南京地鐵3號線新莊站—雞鳴寺站區(qū)間復(fù)合地層內(nèi)盾構(gòu)掘進(jìn)控制技術(shù)

金 華

(南京地鐵建設(shè)有限責(zé)任公司,210008,南京∥高級工程師)

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南京地鐵3號線新莊站—雞鳴寺站區(qū)間復(fù)合地層內(nèi)盾構(gòu)掘進(jìn)控制技術(shù)

金 華

(南京地鐵建設(shè)有限責(zé)任公司,210008,南京∥高級工程師)

南京地鐵3號線新莊站—雞鳴寺站區(qū)間盾構(gòu)沿線穿越復(fù)合地層時(shí)極易引發(fā)盾構(gòu)過度磨損和掘進(jìn)功效低下等不良后果。從盾構(gòu)選型設(shè)計(jì)、盾構(gòu)掘進(jìn)關(guān)鍵參數(shù)控制和輔助控制措施等多方面開展研究,總結(jié)了滿足該區(qū)間施工要求的掘進(jìn)綜合控制措施。研究結(jié)果表明，選用復(fù)合式盾構(gòu)且根據(jù)掘進(jìn)斷面地層特性動態(tài)調(diào)整掘進(jìn)模式和施工參數(shù)、優(yōu)化漿液和改良劑配方的綜合控制技術(shù)可以保障盾構(gòu)安全穿越復(fù)合地層。

地鐵；復(fù)合地層；盾構(gòu)；掘進(jìn)模式

Author′s address Nanjing Metro Construction Co.,Ltd.,210008,Nanjing,China

土壓平衡盾構(gòu)復(fù)合地層施工是盾構(gòu)施工領(lǐng)域的傳統(tǒng)難題。穿越復(fù)合地層時(shí)盾構(gòu)常遭遇到過度磨損、掘進(jìn)功效低下甚至是刀盤被卡或刀盤斷裂等事故。廣州、深圳和南京等城市均為典型的復(fù)合地層。文獻(xiàn)[1-10]對盾構(gòu)在此類地層內(nèi)穿越的施工控制技術(shù)開展了系統(tǒng)的研究,形成了盾構(gòu)選型設(shè)計(jì)、盾構(gòu)施工控制和輔助工法等系列技術(shù)。但南京與其他城市復(fù)合地層相比有自己的特點(diǎn)。例如，南京地鐵3號線新莊站—雞鳴寺站區(qū)間隧道穿越的復(fù)合地層，具備沿線地質(zhì)特性變化快等特點(diǎn),是南京地區(qū)具有代表性的復(fù)合地層區(qū)間。針對南京復(fù)合地層的大直徑泥水盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)已開展較系統(tǒng)的研究[11],而中小直徑的地鐵盾構(gòu)隧道尚缺乏系統(tǒng)性的研究。

故依托南京地鐵3號線新莊站—雞鳴寺站區(qū)間,從盾構(gòu)選型設(shè)計(jì)、盾構(gòu)掘進(jìn)關(guān)鍵參數(shù)控制和輔助控制措施開展多方面研究,形成了滿足本區(qū)間施工要求的掘進(jìn)綜合控制措施。

1 工程概況

所謂巖土復(fù)合地層,指在隧道斷面上既有土層又有巖層,且兩者巖土力學(xué)、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)等特征相差懸殊的組合地層。南京地鐵3號線新莊站—雞鳴寺站區(qū)間位于南京市玄武區(qū),區(qū)間隧道為雙線隧道。其左線長2 688 m,共2 227環(huán)管片；右線長2 684 m,共2 223環(huán)管片。區(qū)間設(shè)置中間風(fēng)井1座,聯(lián)絡(luò)通道4座。其中，2號聯(lián)絡(luò)通道及泵房與中間風(fēng)井合建。隧道設(shè)置4條平面曲線,且平面曲線最小半徑為R = 350 m?？v斷面設(shè)計(jì)為“V”型坡,最大縱坡坡度為28.495‰。隧道拱頂覆土厚度為9.2 ～34.0 m。至玄武湖邊中間風(fēng)井處的隧道埋深達(dá)最大34 m。區(qū)間主要穿越地層為③-2b2粉質(zhì)黏土、②-2b4淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、②-4c2-3粉土夾粉質(zhì)黏土、③-4c3粉土夾粉質(zhì)黏土、③-4e1混合土、δu-2-1強(qiáng)風(fēng)化閃長巖、δu-3中風(fēng)化閃長巖、T2 h-2j強(qiáng)風(fēng)化角巖化泥巖、T2 h-3j中風(fēng)化角巖化泥巖。

2 復(fù)合盾構(gòu)技術(shù)

南京地鐵3號線新莊站—雞鳴寺站區(qū)間隧道(以下簡為“新—雞區(qū)間”)在玄武湖底下穿九華山隧道。為避免破壞九華山隧道底部的抗拔樁,將下穿處的地鐵隧道埋深大幅增加。這導(dǎo)致盾構(gòu)隧道穿越的地層情況十分復(fù)雜，先由軟土層逐漸進(jìn)入到硬巖段,通過硬巖段后再回到軟土層。其中，硬巖主要分布于情侶園段及玄武湖段。由于隧道穿越的地層含粉質(zhì)黏土、粉細(xì)砂等軟土,以及強(qiáng)度較高的閃長巖、角巖化泥巖等硬巖,因此盾構(gòu)機(jī)的正確選型、掘進(jìn)控制和必要的輔助控制措施是本區(qū)間成功穿越復(fù)合地層的關(guān)鍵要素。

2.1 盾構(gòu)機(jī)選型要求

盾構(gòu)機(jī)具有開挖系統(tǒng)、出碴系統(tǒng)、碴土改良系統(tǒng)、保壓系統(tǒng)、管片安裝系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、測量導(dǎo)向系統(tǒng)等，其基本功能應(yīng)能夠滿足正常的盾構(gòu)掘進(jìn)要求[2]。

盾構(gòu)機(jī)要穿越不同地層，不僅要能適應(yīng)軟土地層，對巖石地層的適應(yīng)性也要強(qiáng)。

盾構(gòu)機(jī)應(yīng)具備土壓平衡和氣壓平衡模式掘進(jìn)功能,并能進(jìn)行不同開挖模式的轉(zhuǎn)換。

盾構(gòu)機(jī)應(yīng)具有足夠的刀盤驅(qū)動扭矩和盾構(gòu)推力以破除軟土及硬巖,并且保證盾構(gòu)機(jī)能克服掌子面水土壓力及盾構(gòu)機(jī)與圍巖的摩擦力向前掘進(jìn)。

刀具配置合理,刀盤具備足夠的剛度,刀盤開口率合適,開口位置合理。本區(qū)間為典型的復(fù)合地層,應(yīng)進(jìn)行合理的刀具配置,充分研究刀具的均衡性、各種刀具的破巖機(jī)理；除考慮各種刀具的軌跡覆蓋整個(gè)刀盤面外,還應(yīng)考慮刀具的組合形式、刀具的高度及高度差等性能并便于刀具更換。刀具配備型式統(tǒng)籌兼顧全斷面軟弱地層、全斷面硬巖層、同斷面局部軟弱、局部硬巖層；還要考慮隨著不同開挖面性狀,靈活地變化刀具組合,有利于防止泥餅的形成和破除。根據(jù)地質(zhì)詳勘報(bào)告,部分地段巖石較硬,地層變化較快,閃長巖與角巖化泥巖相互侵入,巖層軟硬不均,要求刀具具備足夠的破巖能力。

由于新—雞區(qū)間地層中有較多黏粒含量較高的粉質(zhì)黏土及碾壓研磨后粘性較高的強(qiáng)風(fēng)化角巖化泥巖,因此盾構(gòu)施工過程中必須進(jìn)行渣土改良,通過向土倉和開挖面注入泡沫等措施來降低刀盤、螺旋輸送機(jī)的扭矩,降低盾構(gòu)機(jī)的負(fù)荷,降低刀具的磨損,防止產(chǎn)生泥餅,同時(shí)，在滲透性大的地層還可減少地下水的流失，控制土體平衡,有利于沉降控制;

盾構(gòu)本體在壓力狀態(tài)下應(yīng)有良好的防水密封性能。整個(gè)隧道區(qū)間頂覆土厚度9.2～34.0 m，其中，覆土最大處在玄武湖下方,掌子面最大水土壓力可達(dá)到0.50 MPa,故刀盤主驅(qū)動密封應(yīng)能承受此最大壓力。

巖石地層含水量較大,且隧道埋深高達(dá)34.0 m,故水土壓力較高，極易造成螺旋機(jī)噴涌。盾構(gòu)機(jī)應(yīng)具備防噴涌功能,對螺旋機(jī)閘門密封性要求高。

為了提高推進(jìn)速度,減小刀具的磨損或破壞,施工中應(yīng)加強(qiáng)對工作面地質(zhì)條件的研究和預(yù)測,并根據(jù)不同的地層,及時(shí)更換與地層相適應(yīng)的刀具,配置人倉及加壓環(huán)境下作業(yè)設(shè)備。人倉可作為加壓環(huán)境下作業(yè)保護(hù)屏障，對復(fù)合地層盾構(gòu)機(jī)施工具有特殊意義。當(dāng)通過軟硬不均的地層，或遇到球形風(fēng)化孤石時(shí)，或在常壓下開挖面不能自立的地段,建立人倉加壓環(huán)境可成為排除掘進(jìn)障礙、更換刀具降低安全風(fēng)險(xiǎn)等作業(yè)不可缺少的條件。

綜合考慮區(qū)間隧道的地質(zhì)及水文條件、隧道斷面設(shè)計(jì)、施工環(huán)境、施工場地條件及經(jīng)濟(jì)性等條件,新—雞區(qū)間工程采用兩臺德國海瑞克鉸接型復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)。

2.2 復(fù)合地層盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 掘進(jìn)模式的選擇

新—雞區(qū)間工程所使用的海瑞克復(fù)合型盾構(gòu)機(jī)根據(jù)土體的狀況不同,采用不同的掘進(jìn)模式進(jìn)行掘進(jìn)[3-4]:

本區(qū)間在所有的軟土層段均采用土壓平衡模式進(jìn)行掘進(jìn)。土壓平衡模式主要在軟弱土層等掌子面穩(wěn)定性較差的地層和地下水含量較大時(shí)使用。土倉內(nèi)渣土產(chǎn)生的壓力能對掌子面進(jìn)行有效支撐,從而避免掌子面以外的泥土涌入土倉(艙內(nèi)完全充滿土體)。開挖艙內(nèi)的工作壓力通過土壓傳感器進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。通過改變盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度或螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速,可調(diào)節(jié)土艙內(nèi)的壓力來適應(yīng)隧道開挖面的壓力。

在半土半巖地層段則選擇以氣壓平衡模式掘進(jìn),即在土倉內(nèi)加入一定的壓縮空氣,以減少土倉內(nèi)的渣土量。土倉內(nèi)的壓縮氣體同樣能為掌子面提供有效支撐,既避免了掌子面軟弱地層的失穩(wěn)坍塌,又降低了盾構(gòu)機(jī)刀盤的扭矩。

當(dāng)開挖面土體的穩(wěn)定性較好或全斷面為巖石時(shí),盾構(gòu)機(jī)可采用其它操作模式(敞開模式)。此時(shí)，土倉中的土體可不經(jīng)壓力調(diào)節(jié)由螺旋輸送機(jī)輸送出去。敞開模式操作可減少摩擦和對刀具的二次磨損。掘進(jìn)時(shí),開挖倉內(nèi)的1/2 或2/3是空的。此時(shí)不需要進(jìn)行壓力監(jiān)測，而以面板式刀盤作為避免土層在松動狀況下涌入開挖倉的機(jī)械支撐。在這種模式下,沒有有效的隧道開挖面支撐。如在左線488—691環(huán)全斷面中風(fēng)化閃長巖段采用敞開模式進(jìn)行掘進(jìn),土倉的中部及上部土壓均為0。

2.2.2 掘進(jìn)參數(shù)控制

當(dāng)盾構(gòu)機(jī)選型確定后,盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)參數(shù)控制就成為復(fù)合地層中盾構(gòu)施工的關(guān)鍵[5-6]。推進(jìn)參數(shù)的合理設(shè)置是保證盾構(gòu)機(jī)正常掘進(jìn)、減少對地層周圍環(huán)境影響的關(guān)鍵因素。在軟土段、半土半巖段及全斷面巖層段其推進(jìn)參數(shù)均有區(qū)別,均需對刀盤轉(zhuǎn)速、推力(油壓)、推進(jìn)速度、貫入度、分區(qū)油壓、接觸壓力及土壓力等進(jìn)行合理設(shè)定。

以新—雞區(qū)間右線為例，全斷面巖石段采用敞開模式推進(jìn),半土半巖段根據(jù)出土量及監(jiān)測情況選擇氣壓平衡模式或土壓平衡模式等掘進(jìn)模式,其他軟土段則采用土壓平衡模式。

工程師及盾構(gòu)司機(jī)必須對盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)時(shí)各參數(shù)的異常變化敏感,如有必要應(yīng)停止推進(jìn),并分析原因。如新—雞區(qū)間右線盾構(gòu)機(jī)在517環(huán)時(shí)推進(jìn)參數(shù)發(fā)生了異常。2012年6月12日推進(jìn)517環(huán)時(shí)盾構(gòu)扭矩由1.8 MN·m上升到3.0 MN·m以上,最高達(dá)3.5 MN·m(見圖1),推力為9 000 kN,推進(jìn)速度由8～10 mm/min 下降為2～4 mm/min(見圖2),中心土壓為0.05 MPa,而盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)土倉內(nèi)有異常響聲,卡刀盤現(xiàn)象頻繁。于是立即停止盾構(gòu)掘進(jìn),開倉檢查。

圖1 新—雞區(qū)間517環(huán)盾構(gòu)刀盤扭矩監(jiān)控圖

盾構(gòu)開倉后發(fā)現(xiàn)其刀具損壞嚴(yán)重:周邊滾刀基本損壞,其中滾刀后部刀圈開裂甚至掉落,刀盤3號臂滾刀磨損嚴(yán)重,1號臂齒刀掉落并損壞8把螺栓,周邊8組刮刀大部分崩掉。經(jīng)分析,主要為刀具掉落后,在刀盤旋轉(zhuǎn)過程中撞擊其他刀具,從而導(dǎo)致整盤刀具損壞嚴(yán)重。在進(jìn)行復(fù)合地層掘進(jìn)時(shí),盾構(gòu)機(jī)的各項(xiàng)異常大都可以從PDV(數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))信息中表現(xiàn)出來,如能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)掘進(jìn)參數(shù)的異常變化,則可防止對盾構(gòu)機(jī)的進(jìn)一步損壞,降低損失,減少風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 新—雞區(qū)間517環(huán)盾構(gòu)推進(jìn)速度監(jiān)控圖

合理制定盾構(gòu)掘進(jìn)報(bào)表,包括掘進(jìn)信息報(bào)表、油脂統(tǒng)計(jì)報(bào)表、掘進(jìn)指令單、交接班記錄、姿態(tài)報(bào)表、出土情況報(bào)表等,使掘進(jìn)過程中的關(guān)鍵信息在報(bào)表記錄中能夠全部體現(xiàn),為工程師指導(dǎo)盾構(gòu)掘進(jìn)提供參考。地面設(shè)置遠(yuǎn)程監(jiān)控室,將盾構(gòu)機(jī)PDV信息、導(dǎo)向及視頻同步傳送至地面監(jiān)控畫面上,以便工程師在地面實(shí)時(shí)了解盾構(gòu)機(jī)的狀態(tài)及各項(xiàng)參數(shù)。工程師對盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)各參數(shù)不間斷監(jiān)控,實(shí)時(shí)指導(dǎo)盾構(gòu)司機(jī)進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整,合理下達(dá)指令。

2.2.3 出土量控制

盾構(gòu)推進(jìn)過程中需要對土倉內(nèi)的渣土進(jìn)行土體改良。通過加入泡沫劑、分散劑或聚合物等添加劑來調(diào)整渣土的流動性、粘結(jié)性等。受地下水及巖石渣土的膨松影響,不同地層需控制不同的出土量,以防止超挖。根據(jù)整個(gè)區(qū)間的掘進(jìn)經(jīng)驗(yàn),在粉細(xì)砂中出土量平均2.8箱/環(huán),在粉質(zhì)黏土層中掘進(jìn)平均3.5箱/環(huán),在硬巖段掘進(jìn)平均4箱/環(huán)。在含水量較大的復(fù)合地層中出土量平均為4.5～5箱/環(huán)。本工程均采用16 m3土箱。

通過制定每箱土千斤頂行程記錄表,能夠真實(shí)掌握推進(jìn)時(shí)是否存在超挖現(xiàn)象。尤其在半土半巖地層中,由于掌子面上部土體較軟,容易剝落,而下部為巖層,開挖難度大,如采用較高的土壓則盾構(gòu)推進(jìn)困難,扭矩較大；如通過降低土壓來減小扭矩,提高推進(jìn)速度,則極易導(dǎo)致掌子面上部失穩(wěn)坍塌,造成超挖,最終導(dǎo)致地面沉降較大。

2.2.4 渣土改良

高滲水性的土層(砂層、礫石等)中開挖時(shí),需進(jìn)行土體改良以保證盾構(gòu)能夠順利掘進(jìn)。由于該土層易于形成結(jié)塊，故需保持螺旋輸送機(jī)內(nèi)的水壓。在黏粒含量較高的黏土層中,同樣需要進(jìn)行土體改良來提高刀盤的切削效率,防止黏土附著在刀盤上形成泥餅;在不同種類的地質(zhì)狀況下,可選擇使用泡沫、膨潤土或聚合添加劑(如聚合物、分散劑等)等作為土體改良的介質(zhì)。

2.2.5 刀具管理

刀具是實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)進(jìn)行有效開挖的基本工具,其正常工作與否直接關(guān)系到盾構(gòu)機(jī)的正常掘進(jìn)。盾構(gòu)在硬巖等復(fù)合地層推進(jìn)時(shí),其刀具極易受到損壞。對刀具的保護(hù)及其重要。

對于硬巖段掌子面比較穩(wěn)定的地層,盡可能創(chuàng)造開倉條件,勤開倉,勤檢查,及時(shí)更換刀具。

復(fù)合地層的巖層強(qiáng)度高且軟硬不均,強(qiáng)度變化快,故盾構(gòu)在此軟硬不均地層中掘進(jìn)時(shí),刀具受不均勻撞擊磨損嚴(yán)重,推進(jìn)困難,換刀頻繁。當(dāng)?shù)毒吣p超過規(guī)定值時(shí)必須更換。其中，如一般周邊滾刀正常磨損超過1.0 cm,正面滾刀正常磨損超過2.5 cm，則必須及時(shí)更換。而周邊滾刀和刮刀必須完好,以保證開挖直徑不變,防止盾殼被卡。

在全斷面硬巖段掘進(jìn)時(shí),應(yīng)對齒刀加以保護(hù)或者拆除,亦應(yīng)對刮刀加以保護(hù),防止因巖石撞擊或者掉落刀具撞擊將其撞落,并防止刀架損壞和刀盤磨損。具體加固措施如圖3、圖4和圖5所示。主要加固方法包括拆除齒刀并加鋼板、齒刀兩側(cè)用3 cm厚鋼板焊接加固和周邊刮刀用3 cm厚鋼板加固等。

圖3 拆除齒刀并加鋼板保護(hù)刀座

例如，新—雞區(qū)間左線盾構(gòu)在514環(huán)時(shí),其全斷面為硬巖段掌子面。故拆除正面所有齒刀,并對刀座進(jìn)行保護(hù)。在掘進(jìn)至619環(huán)即將進(jìn)入軟土段時(shí)再將所有齒刀恢復(fù)。整個(gè)區(qū)間掘進(jìn)過程中無一把齒刀受到損傷,同時(shí)保證了軟土段的有效開挖。

圖4 齒刀兩側(cè)用3 cm鋼板焊接加固

圖5 周邊刮刀用3 cm鋼板加固

應(yīng)根據(jù)巖石的硬度及地質(zhì)情況選擇刀具,并合理配置刀圈硬度和啟動扭矩。在新—雞區(qū)間強(qiáng)度較高的閃長巖段,盾構(gòu)采用的刀圈硬度為56HRC,啟動扭矩為31～32 N·m;在強(qiáng)度較低的泥巖段是,盾構(gòu)采用的刀圈硬度為52HRC,啟動扭矩為24～25 N·m。結(jié)果表明，合理的配置減少了刀圈的開裂和滾刀的偏磨。

必須對刀具磨損原因及損壞原因進(jìn)行分析,并據(jù)此在刀具修理和新刀選擇時(shí)制定參數(shù)。應(yīng)對每一次更換下來的舊刀磨損狀態(tài)和拆解后內(nèi)部情況進(jìn)行查看分析,以為刀具修理及新刀的參數(shù)選擇提供指導(dǎo)。

由于刀盤的所有刀具為一個(gè)整體,故其工作的能力應(yīng)相同才能發(fā)揮最大的效果。維修的刀具要達(dá)到新刀的性能,則同一盤刀其設(shè)置的參數(shù)應(yīng)該相同,并盡量使用同一類型的刀具。

做好刀具管理工作,舊刀維修應(yīng)對其編號,并在維修好的刀具上做好標(biāo)記,對每一把刀的使用次數(shù)和維修次數(shù)及安裝位置進(jìn)行記錄。

對周邊拆除的正常磨損量較小的刀具,可在做簡單保養(yǎng)后用在刀盤正面。而盾構(gòu)在復(fù)合地層中刀具受撞擊,或在全斷面硬巖層中刀具受高強(qiáng)度巖石碾磨等情況,均會加劇刀具磨損。新—雞區(qū)間右線掘進(jìn)過程中共進(jìn)行了14次換刀(12次為常壓換刀,2次為帶壓換刀),累計(jì)更換滾刀165把(不含風(fēng)井保養(yǎng)),換刀停機(jī)時(shí)間長達(dá)60 d;新—雞區(qū)間左線掘進(jìn)過程中進(jìn)行了8次換刀(7次為常壓換刀,1次為帶壓換刀),累計(jì)更換滾刀119把(不含風(fēng)井保養(yǎng)),換刀停機(jī)時(shí)間長達(dá)32 d。

2.2.6 地下水的影響及控制措施

復(fù)合地層中掘進(jìn)最難處理的就是地下水。尤其在上軟下硬土層中,必須保證土倉壓力推進(jìn)。沿線的巖石裂隙水如不斷匯集,則會沿著隧道間隙和巖石間隙不斷向土倉內(nèi)匯集,從而造成螺旋機(jī)噴涌嚴(yán)重、管片滲漏、土壓較高等一系列問題。在埋深較大水土壓力高的地層,螺旋機(jī)噴涌尤其嚴(yán)重。直接導(dǎo)致的后果就是盾尾部分的清理量極大,無法及時(shí)拼裝盾構(gòu)機(jī),導(dǎo)致盾構(gòu)掘進(jìn)效率低。而且，長時(shí)間停機(jī)清理時(shí),地下水依然在不斷匯集,從而形成一種惡性循環(huán),即每推進(jìn)一環(huán)都需要進(jìn)行大量的清理工作。因此必須要采取有效的措施對地下水進(jìn)行封堵。

封堵時(shí)具體采用同步注漿+二次注漿的措施。同步注漿采用水泥砂漿可硬性漿液[7],可防止管片壁后填充的漿液被地下水沖走造成；同時(shí)，其產(chǎn)生強(qiáng)度后還具有止水效果,可防止管片滲漏及上浮等。水泥砂漿可硬性漿液配比如表1所示。

表1 水泥砂漿配比表

二次注漿在盾尾后方管片壁后進(jìn)行。每5環(huán)打一道雙液漿環(huán)箍(見圖6),以形成止水環(huán),封堵隧道后方來水。

圖6 管片壁后打環(huán)箍示意圖

當(dāng)?shù)叵滤枯^大且盾尾刷受到損壞時(shí),地下水會沿著盾尾管片縱縫進(jìn)入盾尾,從而造成盾尾清理量較大和拼裝困難及設(shè)備進(jìn)水損壞?？赏ㄟ^在管片止水帶外圈縱縫處貼海綿條,防止水進(jìn)入盾尾。

在止水難度較大時(shí),可通過管片壁后注入聚氨酯,堵塞水流通道。

螺旋機(jī)噴涌嚴(yán)重時(shí),可通過土倉隔板球閥向土倉內(nèi)加聚合物進(jìn)行土體改良,增加土體粘性,以便在螺旋機(jī)內(nèi)形成柱塞,從而減弱螺旋機(jī)的噴涌。

盾尾泥漿均來自于螺旋機(jī)出土口。由于短時(shí)間出土量較大且渣土呈泥漿狀,渣土容易從皮帶機(jī)上掉落和溢出。因此可改造螺旋機(jī)出土口,盡量減少渣土掉落的量,以節(jié)省大量清理時(shí)間,提高盾構(gòu)掘進(jìn)效率。

3 結(jié)論

通過對南京地鐵3號線新莊站—雞鳴寺站區(qū)間復(fù)合地層內(nèi)盾構(gòu)掘進(jìn)控制技術(shù)探討,結(jié)論如下:

(1) 鉸接型復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)能適應(yīng)南京3號線新—雞區(qū)間,區(qū)間沿程應(yīng)根據(jù)掘進(jìn)斷面地層特性動態(tài)調(diào)整掘進(jìn)模式和施工參數(shù)。

(2) 齒刀及刮刀應(yīng)加以重點(diǎn)保護(hù),并在掘進(jìn)施工中采用泡沫劑進(jìn)行土體改良，以進(jìn)一步減小磨損量。

(3) 同步注漿宜選用水泥砂漿可硬性漿液。

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Shield Tunneling Control Technology in Complex Strata on Nanjing Metro Line: a Section from Xinzhuang Station to Jimingsi Station

JIN Hua

Excessive wear and low efficiency often occur when the shield passes through the complex strata in Xinzhuang Station-Jimingsi Station interval on Nanjing metro Line 3. In this paper, the selection of the shield design, key parameters control in shield tunneling and auxiliary control measures are studied, the comprehensive control measure is summarized to meet the construction requirements. The research shows the composite shield that adopts comprehensive control technology can ensure the security of shield tunneling through the complex strata, by adjusting the driving mode, construction parameters, optimized grout and improved formula according to the dynamic characteristics in driving section formation.

metro; complex strata; shield; tunneling mode

U455.43

10.16037/j.1007-869x.2016.06.024

2016-01-10)