砂卵石地層盾構(gòu)長(zhǎng)距離高效施工技術(shù)

砂卵石地層盾構(gòu)

長(zhǎng)距離高效施工技術(shù)

高洪吉石宗濤孫亮苗春剛楊志勇編著

中國(guó)鐵道出版社有限公司

年北京

2022·

內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書依托中鐵十四局集團(tuán)有限公司承建的北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)線標(biāo)段號(hào)風(fēng)井號(hào)

072~3

風(fēng)井區(qū)間盾構(gòu)隧道工程對(duì)工程中涉及的關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究主要研究?jī)?nèi)容包括長(zhǎng)距離砂

,。:

卵石地層土壓平衡盾構(gòu)刀具磨損研究長(zhǎng)距離砂卵石地層盾構(gòu)渣土改良技術(shù)研究盾構(gòu)穿越風(fēng)

、、

險(xiǎn)源施工技術(shù)及輔助措施研究盾構(gòu)管片上浮機(jī)理及控制技術(shù)研究盾構(gòu)長(zhǎng)距離掘進(jìn)運(yùn)輸方式

、、

研究

。

圖書在版編目CIP數(shù)據(jù)

()

砂卵石地層盾構(gòu)長(zhǎng)距離高效施工技術(shù)高洪吉等編

/

著北京中國(guó)鐵道出版社有限公司

.—:,2022.8

ISBN978-7-113-28448-0

砂高卵石地層隧道施工

……

盾構(gòu)法Ⅰ.①Ⅱ.①Ⅲ.①---

Ⅳ.①U455.43

中國(guó)版本圖書館數(shù)據(jù)核字第號(hào)

CIP(2021)203834

書名:砂卵石地層盾構(gòu)長(zhǎng)距離高效施工技術(shù)

作者:高洪吉石宗濤孫亮苗春剛楊志勇

策劃:梁雪

責(zé)任編輯:梁雪編輯部電話:

(010)51873193

封面設(shè)計(jì):鄭春鵬

責(zé)任校對(duì):焦桂榮

責(zé)任印制:樊啟鵬

出版發(fā)行:中國(guó)鐵道出版社有限公司北京市西城區(qū)右安門西街號(hào)

(100054,8)

網(wǎng)址:

印刷:北京建宏印刷有限公司

版次:年月第版年月第次印刷

202281202281

開本:印張:字?jǐn)?shù):千

787mm×1092mm1/1613.25315

書號(hào):

ISBN978-7-113-28448-0

定價(jià):元

80.00

版權(quán)所有侵權(quán)必究

凡購(gòu)買鐵道版圖書如有印制質(zhì)量問題請(qǐng)與本社讀者服務(wù)部聯(lián)系調(diào)換電話

,,。:(010)51873174

打擊盜版舉報(bào)電話

:(010)63549461

編委會(huì)

主編:高洪吉石宗濤孫亮

苗春剛楊志勇

副主編:周慶合朱統(tǒng)步孫正陽

趙樹才孫偉

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷地發(fā)展,以北京為代表的大城市國(guó)際地位不

斷提升,國(guó)際事務(wù)的參與程度越來越高。在此背景下,大城市的交

通樞紐基礎(chǔ)工程紛紛開始建設(shè)。北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)定位為大型國(guó)

際樞紐機(jī)場(chǎng),是國(guó)家發(fā)展一個(gè)新的動(dòng)力源,是支撐雄安新區(qū)建設(shè)的

京津冀區(qū)域綜合交通樞紐。北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)線作為北京大興國(guó)

際機(jī)場(chǎng)的配套工程,在完善大興機(jī)場(chǎng)的功能上發(fā)揮著重要的作用。

北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)線被譽(yù)為“北京市軌道交通建設(shè)新里程碑”,

該線采用世界最高等級(jí)、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全自動(dòng)駕駛系

統(tǒng),不僅可實(shí)現(xiàn)無人駕駛,還可實(shí)現(xiàn)列車自動(dòng)喚醒、自檢、運(yùn)行、休眠

等全過程。北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)線是北京市軌道交通“十三五”規(guī)劃

中的一條骨干線路,是落實(shí)北京城市總體規(guī)劃、促進(jìn)京津冀協(xié)同發(fā)

展的重要組成部分,也是北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)“五縱兩橫”配套交通工

程中的快速、直達(dá)、大運(yùn)量的公共交通服務(wù)專線、快線,將對(duì)加速京

津冀地區(qū)經(jīng)濟(jì)融合、助力新引擎建設(shè)起到積極推進(jìn)作用。

在大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)線修建過程中應(yīng)用了明挖法、暗挖法、盾構(gòu)法

等幾乎全部的軌道交通建設(shè)工法,其中地下段的修建以盾構(gòu)法為

主。本書所依托工程(號(hào)風(fēng)井號(hào)風(fēng)井區(qū)間)為全線最長(zhǎng)的盾構(gòu)

2~3

區(qū)間,單線長(zhǎng)度達(dá)到,土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在無水卵石地層中一

3825m

次性穿越以上在世界范圍內(nèi)都比較罕見,且大興機(jī)場(chǎng)線采

3.8km

用的盾構(gòu)相較于普通盾構(gòu)直徑更大,達(dá)到,大直徑盾構(gòu)刀盤直徑

9m

更大,施工扭矩更大,刀具磨損也更嚴(yán)重,對(duì)施工技術(shù)及組織提出了

更高的要求。

Ⅰ

基于工程的特殊性,施工單位中鐵十四局集團(tuán)有限公司在工程

準(zhǔn)備期對(duì)盾構(gòu)施工的關(guān)鍵技術(shù)重難點(diǎn)進(jìn)行了分析,施工過程中對(duì)重

點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了收集整理,并進(jìn)行總結(jié)分析,最終形成本書。本書對(duì)

大直徑土壓平衡盾構(gòu)長(zhǎng)距離穿越砂卵石地層的問題進(jìn)行了細(xì)化研

究,主要內(nèi)容包括:刀具磨損分析、渣土改良技術(shù)、穿越重大風(fēng)險(xiǎn)源

技術(shù)、管片上浮機(jī)理與控制技術(shù)、盾構(gòu)長(zhǎng)距離掘進(jìn)物料運(yùn)輸方式等。

本書的研究?jī)?nèi)容覆蓋了整個(gè)工程的重難點(diǎn),同時(shí)也為研究人員提供

了可借鑒工程案例,有助于促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展。本書針對(duì)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)

翔實(shí)、實(shí)用性好,可為類似工程的施工技術(shù)人員及科研人員提供參

考借鑒。

年月

202110

Ⅱ

北京地鐵大興機(jī)場(chǎng)線被譽(yù)為“北京市軌道交通建設(shè)新里程碑”,

其車輛最高時(shí)速可達(dá)每小時(shí),是北京市軌道交通“十三五”

160km

規(guī)劃中的一條骨干線路。北京地鐵大興機(jī)場(chǎng)線土建工程長(zhǎng)度

41.2

,其中地下段長(zhǎng),地下段中盾構(gòu)區(qū)間隧道長(zhǎng)度,

km22.4km14.8km

共分為個(gè)標(biāo)段,個(gè)區(qū)間。項(xiàng)目依托的標(biāo)段為號(hào)風(fēng)井號(hào)風(fēng)

452~3

井區(qū)間,該區(qū)間是全線最長(zhǎng)的盾構(gòu)區(qū)間,且相較于普通盾構(gòu),大直徑

盾構(gòu)刀盤直徑更大,扭矩更大,刀具磨損也更嚴(yán)重,換刀距離更難合

理確定。另外,刀具檢修需要修建多個(gè)檢修豎井,這些豎井會(huì)為城

市帶來短暫的擁堵。因此進(jìn)行大直徑土壓平衡盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)距離穿越

砂卵石地層的相關(guān)技術(shù)研究有著重要的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。

為保證工程順利實(shí)施及總結(jié)提升土壓平衡盾構(gòu)施工技術(shù)水平,

在工程建設(shè)初期工程承建單位中鐵十四局集團(tuán)有限公司聯(lián)合中國(guó)

礦業(yè)大學(xué)(北京)提出了北京地鐵新機(jī)場(chǎng)線長(zhǎng)距離砂卵石地層盾構(gòu)

施工技術(shù)課題,并在工程建設(shè)過程中進(jìn)行了數(shù)據(jù)收集、室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)

場(chǎng)試驗(yàn)等科研工作,基于研究成果形成本書,主要內(nèi)容包括:

()長(zhǎng)距離砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)刀具磨損研究。依托室內(nèi)

1

試驗(yàn)、理論分析等方法對(duì)土壓平衡盾構(gòu)在砂卵石地層中掘進(jìn)的磨損

問題進(jìn)行研究。分析刀具磨損的機(jī)理,并對(duì)地層的特點(diǎn)進(jìn)行分析總

結(jié)影響地層磨蝕性的主要因素,最后提出復(fù)合地層刀具磨損量預(yù)測(cè)

公式及刀具設(shè)計(jì)優(yōu)化的相關(guān)措施。

()長(zhǎng)距離砂卵石地層盾構(gòu)渣土改良技術(shù)研究。分析不同渣土

2

Ⅰ

改良材料在砂卵石地層中的渣土改良效果,選取合適的配合比進(jìn)行

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),確定最終應(yīng)用到工程中的配合比。

()盾構(gòu)穿越風(fēng)險(xiǎn)源施工技術(shù)及輔助措施研究。工程涉及多個(gè)

3

不同類型的風(fēng)險(xiǎn)工程:連續(xù)下穿高壓塔、下穿既有線結(jié)構(gòu)、淺覆土段

施工等。對(duì)施工過程中的盾構(gòu)施工技術(shù)及輔助措施進(jìn)行研究,保障

盾構(gòu)穿越風(fēng)險(xiǎn)源時(shí)周圍環(huán)境及盾構(gòu)施工的安全。對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源的變形

規(guī)律進(jìn)行分析,為后期優(yōu)化盾構(gòu)施工技術(shù)提供依據(jù)。

()盾構(gòu)管片上浮機(jī)理及控制技術(shù)研究。盾構(gòu)在砂卵石地層掘

4

進(jìn)過程中會(huì)發(fā)生管片上浮的情況,會(huì)導(dǎo)致管片錯(cuò)臺(tái),并影響后續(xù)線

路運(yùn)營(yíng)。因此對(duì)盾構(gòu)管片的上浮機(jī)理進(jìn)行研究,總結(jié)影響管片上浮

的因素,提出上浮控制措施,保證盾構(gòu)隧道成型管片質(zhì)量。

()盾構(gòu)長(zhǎng)距離掘進(jìn)運(yùn)輸方式研究。目前盾構(gòu)的運(yùn)輸方式還是

5

以土斗運(yùn)輸為主,但由于工程距離長(zhǎng)的特點(diǎn),仍采用土斗運(yùn)輸?shù)姆?/p>

式已經(jīng)不能充分滿足盾構(gòu)掘進(jìn)的需要。對(duì)盾構(gòu)長(zhǎng)距離掘進(jìn)運(yùn)輸方

式進(jìn)行研究,總結(jié)新型運(yùn)輸方式的優(yōu)缺點(diǎn),并對(duì)應(yīng)用過程提出優(yōu)化。

以上研究構(gòu)成了本書的主要內(nèi)容,研究成果可為類似長(zhǎng)距離砂

卵石盾構(gòu)隧道的施工提供借鑒。本書在編著過程中參考了許多文

獻(xiàn)資料,再次對(duì)各位作者表示衷心的感謝!由于編者水平有限,書

中還存在諸多不足之處,敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

Ⅱ

1緒言……………………

1

研究背景……………

1.11

工程概況……………

1.22

研究?jī)?nèi)容及方法……………………

1.36

2長(zhǎng)距離砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)刀具磨損分析……

7

引言……………

2.17

刀具磨損機(jī)理分析…………………

2.210

基于試驗(yàn)的砂卵石地層磨蝕性分析……

2.3LCPC19

刀具布置對(duì)刀具切深的影響………

2.431

復(fù)合地層盾構(gòu)刀具磨損量預(yù)測(cè)模型分析…………

2.540

刀具磨損特征及優(yōu)化設(shè)計(jì)…………

2.651

3長(zhǎng)距離砂卵石地層盾構(gòu)施工渣土改良技術(shù)…………

56

研究概況……………

3.156

砂卵石地層特性分析………………

3.259

改良劑試驗(yàn)…………

3.363

渣土改良室內(nèi)試驗(yàn)…………………

3.471

渣土改良試驗(yàn)方案現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用………

3.585

4盾構(gòu)穿越風(fēng)險(xiǎn)源施工技術(shù)及輔助措施………………

94

盾構(gòu)連續(xù)下穿高壓塔………………

4.194

Ⅰ

高壓塔變形規(guī)律…………………

4.2105

盾構(gòu)連續(xù)下穿高壓塔數(shù)值計(jì)算…………………

4.3109

盾構(gòu)下穿形槽…………………

4.4U115

淺覆土段盾構(gòu)施工技術(shù)…………

4.5126

裝配式檢修井在盾構(gòu)檢修中的應(yīng)用……………

4.6139

5盾構(gòu)管片上浮機(jī)理與控制技術(shù)………

147

研究概況…………

5.1147

管片上浮量理論計(jì)算模型分析…………………

5.2149

管片上浮數(shù)值模擬及上浮規(guī)律分析……………

5.3158

管片抗浮措施……………………

5.4175

6盾構(gòu)長(zhǎng)距離掘進(jìn)運(yùn)輸方式……………

180

盾構(gòu)渣土運(yùn)輸方式………………

6.1180

長(zhǎng)距離隧道盾構(gòu)掘進(jìn)渣土運(yùn)輸方式對(duì)比………

6.2182

連續(xù)皮帶機(jī)應(yīng)用效率分析………

6.3184

連續(xù)皮帶機(jī)布置方案……………

6.4194

連續(xù)皮帶機(jī)布置方案優(yōu)化………

6.5197

Ⅱ

1.1研究背景

隨著中國(guó)的現(xiàn)代化和城市化發(fā)展以北京為代表的大城市國(guó)際地位不斷提升國(guó)際事務(wù)的

,,

參與程度越來越高城市各種交通方式的水平已漸漸地不能承受發(fā)展的需要在此背景下大

,。,

城市的交通樞紐基礎(chǔ)工程紛紛開始建設(shè)北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)定位為大型國(guó)際樞紐機(jī)場(chǎng)是國(guó)

。,

家發(fā)展一個(gè)新的動(dòng)力源支撐雄安新區(qū)建設(shè)的京津冀區(qū)域綜合交通樞紐北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)

,。

線以下簡(jiǎn)稱北京新機(jī)場(chǎng)線作為北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)的配套工程在完善大興機(jī)場(chǎng)的功能上

(“”),

發(fā)揮著重要的作用

。

北京新機(jī)場(chǎng)線被譽(yù)為北京市軌道交通建設(shè)新里程碑該線采用世界最高等級(jí)具有完全

“”,、

自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)不僅可實(shí)現(xiàn)無人駕駛還可實(shí)現(xiàn)列車自動(dòng)喚醒自檢運(yùn)行

,,、、、

休眠等全過程北京新機(jī)場(chǎng)線車輛最高時(shí)速可達(dá)從北京市豐臺(tái)區(qū)的草橋到大興區(qū)的

。160km,

新機(jī)場(chǎng)僅需列車品質(zhì)充分對(duì)標(biāo)航空座椅尺寸和間距超過復(fù)興號(hào)高鐵動(dòng)車組二等座

19min。,

和一等座要求北京新機(jī)場(chǎng)線是北京市軌道交通十三五規(guī)劃中的一條骨干線路是落實(shí)北

。“”,

京城市總體規(guī)劃促進(jìn)京津冀協(xié)同發(fā)展的重要組成部分也是北京新機(jī)場(chǎng)五縱兩橫配套交通

、,“”

工程中的快速直達(dá)大運(yùn)量的公共交通服務(wù)專線快線將對(duì)加速京津冀地區(qū)經(jīng)濟(jì)融合助力

、、、,、

新引擎建設(shè)起到積極推進(jìn)作用北京新機(jī)場(chǎng)線是北京市第一次采用模式建設(shè)運(yùn)營(yíng)的軌

。PPP

道交通項(xiàng)目采用城際鐵路標(biāo)準(zhǔn)是目前國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)速度最快單線斷面直徑最大

,,(160km/h)、

的城市軌道交通工程采用基于動(dòng)車組平臺(tái)研發(fā)的新型市域車組

(8.8m),CRH6、AC25kV

供電模式剛性接觸網(wǎng)均屬北京首例

、。

修建地鐵隧道的主要方法有明挖法暗挖法盾構(gòu)法等在北京新機(jī)場(chǎng)線建設(shè)過程中以上

、、,,

工法均得到了應(yīng)用其中盾構(gòu)法以其安全快速環(huán)保經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)被越來越多地應(yīng)用于地鐵建

,、、、

設(shè)北京新機(jī)場(chǎng)線土建工程長(zhǎng)度其中地下段長(zhǎng)地下段中盾構(gòu)區(qū)間隧道長(zhǎng)

。41.2km,22.4km,

度共分為個(gè)標(biāo)段個(gè)區(qū)間見表本項(xiàng)目依托的標(biāo)段為號(hào)風(fēng)井號(hào)風(fēng)

14.8km,4,5,1.1.1。2~3

井區(qū)間該區(qū)間是全線最長(zhǎng)的盾構(gòu)區(qū)間單線長(zhǎng)度達(dá)到大直徑土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在無

,,3825m。

水卵石地層中一次性穿越以上在世界范圍內(nèi)都比較罕見且相較于普通盾構(gòu)大直徑

3.8km,,

盾構(gòu)刀盤直徑更大扭矩更大刀具磨損也更嚴(yán)重?fù)Q刀距離更難合理確定另外刀具檢修需

,,,。,

要修建多個(gè)檢修豎井這些豎井會(huì)使城市短暫擁堵因此基于工程進(jìn)行大直徑盾構(gòu)長(zhǎng)距離砂

,。

卵石地層的相關(guān)技術(shù)研究有著重要的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益

。

1

表1.1.1大興新機(jī)場(chǎng)線一期盾構(gòu)隧道區(qū)間

區(qū)間區(qū)間單線長(zhǎng)度區(qū)間單線環(huán)數(shù)穿越地層

永興河站磁各莊站粉質(zhì)黏土粉砂

~2783m1739、

磁各莊站號(hào)風(fēng)井粉細(xì)砂卵石

~12852m1783、

號(hào)風(fēng)井號(hào)風(fēng)井卵石

1~22108m1318

號(hào)風(fēng)井號(hào)風(fēng)井卵石

2~33825m2391

號(hào)風(fēng)井草橋卵石

3~3189m1993

1.2工程概況

線路情況

1.

工程擬建場(chǎng)地位于北京市大興區(qū)西紅門鎮(zhèn)二村三村四村和豐臺(tái)區(qū)新宮村起自新機(jī)場(chǎng)

、、,

線南五環(huán)北側(cè)西紅門鎮(zhèn)二村號(hào)區(qū)間風(fēng)井向北下穿南西路大興線地鐵西紅門鎮(zhèn)后向西北

2,、、,

向最終到達(dá)豐臺(tái)區(qū)海子公園內(nèi)號(hào)區(qū)間風(fēng)井沿線場(chǎng)地主要為道路耕地林地高壓線沿線

3。、、、

區(qū)域既有地鐵線民房廠房公園綠地等地勢(shì)由南向北逐漸升高局部有堆土地形整體平

、、、、,,,

坦具體位置如圖所示

,1.2.1。

圖工程位置圖

1.2.1

盾構(gòu)區(qū)間起始里程為右終點(diǎn)里程為右左線全長(zhǎng)

K35+675.000,K39+522.044,

右線全長(zhǎng)為雙線雙洞區(qū)間線路埋深最大坡度最

3832.39m,3847.44m,,12~16m,5.9‰,

小曲線半徑為區(qū)間共設(shè)座檢修井和座聯(lián)絡(luò)通道聯(lián)絡(luò)通道采用礦山法施工盾

1300m。36,。

構(gòu)區(qū)間隧道外徑管片厚度采用臺(tái)外徑的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)同時(shí)施

8.8m,450mm;29.15m

2

工區(qū)間線路圖如圖所示

,1.2.2。

圖區(qū)間線路圖

1.2.2

工程地質(zhì)

2.

地質(zhì)條件

(1)

區(qū)間位于工程地質(zhì)單元區(qū)間地質(zhì)斷面從上至下依次為粉土填土雜填土粉土

Ⅱ。:①、①1、

粉質(zhì)黏土粉細(xì)砂粉土粉質(zhì)黏土粉細(xì)砂粉質(zhì)黏土粉土粉細(xì)

②、②1、②3、③、③1、③3、④、④2、

砂中粗砂卵石圓礫中粗砂粉質(zhì)黏土粉土細(xì)中砂卵石圓礫細(xì)中

④3、④4、⑤、⑤1、⑥、⑥2、⑥3、⑦、

砂粉質(zhì)黏土粉土細(xì)中砂卵石層中粗砂層細(xì)中砂粉質(zhì)黏土粉

⑦2、⑧、⑧2、⑧3、⑨、⑨1、⑨2、⑩、

土細(xì)中砂卵石層粉質(zhì)黏土黏土

⑩2、⑩3、êIS、êIS4、êIS5。

卵石圓礫層為雜色密實(shí)濕顆粒直徑在之間最大顆粒直徑不低于

⑤,,,5~20mm,140mm,

其中直徑大于的顆粒含量應(yīng)高于中粗砂充填中粗砂層為褐黃色飽和密

20mm50%,;⑤1,,

實(shí)含云母氧化鐵卵石圓礫層為雜色飽和密實(shí)最大顆粒直徑不低于絕大部

,、;⑦,,,150mm,

分顆粒直徑在之間亞圓形其中直徑超過顆粒含量大約占總質(zhì)量的

15~60mm,,20mm

中粗砂填充細(xì)中砂層為褐黃色密實(shí)飽和含個(gè)別礫石

60%,;⑦2,,,。

盾構(gòu)主要穿越地層為隧道拱部為粉土邊墻為卵石圓礫隧底為卵石圓礫卵石

:④2,⑤,⑦。

圓礫層分布長(zhǎng)約占區(qū)段總長(zhǎng)的

3847.44m,100%。

水文條件

(2)

區(qū)間所處位置為水文地質(zhì)單元水層主要分布為上層滯水一層間水三和層間水四

Ⅱ,()、()()。

上層滯水一勘察未觀測(cè)到

():。

層間水三測(cè)得水位埋深在左右含水層主要為卵石圓礫層

():22.88m,⑤。

層間水四測(cè)得水位埋深在之間含水層主要為卵石圓礫層和細(xì)中

():25.75~29.19m,⑦

砂層粉細(xì)砂層卵石圓礫層卵石層

⑦2、⑧3、⑨、êIS。

綜上所述號(hào)區(qū)間風(fēng)井號(hào)區(qū)間風(fēng)井盾構(gòu)區(qū)段隧道埋深范圍內(nèi)無地下水

,2~3(12~16m),

具體剖面如圖所示

1.2.3。

3

圖地質(zhì)剖面圖

1.2.3

盾構(gòu)設(shè)備

3.

標(biāo)段雙線總長(zhǎng)最大坡度為最小曲線半徑為隧道區(qū)間采取裝配

7694m,5.9‰,1300m。

式鋼筋混凝土管片進(jìn)行拼裝管片外徑內(nèi)徑一環(huán)有分塊環(huán)寬

,8800mm,7900mm,8,

通用環(huán)雙面楔形錯(cuò)縫拼裝縱縫不設(shè)榫槽環(huán)縫設(shè)置榫槽采用斜直螺栓

1600mm,(38mm),,,,

連接環(huán)向根縱向根

(16,22)。

區(qū)間使用鐵建重工生產(chǎn)的土壓平衡盾構(gòu)進(jìn)行隧道的施工設(shè)備總重約裝機(jī)額定

,1250t,

功率約為最大推力水平轉(zhuǎn)彎半徑為縱向爬坡能力

4500kW,500m,±50‰。

盾構(gòu)機(jī)刀盤的設(shè)計(jì)原則為刀盤設(shè)計(jì)和刀具布置完全能適應(yīng)工程地質(zhì)條件并且

ZTE9100,

具有高效及減少刀具磨損的特點(diǎn)盾構(gòu)刀盤類型為輻條式刀盤刀盤直徑為刀盤

。,9150mm,

的開口率約為如圖所示主要由輪緣輻條和布設(shè)在輻條上的刀具組成根輻

60%,1.2.4,、。6

臂支撐的厚壁法蘭連接主驅(qū)動(dòng)裝置作為刀盤輻臂的基座以傳遞足夠的扭矩和推力刀盤可以

,,

雙向旋轉(zhuǎn)為了保證刀盤的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度刀盤的中心部位采用整體鑄鋼鑄造刀盤正面

。,,

堆焊耐磨網(wǎng)格刀盤上切刀為螺栓連接可以實(shí)現(xiàn)刀具更換刀盤上設(shè)有攪拌棒可以隨著刀盤

,,。,

一起轉(zhuǎn)動(dòng)輔以土倉(cāng)壁上的固定攪拌棒可起到攪拌渣土的功能對(duì)土倉(cāng)中的廢棄土體進(jìn)行強(qiáng)制攪

,,

拌使注入在開挖面上或土倉(cāng)中的添加材料泥水氣泡與切削下來的土體在土倉(cāng)中進(jìn)行充分

,(、、)

的攪拌提高土體的塑性流動(dòng)性使在滯留土倉(cāng)中的廢棄土體具有良好的流動(dòng)性和止水性

,,。

工程重難點(diǎn)

4.

建設(shè)工期緊

(1)

北京新機(jī)場(chǎng)線擬于年月投入運(yùn)營(yíng)號(hào)風(fēng)井號(hào)風(fēng)井區(qū)間左右線盾構(gòu)分別于

20199,2~3、

年月月進(jìn)行始發(fā)根據(jù)北京新機(jī)場(chǎng)線工期要求其盾構(gòu)工期節(jié)點(diǎn)分別為年

201711、12。,2018

月日年月日左右線盾構(gòu)工期為個(gè)月綜合考慮盾構(gòu)區(qū)間長(zhǎng)度工期較為緊張

930、2018831,、9,,。

盾構(gòu)長(zhǎng)距離穿越卵石地層

(2)

號(hào)風(fēng)井號(hào)風(fēng)井區(qū)間隧道主要穿越卵石地層夾粉質(zhì)黏土粉砂盾構(gòu)在全斷面卵石地

2~3、,

層中掘進(jìn)刀具磨損嚴(yán)重頻繁檢修換刀嚴(yán)重影響工期同時(shí)砂卵石地層對(duì)于盾構(gòu)渣土改良

,,,。

的要求較高渣土改良效果不好會(huì)嚴(yán)重影響盾構(gòu)施工效率

,。

盾構(gòu)區(qū)間隧道長(zhǎng)

(3)

號(hào)風(fēng)井號(hào)風(fēng)井區(qū)間單線隧道長(zhǎng)是北京新機(jī)場(chǎng)線中最長(zhǎng)的盾構(gòu)區(qū)間段土

2~33825m,,

壓平衡盾構(gòu)機(jī)在卵石地層中連續(xù)掘進(jìn)的區(qū)段在北京尚無先例盾構(gòu)長(zhǎng)距離的連續(xù)

3825m,。

快速掘進(jìn)對(duì)施工組織及設(shè)備性能要求高

,。

4

圖刀盤結(jié)構(gòu)圖

1.2.4

5

施工組織難度大

(4)

北京新機(jī)場(chǎng)線盾構(gòu)區(qū)間隧道管片外徑環(huán)寬是目前國(guó)內(nèi)城市軌道交通單線

8.8m,1.6m,

斷面最大盾構(gòu)法區(qū)間土方工程量是普通盾構(gòu)區(qū)間倍以上且工期緊要求盾構(gòu)掘進(jìn)速度快

,3,,,

這就導(dǎo)致場(chǎng)地使用運(yùn)輸及施工組織壓力極大同時(shí)號(hào)風(fēng)井號(hào)風(fēng)井區(qū)間距離超長(zhǎng)隨著

、。,2~3,

隧道開挖長(zhǎng)度的增加電瓶車的運(yùn)輸效率將大大影響盾構(gòu)施工進(jìn)度隧道穿越多個(gè)重要風(fēng)險(xiǎn)

,。

源隧道穿越風(fēng)險(xiǎn)源時(shí)保證自身與周圍環(huán)境的安全是工程的重點(diǎn)

,,。

通過對(duì)北京新機(jī)場(chǎng)線號(hào)風(fēng)井號(hào)風(fēng)井區(qū)間隧道工程特點(diǎn)的分析可以得出號(hào)風(fēng)井

2~3,2~

號(hào)風(fēng)井區(qū)間盾構(gòu)施工面臨的核心問題是保證盾構(gòu)在長(zhǎng)距離高風(fēng)險(xiǎn)的砂卵石地層中安全快速

3

掘進(jìn)確保盾構(gòu)區(qū)間隧道按時(shí)貫通

,。

1.3研究?jī)?nèi)容及方法

通過對(duì)項(xiàng)目概況的分析確定研究?jī)?nèi)容主要分為以下五部分

,:

長(zhǎng)距離砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)刀具磨損研究

(1)

依托室內(nèi)試驗(yàn)理論分析等方法對(duì)土壓平衡盾構(gòu)在砂卵石地層中掘進(jìn)的磨損問題進(jìn)行研

、

究分析刀具磨損的機(jī)理并對(duì)地層的特點(diǎn)進(jìn)行分析總結(jié)影響地層磨蝕性的主要因素最后提

。,,

出復(fù)合地層刀具磨損量預(yù)測(cè)公式及刀具設(shè)計(jì)優(yōu)化的相關(guān)措施

。

長(zhǎng)距離砂卵石地層盾構(gòu)渣土改良技術(shù)研究

(2)

分析不同渣土改良材料在砂卵石地層中的渣土改良效果選擇合適的配比進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

,,

確定最終應(yīng)用到工程中的配比

。

盾構(gòu)穿越風(fēng)險(xiǎn)源施工技術(shù)及輔助措施研究

(3)

工程中涉及多個(gè)不同類型的風(fēng)險(xiǎn)工程連續(xù)下穿高壓塔下穿既有線結(jié)構(gòu)淺覆土段施工

:、、

等對(duì)施工過程中的盾構(gòu)施工技術(shù)及輔助措施進(jìn)行研究保障盾構(gòu)穿越風(fēng)險(xiǎn)源時(shí)周圍環(huán)境及

。,

盾構(gòu)施工的安全對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源的變形規(guī)律進(jìn)行分析為后期優(yōu)化盾構(gòu)施工技術(shù)提供依據(jù)

。,。

盾構(gòu)管片上浮機(jī)理及控制技術(shù)研究

(4)

盾構(gòu)在砂卵石地層掘進(jìn)過程中會(huì)發(fā)生管片上浮的情況導(dǎo)致管片錯(cuò)臺(tái)并影響后續(xù)線路運(yùn)

,,

營(yíng)因此對(duì)盾構(gòu)管片的上浮機(jī)理進(jìn)行研究總結(jié)影響管片上浮的因素提出上浮控制措施保

。,,,

證盾構(gòu)隧道成型管片質(zhì)量

。

盾構(gòu)長(zhǎng)距離掘進(jìn)運(yùn)輸方式研究

(5)

目前盾構(gòu)的運(yùn)輸方式還是以土斗運(yùn)輸為主但是由于工程距離長(zhǎng)的特點(diǎn)仍采用土斗運(yùn)輸

,,

的方式已經(jīng)不能充分滿足盾構(gòu)掘進(jìn)的需要對(duì)盾構(gòu)長(zhǎng)距離掘進(jìn)運(yùn)輸方式進(jìn)行研究總結(jié)新型

。,

運(yùn)輸方式的優(yōu)缺點(diǎn)并對(duì)應(yīng)用過程提出優(yōu)化研究結(jié)果可為類似長(zhǎng)距離砂卵石盾構(gòu)隧道的施工

,,

提供借鑒

。

6

我國(guó)地鐵區(qū)間隧道建設(shè)過程中部分城市遇到了大面積卵石地層如北京成都蘭州

,,、、、

沈陽等土壓平衡盾構(gòu)在卵石地層中掘進(jìn)由于卵石強(qiáng)度高磨蝕性強(qiáng)刀具磨損嚴(yán)重需頻繁開

。,、,,

艙檢修刀具盾構(gòu)掘進(jìn)效率低下嚴(yán)重影響工期且工程造價(jià)急劇增加以北京地下軌道交通建

,,,。

設(shè)為例隨著地鐵建設(shè)的不斷開展目前埋深的地下空間開發(fā)已趨于飽和為更好地實(shí)

,,10~20m,

現(xiàn)新建線路與既有線路的換乘新建線路地鐵隧道的埋深會(huì)更深將進(jìn)入富水的卵石地層例如

,,,:

北京地鐵部分在建和新建線路埋深已經(jīng)超過進(jìn)入受承壓水層影響的卵石層卵石粒徑更

40m,⑨(

大磨蝕性更強(qiáng)這將給盾構(gòu)施工帶來極大的挑戰(zhàn)區(qū)間是典型的全斷面砂卵石地層為了保證地

、),。,

鐵建設(shè)的順利進(jìn)行必須對(duì)全斷面砂卵石地層長(zhǎng)距離施工的一系列關(guān)鍵問題進(jìn)行深入研究

,。

作為盾構(gòu)全斷面砂卵石地層長(zhǎng)距離施工的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)盾構(gòu)施工刀具壽命的預(yù)測(cè)及刀具

,

檢修換刀位置的合理設(shè)定對(duì)工程的順利開展起到重要的作用合理地設(shè)置盾構(gòu)檢修位置通

。,

過定期的檢修作業(yè)對(duì)損耗較為嚴(yán)重的刀具進(jìn)行更換使盾構(gòu)設(shè)備時(shí)刻處于良好的工作狀態(tài)

,,,

是保證盾構(gòu)施工順利進(jìn)行的關(guān)鍵另外設(shè)備選型刀盤刀具設(shè)計(jì)施工參數(shù)控制及渣土改良

。,、、

等各方面也是保證工程順利開展的關(guān)鍵通過一系列技術(shù)手段降低施工過程中刀盤刀具的損耗

,