长距离岩石地层顶管施工效率分析与研究.pdf
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1、文章编号:()收稿日期:基金项目:重庆市自然科学基金资助项目()作者简介:杨庆辉()男河南伊川人高级工程师主要从事 及顶管施工技术及管理方面的工作:.引文格式:杨庆辉.长距离岩石地层顶管施工效率分析与研究.铁道建筑技术():.长距离岩石地层顶管施工效率分析与研究杨庆辉(中铁十八局集团隧道工程有限公司 重庆)摘 要:针对长距离岩石地层顶管施工效率研究匮乏导致顶管施工质量及工程进度难以保证的难题依托重庆市观景口水利枢纽工程长距离岩石地层顶管项目系统分析围岩单轴抗压强度、围岩岩性、围岩等级及埋深、隧洞长度、施工管理等因素对掘进效率的影响 主要结论:地质问题是长距离岩石地层顶管施工最重要影响因素在一定
2、范围内单轴抗压强度值越低掘进效率越高反之掘进效率越低随隧洞埋深增加受围岩应力影响顶部岩体易局部脱落产状越接近水平状围岩段导致摩阻增加造成后期顶进难度加大长距离岩石地层顶管路径选择需尽可能降低 类围岩比例和绝对长度同时要尽量避开断层破碎带关键词:岩石地层顶管 长距离 施工效率 影响因素中图分类号:.文献标识码:./.(.):.:.:引言作为一种非开挖技术顶管施工具有施工效率高、安全、环保以及对交通影响小等优点因而越来越广泛地应用到工程建设中 现阶段随着顶管技术越来越成熟顶管工程已朝着超长距离、大断面、适应复杂地层的方向发展 近年来我国基础建设行业快速发展与铁路、公路、城市地铁、市政工程等基础设施
3、项目一样水利工程建设常需要在不同地质及水文条件下建设断面不同、功能各异的隧洞而在山地城市修建输水隧洞不可避免地将要穿越岩石地层 因此研究岩石地层顶管施工效率对于保障工程质量及控制工程进度具有重要意义对于长距离顶管施工以往的研究多侧重于施工中顶力预测与控制、管节材料受力及力学特性、卡管处置、顶管机选型 及施工风险控制 等系统涉及顶管施工效率的研究并不多 杨恺对复杂地质条件下的顶管施工效率及影响因素进行了研究铁道建筑技术 ()杨庆辉:长距离岩石地层顶管施工效率分析与研究提出提升顶管施工效率的相关建议王瑞杰等分析了坚硬岩层特点提出通过降低管前岩体综合抵抗强度及改进手掘式顶管施工工艺可提高岩体凿挖施工
4、效率 上述研究并未涉及长距离岩石顶管施工效率及其影响因素而目前水利工程的引水隧洞尤其是长距离引水隧洞在山地城市通常都是穿越山岭等岩石地层需要顶进的距离也较长大多情况下要超过 本文结合观景口水利工程采用长距离岩石顶管施工技术贯通大规模隧洞群对长距离岩石顶管施工效率进行分析具有很强的现实指导意义可供其他类似项目借鉴和参考 工程概况及工法选择.项目简介重庆市观景口水利枢纽工程为重庆市重点水源工程位于重庆茶园至东温泉镇段线路总长.隧洞全长.其中单洞最长 .无压隧洞成洞内径.采用长距离岩石顶管施工技术 无压洞段采用预制钢筋混凝土顶管内径.、外径 、壁厚 单节长度.有压洞段为预应力钢筒混凝土管顶管内径.、
5、外径.、壁厚.单节长度.输水线路沿线地质情况主要为泥质砂岩、砂岩、泥岩以及部分石灰岩 现场围岩物理力学参数见表 表 现场围岩物理学参数岩性天然密度/(/)弹性模量/泊松比内摩擦角/()黏聚力/砂岩.泥岩.灰岩.砂岩单轴饱和抗压强度不超过 泥岩绝大部分在 区间石灰岩最大在 左右线路存在断层、岩溶及破碎带等不良地质隧洞最大埋深 、最小埋深 施工过程中通过对掌子面地质描述以及排出的岩块岩性分析对顶管沿线地质情况进行地质编录 经统计隧洞群不同围岩类别比例分别为:类.、类、类.不同围岩强度占比分别为:以下.占比 占比 以上占比.工法比选及岩石顶管机选型结合工程特点传统钻爆法对沿线地层造成的扰动较大将对洞
6、线附近及浅埋段民房建筑、鱼塘产生较大社会影响炮损赔偿纠纷和扰民阻工造成工期延误等问题无法回避 而顶管施工具有速度快、环保、隧洞一次成型、地层适应性强的特点因此采用长距离岩石顶管施工技术方案采用和海瑞克公司联合研发的泥水平衡岩石顶管机主机壳体采用前大后小的锥形设计 刀盘采用“”结构形式即 块边块 块中心块 刀盘采用面板型复合式结构并配置 英寸的滚刀和刮刀可开挖最大岩石强度为 最大开挖直径 最大连续工作扭矩 可承受最大推力 其刀盘与主机切口环设计了锥式破碎装置进入刀盘的块石进行二次破碎后最大粒径不超过 通过泥水循环系统输送至洞外 为了适应超长距离掘进和应对复杂地质情况开发了可回退功能采用内外盾体的
7、结构形式可以在顶进至预设位置后将内外盾体分离从隧洞内回退至始发井从而满足不具备设置接收井或其他极端情况下的需要 长距离岩石顶管顶进效率分析.总体施工情况为了全面分析观景口项目岩石顶管施工情况对隧洞施工进度进行统计 为了便于比较、分析顶进施工效率对 无压洞、无压洞卡管及大溶洞处理时间均未考虑在内按照先后施工顺序进行排列见表 表 顶管施工情况统计隧洞编号隧洞长度/平均进尺/(/月)备注无压洞.试验段、卡管 无压洞.卡管、溶洞处理 无压洞 无压洞.泥岩为主、部分砂岩无压洞.砂岩为主、部分泥岩无压洞.砂岩为主 无压洞 无压洞.砂岩为主 富水断层长 出水量 /有压洞有压洞.泥岩为主内径 管无压洞 无压洞
8、 无压洞.泥岩为主、部分砂岩.不同影响因素下的掘进效率分析根据采集的数据资料通过分析不同隧洞单轴抗压强度、围岩岩性、围岩等级及埋深、隧洞长度、施工管理等因素对掘进效率的影响找出影响掘进效率的主要因素及影响程度.岩石单轴抗压强度在顶管施工领域通常采用岩石单轴抗压强度()来判断围岩开挖的难易程度所开挖岩体的单轴抗压强度越高开挖效率通常就越低铁道建筑技术 ()杨庆辉:长距离岩石地层顶管施工效率分析与研究根据观景口工程地质情况按岩石单轴抗压强度可将岩石划分为四类 值小于 的为极软岩 为软岩 为中硬岩大于 为硬岩 但由于各条隧洞 值分布不均匀为了便于比较和分析统计、无压隧洞在不同围岩强度下的平均贯入度进
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