(總報告)富水砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)隧道施工關(guān)鍵技術(shù)研究

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1、富水砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)隧道施工關(guān)鍵技術(shù)研究（總報告）同濟大學(xué)中鐵十三局集團有限公司成都地鐵項目經(jīng)理部2008年9月富水砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)隧道施工關(guān)鍵技術(shù)研究目錄1工程概況及項目研究意義11.1成都地鐵1號線2標(biāo)段工程簡介11.2工程地質(zhì)及水文地質(zhì)概況21.3本工程地層特點及施工難點32砂卵石地層土壓平衡控制62.1土壓平衡盾構(gòu)技術(shù)概述62.2砂卵石地層的掘進模擬計算92.3砂卵石土壓平衡特點研究102.4土壓平衡控制方法182.5渣土改良試驗及結(jié)果分析183刀具磨損機理研究與預(yù)測273.1硬巖中滾刀破巖機理273.2切削刀具

2、的掘進原理303.3本工程滾刀磨損特點及原因分析313.4刮刀磨損及離散元計算373.5刀具磨損的計算分析433.5盾構(gòu)刀具損耗分析444盾尾同步注漿材料及參數(shù)484.1注漿材料試驗分析484.2盾構(gòu)推進至不同地段下漿液配比建議484.3同步注漿參數(shù)實測分析504.4松散帶對注漿量的影響564.5控制措施565砂卵石地層帶壓換刀技術(shù)595.1帶壓換刀基本原理595.2氣壓加壓試驗645.3帶壓換刀實踐68II富水砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)隧道施工關(guān)鍵技術(shù)研究6盾構(gòu)穿越施工對建筑物影響研究756.1盾構(gòu)穿越建筑物工程概況756.2盾構(gòu)穿越

3、冶金賓館時采用的輔助措施776.3樁基荷載轉(zhuǎn)移在盾構(gòu)穿越施工中的效果分析816.4樁基托換在盾構(gòu)穿越施工中的效果分析866.5盾構(gòu)穿越冶金賓館樁基的施工效果分析926.6盾構(gòu)穿越安監(jiān)局施工數(shù)值模擬計算966.7盾構(gòu)穿越經(jīng)委安監(jiān)局的施工措施及效果分析1007結(jié)論1037.1砂卵石地層土壓平衡控制研究結(jié)論1037.2刀具磨損機理研究與預(yù)測研究結(jié)論1047.3盾尾同步注漿材料及參數(shù)研究結(jié)論1057.4砂卵石地層帶壓換刀技術(shù)研究結(jié)論1067.5盾構(gòu)穿越施工對建筑物影響研究107II富水砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)隧道施工關(guān)鍵技術(shù)研究1工程概況及項

4、目研究意義1.1成都地鐵1號線2標(biāo)段工程簡介本標(biāo)段區(qū)間段地鐵線路處于人民北路和人民中路上由北向南，沿人民北路南部和人民中路敷設(shè)，共三個區(qū)間：人民北路站～文武路站區(qū)間、文武路站～騾馬市站區(qū)間、騾馬市站～天府廣場站區(qū)間。盾構(gòu)區(qū)間隧道線路間距為11m～15m，隧道埋深15～20m，左線長2390.316m，右線長2407.774m。左右線區(qū)間隧道各采用一臺直徑6.28m海瑞克土壓泥水盾構(gòu)機掘進，盾構(gòu)隧道采用管片拼裝式襯砌，管片環(huán)寬1.5m，錯縫拼裝。成都地鐵1號線規(guī)劃圖如圖1.1所示，本標(biāo)段線路平面圖如圖1.2所示。圖1.1成都地鐵1號線

5、規(guī)劃圖圖1.2線路平面示意圖108富水砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)隧道施工關(guān)鍵技術(shù)研究1.2工程地質(zhì)及水文地質(zhì)概況1.2.1地形地貌本區(qū)間段線路呈南北向縱貫成都市區(qū)，線路區(qū)域地處成都平原岷江沖洪積扇狀平原的南東邊緣，其東為位置相對較高、地形起伏相對較大的成都市東部臺地。區(qū)內(nèi)地形較平坦，地勢受扇狀平原的控制，總體上西高東低，北高南低。沿線地面高程于497.7m～506m，相對高差8.3m，由于后期人類工程活動，原始地形已不甚清晰。1.2.2地質(zhì)構(gòu)造成都平原在構(gòu)造位置上處于我國新華夏系第三沉降帶之川西褶帶的西南緣，界于龍門山隆褶帶山前江油～灌

6、縣區(qū)域性斷裂和龍泉山褶皺帶之間，為一斷陷盆地。從總體來看，成都市區(qū)距龍泉山褶皺帶20公里，距龍門山隆褶帶50公里，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造和地震活動較微弱，歷史上從未發(fā)生過強烈地震，從地殼的穩(wěn)定性來看應(yīng)屬于穩(wěn)定區(qū)。1.2.3土層特征地鐵一期工程沿線初勘鉆孔所揭穿的地層單位自上而下依次為第四系全新統(tǒng)（Q4）、上更新統(tǒng)（Q3）和白堊系上統(tǒng)（K2g）。Q4上段為雜填土，主要為建筑垃圾混粘性土，分布連續(xù)，厚度1.1～6.8m。下段上部為黃灰色粉質(zhì)粘土，呈可塑～硬塑狀態(tài)，濕；分布不連續(xù)，埋深1.7～3.5m，厚度1.2～3.6m。下段底部為灰黃色卵石土，

7、卵石呈圓～次圓狀。漂石組、卵石組、礫石組和土粒組在卵石土中所占的重量百分比分別為15.4%、69.2%、7.1%和8.3%。根據(jù)密實程度，卵石土可以劃分出稍密卵石、中密卵石和密實卵石3個亞層。卵石層埋藏深1.6～5.3m，厚度5.2～9.7m。卵石單軸抗壓強度65．5-184MPa，平均102．2MPa，極值為206MPa。在該層中還存在鈣質(zhì)膠結(jié)、半膠結(jié)的礫石層，硬度大。108富水砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)隧道施工關(guān)鍵技術(shù)研究1.2.4水文地質(zhì)工程范圍內(nèi)地下水系為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水兩種類型。主要以孔隙潛水為主，孔隙潛水主要埋藏于

8、砂卵石地層中，地下水位埋藏較淺，水量豐富，滲透系數(shù)K=15～40m/d，補給來源為大氣降水和地表河流、溝渠?；鶐r裂隙水主要賦存于泥巖風(fēng)化裂隙帶中，含水層厚20m左右，K=0.3～1.2m/d，裂隙水不發(fā)育，逕流條件差，主要為孔隙潛水補