數(shù)路段的掘進(jìn)要求。 當(dāng)在泥巖中掘進(jìn)時(shí)，將滾刀當(dāng)在泥巖中掘進(jìn)時(shí)，將滾刀( (含雙刃含雙刃) )孔位對(duì)應(yīng)換成羊角形強(qiáng)刀刮孔位對(duì)應(yīng)換成羊角形強(qiáng)刀刮刀滿足掘進(jìn)要求，且可以降低工程成本。刀滿足掘進(jìn)要

18、求，且可以降低工程成本。 海瑞克盾構(gòu)機(jī)原始的海瑞克盾構(gòu)機(jī)原始的3 3條條Hardox 400Hardox 400耐磨條設(shè)計(jì)不能滿足成都砂耐磨條設(shè)計(jì)不能滿足成都砂卵石地層的需要，但是其重型刀盤的強(qiáng)度剛度基本滿足要求。卵石地層的需要，但是其重型刀盤的強(qiáng)度剛度基本滿足要求。 原始盤形滾刀刀尖厚度太小，不適應(yīng)砂卵地層的使用要求，滾刀原始盤形滾刀刀尖厚度太小，不適應(yīng)砂卵地層的使用要求，滾刀刀圈耐磨和刀轂的剛度也需要提高及改進(jìn)。刀圈耐磨和刀轂的剛度也需要提高及改進(jìn)。l 滾刀磨損分析滾刀磨損分析正常磨損正常磨損滾刀偏（弦）磨滾刀偏（弦）磨滾刀磨損主要以非正常磨損為主，破滾刀磨損主要以非正常磨損為主，破壞方式

19、一般有三種：壞方式一般有三種： 刀圈斷裂損壞；刀圈斷裂損壞； 滾刀密封、軸承損壞與刀圈偏磨；滾刀密封、軸承損壞與刀圈偏磨； 滾刀殼體變形磨損。滾刀殼體變形磨損。l 滾刀磨損分析滾刀磨損分析掘進(jìn)中滾刀受力示意圖掘進(jìn)中滾刀受力示意圖 滾刀與砂卵石地層的作用滾刀與砂卵石地層的作用 開挖面松散，不能給滾刀提供足夠的反力，無法提供足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩；開挖面松散，不能給滾刀提供足夠的反力，無法提供足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩； 刀箱內(nèi)渣土的結(jié)塊、結(jié)餅，使得滾刀的阻力力矩增大；刀箱內(nèi)渣土的結(jié)塊、結(jié)餅，使得滾刀的阻力力矩增大； 由于掘進(jìn)松散帶的存在，刀鼓直接和松散帶的卵石接觸，經(jīng)過卵石的撞擊，造由于掘進(jìn)松散帶的存在，刀鼓直接和

20、松散帶的卵石接觸，經(jīng)過卵石的撞擊，造成了主軸承的啟動(dòng)扭矩增大，從而造成成了主軸承的啟動(dòng)扭矩增大，從而造成T T阻阻加大，使得轉(zhuǎn)動(dòng)困難；加大，使得轉(zhuǎn)動(dòng)困難； 由于滾刀的長(zhǎng)期不轉(zhuǎn)動(dòng)，使得砂卵石在一個(gè)方向摩擦，造成滾刀嚴(yán)重偏磨。由于滾刀的長(zhǎng)期不轉(zhuǎn)動(dòng)，使得砂卵石在一個(gè)方向摩擦，造成滾刀嚴(yán)重偏磨。l 滾刀磨損分析滾刀磨損分析刀盤側(cè)面部位滾刀磨損嚴(yán)重的分析刀盤側(cè)面部位滾刀磨損嚴(yán)重的分析 松散帶示意圖松散帶示意圖 l 滾刀磨損分析滾刀磨損分析 刀盤中心結(jié)餅刀盤中心結(jié)餅沿土倉(cāng)豎向水平應(yīng)力分布圖沿土倉(cāng)豎向水平應(yīng)力分布圖中心滾刀偏磨原因分析中心滾刀偏磨原因分析 （1 1）在有可能的情況下，盡量使用雙刃滾刀，這樣可

21、以增大刀圈和開挖面的接觸）在有可能的情況下，盡量使用雙刃滾刀，這樣可以增大刀圈和開挖面的接觸面積，可使轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩增大；面積，可使轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩增大；（2 2）可使用帶齒的刀圈。在滾刀刀圈上鑲嵌合金鋼，以增大刀圈和開挖面接觸時(shí)）可使用帶齒的刀圈。在滾刀刀圈上鑲嵌合金鋼，以增大刀圈和開挖面接觸時(shí) 的摩擦系數(shù)，因而起到增大轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩的效果；的摩擦系數(shù)，因而起到增大轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩的效果；（3 3）減小滾刀的啟動(dòng)扭矩。若啟動(dòng)扭矩過大，也會(huì)給滾刀轉(zhuǎn)動(dòng)帶來困難，因此，）減小滾刀的啟動(dòng)扭矩。若啟動(dòng)扭矩過大，也會(huì)給滾刀轉(zhuǎn)動(dòng)帶來困難，因此，在保證滾刀軸承密封安全條件的允許下，可適當(dāng)降低滾刀的啟動(dòng)扭矩；在保證滾刀軸承密封安全條件的

22、允許下，可適當(dāng)降低滾刀的啟動(dòng)扭矩；（4 4）對(duì)刀箱內(nèi)空隙進(jìn)行改造。減小刀箱深度，同時(shí)采取倒喇叭形狀，有力）對(duì)刀箱內(nèi)空隙進(jìn)行改造。減小刀箱深度，同時(shí)采取倒喇叭形狀，有力于渣土于渣土的流動(dòng)，不至于聚集于刀箱內(nèi)，導(dǎo)致阻力力矩增大；的流動(dòng)，不至于聚集于刀箱內(nèi)，導(dǎo)致阻力力矩增大；（5 5）對(duì)滾刀刀鼓采取加焊耐磨層防護(hù)措施，以防止刀鼓破壞使得阻力力矩增大。）對(duì)滾刀刀鼓采取加焊耐磨層防護(hù)措施，以防止刀鼓破壞使得阻力力矩增大。 滾刀的適應(yīng)性設(shè)計(jì)建議滾刀的適應(yīng)性設(shè)計(jì)建議 l 刮刀磨損分析刮刀磨損分析寬刮刀磨損寬刮刀磨損 刮刀的磨損情況刮刀的磨損情況破壞形式：破壞形式： 刮刀磨損變形刮刀磨損變形 刮刀合金齒脫落刮

23、刀合金齒脫落 固定螺栓斷裂固定螺栓斷裂不同位置刮刀的磨損特點(diǎn)不同位置刮刀的磨損特點(diǎn)（1 1）單個(gè)刮刀的磨損為兩側(cè)磨損大，中間磨損小；）單個(gè)刮刀的磨損為兩側(cè)磨損大，中間磨損?。唬? 2）刮刀的前角面磨損小，后角面磨損大；）刮刀的前角面磨損小，后角面磨損大；（3 3）同一號(hào)位置的刮刀的磨損量基本一樣；）同一號(hào)位置的刮刀的磨損量基本一樣；（4 4）隨號(hào)數(shù)增大，刮刀的磨損也越嚴(yán)重。）隨號(hào)數(shù)增大，刮刀的磨損也越嚴(yán)重。 l 刮刀磨損分析刮刀磨損分析顆粒成樣賦予刮刀速度水平及豎向刀具磨損后未磨損的刮刀前后角都為0后角不為0設(shè)置記錄墻體受力計(jì)算與分析刀 座刀 盤 面 板小 刮 刀VzVx l 刮刀磨損分析結(jié)論

24、刮刀磨損分析結(jié)論 靠近邊部刮刀應(yīng)加強(qiáng)耐磨性能，單個(gè)刮刀兩側(cè)應(yīng)加強(qiáng)耐磨措施；靠近邊部刮刀應(yīng)加強(qiáng)耐磨性能，單個(gè)刮刀兩側(cè)應(yīng)加強(qiáng)耐磨措施； 刮刀磨損主要是后角方向，前角方向磨損較小，需要在后角面方刮刀磨損主要是后角方向，前角方向磨損較小，需要在后角面方向增大刀具的寬度；向增大刀具的寬度； 若采用超硬重型刀具，則在刀具后角方向?qū)嵤┯不押?。若采用超硬重型刀具，則在刀具后角方向?qū)嵤┯不押浮?對(duì)于刮刀做切削運(yùn)動(dòng)來說，具有一定切掉的后角可以有效的減小對(duì)于刮刀做切削運(yùn)動(dòng)來說，具有一定切掉的后角可以有效的減小刀盤扭矩和刀具的磨損。刀盤扭矩和刀具的磨損。 l 刀具磨損預(yù)測(cè)刀具磨損預(yù)測(cè) 根據(jù)刀具磨損的測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算

25、得到了該地層中刮刀的磨損系數(shù)，根據(jù)刀具磨損的測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算得到了該地層中刮刀的磨損系數(shù)，預(yù)測(cè)不同部位的刮刀的磨損。計(jì)算表明，后角面方向的刀體部分很容預(yù)測(cè)不同部位的刮刀的磨損。計(jì)算表明，后角面方向的刀體部分很容易被磨損掉，從而造成對(duì)刀具、刀盤面板的磨損。因此，建議對(duì)后角易被磨損掉，從而造成對(duì)刀具、刀盤面板的磨損。因此，建議對(duì)后角面處的刮刀寬度及厚度進(jìn)行加強(qiáng)。面處的刮刀寬度及厚度進(jìn)行加強(qiáng)。 根據(jù)計(jì)算情況，對(duì)于刮刀根據(jù)計(jì)算情況，對(duì)于刮刀20mm20mm的凸出量顯然不能滿足刀盤邊部的的凸出量顯然不能滿足刀盤邊部的要求要求，應(yīng)適當(dāng)增大刀具厚度。為了合理的利用刮刀，建議面板上按不，應(yīng)適當(dāng)增大刀具厚度。為了

26、合理的利用刮刀，建議面板上按不同位置布置兩種類型的刮刀：輕型刮刀和重型刮刀。同位置布置兩種類型的刮刀：輕型刮刀和重型刮刀。 l 刀具磨損預(yù)測(cè)刀具磨損預(yù)測(cè) 各刮刀位置刀具最小厚度各刮刀位置刀具最小厚度計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果刮刀號(hào)刮刀號(hào)1#1#2#2#3#3#4#4#5#5#6#6#7#7#距離中心的距離（距離中心的距離（mmmm）11151115135513551595159518351835207520752315231525552555旋轉(zhuǎn)一周所走的形程旋轉(zhuǎn)一周所走的形程/m/m7.017.018.518.5110.0210.0211.5311.5313.0413.0414.5514.5516.0

27、516.05總行程總行程/m/m574895748969790697908217482174945579455710694110694111932411932413162131626 6磨損量磨損量/mm/mm5 5151530304545606067677979計(jì)算最小厚度計(jì)算最小厚度/mm/mm10102020212128.428.4363644445050建議刮刀厚度建議刮刀厚度/mm/mm3030303030306060606060606060 前前957m957m各項(xiàng)消耗占刀具總消耗的比例各項(xiàng)消耗占刀具總消耗的比例滾刀磨損示意圖滾刀磨損示意圖l 刀具損耗分析刀具損耗分析 l 刀具損耗

28、分析刀具損耗分析(1) (1) 未未對(duì)渣土進(jìn)行有效的改良情況下，每延米刀具損耗約對(duì)渣土進(jìn)行有效的改良情況下，每延米刀具損耗約73007300元。其中元。其中滾刀損耗最多，占總消耗的滾刀損耗最多，占總消耗的61%61%；(2) (2) 通過渣土改良，減小刀具與地層之間的摩擦，降低了刀具消耗，將通過渣土改良，減小刀具與地層之間的摩擦，降低了刀具消耗，將每延米刀具損耗降低每延米刀具損耗降低20%20%；(3) (3) 在刀盤盤圈前端面布置貝殼刀，同樣起到切削砂卵石的作用，且刀在刀盤盤圈前端面布置貝殼刀，同樣起到切削砂卵石的作用，且刀具成本能有大幅下降，可在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上適當(dāng)采用具成本能有大幅下降，可在

29、試驗(yàn)的基礎(chǔ)上適當(dāng)采用；(4) (4) 通過松散路段及粉細(xì)砂路段，可以采用加強(qiáng)先行刀在刀盤正面與滾通過松散路段及粉細(xì)砂路段，可以采用加強(qiáng)先行刀在刀盤正面與滾刀交錯(cuò)安裝。實(shí)踐證明既節(jié)約刀具成本，又刀交錯(cuò)安裝。實(shí)踐證明既節(jié)約刀具成本，又能夠保證掘進(jìn)速度。能夠保證掘進(jìn)速度。 l 刀具耐磨性改造刀具耐磨性改造(1) (1) 耐磨環(huán)位置用耐磨環(huán)位置用5050* *8080的扁鋼間隔開的扁鋼間隔開2525* *2525的槽，在槽中堆的槽，在槽中堆2525* *2525* *8080的的 硬質(zhì)合金條耐磨效果理想。硬質(zhì)合金條耐磨效果理想。(2)(2) 滾刀用高合金材料制造，刀尖加厚至滾刀用高合金材料制造，刀尖加

30、厚至24mm24mm，周邊的單刃滾刀均改裝，周邊的單刃滾刀均改裝 雙刃滾刀，可以有效增加刀具使用壽命。雙刃滾刀，可以有效增加刀具使用壽命。(3)(3) 加厚滾刀刀轂，加厚滾刀刀轂，可采用高合金鋼制造，并通過熱處理使刀轂具有高可采用高合金鋼制造，并通過熱處理使刀轂具有高 硬度和高的淬透厚度，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)效果理想。硬度和高的淬透厚度，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)效果理想。(4)(4) 在確保母體足夠強(qiáng)度和剛度所需厚度下，加厚刮刀硬質(zhì)合金塊的厚在確保母體足夠強(qiáng)度和剛度所需厚度下，加厚刮刀硬質(zhì)合金塊的厚 度，以增加刮刀的切割能力和耐磨性能；度，以增加刮刀的切割能力和耐磨性能；(5)(5) 不改變外形條件，刮刀刀座用基體不

31、改變外形條件，刮刀刀座用基體+ +耐磨合金做成，增加刀座導(dǎo)流耐磨合金做成，增加刀座導(dǎo)流 狀背面耐磨性。狀背面耐磨性。刀具改進(jìn)刀具改進(jìn)刀具改進(jìn)刀具改進(jìn)刀盤的其它改進(jìn)的措施刀盤的其它改進(jìn)的措施 2.3 2.3 砂卵石地層帶壓換刀技術(shù)砂卵石地層帶壓換刀技術(shù) l 砂卵石地層坍塌機(jī)理砂卵石地層坍塌機(jī)理l 帶壓換刀關(guān)鍵措施帶壓換刀關(guān)鍵措施l 帶壓換刀實(shí)踐帶壓換刀實(shí)踐l 砂卵石地層坍塌砂卵石地層坍塌現(xiàn)象現(xiàn)象 松散帶的渣土從松散帶的渣土從刀盤開口涌入土倉(cāng)刀盤開口涌入土倉(cāng)前方松散帶坍塌之后前方松散帶坍塌之后開挖面前上方的空洞開挖面前上方的空洞地表坍塌地表坍塌l 砂卵石地層坍塌機(jī)理砂卵石地層坍塌機(jī)理 l主要換刀方

32、式比選主要換刀方式比選序號(hào)序號(hào)換刀模式換刀模式加固效果加固效果對(duì)地面直對(duì)地面直接影響接影響成本成本 工期工期 技術(shù)難度及風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)難度及風(fēng)險(xiǎn)1 1 直接開倉(cāng)換刀直接開倉(cāng)換刀最差最差較小較小較低較低 較短較短不可行不可行2 2 降水加固模式降水加固模式差差大大低低短短低低3 3 地表注漿加固地表注漿加固較差較差大大較高較高 較長(zhǎng)較長(zhǎng)低低4 4圍護(hù)樁加固圍護(hù)樁加固較好較好大大高高長(zhǎng)長(zhǎng)低低5 5氣壓加固氣壓加固較好較好較小較小較低較低 較短較短高高l 氣氣壓壓的主要作用的主要作用 可阻止來自開挖面的涌水，防止開挖面坍塌。可阻止來自開挖面的涌水，防止開挖面坍塌。 因壓氣壓力本身的支撐作用使開挖面穩(wěn)定。因

33、壓氣壓力本身的支撐作用使開挖面穩(wěn)定。 由于壓氣對(duì)圍巖縫隙起到排擠水的作用，增加了粉砂、粘土層或由于壓氣對(duì)圍巖縫隙起到排擠水的作用，增加了粉砂、粘土層或含有粉砂粘土成分的砂質(zhì)土的強(qiáng)度，從而增加了開挖面的穩(wěn)定性。含有粉砂粘土成分的砂質(zhì)土的強(qiáng)度，從而增加了開挖面的穩(wěn)定性。l 帶壓換刀帶壓換刀關(guān)鍵措施關(guān)鍵措施 u 土倉(cāng)封閉土倉(cāng)封閉 成都以砂卵石地層為主，卵石間顆粒之間的孔隙大，透氣性大。在成都以砂卵石地層為主，卵石間顆粒之間的孔隙大，透氣性大。在帶壓換刀時(shí)，必須對(duì)土倉(cāng)進(jìn)行封閉處理，防止漏氣而引起開挖面坍塌。帶壓換刀時(shí)，必須對(duì)土倉(cāng)進(jìn)行封閉處理，防止漏氣而引起開挖面坍塌。在實(shí)施時(shí)向開挖面及盾構(gòu)周圍注入膨潤(rùn)

34、土，利用膨潤(rùn)土的吸水膨脹作用，在實(shí)施時(shí)向開挖面及盾構(gòu)周圍注入膨潤(rùn)土，利用膨潤(rùn)土的吸水膨脹作用，對(duì)盾構(gòu)周圍的地層進(jìn)行封堵，使氣壓形成有效的支護(hù)。對(duì)盾構(gòu)周圍的地層進(jìn)行封堵，使氣壓形成有效的支護(hù)。u 氣壓的設(shè)定氣壓的設(shè)定 選擇壓氣壓力的方法，因覆土厚度、地質(zhì)、隧道直徑而異，正常情選擇壓氣壓力的方法，因覆土厚度、地質(zhì)、隧道直徑而異，正常情況下取壓氣壓力等于從盾構(gòu)頂部算起況下取壓氣壓力等于從盾構(gòu)頂部算起D/2D/3D/2D/3位置的地下水壓力。位置的地下水壓力。l 砂卵石地層帶壓換刀砂卵石地層帶壓換刀實(shí)踐實(shí)踐 刀盤進(jìn)渣開口前狀況刀盤進(jìn)渣開口前狀況 刀箱形成的軟泥餅刀箱形成的軟泥餅 刀盤頂部與前盾接縫處刀

35、盤頂部與前盾接縫處研究結(jié)論研究結(jié)論 （1 1）在成都砂卵石地層下，通過合適的輔助手段封閉地層，能夠?qū)崿F(xiàn)帶壓換刀；）在成都砂卵石地層下，通過合適的輔助手段封閉地層，能夠?qū)崿F(xiàn)帶壓換刀；（2 2）通過氣壓可阻止來自開挖面的涌水，同時(shí)對(duì)周圍土層起到排水固結(jié)的作用，）通過氣壓可阻止來自開挖面的涌水，同時(shí)對(duì)周圍土層起到排水固結(jié)的作用，增強(qiáng)土體的強(qiáng)度，增加開挖面的穩(wěn)定；增強(qiáng)土體的強(qiáng)度，增加開挖面的穩(wěn)定；（3 3）卵石粘土在高壓環(huán)境下，在成拱無擾動(dòng)情況下，具有較強(qiáng)的自穩(wěn)性。）卵石粘土在高壓環(huán)境下，在成拱無擾動(dòng)情況下，具有較強(qiáng)的自穩(wěn)性。（4 4）根據(jù)水位高低，高壓空氣可以起到減緩周邊水流入土倉(cāng)內(nèi)的速度，一定程度

36、）根據(jù)水位高低，高壓空氣可以起到減緩周邊水流入土倉(cāng)內(nèi)的速度，一定程度上可以排開土倉(cāng)內(nèi)地下水，目前水位使用上可以排開土倉(cāng)內(nèi)地下水，目前水位使用0.50.50.7bar0.7bar的壓力可保持土倉(cāng)內(nèi)干燥無的壓力可保持土倉(cāng)內(nèi)干燥無水，地層可支撐水，地層可支撐3-43-4天時(shí)間不塌陷，氣壓小于天時(shí)間不塌陷，氣壓小于0.4bar0.4bar時(shí)排水困難；時(shí)排水困難；（5 5）注入的膨潤(rùn)土在刀盤未轉(zhuǎn)動(dòng)的前期，可在）注入的膨潤(rùn)土在刀盤未轉(zhuǎn)動(dòng)的前期，可在卵石層面上形成泥膜依附于掌子面，卵石層面上形成泥膜依附于掌子面，但無助于土倉(cāng)內(nèi)壓力保持，當(dāng)?shù)侗P轉(zhuǎn)動(dòng)和遇水浸泡后，膨潤(rùn)土變質(zhì)失效；但無助于土倉(cāng)內(nèi)壓力保持，當(dāng)?shù)侗P轉(zhuǎn)

37、動(dòng)和遇水浸泡后，膨潤(rùn)土變質(zhì)失效；研究結(jié)論研究結(jié)論 （6 6）共）共40m40m3 3空氣壓縮機(jī)若不能滿足壓力保持在空氣壓縮機(jī)若不能滿足壓力保持在0.5bar0.5bar以上，在土倉(cāng)內(nèi)產(chǎn)生的以上，在土倉(cāng)內(nèi)產(chǎn)生的高壓空氣減壓反應(yīng)使人不能長(zhǎng)時(shí)間工作。高壓空氣減壓反應(yīng)使人不能長(zhǎng)時(shí)間工作。且且0.5bar0.5bar以下的壓力水位上漲快，不以下的壓力水位上漲快，不適宜換刀；適宜換刀；（7 7）建議對(duì)刀具檢查更換地點(diǎn)進(jìn)行合理預(yù)測(cè)，對(duì)選定換刀地點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查，確）建議對(duì)刀具檢查更換地點(diǎn)進(jìn)行合理預(yù)測(cè)，對(duì)選定換刀地點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查，確定盾構(gòu)機(jī)上方的管線，地質(zhì)鉆探孔，降水井等瀉壓通道堵死；定盾構(gòu)機(jī)上方的管線，地質(zhì)鉆探孔，降

38、水井等瀉壓通道堵死；（8 8）建議在選定的加壓地點(diǎn)提前十環(huán)左右進(jìn)行注入膨潤(rùn)土對(duì)掘進(jìn)隧道砂卵石建議在選定的加壓地點(diǎn)提前十環(huán)左右進(jìn)行注入膨潤(rùn)土對(duì)掘進(jìn)隧道砂卵石地層進(jìn)行封堵，尤其是盾體外部需要注入膨潤(rùn)土進(jìn)行封堵。實(shí)現(xiàn)此步有二種方地層進(jìn)行封堵，尤其是盾體外部需要注入膨潤(rùn)土進(jìn)行封堵。實(shí)現(xiàn)此步有二種方式，一是從刀盤前向里加入膨潤(rùn)土，二是從盾體四周向里加入膨潤(rùn)土，兩種方式，一是從刀盤前向里加入膨潤(rùn)土，二是從盾體四周向里加入膨潤(rùn)土，兩種方式均能實(shí)現(xiàn)。式均能實(shí)現(xiàn)。 2.4 2.4 盾尾同步注漿材料與注漿參數(shù)盾尾同步注漿材料與注漿參數(shù)l 砂卵石地層同步注漿材料砂卵石地層同步注漿材料l 砂卵石地層同步注漿參數(shù)砂卵石

39、地層同步注漿參數(shù)l 同步注漿控制措施同步注漿控制措施l 砂卵石地層對(duì)同步注漿漿液要求砂卵石地層對(duì)同步注漿漿液要求 具有能完全填補(bǔ)盾尾空隙的流動(dòng)性；具有能完全填補(bǔ)盾尾空隙的流動(dòng)性； 漿液在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)固化；漿液在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)固化； 在早期強(qiáng)度就能達(dá)到大于土體的強(qiáng)度；在早期強(qiáng)度就能達(dá)到大于土體的強(qiáng)度； 不發(fā)生體積縮水現(xiàn)象；不發(fā)生體積縮水現(xiàn)象； 在受到地下水稀釋后要不發(fā)生材料分離；在受到地下水稀釋后要不發(fā)生材料分離； 結(jié)硬后材料不應(yīng)有游離水的出現(xiàn)；結(jié)硬后材料不應(yīng)有游離水的出現(xiàn)； 經(jīng)濟(jì)性；經(jīng)濟(jì)性； 施工方便。施工方便。 l 砂卵石地層同步注漿材料砂卵石地層同步注漿材料漿液比重漿液比重 凝結(jié)時(shí)間凝結(jié)時(shí)間

40、塌落度試驗(yàn)塌落度試驗(yàn) 流動(dòng)度試驗(yàn)流動(dòng)度試驗(yàn)稠度試驗(yàn)稠度試驗(yàn) 水下澆注試驗(yàn)水下澆注試驗(yàn)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) 抗水沖分散試驗(yàn)抗水沖分散試驗(yàn)析水率析水率注漿材料試驗(yàn)項(xiàng)目注漿材料試驗(yàn)項(xiàng)目注漿材料試驗(yàn)材料注漿材料試驗(yàn)材料水泥水泥 粘土粘土膨潤(rùn)土膨潤(rùn)土 粉煤灰粉煤灰增效劑增效劑l 砂卵石地層同步注漿材料砂卵石地層同步注漿材料 盾構(gòu)從富水地段通過盾構(gòu)從富水地段通過材料名稱材料名稱水水水泥水泥細(xì)砂細(xì)砂膨潤(rùn)土膨潤(rùn)土黃粘土粉黃粘土粉外加外加劑劑所占百比所占百比28%28%7%7%38%38%6%6%21%21%每方用量每方用量448kg448kg112kg112kg608kg608kg96kg96kg288

41、kg288 kg150g150g盾構(gòu)推進(jìn)至不同地段時(shí)漿液配比建議盾構(gòu)推進(jìn)至不同地段時(shí)漿液配比建議 盾尾同步注漿時(shí)，需防止地下水在漿液凝固前沖散漿液，所注漿液應(yīng)具盾尾同步注漿時(shí)，需防止地下水在漿液凝固前沖散漿液，所注漿液應(yīng)具有較強(qiáng)的保水性和較短凝膠時(shí)間。在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出如下配比。經(jīng)測(cè)定，有較強(qiáng)的保水性和較短凝膠時(shí)間。在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出如下配比。經(jīng)測(cè)定，此配比漿液凝結(jié)時(shí)間：此配比漿液凝結(jié)時(shí)間：8 81010小時(shí)，小時(shí)，=1500kg/m=1500kg/m3 3，2828天強(qiáng)度：天強(qiáng)度：10.3Mpa10.3Mpa。建議漿液配比建議漿液配比 水位較低的情況下水位較低的情況下材料名稱材料名稱水水水泥

42、水泥細(xì)砂細(xì)砂膨潤(rùn)土膨潤(rùn)土粉煤灰粉煤灰外加劑外加劑所占百比所占百比28%28%6%6%40%40%4%4%22%22%每方用量每方用量448kg448kg96kg96kg640kg640kg64kg64kg704704288g288g盾構(gòu)推進(jìn)至不同地段時(shí)漿液配比建議盾構(gòu)推進(jìn)至不同地段時(shí)漿液配比建議 該種情況不用考慮漿液被地下水的沖淡，沖散作用，漿液的保水性、抗該種情況不用考慮漿液被地下水的沖淡，沖散作用，漿液的保水性、抗水沖能力，因此不必添加粘土粉即可。材料的配比見水沖能力，因此不必添加粘土粉即可。材料的配比見下表下表2.162.16。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定定：初凝時(shí)間：初凝時(shí)間：8-108-10

43、小時(shí)，小時(shí)，=1600kg/m=1600kg/m3 3，2828天強(qiáng)度：天強(qiáng)度：1212. .1Mpa1Mpa。盾構(gòu)從盾構(gòu)從水位較低的地段通過水位較低的地段通過 盾構(gòu)穿過建筑物時(shí)盾構(gòu)穿過建筑物時(shí) 材料名稱材料名稱水水水泥水泥中細(xì)砂中細(xì)砂膨潤(rùn)土膨潤(rùn)土黃粘土粉黃粘土粉外加劑外加劑所占百分比所占百分比3535191935354 47 7每方用量每方用量595 kg595 kg323 kg323 kg595 kg595 kg68 kg68 kg119 kg119 kg3.23g3.23g盾構(gòu)推進(jìn)至不同地段時(shí)漿液配比建議盾構(gòu)推進(jìn)至不同地段時(shí)漿液配比建議 盾構(gòu)通過建筑物時(shí)，注漿后希望能盡快獲得漿液固結(jié)體強(qiáng)

44、度。由于原料中黃盾構(gòu)通過建筑物時(shí)，注漿后希望能盡快獲得漿液固結(jié)體強(qiáng)度。由于原料中黃粘土粉本身性質(zhì)影響漿液早期強(qiáng)度與凝結(jié)時(shí)間，因此相應(yīng)增加了水泥和減少了黃粘土粉本身性質(zhì)影響漿液早期強(qiáng)度與凝結(jié)時(shí)間，因此相應(yīng)增加了水泥和減少了黃粘土粉用量。配方中外加劑為粘土粉用量。配方中外加劑為GTGT復(fù)合早強(qiáng)減水劑。材料的配比復(fù)合早強(qiáng)減水劑。材料的配比如下表所示。經(jīng)測(cè)如下表所示。經(jīng)測(cè)定，此配比漿液凝結(jié)時(shí)間：定，此配比漿液凝結(jié)時(shí)間：5-85-8小時(shí)，小時(shí)，=1700kg/m=1700kg/m3 3，2828天強(qiáng)度：天強(qiáng)度：13.5Mpa13.5Mpa。盾構(gòu)通過建筑物盾構(gòu)通過建筑物 材料名稱材料名稱水水水泥水泥中細(xì)砂

45、中細(xì)砂膨潤(rùn)土膨潤(rùn)土粉煤灰粉煤灰外加劑外加劑所占百比所占百比37375 535355 518%18%每方用量每方用量592kg592kg80 kg80 kg560 kg560 kg80 kg80 kg288 kg288 kg150g150g盾構(gòu)推進(jìn)至不同地段時(shí)漿液配比建議盾構(gòu)推進(jìn)至不同地段時(shí)漿液配比建議 盾構(gòu)從暗挖隧道內(nèi)始發(fā)盾構(gòu)從暗挖隧道內(nèi)始發(fā)盾構(gòu)從暗挖隧道內(nèi)始發(fā)時(shí)，盾尾在暗挖段要停機(jī)注漿填充暗挖隧道和管片之盾構(gòu)從暗挖隧道內(nèi)始發(fā)時(shí)，盾尾在暗挖段要停機(jī)注漿填充暗挖隧道和管片之間的空隙，時(shí)間約幾個(gè)小時(shí)，因此漿液配比要在保證砂漿稠度、傾析率、固結(jié)間的空隙，時(shí)間約幾個(gè)小時(shí)，因此漿液配比要在保證砂漿稠度、

46、傾析率、固結(jié)率、強(qiáng)度等指標(biāo)的基礎(chǔ)上延長(zhǎng)其凝膠時(shí)間，防止停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)時(shí)把盾尾粘住。經(jīng)率、強(qiáng)度等指標(biāo)的基礎(chǔ)上延長(zhǎng)其凝膠時(shí)間，防止停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)時(shí)把盾尾粘住。經(jīng)實(shí)驗(yàn)選用下表配方。凝結(jié)時(shí)間：實(shí)驗(yàn)選用下表配方。凝結(jié)時(shí)間：8-108-10小時(shí)，小時(shí)，=1600kg/m=1600kg/m3 3，2828天強(qiáng)度天強(qiáng)度11.1Mpa11.1Mpa。盾構(gòu)從暗挖隧道內(nèi)始發(fā)盾構(gòu)從暗挖隧道內(nèi)始發(fā)注漿材料研究結(jié)論注漿材料研究結(jié)論 （1 1）膨潤(rùn)土的加入使注漿漿液的穩(wěn)定性得到提高，可泵性增大，根據(jù)本次試）膨潤(rùn)土的加入使注漿漿液的穩(wěn)定性得到提高，可泵性增大，根據(jù)本次試驗(yàn)結(jié)果及其他工程應(yīng)用膨潤(rùn)土的經(jīng)驗(yàn)，確定在該地層情況的同步注漿的膨

47、潤(rùn)土添驗(yàn)結(jié)果及其他工程應(yīng)用膨潤(rùn)土的經(jīng)驗(yàn)，確定在該地層情況的同步注漿的膨潤(rùn)土添加量；加量；（2 2）黃粘土粉的加入使注漿漿液的粘聚能力增大，提高了漿液整體性和抗水）黃粘土粉的加入使注漿漿液的粘聚能力增大，提高了漿液整體性和抗水性，特別水沖情況下的抗分散能力。并使?jié){液的強(qiáng)度上的比較快。但是，添加了性，特別水沖情況下的抗分散能力。并使?jié){液的強(qiáng)度上的比較快。但是，添加了粘土粉的漿液，其流動(dòng)性明顯降低；粘土粉的漿液，其流動(dòng)性明顯降低；（3 3）漿液的含水量和粘土含量是決定漿液凝結(jié)時(shí)間和流動(dòng)性的主要因素；）漿液的含水量和粘土含量是決定漿液凝結(jié)時(shí)間和流動(dòng)性的主要因素；（4 4）試驗(yàn)所得出的優(yōu)化配合比，在盾構(gòu)

48、推進(jìn)時(shí)得到應(yīng)用，較好地滿足地鐵盾）試驗(yàn)所得出的優(yōu)化配合比，在盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)得到應(yīng)用，較好地滿足地鐵盾構(gòu)法同步注漿施工工藝的要求，達(dá)到了較好的注漿效果。構(gòu)法同步注漿施工工藝的要求，達(dá)到了較好的注漿效果。l 砂卵石地層同步注漿參數(shù)砂卵石地層同步注漿參數(shù) （1 1）在成都砂卵石地層盾尾同步注漿時(shí)，注漿壓力（頂部）控制在）在成都砂卵石地層盾尾同步注漿時(shí)，注漿壓力（頂部）控制在0.20.20.25MPa0.25MPa，由于，由于“松散帶松散帶”的存在，同步注漿的注漿率不應(yīng)小于的存在，同步注漿的注漿率不應(yīng)小于180180(7.28(7.28方方) )； （2 2）應(yīng)以注漿壓力來控制注漿量，注漿壓力達(dá)不到設(shè)定值

49、時(shí)不能停注，這樣）應(yīng)以注漿壓力來控制注漿量，注漿壓力達(dá)不到設(shè)定值時(shí)不能停注，這樣才能保證漿液填滿開挖間隙。根據(jù)穿越條件，特殊地段進(jìn)行二次補(bǔ)注漿；才能保證漿液填滿開挖間隙。根據(jù)穿越條件，特殊地段進(jìn)行二次補(bǔ)注漿； （3 3）注漿壓力應(yīng)綜合考慮地質(zhì)條件、管片強(qiáng)度、盾構(gòu)機(jī)型及注漿材料的特性。）注漿壓力應(yīng)綜合考慮地質(zhì)條件、管片強(qiáng)度、盾構(gòu)機(jī)型及注漿材料的特性。防止注漿壓力過大防止注漿壓力過大, ,造成地層劈裂或管片錯(cuò)臺(tái)；造成地層劈裂或管片錯(cuò)臺(tái)； （4 4）根據(jù)地層情況和實(shí)際地層損失調(diào)整注漿填充率，可以較好填充地層，有）根據(jù)地層情況和實(shí)際地層損失調(diào)整注漿填充率，可以較好填充地層，有效控制地表沉降，對(duì)注漿不足

50、或注漿效果不好的地方進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)注漿，以增加注漿效控制地表沉降，對(duì)注漿不足或注漿效果不好的地方進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)注漿，以增加注漿層的密實(shí)性并提高防水效果層的密實(shí)性并提高防水效果； （5 5）在施工中應(yīng)根據(jù)洞內(nèi)管片襯砌變形和地表及周圍建筑物變形監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)）在施工中應(yīng)根據(jù)洞內(nèi)管片襯砌變形和地表及周圍建筑物變形監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行信息反饋，及時(shí)修正注漿參數(shù)和施工方法。行信息反饋，及時(shí)修正注漿參數(shù)和施工方法。同步注漿參數(shù)研究結(jié)論同步注漿參數(shù)研究結(jié)論 合理選擇注漿漿液類型合理選擇注漿漿液類型 合理選擇注漿壓力、注漿量合理選擇注漿壓力、注漿量 加強(qiáng)管片沉浮的監(jiān)測(cè)加強(qiáng)管片沉浮的監(jiān)測(cè) 結(jié)合地面監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)調(diào)整結(jié)合地面監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)調(diào)整 制訂

51、詳細(xì)的注漿質(zhì)量控制程序制訂詳細(xì)的注漿質(zhì)量控制程序 防止注漿管堵塞防止注漿管堵塞同步注漿控制措施同步注漿控制措施 2.5 2.5 盾構(gòu)穿越建盾構(gòu)穿越建（構(gòu)）（構(gòu)）筑物筑物控制措施控制措施 l 盾構(gòu)穿越冶金賓館盾構(gòu)穿越冶金賓館 樁基樁基l 盾構(gòu)穿越四川省經(jīng)委安監(jiān)局盾構(gòu)穿越四川省經(jīng)委安監(jiān)局 條基條基 l 盾構(gòu)穿越萬福橋盾構(gòu)穿越萬福橋 條形擴(kuò)大基礎(chǔ)條形擴(kuò)大基礎(chǔ) l 盾構(gòu)穿越冶金賓館盾構(gòu)穿越冶金賓館 冶金賓館基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與隧道剖面關(guān)系示意圖冶金賓館基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與隧道剖面關(guān)系示意圖冶金賓館西側(cè)建筑結(jié)構(gòu)形式冶金賓館西側(cè)建筑結(jié)構(gòu)形式盾構(gòu)隧道注漿孔注漿孔地面墻體240厚砼C15C15見砂石用砼做護(hù)壁240厚標(biāo)磚承臺(tái)C2

52、0墊層C10承臺(tái)C20C15C15承臺(tái)C20BXAXCX1 人工填土2-3 粉質(zhì)粘土2-8-3 卵石土3-7-3 卵石土4-4-3 卵石土57cm57cm 樁基托換 A-A剖 面 圖托 換 梁平 面 布 置 圖AA隧道托 換 承 臺(tái)樁樁樁原 承 臺(tái)原 承 臺(tái)原 承 臺(tái)托 換 承 臺(tái)托 換 承 臺(tái)柱柱柱托 換 梁盾構(gòu)穿越時(shí)采取的輔助措施盾構(gòu)穿越時(shí)采取的輔助措施 荷載轉(zhuǎn)移承臺(tái)及樁基礎(chǔ)400*12鋼管鋼筋砼柱400*12鋼管左側(cè)支撐右側(cè)支撐盾構(gòu)穿越時(shí)采取的輔助措施盾構(gòu)穿越時(shí)采取的輔助措施 跟蹤注漿 北加 固 區(qū)樁 基 礎(chǔ)5 a - 49 b - 1 9 b - 29 b - 39 a - 39 a

53、- 29 a - 19 - 39 - 29 - 18 - 38 - 28 - 17 - 37 - 27 - 16 - 36 - 26 - 15 - 45 - 35 - 25 - 14 - 44 - 34 - 24 - 13 - 43 - 33 - 23 - 12 - 82 - 72 - 62 - 52 - 42 - 32 - 22 - 11 - 71 - 61 - 51 - 41 - 31 - 21 - 1Z D K 8 + 5 7 2 .8 8Z D K 8 + 5 7 0 .4 8Z D K 8 + 5 6 7 .9 8Z D K 8 + 5 6 3 .2 8Z D K 8 + 5 5 6

54、 .0 8Z D K 8 + 5 4 1 .6 8Z D K 8 + 5 3 4 .4 8Z D K 8 + 5 2 7 .2 8Z D K 8 + 5 2 0 .0 8Z D K 8 + 5 1 3 .4 8Z D K 8 + 5 4 8 .8 8左 線右 線Y D K 8 + 5 5 0C XA X B X冶 金 賓 館 加 固 平 面 圖加 固 區(qū)CXAXBX冶 金 賓 館 加 固 剖 面 圖左 線 隧 道承 臺(tái) C20C15C15承 臺(tái) C20墊 層 C10承 臺(tái) C20240厚 標(biāo) 磚見 砂 石 用砼 做 護(hù) 壁0.00C15240厚 砼 C15墻 體地 面注 漿 孔注 漿 孔盾構(gòu)穿

55、越時(shí)采取的輔助措施盾構(gòu)穿越時(shí)采取的輔助措施 施工實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析施工實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析 樁基沉降時(shí)程曲線樁基沉降時(shí)程曲線 左側(cè)支撐軸力變化時(shí)程曲線左側(cè)支撐軸力變化時(shí)程曲線 （1 1）采用荷載轉(zhuǎn)移方法可以將中間承臺(tái)承擔(dān)的荷載轉(zhuǎn)移至兩側(cè)承臺(tái)，同時(shí)對(duì)上）采用荷載轉(zhuǎn)移方法可以將中間承臺(tái)承擔(dān)的荷載轉(zhuǎn)移至兩側(cè)承臺(tái)，同時(shí)對(duì)上部結(jié)構(gòu)起到支撐作用，可增加穿越施工時(shí)結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)；部結(jié)構(gòu)起到支撐作用，可增加穿越施工時(shí)結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)； （2 2）采用樁基托換措施對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的安全有利；可以有效減小隧頂樁基的最大）采用樁基托換措施對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的安全有利；可以有效減小隧頂樁基的最大沉降，減小各樁之間的不均勻沉降，較好的控制建筑物傾斜；可以減小隧頂樁基承沉降，減小各樁之間的不均勻沉降，較好的控制建筑物傾斜；可以減小隧頂樁基承擔(dān)的荷載，減小由于承載力損失導(dǎo)致的過大沉降；擔(dān)的荷載，減小由于承載力損失導(dǎo)致的過大沉降； （3 3）地面跟蹤注漿能夠?qū)抖瞬客馏w進(jìn)行有效的加固，尤其在砂卵石層中，能）地面跟蹤注漿能夠?qū)抖瞬客馏w進(jìn)行有效的加固，尤其在砂卵石層中，能夠?qū)Χ軜?gòu)同步注漿的效果進(jìn)行補(bǔ)充，減小由于注漿量不足而導(dǎo)致的樁基過大沉降；夠?qū)Χ軜?gòu)同步注漿的效果進(jìn)行補(bǔ)充，減小由于注漿量不足而導(dǎo)致的樁基過大沉降； （4 4）為平衡樁基所傳遞的荷