全斷面砂卵石地層泥水盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)小結(jié)

ClicktoeditMastertitlestyleClicktoeditMastersubtitlestyleClicktoeditMastertitlestyleClicktoeditMastersubtitlestyle一、工程概況1

工程概況1.1

線路概況洛陽(yáng)市軌道交通2號(hào)線2標(biāo)03工區(qū)，位于洛陽(yáng)市西工區(qū)與洛龍區(qū)，出解放路站沿解放路敷設(shè)到達(dá)九都西路站，經(jīng)九都西路站穿越洛河后到達(dá)博物館站，分別為解放路站（不含）～九都西路站區(qū)間、九都西路站、九都西路～博物館站區(qū)間、博物館站，共計(jì)2站2區(qū)間。1.2

工程概況九都西路站～博物館站區(qū)間設(shè)計(jì)范圍為：左DK13+048.391～左DK15+065.200（右DK13+048.391～右DK15+065.200），左線長(zhǎng)度2031.938（長(zhǎng)鏈15.129m），右線長(zhǎng)度2017.440m（長(zhǎng)鏈0.631m），全長(zhǎng)4049.378米。北起九都東路與春園西路交叉口的九都西路站，沿春園西路路下向南敷設(shè)，橫穿洛河，右轉(zhuǎn)至隋唐城路路下敷設(shè)，至隋唐城路與隋唐園北路交叉口處的博物館站。該區(qū)間線路沿線由北向南依次為西下池村民宅（1～4層）～文興陽(yáng)光水岸小區(qū)（2～18層）～牡丹大橋引橋～牡丹大橋主橋～洛河～牡丹橋立交隧道～惠普基坑～簡(jiǎn)易板房～聶灣村民房（5層）～文博車庫(kù)通道等。區(qū)間共設(shè)置3座聯(lián)絡(luò)通道、1座區(qū)間風(fēng)井，第一座聯(lián)絡(luò)通道中心里程為右DK13+505.631（左DK13+505.514）、第二座聯(lián)絡(luò)通道兼泵房中心里程為右DK13+912.131（左DK13+912.014），根據(jù)地層及周邊環(huán)境，聯(lián)絡(luò)通道采用洞內(nèi)凍結(jié)法加固，礦山法施工；第三座聯(lián)絡(luò)通道與區(qū)間風(fēng)井合建，區(qū)間風(fēng)井起、終點(diǎn)里程分別為右DK14+494.799（左DK14+482.685）、右DK14+515.201（左DK14+503.088），

區(qū)間風(fēng)井采用明挖法施工，地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐的支護(hù)形式。2

工程建設(shè)條件2.1

地理位置及環(huán)境概況1洛陽(yáng)市軌道交通2號(hào)線2標(biāo)03工區(qū)九都西路站～博物館站區(qū)間出博物館站北端頭后以550m轉(zhuǎn)彎半徑下穿隋唐城路，到達(dá)區(qū)間風(fēng)井，穿越區(qū)間風(fēng)井后以直線平行于牡丹大橋穿越洛河，穿越洛河后沿春園西路側(cè)穿文興陽(yáng)光水岸小區(qū)以及西下池民房最后到達(dá)九都西路站南端。2.2

周邊建構(gòu)筑物及管線根據(jù)博九區(qū)間線路平縱圖及施工調(diào)查，盾構(gòu)隧道沿線建（構(gòu)）筑物見(jiàn)表2-1博九區(qū)間沿線建（構(gòu)）筑物匯總表。表2-1

博九區(qū)間沿線建（構(gòu)）筑物匯總表序號(hào)環(huán)境影響物情況相關(guān)里程風(fēng)險(xiǎn)基本狀況描述區(qū)間隧道下穿、側(cè)穿西下池部分民宅（其中下穿

1右

DK13+050～右

DK13+1801

西下池民宅棟混

3，側(cè)穿

1

棟混

4、1

棟混

3、1

棟磚

1），基礎(chǔ)

Ⅲ級(jí)不詳，區(qū)間隧道埋深約

9.2m。文興陽(yáng)光水岸為框架結(jié)構(gòu)（4

棟砼

2、3

棟砼

4、4棟砼

12、2

棟砼

18），該房屋為一層地下室，其中砼12和砼18為筏板基礎(chǔ)，砼2和砼4為獨(dú)立基礎(chǔ)。，Ⅲ級(jí)區(qū)間隧道側(cè)穿該小區(qū)多棟房屋，隧道距該建筑物最小水平距離約

1.1m。右

DK13+100～右

DK13+6002

文興陽(yáng)光水岸牡丹橋立交引橋?yàn)闃断聰U(kuò)大基礎(chǔ)，區(qū)間側(cè)穿牡丹大右

DK13+052～

橋引橋，引橋?yàn)闃断聰U(kuò)大基礎(chǔ)，區(qū)間側(cè)穿引橋范圍右

DK13+600

約

500m，引橋橋墩約

17

個(gè)，區(qū)間距引橋橋底水平距離約

4.4～4.6m。3

牡丹大橋引橋Ⅲ級(jí)右

DK13+600～

區(qū)間側(cè)穿牡丹橋主橋，主橋?yàn)闃痘?，區(qū)間隧道距橋右

DK14+300

樁基礎(chǔ)水平距離約

7.6m4

牡丹大橋主橋牡丹橋立交隧Ⅳ級(jí)Ⅲ級(jí)右

DK14

區(qū)間隧道下穿牡丹橋立交隧道，該立交隧道采用放+400.000

坡開(kāi)挖，區(qū)間隧道距立交底凈距約

11.82m。5道區(qū)間側(cè)穿惠普基坑，基坑深約

8.7m,采用微型鋼管6惠普基坑右

DK14+540

樁+土釘+放坡開(kāi)挖支護(hù)形式，隧道距基坑底水平距Ⅳ級(jí)離約

3.1m，豎向距離約

11m。DN600

污水管（鋼筋砼）區(qū)間下穿污水管，污水管埋深約

2.45m,區(qū)間隧道78--Ⅲ級(jí)Ⅲ級(jí)距污水管最小豎向距離約

7.05m。DN800、DN600、DN500

雨水管區(qū)間下穿雨水管，雨水管埋深約

1.45m,區(qū)間隧道距污水管最小豎向距離約

8.1m。盾構(gòu)局部下穿管線，管線埋深

1.68m，豎向距離約燃?xì)?/p>

d500（鋼管）9-7.42m，操作不當(dāng)，管線周圍土體不均勻沉降、管Ⅲ級(jí)線斷裂等。2序號(hào)環(huán)境影響物情況相關(guān)里程-風(fēng)險(xiǎn)基本狀況描述DN1200

雨水管（鋼筋砼）區(qū)間下穿雨水管，雨水管埋深約

2.45m,區(qū)間隧道距污水管最小豎向距離約

15m。10Ⅳ級(jí)2.3

場(chǎng)地條件區(qū)間始發(fā)場(chǎng)地位于隋唐城路西側(cè)綠地內(nèi)，場(chǎng)地平整，接收?qǐng)龅貫槌鞘懈傻来簣@西路。區(qū)間沿線城市道路較多，其中博物館站西側(cè)為隋唐城路雙向八車道，九都西路站北端為九都路雙向6車道，均為城市主干道。3

工程水文、地質(zhì)概況3.1

自然特征、地形地貌博九區(qū)間北起九都東路與春園西路交叉口的九都西路站，沿春園西路路下向南敷設(shè)，橫穿洛河，右轉(zhuǎn)至隋唐城路路下敷設(shè)，至隋唐城路與隋唐園北路交叉口處的博物館站。根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告該區(qū)間地貌單元為伊洛河一級(jí)階地，地勢(shì)起伏不大，地面高程在138.200m～143.280m之間。地貌分區(qū)圖見(jiàn)下圖3-1。圖

3-1

地貌分區(qū)圖3.2

地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造洛陽(yáng)地區(qū)是華北陸塊西南緣的斷陷盆地區(qū)。盆地形成于中生代末期，經(jīng)歷了燕山3期和喜山期的構(gòu)造變動(dòng)。其沉積范圍嚴(yán)格受到周圍斷裂構(gòu)造的控制。北側(cè)有北西向燕山期的朝陽(yáng)斷裂，西部和東部展布北西向斷裂的痕跡，南側(cè)為嵩山隆起的西延部分。本區(qū)間層主要有第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q4ml）雜填土、素填土，第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl）淤泥、黃土狀黏質(zhì)粉土、卵石，第四系上更新統(tǒng)沖洪積物（Q3al+pl）卵石。地層現(xiàn)從新到老詳細(xì)分述如下：第①1層雜填土（Q4ml）：分布于里程右

CK13+052.200～右

CK13+650.000、里程右

CK14+280.000～右

CK14+800.000和里程右

CK14+800.000～右

CK15+054.400線路的右側(cè)。褐黃色，稍密。堆填時(shí)間大于

5年，物質(zhì)成分以黏性土為主，含少量建筑垃圾及三七灰土墊層，偶見(jiàn)卵石及小礫石?；靥罱?jīng)碾壓，稍密狀，均勻性一般。主要為路基填土，局部區(qū)域頂部為厚

10～40cm（瀝青）砼地面。層底標(biāo)高

131.68～141.97m，層底埋深

0.60～10.2m，層厚

0.60～10.2m，平均厚度

3.64m。第①2層素填土（Q4ml）：分布于里程右

CK14+800.000～右

CK15+054.400線路的左側(cè)，為園林綠化區(qū)域。褐黃色、黃褐色，稍密。物質(zhì)成分以黏性土為主，含植物根系及蟲(chóng)孔，偶見(jiàn)小礫石灰褐色。層底標(biāo)高

137.83～138.34m，層底埋深

0.3～0.6m，平均厚度

0.47m。第②1層淤泥（Q4al+pl）：主要分布在洛河河床，灰褐色，流塑～軟塑，土質(zhì)較均，稍有光滑，干強(qiáng)度和韌性中等，具臭味，主要分布在洛河河床。壓縮系數(shù)a1-2=0.79～1.59Mpa-1，平均值為

1.22Mpa-1，屬高壓縮性土。層底標(biāo)高

126.20～130.40m，層底埋深

0.4～4.50m，層厚

0.4～4.50m，平均厚度

1.59m。第②3-1層黃土狀黏質(zhì)粉土（Q4al+pl）：分布于卵石層上部，場(chǎng)地除洛河外，廣泛分布填土下部。黃褐色，稍濕，稍密，含銹黃色斑點(diǎn)及灰黑色錳質(zhì)斑點(diǎn)，局部含植物根系，孔隙較發(fā)育。該層粉土搖震反應(yīng)中等，干強(qiáng)度低，韌性低，無(wú)光澤。壓縮系數(shù)

a1-2=0.14～0.49Mpa-1，平均值為

0.29Mpa-1，屬中壓縮性土。層底標(biāo)高

131.37～137.06m，層底埋深

1.40～7.9m，層厚

1.0～6.5m，平均厚度

2.56m。第②5-2（Q4al+pl）：黃褐色，稍濕，稍密，成分以石英、長(zhǎng)石為主，含云母碎片，見(jiàn)少量卵石，顆粒級(jí)配不良，分選性一般，砂質(zhì)不純，含有較多黏粒。主要以透鏡體的形式分布于②3-1層底部，揭露層厚

0.7m，層底標(biāo)高

130.67m，層底埋深

7.5m。4本區(qū)間僅鉆孔F2JZ3-III17-JB-01有揭露。第②6-3層卵石（Q4al+pl）：分布于全場(chǎng)地，雜色，中密，局部稍密，稍濕～飽和，級(jí)配一般，粒徑以2～10cm為主，最大粒徑可達(dá)40cm，多呈亞圓形，磨圓度中等，分選性差，卵石成分主要為砂巖、石英巖、安山巖、玄武巖等，一般為微風(fēng)化，少量為強(qiáng)風(fēng)化～中風(fēng)化，卵石含量約為50～60%，填隙物砂、礫砂為主，次為黏性土，局部夾有粉質(zhì)黏土薄層。層底標(biāo)高99.00～112.68m，層底埋深26.40～36.50m，層厚21.00～35.80m，平均厚度26.81m。超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)經(jīng)桿長(zhǎng)修正后平均值N120=10.7擊。本次勘察調(diào)查了線路沿線基坑施工工地，發(fā)現(xiàn)基坑內(nèi)最大漂石長(zhǎng)約43cm。在基坑中采?、?-3

層漂石和卵石樣分布進(jìn)行巖石飽和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和卵石的點(diǎn)荷載試驗(yàn)。現(xiàn)場(chǎng)基坑深度約11m，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)估算，坑內(nèi)漂石（d≥20cm）含量約為8～10%。第③9-4層卵石（Q3al+pl）：分布于全場(chǎng)地，雜色，密實(shí)，飽和，級(jí)配一般，粒徑以2～10cm為主，最大粒徑可達(dá)40cm，多呈亞圓形，磨圓度中等，分選性差，卵石成分主要為砂巖、石英巖、安山巖、玄武巖等，一般為微風(fēng)化，少量為強(qiáng)風(fēng)化～中風(fēng)化，卵石含量約為50～60%，填隙物砂、礫砂為主，次為黏性土，局部夾有粉質(zhì)黏土薄層。揭露層底標(biāo)高85.37～108.16m，揭露層底埋深32.00～53.00m，揭露層厚1.00～23.60m，平均揭露厚度10.11m。超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)經(jīng)桿長(zhǎng)修正后平均值N120=15.4擊。3.3

水文地質(zhì)、氣象條件九都西路站～博物館站區(qū)間地下水埋深在0～11.91m

之間，相應(yīng)高程為128.54～133.91m，年變幅1～3m。場(chǎng)地地下水為孔隙潛水，主要賦存于②6-3和③9-4層的卵石層中，含水層的厚度大于50m。洛河水面工程蓄水期間線路水面高程約133.9m（2017年7～8月），河床標(biāo)高約130～130.5m。洛河水面工程于1999年開(kāi)始興建，河底未做硬化處理，河底淤泥沉積時(shí)間短且較薄，不具有隔水性。洛河水面工程每年4～6月蓄水，7月初至9月底放水。蓄水期間洛河水位高于地下水位，洛河水補(bǔ)給地下水，枯水期地下水將補(bǔ)給洛河水。5擬建場(chǎng)地的地下水的補(bǔ)給方式主要是大氣降水、河流側(cè)補(bǔ)、灌溉回灌等方式。孔隙潛水排泄方式主要為側(cè)向徑流排泄、開(kāi)采排泄和蒸發(fā)排泄等。洛陽(yáng)市位于暖溫帶地帶，氣候具有春季多風(fēng)、氣候干旱，夏季炎熱、雨水集中，秋季晴和，日照充足，冬季干冷、雨雪稀少的顯著特點(diǎn)。全年四季分明，熱量、降水量隨時(shí)間分布具有顯著的季節(jié)性特點(diǎn)。全年日照時(shí)數(shù)為2141.6小時(shí)，各地差異不大，四季分布為夏多冬少，春秋居中。4

設(shè)計(jì)概況4.1

主要設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間結(jié)構(gòu)采用預(yù)制管片拼裝而成。預(yù)制管片襯砌參數(shù)：內(nèi)徑A5500mm、外徑A6200mm，管片厚度350mm、環(huán)寬1.5m，由3塊標(biāo)準(zhǔn)管片、2塊鄰接管片、1塊封頂管片組成，均采用鋼筋混凝土制作。襯砌環(huán)采用錯(cuò)縫拼裝的拼裝方式（聯(lián)絡(luò)通道中心里程處前后各一環(huán)管片采用通縫拼裝）。4.2

線路縱斷面及平面設(shè)計(jì)本區(qū)間設(shè)計(jì)范圍為：九都西路站～博物館站區(qū)間（左DK13+048.391～左DK15+065.200，右DK13+048.391～右DK15+065.200），左線長(zhǎng)度2031.938（長(zhǎng)鏈15.129m），右線長(zhǎng)度2017.440m（長(zhǎng)鏈0.631m），全長(zhǎng)4049.378米。本區(qū)間左線共設(shè)置3組平面曲線，曲線半徑分別為3000m、3000m、550m；右線共設(shè)置3組平面曲線，曲線半徑分別為2000m、2000m、550m。線間距為12.0m～15.0m。線路縱坡設(shè)計(jì)為“V”字坡，最大縱向坡度為26.0‰，最小縱向坡度為2.0‰。線路縱斷面圖見(jiàn)圖4-1。圖

4-1博九盾構(gòu)區(qū)間地質(zhì)剖面圖6二、總結(jié)背景1

工程特點(diǎn)砂卵石地層作為一種典型的力學(xué)不穩(wěn)定層，其物理力學(xué)特性與一般黏性土、黃土、軟土以及復(fù)合地層等存在較大差別。該地層主要特點(diǎn)為膠結(jié)較差、結(jié)構(gòu)松散、自穩(wěn)能力差、卵石顆粒點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳力、單個(gè)卵石強(qiáng)度高、顆粒之間空隙大、滲透系數(shù)大、黏聚力小、內(nèi)摩擦角大等，砂卵石地層采用盾構(gòu)法施工為國(guó)內(nèi)外工程界難題。2

工程難點(diǎn)砂卵石地層作為一種典型的力學(xué)不穩(wěn)定層，其物理力學(xué)特性與一般黏性土、黃土、軟土以及復(fù)合地層等存在較大差別。該地層主要特點(diǎn)為膠結(jié)較差、結(jié)構(gòu)松散、自穩(wěn)能力差、卵石顆粒點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳力、單個(gè)卵石強(qiáng)度高、顆粒之間空隙大、滲透系數(shù)大、黏聚力小、內(nèi)摩擦角大等，砂卵石地層采用盾構(gòu)法施工為國(guó)內(nèi)外工程界難題。結(jié)合目前國(guó)內(nèi)已實(shí)施砂卵石地層盾構(gòu)掘進(jìn)案例，根據(jù)本工程砂卵石地層特性、區(qū)間邊界條件以及泥水盾構(gòu)施工特性，總結(jié)本工程泥水盾構(gòu)在砂卵石地層掘進(jìn)中存在的五大類問(wèn)題。（一）大粒徑卵石的滯排問(wèn)題（二）大滲透系數(shù)卵石地層泥水盾構(gòu)漿液逃逸問(wèn)題（三）卵石地層長(zhǎng)距離掘進(jìn)盾構(gòu)刀盤(pán)刀具配置及耐磨問(wèn)題（四）長(zhǎng)距離掘進(jìn)設(shè)備及管路磨損問(wèn)題（五）換刀問(wèn)題3

工程重難點(diǎn)分析3.1

盾構(gòu)穿越卵石層施工引起的滯排問(wèn)題由于現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)卵石粒徑大于20cm的含量較大，且卵石磨圓度較高，碎石機(jī)在破碎時(shí)效率有限，一旦發(fā)生瞬時(shí)堵塞，可能會(huì)造成氣墊倉(cāng)內(nèi)格柵處堆積大量卵石，卵石堆積后地層中砂會(huì)沉淀于卵石之間，越沉積越密實(shí)，最終會(huì)形成氣墊倉(cāng)底部除碎石機(jī)擺動(dòng)范圍外其他范圍全部淤塞，造成嚴(yán)重滯排問(wèn)題。7卵石在被刀盤(pán)切削后首先進(jìn)入泥水倉(cāng)，大粒徑卵石在泥漿內(nèi)無(wú)法懸浮，如果大粒徑卵石同時(shí)進(jìn)入泥漿門(mén)會(huì)導(dǎo)致泥漿門(mén)堵塞，卵石沉積在泥漿門(mén)處，導(dǎo)致泥漿門(mén)堵塞。渣土無(wú)法進(jìn)入氣墊倉(cāng)，堆積過(guò)多也會(huì)導(dǎo)致刀盤(pán)被卡或刀具磨損。同時(shí)因采石箱不具備大小顆粒篩分功能，出漿管進(jìn)入采石箱后過(guò)流斷面增大，導(dǎo)致流速降低，泥漿攜渣能力降低卵石沉淀，大粒徑卵石先沉淀，沉淀后被沖至格柵口，堵塞大部分格柵口，小粒徑卵石后沉淀因格柵口被大卵石堵塞，小卵石快速沉淀于大卵石后，導(dǎo)致采石箱很快被堵塞。針對(duì)性解決措施：（1）在碎石機(jī)前增加攪拌棒；對(duì)碎石機(jī)格柵進(jìn)行恢復(fù)；上部采石箱更換為直管連通。（2）上部采石箱采用直管連通，下部采石箱更換為帶攪拌功能的采石箱。（3）首先考慮提高碎石機(jī)的工作頻率，再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)掘進(jìn)效果適時(shí)考慮額外增加配置碎石機(jī)系統(tǒng)。（4）掘進(jìn)過(guò)程開(kāi)啟小循環(huán)模式，進(jìn)漿流量原則上不小于

1400m3/h，加大泥水倉(cāng)內(nèi)環(huán)流，泥倉(cāng)內(nèi)進(jìn)漿管路開(kāi)啟不少于兩路，應(yīng)保證泥漿門(mén)處的暢通。（5）確保在掘進(jìn)過(guò)程中泥漿門(mén)處的暢通，如發(fā)現(xiàn)泥漿門(mén)處堵塞或氣墊倉(cāng)滯排，應(yīng)立即停止掘進(jìn)進(jìn)行疏通。泥漿門(mén)處堵塞初步判斷：①如土倉(cāng)頂部與氣墊倉(cāng)壓力差小于

0.1bar。②刀盤(pán)內(nèi)扭矩快速增加至

1000KNm。③進(jìn)出漿流量差在

50-100m3時(shí)，氣墊倉(cāng)液位持續(xù)下降。（6）掘進(jìn)過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)采石箱以及

P2.1泵有堵塞情況時(shí)，應(yīng)立即采用錘擊疏通，如長(zhǎng)時(shí)間疏通不了，應(yīng)立即清理采石箱或

p2.1泵。同時(shí)洞內(nèi)應(yīng)隨時(shí)儲(chǔ)備渣斗，用于清理采石箱。（7）控制泥漿參數(shù)，確保漿液的比重和粘度符合要求，注意與掘進(jìn)情況相匹配。泥漿比重不低于

1.1t/m3，進(jìn)漿粘度不得低于

25S。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)隨時(shí)存儲(chǔ)不少于

100m3的黏土以及

50t的膨潤(rùn)土，以及

CMC若干，以防止?jié){液流失，保證能隨時(shí)制漿。8（8）控制正常掘進(jìn)參數(shù)，掘進(jìn)速度控制在10mm/min，刀盤(pán)轉(zhuǎn)速控制在0.8r，扭矩控制在1200KNm內(nèi)。3.2卵石地層長(zhǎng)距離掘進(jìn)盾構(gòu)刀盤(pán)刀具配置及耐磨問(wèn)題博九區(qū)間穿越全斷面的卵石層，卵石層粒徑以2～10cm

為主，最大粒徑可達(dá)40cm，多呈亞圓形，磨圓度中等，分選性差，卵石成分主要為砂巖、石英巖、安山巖、玄武巖等，一般為微風(fēng)化，少量為強(qiáng)風(fēng)化～中風(fēng)化，卵石含量約為50～60%，填隙物以砂、礫砂為主，其次為粘性土，局部夾有粉質(zhì)黏土薄層。超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)經(jīng)桿長(zhǎng)修正后平均值N120=11.4擊。其中勘察中在古城路快速化施工基坑中發(fā)現(xiàn)大塊漂石平均強(qiáng)度為180Mpa，最大為280Mpa。卵石地層內(nèi)摩擦角大，孔隙率大，自穩(wěn)性差，地層在受擾動(dòng)后易發(fā)生坍塌，因此盾構(gòu)在卵石地層時(shí)，不存在地層的切削問(wèn)題，無(wú)論撕裂刀或滾刀均能輕易將地層剝離。對(duì)刀具的影響主要為，切削后掉落刀盤(pán)倉(cāng)內(nèi)的卵石對(duì)刀具的撞擊和磨損。盾構(gòu)穿越卵石層可能會(huì)產(chǎn)生滯排、刀具異常磨損、刀盤(pán)被卡等現(xiàn)象，因此盾構(gòu)穿越卵石層是本工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。主要應(yīng)對(duì)措施：（1）盾構(gòu)施工前及時(shí)進(jìn)行地質(zhì)補(bǔ)勘，進(jìn)一步探明卵石特性，基坑開(kāi)挖過(guò)程中揭露卵石情況進(jìn)行取樣留存、實(shí)驗(yàn)分析，詳細(xì)掌握卵石層的強(qiáng)度特性及粒徑分布規(guī)律。（2）為防止在卵石地層掘進(jìn)過(guò)程中刀盤(pán)刀具的異常損壞，保證掘進(jìn)效率需對(duì)刀盤(pán)刀具進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)，具體建議如下：①刀盤(pán)采用整體大圓環(huán)結(jié)構(gòu)，刀盤(pán)大圓環(huán)采用兩環(huán)耐磨合金塊。②面板無(wú)刀位區(qū)域采用耐磨復(fù)合鋼板全覆蓋，防止刀具過(guò)度磨損時(shí)導(dǎo)致的刀盤(pán)磨損。③刮刀內(nèi)置油壓式磨損檢測(cè)裝置，可對(duì)面板磨損、刮刀磨損進(jìn)行監(jiān)測(cè)。④刀盤(pán)外周布置單刃撕裂刀防止因?yàn)檫^(guò)大的撞擊造成的刀具異常損壞，刀盤(pán)中心區(qū)域布置可更換撕裂刀，在穿越風(fēng)井期間根據(jù)掘進(jìn)情況選擇是否更換為滾刀，刀盤(pán)正9面滾刀和撕裂刀穿插布置增大刀盤(pán)開(kāi)口率，保證刀盤(pán)前渣土的流動(dòng)性能。⑤為防止刀盤(pán)在卵石層中被卡，盾構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)增大刀盤(pán)的脫困扭矩至6MNM。（3）根據(jù)卵石強(qiáng)度針對(duì)性的提升碎石機(jī)的破碎壓力，保證碎石機(jī)在遇到大塊漂石時(shí)可將其破碎。（4）穿越卵石期間應(yīng)同步開(kāi)啟碎石機(jī)，隨時(shí)對(duì)出漿口進(jìn)行疏通，防止堵塞出漿口，碎石機(jī)液壓不低于280MPa。（5）加強(qiáng)泥水沖刷系統(tǒng)，特別是出漿口以及泥漿門(mén)處的沖刷以及內(nèi)循環(huán)沖刷以減少掘進(jìn)過(guò)程中的滯排現(xiàn)象。（6）增加采石箱系統(tǒng)，對(duì)進(jìn)入管路內(nèi)的卵石進(jìn)行收集和過(guò)濾，防止卵石進(jìn)入泥漿泵導(dǎo)致的卡泵現(xiàn)象。（7）掘進(jìn)過(guò)程中應(yīng)對(duì)泥漿管路進(jìn)行定期排查和補(bǔ)焊，防止因卵石的磨損導(dǎo)致的頻繁爆管和漏漿現(xiàn)象的發(fā)生。（8）對(duì)于卵石地層中可能存在的漂石采取下列措施進(jìn)行處理：①區(qū)間施工前首先進(jìn)行地質(zhì)補(bǔ)勘，地質(zhì)補(bǔ)勘計(jì)劃在詳勘基礎(chǔ)上縮小勘探間距，進(jìn)一步揭露大粒徑卵石的分布。②必要時(shí)采取微動(dòng)探測(cè)技術(shù)對(duì)區(qū)間大粒徑卵石含量較高地段進(jìn)行探測(cè)，準(zhǔn)確摸清大粒徑卵石位置。③對(duì)于粒徑小于40cm的孤石，可通過(guò)刀盤(pán)開(kāi)口進(jìn)入泥水倉(cāng)，進(jìn)入泥水倉(cāng)后采取人工打撈或破碎進(jìn)行處理。④對(duì)粒徑大于40cm的孤石時(shí)，對(duì)孤石周邊風(fēng)化土層進(jìn)行袖閥管地面或洞內(nèi)預(yù)加固，以提供盾構(gòu)機(jī)破巖和人工破巖的條件。⑤壓氣作業(yè)條件下人工破除孤石，破除時(shí)可采用巖石分裂機(jī)等設(shè)備。4

現(xiàn)場(chǎng)情況104.1

刀盤(pán)磨損情況邊刮刀磨損情況：在其掘進(jìn)期間邊刮刀就已脫落六把，刀座已經(jīng)嚴(yán)重磨損。剩余兩把已經(jīng)嚴(yán)重磨損，與刀盤(pán)外徑磨損量一致。圖

4-1

中鐵

674#刀盤(pán)磨損前后對(duì)比圖正面刮刀：刀盤(pán)邊緣部位的正面刮刀磨損較大，其中一把掘進(jìn)過(guò)程中脫落；圖

4-2

正面刮刀磨損照片11圖

4-3

中鐵

674#邊滾刀磨損照片焊接撕裂刀：刀盤(pán)邊緣部位的正面刮刀磨損較大；保徑刀：全部磨損至根部，已找不到具體焊接點(diǎn)；大圓環(huán)耐磨刀：第一道全部磨損失效，已找不到具體焊接點(diǎn)，第二道磨損嚴(yán)重，其中有一部分已經(jīng)脫落；超挖刀：刀頭及刀身已經(jīng)磨損失效；圖

4-4

正面刮刀、焊接撕裂刀、保徑刀磨損照片12圖

4-5

大圓環(huán)磨損照片刀盤(pán)磨損情況：刀盤(pán)正面中心部位磨損較小，各刀箱比較完整，中心部位有一路磨損檢測(cè)正常，一路損壞；邊緣部位磨損最為嚴(yán)重，磨損量最高達(dá)85mm左右，所有刀具及刀箱均有損壞；兩路磨損檢測(cè)均已失效；刀盤(pán)背面磨損主要為邊緣部位與切口環(huán)相近的位置，磨損約40mm；主動(dòng)攪拌棒脫焊彎折一根，另一根已脫焊；刀盤(pán)主要結(jié)構(gòu)件如支腿、法蘭等無(wú)異常。圖

4-6

超挖刀磨損照片13圖

4-7

刀盤(pán)磨損照片4.2

管路磨損情況圖

4-8

一號(hào)拖車?號(hào)管路磨損照片14圖

4-10

一號(hào)拖車⑨號(hào)管路底部磨破漏漿圖

4-11

一號(hào)拖車采石箱上部三通出口管路磨破照片圖

4-122#拖車管路磨損照片15圖

4-13

六號(hào)拖車④號(hào)管管路磨穿照片4.3

部分泥漿管路刀閘閥磨損照片16圖

4-14V61

刀閘閥磨損圖

4-15V62

刀閘閥磨損圖

4-16F3

倉(cāng)壁板閥磨損圖

4-18F3、F4

進(jìn)漿板閥4.4

部分泥漿管路球閥磨損照片17圖

4-18

氣動(dòng)球閥內(nèi)部磨損照片4.5

部分泥漿泵配件磨損照片圖

4-19

泥漿泵磨損照片圖

4-20

前護(hù)板開(kāi)裂照片184-21

管路磨損照片三、過(guò)程詳述1

原因分析1.1

大粒徑卵石泥水盾構(gòu)滯排問(wèn)題盾構(gòu)始發(fā)后因地層中大于20cm卵石粒徑含量高，掘進(jìn)滯排問(wèn)題頻繁出現(xiàn)，且倉(cāng)內(nèi)滯排現(xiàn)象較為嚴(yán)重，平均10mm

的速度掘進(jìn)700mm后倉(cāng)內(nèi)扭矩增大約700kN.M，土倉(cāng)壓力升高約0.2bar，根據(jù)刀盤(pán)被卡時(shí)，脫困過(guò)程中通過(guò)對(duì)氣墊倉(cāng)及土倉(cāng)循環(huán)，倉(cāng)內(nèi)累積出渣量平均在15m3以上，說(shuō)明積倉(cāng)情況比想象的更為嚴(yán)重。同時(shí)滯排也是刀1、因刀盤(pán)底部設(shè)置兩根主動(dòng)攪拌棒，可對(duì)泥漿門(mén)進(jìn)行主動(dòng)疏通，氣墊倉(cāng)內(nèi)僅有碎石機(jī)和沖刷，不具備攪拌功能。因此氣墊倉(cāng)內(nèi)滯排頻率相對(duì)較高，氣墊倉(cāng)內(nèi)滯排后19導(dǎo)致土倉(cāng)內(nèi)滯排。2、氣墊倉(cāng)內(nèi)滯排主要表現(xiàn)為在碎石機(jī)和格柵處有漿液流通通道，但大粒徑卵石堆積沉淀后不能流動(dòng)，會(huì)長(zhǎng)時(shí)間堆積，并導(dǎo)致碎石機(jī)和泥漿門(mén)之間堆積甚至沉淀固結(jié)，將泥漿門(mén)大部分堵塞，剩余頂部漿液通道。因此在掘進(jìn)過(guò)程中循環(huán)仍可以進(jìn)行，但土倉(cāng)內(nèi)大粒徑卵石存在滯排。圖

1-1

前倉(cāng)滯排示意圖3、泥漿在通過(guò)氣墊倉(cāng)格柵后，粒徑小于160mm卵石仍會(huì)進(jìn)入排漿管道，進(jìn)而進(jìn)入p2.1泵，多個(gè)粒徑超過(guò)100mm卵石同時(shí)進(jìn)入p2.1泵后會(huì)導(dǎo)致p2.1泵葉輪被卡或泵出口被堵，需要拆解p2.1泵泵殼進(jìn)行疏通，頻繁的拆泵會(huì)嚴(yán)重影響掘進(jìn)效率，嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致p2.1泵損壞，掘進(jìn)停滯。圖

1-22.1

泵滯排示意圖4、因采石箱不具備大小顆粒篩分功能，出漿管進(jìn)入采石箱后過(guò)流斷面增大，導(dǎo)致流速降低，泥漿攜渣能力降低卵石沉淀，大粒徑卵石先沉淀，沉淀后被沖至格柵口，堵塞大部分格柵口，小粒徑卵石后沉淀因格柵口被大卵石堵塞，小卵石快速沉淀于大卵石后，導(dǎo)致采石箱很快被堵塞。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)被堵塞采石箱打開(kāi)后的情況，靠近格柵口處有四五塊粒徑在150mm左右卵石堆積，采石箱后半部均為粒徑100mm以下卵石。20圖

1-3采石箱滯排問(wèn)題示意圖圖

1-4

滯排處理過(guò)程中的圖片1.2

卵石地層泥水盾構(gòu)漿液逃逸問(wèn)題博九區(qū)間隧道穿越全斷面②6-3

層卵石層，該地層自穩(wěn)性差，在水動(dòng)力條件和盾構(gòu)掘進(jìn)作用下，易產(chǎn)生流土現(xiàn)象，邊坡易坍塌變形情況，②6-3

層卵石層滲透系數(shù)140m/d，屬極強(qiáng)透水層，區(qū)間地面范圍為地層依次為雜填土厚度約2.5m，黃土狀粉質(zhì)黏土約2m，以下全部為卵石層，洛河范圍為地層依次為雜填土約2.5m，淤泥約2.6m，洛河北岸含部分黃土狀粉質(zhì)黏土厚度約3.2m，以下全部為卵石地層。因地層松散、滲透系數(shù)大，過(guò)河段覆土較淺，粗粒徑砂卵石地層缺乏中間粒組，空隙率大，地下水豐富。1、掘進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)多次因泥漿門(mén)處瞬時(shí)滯排導(dǎo)致的土倉(cāng)壓力升高，當(dāng)土倉(cāng)壓力超過(guò)切口頂部覆土厚度對(duì)應(yīng)的水頭高度時(shí)，漿液會(huì)通過(guò)路面所打設(shè)的監(jiān)測(cè)孔、或裂縫冒出，調(diào)整泥漿比重和黏度至1.2t/m3，黏度達(dá)到35s左右，仍存在冒漿現(xiàn)象。2、盾構(gòu)正常掘進(jìn)過(guò)程中突然出現(xiàn)漿液大量流失，但地面無(wú)冒漿現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為：進(jìn)出漿流量差最大為400m3，液位才能勉強(qiáng)維持，沉淀池和調(diào)整池液位急速下降，21停機(jī)后氣墊倉(cāng)液位仍以1cm/1s速度下降，液位補(bǔ)給速度跟不上下降速度。原因分析：1、此地層滲透系數(shù)大，孔隙率高，盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)泥漿成膜效果差，上覆地層松散，泥漿壓力大于地面埋深所對(duì)應(yīng)水頭高度后會(huì)冒出地面。2、盾構(gòu)掘進(jìn)如果出現(xiàn)倉(cāng)內(nèi)瞬時(shí)滯排，會(huì)導(dǎo)致土倉(cāng)壓力升高，過(guò)大壓力會(huì)導(dǎo)致泥漿擊穿泥膜滲入地層。3、因地層內(nèi)粘性顆粒含量不足1%，新制泥漿在循環(huán)和分離后比重和黏度損失過(guò)快，導(dǎo)致掘進(jìn)一段距離后泥漿不能很好形成泥膜。1.3

盾構(gòu)長(zhǎng)距穿越砂卵石地層刀具磨損問(wèn)題本工程博九區(qū)間全長(zhǎng)

2031m，穿越全段面②6-3

卵石地層，②6-3

卵石地層為：雜色，中密，稍濕～飽和，級(jí)配一般，粒徑以

2～10cm

為主，最大粒徑可達(dá)

40cm，現(xiàn)場(chǎng)基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)最大粒徑軸長(zhǎng)為

70cm，多呈亞圓形，磨圓度中等，分選性差，卵石成分主要為砂巖、石英巖、安山巖、玄武巖等，一般為微風(fēng)化，少量為強(qiáng)風(fēng)化～中風(fēng)化，卵石含量約為50～60%，填隙物砂、礫砂為主，次為粘性土，局部夾有粉質(zhì)黏土薄層。超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)經(jīng)桿長(zhǎng)修正后平均值N120=11.4

擊。卵石地層內(nèi)摩擦角大，孔隙率大，自穩(wěn)性差，地層在受擾動(dòng)后易發(fā)生坍塌，因此盾構(gòu)在卵石地層掘進(jìn)時(shí)對(duì)刀具的主要影響為切削后掉落刀盤(pán)倉(cāng)內(nèi)的卵石對(duì)刀具的撞擊和磨損。1.3.1兩臺(tái)盾構(gòu)刀盤(pán)刀具磨損情況及刀具更換情況1）博九區(qū)間左線（中鐵674#）已貫通，距離上次區(qū)間風(fēng)井換刀，此盤(pán)刀具已掘進(jìn)940環(huán)，刀盤(pán)刀具磨損嚴(yán)重。滾刀磨損情況：①刀具整體呈由中心向邊緣磨損遞增的趨勢(shì)，邊緣部位刀具磨損最為嚴(yán)重；②中心雙刃滾刀：磨損量微小，與風(fēng)井換刀期間磨損量一致；③正面滾刀：除28#29#磨損較大，其余均可作為備用刀具；④邊滾刀：

40-1#、40-2#、39#、38#已經(jīng)只剩下刀軸、其余的因偏磨嚴(yán)重，進(jìn)而軸承損壞造成單面磨損至刀軸，刀具配件也已大部分損壞。2）博九區(qū)間右線（中鐵

675#）掘進(jìn)至

1231

環(huán)時(shí)，推力、刀盤(pán)扭矩異常，分析22判斷邊滾刀磨損嚴(yán)重需及時(shí)更換邊滾刀。全程共更換

8

把邊滾刀（33#、34#、36#、37#、38#、39#、40-1#、40-2#），刀圈焊接6塊耐磨塊。圖

1-533#、34#刀磨損照片圖

1-636#刀磨損照片圖

1-737#、38#刀照片23圖

1-8

刀具安裝好后的照片1.4

長(zhǎng)距離掘進(jìn)設(shè)備及管路磨損問(wèn)題因地層卵石粒徑含量高，強(qiáng)度高，泥漿管路及泵等需長(zhǎng)時(shí)間承受大量卵石帶來(lái)的沖擊和磨損，掘進(jìn)過(guò)程中排漿泵及排漿管路的磨損嚴(yán)重。1.4.1

主要磨損的部件圖

1-9

磨損管路示意圖2

采取的措施2.1

針對(duì)倉(cāng)內(nèi)滯排采取的措施2.1.1

針對(duì)泥水倉(cāng)及氣墊倉(cāng)滯排一、針對(duì)泥水倉(cāng)底部（泥漿門(mén)處）滯排問(wèn)題的解決措施1、刀盤(pán)增加限徑為200*200，大塊的漂石在刀盤(pán)處進(jìn)行破碎；242、刀盤(pán)后設(shè)置主動(dòng)攪拌棒

6

根，布置半徑為，其中最外周攪拌棒距離泥水倉(cāng)隔板距離為190mm，距離盾殼內(nèi)徑60mm，且最外周攪拌棒采用寬扁設(shè)計(jì)，可減小卵石對(duì)攪拌棒產(chǎn)生的沖擊，降低攪拌棒掉落損壞風(fēng)險(xiǎn)。3、泥漿門(mén)上部設(shè)置兩根沖刷管，沖刷管直徑100mm，流量100m3/h，循環(huán)模式為p0.2泵小循環(huán)。圖

2-1沖刷優(yōu)化示意圖二、針對(duì)氣墊倉(cāng)底部滯排問(wèn)題的解決措施1、盾構(gòu)機(jī)配置一臺(tái)55kw

顎式破碎機(jī)，最大破碎粒徑450mm，破碎機(jī)的破碎能力為≥200Mpa。以滿足在掘進(jìn)過(guò)程對(duì)大直徑卵石進(jìn)行破碎。同時(shí)破碎機(jī)設(shè)置兩種模式破碎模式和攪拌模式，掘進(jìn)過(guò)程中可同步啟動(dòng)攪拌模式對(duì)泥漿門(mén)進(jìn)行疏通。2、破碎機(jī)前后設(shè)計(jì)有多道沖刷，包括：泥漿門(mén)前部沖刷、泥漿門(mén)后部沖刷、破碎機(jī)沖刷、格柵前部沖刷、格柵內(nèi)部沖刷。圖

2-2破碎機(jī)示意圖三、針對(duì)p2.1泵卡泵問(wèn)題的措施盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)在p2.1泵前增加采石箱對(duì)進(jìn)入排漿管內(nèi)卵石進(jìn)行進(jìn)一步過(guò)濾。具體為在1號(hào)拖車上設(shè)計(jì)兩個(gè)并聯(lián)采石箱，通過(guò)內(nèi)置格柵過(guò)濾軸長(zhǎng)大于18cm的長(zhǎng)條卵石，防止P2.1泵堵塞。25圖

2-3雙聯(lián)采石箱示意圖四、環(huán)流掘進(jìn)采取的措施①采用大流量進(jìn)行沖刷進(jìn)漿流量900-1100m3，土倉(cāng)四根管路F11、12（攪拌棒左右沖刷）F17、18（泥漿門(mén)左右沖刷）全部開(kāi)啟，氣墊倉(cāng)開(kāi)啟

F4\3(碎石機(jī)左右沖刷），F(xiàn)6

格柵后沖刷，F(xiàn)7泥漿門(mén)后沖刷。②啟用小循環(huán)增壓，掘進(jìn)過(guò)程同步開(kāi)啟p0.1，p0.2泵，③加大中心沖刷和泥漿門(mén)后沖刷將0.1

泵改為主供f7沖刷管，另外從進(jìn)漿管重新開(kāi)口增加管路供F1流量約150m3。圖

2-4環(huán)流示意圖2.2.2

針對(duì)采石箱滯排洛陽(yáng)地鐵

2

號(hào)線博物館站-九都西路站泥水盾構(gòu)區(qū)間為全斷面卵石地層，泥水盾構(gòu)在全斷面卵石地層掘進(jìn)時(shí)采石箱滯排嚴(yán)重。先后進(jìn)行普通并聯(lián)式采石箱、串聯(lián)式采26石箱、碎石機(jī)構(gòu)式采石箱、新型格柵滾筒式采石箱、直通管道自落式旁通采石、拉桿式主動(dòng)采石箱及籠式采石箱方案應(yīng)用研究，并開(kāi)展工業(yè)性試驗(yàn)，逐步總結(jié)方案并優(yōu)化完善。經(jīng)過(guò)多次實(shí)踐檢驗(yàn)，籠式采石箱效果最佳，基本能夠保證環(huán)流系統(tǒng)通暢，采石箱堵塞次數(shù)明顯減少，每掘進(jìn)一環(huán)（1.5m）由最開(kāi)始需要清理7～8

次采石箱到目前只需清理

1～2

次采石箱，且在管片拼裝過(guò)程中即可清理完成，且籠式采石箱現(xiàn)場(chǎng)改造方便、時(shí)間短、成本低，大大提高了掘進(jìn)效率。對(duì)于后續(xù)的泥水盾構(gòu)在全斷面卵石地層中施工具有借鑒意義。圖

2-5采石箱示意圖2.2

漿液逃逸采取的措施盾構(gòu)區(qū)間穿越全斷面卵石層，卵石層主要有砂卵石組成，黏土含量極少，孔隙率大，膠結(jié)度差，含水量豐富。為解決泥漿逃逸能否形成泥膜是盾構(gòu)掘進(jìn)的關(guān)鍵，為保證泥膜的建立可從以下方面進(jìn)行優(yōu)化：1、泥漿性能比重：1.15-1.2g/cm3，比重的大小是有效泥膜形成的關(guān)鍵，特別是在孔隙率較大的地層。黏度：30s，黏度大小決定泥膜的形成能力、護(hù)壁能力、攜渣能力。27含砂率：≤4%，泥漿中含砂率越大，有效比重越小，過(guò)大的含砂率直接影響泥膜的形成以及泥漿的攜渣能力。失水量：≤20ml，失水量大會(huì)導(dǎo)致地層超靜孔隙水壓力變大，泥漿有效壓力減小，不利于掌子面穩(wěn)定。2、泥漿配比因黏土不僅能顯著提高漿液比重，且對(duì)泥漿成分顆粒級(jí)配的改善也有顯著作用，同時(shí)黏土價(jià)格相對(duì)膨潤(rùn)土要低，因此配比中黏土含量應(yīng)大于膨潤(rùn)土含量，配比為

3：2。根據(jù)泥漿比重在1.15-1.2g/cm3，初步配比為：清水：黏土：膨潤(rùn)土：cmc-lv：ctsh-1=800：120：80：2：23、掘進(jìn)過(guò)程中做好泥漿的控制，泥漿比重不低于1.12t/m3，黏度不低于20s。泥漿固相顆粒的添加以黏土為主，同時(shí)配以一定比例的高分子材料。4、掘進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)格控制土倉(cāng)壓力波動(dòng)，土倉(cāng)壓力波動(dòng)不超過(guò)

0.2bar，防止因壓力的陡升陡降造成掌子面超孔隙靜水壓力的升高和破壞造成的掌子面失穩(wěn)。5、優(yōu)化管內(nèi)格柵，減少直管格柵處滯排次數(shù)，直管格柵處的瞬時(shí)滯排會(huì)導(dǎo)致排漿流量急劇降低，進(jìn)而導(dǎo)致土倉(cāng)壓力急劇升高，在直管格柵處滯排后應(yīng)立即切換旁通模式切斷進(jìn)入土倉(cāng)和氣倉(cāng)的進(jìn)漿，防止壓力突然升高。6、盾構(gòu)掘進(jìn)期間做好出土量的監(jiān)控，并及時(shí)對(duì)比掘進(jìn)油缸行程分析。7、如遇砂包掘進(jìn)過(guò)程應(yīng)加大土倉(cāng)底部沖刷，減少上部沖刷，防止砂子在土倉(cāng)底部沉積，可適當(dāng)提高0.2轉(zhuǎn)刀盤(pán)轉(zhuǎn)速，在環(huán)流暢通情況下適當(dāng)提高掘進(jìn)速度，快速穿越。2.3

刀具更換本區(qū)間掘進(jìn)距離較長(zhǎng)，左線長(zhǎng)2031m，右線長(zhǎng)度2017m，且區(qū)間穿越地層為全斷面卵石地層，在掘進(jìn)過(guò)程中，刀盤(pán)刀具與卵石發(fā)生碰撞，尤其是破碎大粒徑卵石時(shí)，對(duì)刀具的損傷較大。本區(qū)間在掘進(jìn)過(guò)程中，進(jìn)行了3

次換刀。左右線掘進(jìn)600m，在風(fēng)井內(nèi)常壓檢查28刀具磨損情況，成功更換刀具；第二次是左線穿越洛河后掘進(jìn)至946m到達(dá)洛河北岸公園后，計(jì)劃對(duì)左線刀具進(jìn)行檢修更換，擬定加固措施為采用地面袖閥管注漿加固的方式加固地層，到達(dá)后因加固效果無(wú)法滿足進(jìn)倉(cāng)條件，左線未檢修刀具繼續(xù)掘進(jìn)，致使左線盾構(gòu)機(jī)出洞后刀具磨損嚴(yán)重，部分滾刀只剩下刀軸；第三次換刀為右線盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)到1232

環(huán)時(shí)出現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)推力增加，扭矩增大，速度下降至

4-5mm/min，根據(jù)左線刀盤(pán)出洞時(shí)刀具磨損情況初步判斷右線刀盤(pán)磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致無(wú)法掘進(jìn)，在采用地面袖閥管注漿、洞內(nèi)注入衡盾泥后仍無(wú)法保證掌子面密封性，無(wú)法帶壓進(jìn)倉(cāng)，最終采用人孔常壓換刀法換刀成功。換刀安排第一次位置掘進(jìn)里程600m輔助工法帶/常壓情況常壓換刀情況換刀成功區(qū)間風(fēng)井風(fēng)井回填塑性混凝土第二次第三次洛河北岸公園946m袖閥管注漿加固人孔換刀法帶壓常壓換刀失敗換刀成功廣東中悅門(mén)業(yè)店1256m2.3.1

區(qū)間風(fēng)井主動(dòng)換刀在左右線掘進(jìn)到風(fēng)井內(nèi)部，第一次主動(dòng)對(duì)刀具進(jìn)行全面檢修及更換。在風(fēng)井底板澆筑

10m

的素混凝土，然后在素混凝土上灌入大量水以平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入風(fēng)井時(shí)的壓力。在進(jìn)入風(fēng)井工程中，盾構(gòu)機(jī)低速緩慢推進(jìn)，同時(shí)分次緩慢降低氣墊倉(cāng)壓力，提高同步注漿質(zhì)量及數(shù)量，防止地下水進(jìn)入風(fēng)井。盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入風(fēng)井后，開(kāi)始二次注漿封堵洞門(mén)，加快漿液初凝時(shí)間，同時(shí)風(fēng)井內(nèi)部抽出灌入的用來(lái)平衡土壓的地下水。二次注漿封堵洞門(mén)的同時(shí)，逐漸降低氣墊倉(cāng)壓力，檢驗(yàn)二次注漿止水、封閉洞門(mén)的效果，同時(shí)為常壓進(jìn)倉(cāng)換刀做準(zhǔn)備。等洞門(mén)封閉完成，氣墊倉(cāng)壓力降為0且風(fēng)井內(nèi)部水抽干時(shí)，開(kāi)始常壓進(jìn)倉(cāng)檢測(cè)及更換刀具。刀具更換完成后，盾構(gòu)機(jī)出風(fēng)井，及時(shí)二次注漿封堵洞門(mén)。盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)600m

到達(dá)風(fēng)井內(nèi)部時(shí)，刀具的磨損情況為：滾刀磨損情況基本較小，大部分在5mm以內(nèi)，部分刀轂出現(xiàn)刮痕，2把邊刮刀磨損情況合金塊出現(xiàn)蹦齒現(xiàn)象，刀具磨損狀況整體良好，同時(shí)為確保一次性下穿洛河，在風(fēng)井處將刀具全部進(jìn)行更換，并對(duì)出現(xiàn)磨損的刀轂和邊刮刀合金塊，更換為更為耐磨的高強(qiáng)度合金材料。但因穿越洛河大粒徑卵石含量增加，刀具磨損情況也會(huì)相應(yīng)增加，尤其是大粒徑卵石對(duì)刀具撞29擊導(dǎo)致的刀具刀盤(pán)異常損壞無(wú)法評(píng)估。因此在穿越洛河后對(duì)刀具進(jìn)行第二次檢修和更換以確保刀具安全。準(zhǔn)備在洛河北岸公園對(duì)刀盤(pán)刀具進(jìn)行第二次檢測(cè)及更換。圖

2-6

風(fēng)井內(nèi)更換的輕微磨損的刀具在風(fēng)井內(nèi)更換刀具，作業(yè)條件良好，安全性高，不需要考慮地層以及地下水文情況，后續(xù)類似工況施工中，需考慮在穿河兩段增設(shè)區(qū)間風(fēng)井以方便檢修刀具。2.3.2

左線洛河北岸公園主動(dòng)換刀根據(jù)在風(fēng)井內(nèi)對(duì)刀盤(pán)刀具磨損情況的檢測(cè)，在盾構(gòu)機(jī)穿越洛河后需要第二次對(duì)刀具進(jìn)行檢測(cè)以及更換。在左線尚未穿越洛河時(shí)，采用袖閥管注漿的工法加固地層。此次袖閥管注漿采用200mm的袖閥管，采用600*600mm梅花形布置，從地面以下8m到刀盤(pán)下方2m為注漿加固的范圍，采用套殼料配置比例為水：水泥：膨潤(rùn)土=2:1:1,雙液漿比例為水泥：水玻璃=1:1。袖閥管注漿指的是被注漿泵加壓處理之后的漿液經(jīng)由連接管、注漿槍頭進(jìn)入到注漿管內(nèi)。在注漿壓力的作用下，注漿槍頭兩端橡膠皮頭膨脹擠壓袖閥管，從而使注漿槍頭與槍頭范圍內(nèi)的袖閥管形成密閉管段。漿液出口位于注漿槍頭的中部，不斷加注的漿液會(huì)逐漸匯聚到袖閥管注漿管段，壓力值的不斷增高會(huì)使袖閥管的承受能力不斷被激發(fā)出來(lái)。當(dāng)其承受的壓力超過(guò)了袖閥管預(yù)留注漿孔保護(hù)皮套的承載壓力值時(shí)，漿液會(huì)從袖閥管預(yù)留孔流出，不斷加壓的漿液順著地層結(jié)構(gòu)不斷流動(dòng)進(jìn)而填充地層的縫隙，加固施工現(xiàn)場(chǎng)的地層結(jié)構(gòu)以及封堵地下水。在刀盤(pán)30掘進(jìn)至指定位置前，袖閥管加固工法加固地層完成。待刀盤(pán)掘進(jìn)至指定位置后，緩慢多次降低氣墊倉(cāng)壓力，開(kāi)倉(cāng)后發(fā)現(xiàn)掌子面不穩(wěn)固，進(jìn)倉(cāng)條件不滿足，未完成換刀。左線換刀失敗后，恢復(fù)掘進(jìn)。搭設(shè)施工平臺(tái)測(cè)放孔位鉆進(jìn)成孔至設(shè)計(jì)深度注入套殼待凝鉆機(jī)就位，校正方位和傾角下入芯管，開(kāi)環(huán)注漿制備注漿液自下而上進(jìn)行，分段間歇注漿配制攪拌套殼料制作袖閥管全孔段注漿完成，沖洗袖閥管下袖閥管安裝止?jié){環(huán)，注入固管止?jié){材料保護(hù)好袖閥管，必要時(shí)進(jìn)行后備注漿配制攪拌固管止?jié){料袖閥管注漿加固地層原理是經(jīng)注漿泵加壓處理之后的漿液進(jìn)入注漿管內(nèi)，當(dāng)其承受的壓力過(guò)大，漿液會(huì)從袖閥管預(yù)留孔流出，高壓漿液劈裂或者滲透地層，進(jìn)而加固施工現(xiàn)場(chǎng)的地下結(jié)構(gòu)以及封堵地下水。袖閥管注漿加固地層效果不良原因分析：1.區(qū)間隧道為全斷面卵石層，經(jīng)由袖閥管進(jìn)入地層的高壓漿液只能在卵石與卵石接縫處滲透，而地層較為密實(shí)，高壓漿液只能滲透很短的距離，存在于卵石之間的間隙中的漿液不能穩(wěn)定地層，加固后地層整體性較差。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入指定位置，降低氣墊倉(cāng)壓力后，從而引起掌子面失穩(wěn)，達(dá)不到進(jìn)倉(cāng)的條件。2.停機(jī)更換刀具位置距離洛河較近，地下水很大，注漿用的漿液進(jìn)入地層后初凝時(shí)間很長(zhǎng)，甚至在地下水的影響下，填充地層縫隙的微小顆粒被沖散，不能起到加固地層的效果。袖閥管注漿工藝的優(yōu)點(diǎn)：1.能有效的按照注漿工程的設(shè)計(jì)要求，確定注漿位置與范圍

2.不易產(chǎn)生注漿盲區(qū)跟薄