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《深圳復(fù)合地層土壓平衡盾構(gòu)帶壓換刀技術(shù)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、深圳復(fù)合地層土壓平衡盾構(gòu)帶壓換刀技術(shù)摘要：以深圳某地鐵隧道土壓平衡盾構(gòu)通過復(fù)合地層時帶壓換刀為例，對比了盾構(gòu)幾種換刀方法的優(yōu)劣，對復(fù)合地層條件下的土壓平衡盾構(gòu)帶壓換刀技術(shù)進行了研究，主要包括工作氣壓值的經(jīng)驗計算公式，膨潤土泥漿的配合比和制備流程，提出了適用于復(fù)合地層條件下帶壓換刀建立泥膜的膨潤土泥漿配比及發(fā)酵時間，為城市地鐵隧道施工中類似的問題提供一定的指導(dǎo)和借鑒作用。關(guān)鍵詞：隧道工程；復(fù)合地層；土壓平衡盾構(gòu)；帶壓換刀；膨潤土泥漿分類號：E271文獻標識碼：A1引言隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市地鐵隧道工程日益增多。盾構(gòu)法以
2、施工速度快、洞體質(zhì)量比較穩(wěn)定、對周圍建筑物影響較小等特點，備受青睞。復(fù)雜的地質(zhì)情況下，盾構(gòu)刀盤和刀具的選擇極其重要，刀具檢查和更換的情況逐漸增多。如何保證安全、快速的檢查和更換刀具是盾構(gòu)施工的重難點。章慧健［1］以成都地鐵1號線為例，總結(jié)了富水砂卵石地層中帶壓換刀技術(shù)。魯號［2］對比了兩種狀態(tài)的換刀方式，提出了適用于軟硬復(fù)合地層的換刀方案。本文以深圳地鐵11號線寶碧區(qū)間隧道土壓平衡盾構(gòu)過復(fù)合地層時盾構(gòu)帶壓換刀為例，提出了適用于此類地層的帶壓換刀工作氣壓值經(jīng)驗計算公式，膨潤土泥漿的配合比和制備流程，提出了適用于復(fù)合地層條件下
3、帶壓換刀建立泥膜的膨潤土泥漿配比及發(fā)酵時間，為城市地鐵隧道施工中類似問題的出現(xiàn)提供一定的指導(dǎo)和借鑒作用。2工程概況深圳地鐵11號線寶碧區(qū)間隧道總長約3Km，采用土壓平衡盾構(gòu)法施工，多次穿越全、強風(fēng)化花崗巖，礫砂層等地層，刀具磨損大，為此，計劃加固區(qū)進行帶壓開艙檢查、更換刀具。穿越地層：主要為礫砂、粗砂、全（強）風(fēng)化花片麻狀崗巖層、閃長汾巖。隧道上覆地層：人工填土、淤泥、淤泥質(zhì)粘土層，淤泥層曾進行攪拌站加固，加固范圍地下2?10m。隧道下伏基巖：主要為加里東期中風(fēng)化、微風(fēng)化片麻狀混合花崗巖、中風(fēng)化、微風(fēng)化片閃長玢巖。該段水位
4、位于地下3m左右，隧道范圍內(nèi)研、砂層透水性較強。水位高程-1.58?1.68mo1換刀點縱斷面地質(zhì)表1換刀預(yù)停機點地層參數(shù)3帶壓換刀技術(shù)的前期基礎(chǔ)研究3.1常壓狀態(tài)與帶壓狀態(tài)換刀方案分析根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，應(yīng)分析常壓狀態(tài)與帶壓狀態(tài)下?lián)Q刀對該次施工的適宜性。兩種狀態(tài)對比如表2所示。表2常壓換刀與帶壓換刀方案對比分析表3.2工作原理帶壓換刀作業(yè)的工作原理是：對刀盤前方開挖面土層進行改良加固后，在保證刀盤前方周圍地層和土倉滿足氣密性要求的條件下，利用空氣壓縮機將壓縮空氣注入土倉，邊出土邊注入空氣，逐步置換土倉內(nèi)渣土，以氣壓代替土
5、壓，通過在土倉內(nèi)建立合理的氣壓來平衡刀盤前方水、土壓力，達到穩(wěn)定開挖面和防止地下水滲入的目的。作業(yè)人員在氣壓條件下，安全地進入土倉內(nèi)進行檢查和刀具更換等作業(yè)。壓縮空氣對開挖面的穩(wěn)定作用，主要包括以下3方面：①可阻止來自開挖面的涌水，防止開挖面坍塌；②由于氣壓作用于開挖面，能夠直接加強開挖面的穩(wěn)定性；③由于氣壓對圍巖縫隙起到排擠水的作用，增加了土層顆粒間的有效應(yīng)力，提高了強度。3.3工作氣壓值確定工作氣壓P指工作時土倉內(nèi)的氣壓。壓力越高，越能提高掌子面的穩(wěn)定性。但從作業(yè)效率和進倉作業(yè)者的健康角度考慮，則取低值較好，同時也能降
6、低地層擊穿風(fēng)險。所以在確定工作氣壓時，可先計算出能穩(wěn)定掌子面的最低氣壓，工作氣壓在此基礎(chǔ)上考慮一定的安全系數(shù)。隧道埋深約13m,地下水埋深約3m。由于隧道埋深較淺，且上覆地層主要以淤泥土為主，不屬于松散介質(zhì)，固不考慮隧道覆土的成拱效應(yīng)，掌子面水土壓力采用全覆土理論計算。=313.665kPa其中，ov為豎向靜止土壓力，Ydi為水位之上的覆土各地層有效重度，hdi為水位之上的覆土各地層厚度，Ywi為水位之下的覆土各地層有效重度，hwi為水位之下的覆土各地層厚度。=122.3294kPa其中，K0為側(cè)壓力系數(shù)由地勘報告可知，此
7、處地層的側(cè)壓力系數(shù)為0.39。帶壓換刀工作氣壓值應(yīng)平衡掌子面前方水土壓力，考慮工人在此壓力環(huán)境下帶壓換刀的舒適感，考慮上述原因，密封艙壓力設(shè)定高于開挖面水土壓力10_20kPa。對比施工記錄的盾構(gòu)土倉壓力，全覆土理論計算的壓力較為接近施工時的土倉壓力，所以建議帶壓換刀工作時密封艙氣壓控制在1.3-1.4bar。實際作業(yè)采取了1.4bar。4膨潤土泥漿的配合比及制備4.1膨潤土泥漿發(fā)酵試驗膨潤土泥漿的技術(shù)指標包括：膨潤土配比；發(fā)酵時間；制備流程。為了使膨潤土泥漿符合施工需要，現(xiàn)場使用流塑性、粘性更優(yōu)的鈉基膨潤土備泥漿，分別對
8、質(zhì)量比（外參）6%、8%、10%、12%的納基膨潤土漿液做了多次泥漿稠度試驗，給出了推薦制備方案。將其配制成為不同濃度的膨潤土泥漿，分別膨化30小時，以便得到最優(yōu)配比、最優(yōu)配比時的膨化濃度以及效果最優(yōu)時的膨化時間。不同配比膨潤土泥漿初始時狀態(tài)見圖3-6。36%的膨潤土泥漿初始狀態(tài)48%的膨潤土泥漿初始狀
