盾构机穿越上软下硬地层专项施工方案.doc

盾构机穿越上软下硬地层专项施工方案 一、工程概况 1.1工程简介 深圳地铁一号线续建工程固戍站～后瑞站区间，起止里程为SK35+037.20～SK36+800.00，线路南北走向，盾构机从明挖段南端下井始发，沿线穿行宝安大道下方，通过下锚段明挖施工段，到达固戍站北端头解体吊出，完成掘进施工。 1.2地质条件 区间隧道结构洞身大部分为残积土及风化岩，在不受施工扰动的情况下，地层具较高的承载力，如受施工扰动残积土极易变形，遇水软化崩解，承载力大幅度降低，在短时间内极易发生坍塌变形；中～微风化岩自稳性较好，其它岩土结构松散、松软，稳定性差，极易发生坍塌变形。基底处于不同地层中，可能产生差异沉降。 该区间最大最小标贯击数及抗压强度见下表。 表1-1 右线洞身地层标贯值及抗压强度值一览表 洞身地层标贯击数N 洞身地层抗压强度fc Nmax Nmin fc max fc min 210 3 89.90 16.80 根据地质勘察报告和以往施工经验，可将⑨3中等风化花岗片麻岩作为软硬地层的分界，⑨3和⑨4作硬地层考虑，⑨2及以上的地层作为软地层考虑。该区间隧道洞身穿越地层的全断面硬地层和上软下硬地层分布范围见下表。 表1-2右线洞身地层分段统计表 分段里程范围 长度 洞身地层 地层属性 分段起点 分段终点 （m） 上部 中部 下部 SK36+199.460 SK36+129.260 70.2 ⑨1 ⑨2、⑨3 ⑨3、4 上软下硬 SK35+502.510 SK35+480.510 22 ⑥5、⑨1 ⑨1、⑨3、 ⑨3、⑨4 上软下硬 SK35+480.510 SK35+390.160 90.35 ⑨3、⑨4 全部硬岩 SK35+390.160 SK35+362.660 27.50 ⑨1、⑨2 ⑨2 ⑨3 上软下硬 可知，区间隧道存在3段上软下硬地层（最长段70m），1段全断面硬岩（90m），洞身地层抗压强度最大达89.9Mpa；上述地层对盾构掘进及刀具能力是一个极大的挑战，刀具的偏磨比较严重，盾构机姿态较难控制，容易造成隧道轴线偏移和地面的沉降超限不可能发生盾构机偏移或被卡住、蛇行推进，注浆不及时易产生地面沉降甚至塌陷、隧道管片破损以及盾构机损坏等许多难以预料的问题。图1：进硬岩前上软下硬地层加固示意图 3.2 做止水环防止喷涌，在该地层中防止喷涌相通。 施工过程中，产生的喷涌使盾堆积大量泥沙和水流，将管片输送机完全淹没，无法正常掘进；同时大量泥沙的喷出导致地层超挖而地面沉降。 针对喷涌，可以采取以下几种措施防止： 1）出现喷涌，立即关闭螺旋输送机后门，适当向前掘进，使土仓内建立平衡，通过刀盘的转动，将土仓内的土体搅拌均匀。然后将螺旋输送机后门慢慢打开，开门度约为20%，流出的渣土随传送带带走。然后边掘边出土，始终保持土仓内压力稳定。 2）向刀盘前注入膨润土，在刀盘前形成一层厚厚的泥膜，阻止地下水的涌入。，向注入化学改良剂，以改良渣土SK35+390.160～SK35+362.660范围，下半部是岩，上半部是软土。之后盾构机还需掘进约327.5m软土，原先的硬岩刀由于自身刀具重，起动扭矩大，在软土中掘进时经常因起动扭矩不足造成刀具偏磨。项目部在里程SK35+390.160～SK35+362.660处预先进行地面加固，进行换刀，将硬岩刀具更换成适合软土掘进的球齿合金刀。加固采用三重管旋喷桩，加固区呈倒L型，平面施工范围为横向9.3m，纵向28m，加固深度为桩顶在隧道拱顶以上3米，桩底在隧道拱底以下1米（其中一段为隧道顶部3m至隧道顶），隧道左侧1.65米，右侧1.65米，详见下图2。 图2 出硬岩后上软下硬地层加固示意图 3.5刀具配置及检查更换 3.5.1刀具更换 盾构机二次始发前，刀具配置如下： 1-26号、35-39号安装镶合金粒滚刀（其中双刃滚刀8把，单刃滚刀15把），27-34号安装普通滚刀（共8把单刃滚刀）。完成306.3米全断面软地层后，到达1号加固区，进入全断面硬地层起点处的上软下硬地层，进行常压开仓，全盘滚刀更换，换上重型滚刀，掘进通过90米的全断面硬地层（该地层具备常压开仓检查条件，定时进行刀具检查及更换）到达2号加固区，进行常压开仓刀具检查，更换达到磨损量的刀具，最后继续完成325.5米的全断面软地层掘进，隧道贯通。 3.5.2 更换标准 ①滚刀更换标准：1～18号滚刀磨损量达25mm必须更换；19～31号滚刀磨损量达20mm必须更换；32～39号滚刀磨损量达10mm必须更换。 ②刮刀、齿刀更换标准：凡是刀口合金被磨掉或刀具、刀座变形的必须更换；边缘刮刀磨损严重不能满足开挖直径时应及时更换；其它刮刀和齿刀有明显磨损和损坏时应及时更换。 3.5.3 更换原则 遵守“拆一装一”的换刀原则，换刀时各组