盾构开仓孤石处理中膨胀剂的应用.pdf
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1、159交通科技与管理工程技术0引言复合式土压平衡盾构机能够很好地适应强度差别较大及断面分布不均匀等复杂地质条件,被广泛应用于城市轨道交通工程区间盾构隧道施工中。在花岗岩分布地区,孤石对盾构施工影响很大,易引起地层极大的扰动,还可能撞击刀盘损坏刀具,极大地影响盾构机掘进安全。因此,在孤石发育地区进行盾构施工时,孤石处理极为重要。孤石处理一般分为主动处理和被动处理,文献 1-3 介绍了几种处理孤石的方法,包括地层注浆加固法、钻孔爆破法、人工挖孔破碎法、冲孔桩破碎法、静态爆破法等。1工程概况广州市轨道交通五号线东延段及同步实施工程线路长约 9.76 km,均为地下线敷设方式,共施作 6 座车站(不含
2、文冲站)、6 个区间、1 座新建停车场及出入线,平均站间距 1.64 km,其中换乘站 2 座。该工程文冲站双岗站区间盾构隧道施工采用海瑞克土压平衡盾构机完成。盾构机刀盘为复合式刀盘,开口率约 32%,最大可通过粒径约 29 cm,开挖直径 6 300 mm,配置 32 把单刃滚刀和 4 把中心双刃滚刀。区间隧道穿越地层主要为全、强、中风化(混合)花岗岩和残积土地层,除始发段的全断面中风化混合花岗岩地层外,在右线隧道 505540 环范围内(如图 1),还存在饱和单轴抗压强度 7090 MPa 的微风化花岗岩突起,侵入开挖断面约二分之一;在基岩突起区域隧道覆土厚度约 7.3 m,隧道断面从上到
3、下为中粗砂、砂质黏性土、全风化花岗岩、微风化花岗岩,是典型的上软下硬地层。见图 1。2施工过程介绍2.1掘进参数变化根据盾构掘进记录,盾构机刀盘掘进至 517 环开始进入基岩突起上软下硬段,现场交底降低刀盘转速、掘进速度继续掘进至 534 环过程中,刀盘扭矩维持在2 000 kNm 上下,掘进速度约 510 mm/min,掘进参数未见异常。535536 环掘进过程中,刀盘扭矩开始持续增大,最大达到 5 000 kNm,与此同时掘进速度降低至 5 mm/min以下。由于此前已在第 500 环位置完成刀盘全部滚刀刀具的更换,且该区域地层不具备开仓条件,通过详勘断面判断刀盘即将通过基岩突起段,项目部
4、决定调整参数后继续掘进通过,但在 537 环掘进后半段,刀盘持续卡转停机,无法继续掘进。2.2施工情况分析通过参数分析,结合地层情况,项目部初步判断刀盘卡转的原因有两个,其一,可能由于开挖仓内堆积的石块过多,沉积在下部与螺旋输送机轴、前盾和刀盘搅拌棒共同作用导致刀盘卡钻;其二,刀盘前方有孤石存在并跟随刀盘转动,遇到下部基岩后卡住导致刀盘卡转。针对第一个原因,现场尝试收回螺旋输送机轴后再次启动刀盘,刀盘多次加载到 6 000 kNm 仍无法启动;针对第二个原因,现场尝试后推盾构机约 10 cm,刀盘依然无法启动。基于上述问题,项目部决定进行开仓检查。2.3带压开仓准备由于盾构机所处区域存在砂层和
5、淤泥层,且覆土厚度仅 7.3 m 左右,难以实现常压开仓和长时间带压开仓,项目部决定采取地层加固后进行带压开仓检查。根据地层特点和地面环境情况,采用磷酸+水玻璃浆液和水泥浆+水玻璃浆液进行地层加固。具体为盾体/刀盘外扩 1 m范围内采用磷酸+水玻璃浆液注浆加固防止裹盾体,盾体/刀盘外扩 61 m 采用水泥浆+水玻璃浆液注浆加固,向下加固至岩层 0.5 m,以达到带压开仓的气密性要求。地层注浆加固期间,开挖仓内填充有高浓度膨润土泥浆,防止加固浆液进入开挖仓内。加固完成后进行排收稿日期:2023-08-04作者简介:孙娣飞(1982),男,本科,工程师,从事轨道交通建设与管理工作。盾构开仓孤石处理
6、中膨胀剂的应用孙娣飞1,高重阳2,张进云21.广州地铁建设管理有限公司,广东 广州 510000;2.北京建工集团(广州)建设有限公司,广东 广州 510000摘要文章以广州市轨道交通五号线东延段工程盾构区间施工为例,根据人员进仓查明的刀盘掌子面孤石大小及分布情况,结合盾构机刀盘结构、地面周边环境和地质、水文条件,制定并实施了静态爆破法处理孤石的方案,顺利完成孤石处理并恢复盾构掘进施工。总结此次盾构机刀盘前方孤石处理经验,为后续工程在类似地层盾构施工提供工程实例借鉴。关键词广州地铁;孤石;盾构开仓;静态爆破中图分类号U445.43文献标识码A文章编号2096-8949(2023)18-0159
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