南京地鐵盾構(gòu)機的選型

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1、南京地鐵建設(shè)盾構(gòu)機選型1　南京地鐵1號線盾構(gòu)隧道概況????南京地鐵1號線一期工程南起奧體中心站,北至邁皋橋,全長21.72km,共15個區(qū)間。其中5個半?yún)^(qū)間采用土壓平衡盾構(gòu)施工,盾構(gòu)推進總長度約10.9km。設(shè)計由上海隧道設(shè)計院和中鐵洛陽隧道設(shè)計院承擔。盾構(gòu)隧道最大覆土厚度15m,最小厚度僅有0.7m;隧道縱坡為V形,最大縱度為33%,形成高站位,低區(qū)間;最小平面曲線半徑為400m。盾構(gòu)隧道主要穿越的地層有:可塑-軟流塑的粉質(zhì)粘土、粉土、粉細砂、粉砂夾細砂。其中淤泥質(zhì)粘土具有高壓縮性,極易產(chǎn)生土體流動,開挖

2、面極不穩(wěn)定;粉細砂,粉砂夾細砂含水量豐富,透水性強,極易產(chǎn)生涌水、涌砂;尤其是有一段150m長的隧道處于嚴重的液化區(qū),設(shè)計、施工中考慮了液化影響。???盾構(gòu)隧道線路穿越的市中心區(qū),街道狹窄,交通繁忙,道路兩側(cè)高樓林立,地下管線繁多。區(qū)間隧道要穿越秦淮河、金川河、古城墻、在建的玄武湖公路隧道,以及多棟建筑物。盾構(gòu)穿越秦淮河時上面覆土僅有0.7m,與在建的玄武湖公路隧道底板最小凈距也僅為1m,施工難度很大。???2　盾構(gòu)機選型????南京地鐵1號線盾構(gòu)隧道內(nèi)有4臺盾構(gòu)施工,其中3臺為德國海瑞克公司生產(chǎn),1臺為日本

3、三菱公司生產(chǎn)。根據(jù)南京的地質(zhì)和水文條件,主要是淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、粉砂、粉土,地下水位位于地表下1～2m,滲透系數(shù)為5×10-3cm/s,易液化。采用的盾構(gòu)類型只能是泥水盾構(gòu)和土壓平衡盾構(gòu)兩種。由于泥水盾構(gòu)在施工中需要泥漿池進行泥水分離,占地較大,對環(huán)境會造成一定的污染,且盾構(gòu)價格貴,設(shè)備技術(shù)不易掌握。土壓平衡盾構(gòu)適合于粉質(zhì)粘土、含水砂質(zhì)粉土層,另外,配備加泥裝置,對控制地表沉降效果很好。因此,四臺盾構(gòu)均選用土壓平衡盾構(gòu)。???現(xiàn)以盾構(gòu)三標的盾構(gòu)機為例,介紹盾構(gòu)機的主要參數(shù)。該臺盾構(gòu)機設(shè)計最大埋深18m

4、,最大爬坡為35‰,最小轉(zhuǎn)變半徑為300m;盾構(gòu)最大推力為3560t,由16對32個千斤頂組成;盾構(gòu)的外徑為6340mm,盾構(gòu)主機長7400mm,盾構(gòu)總長度60m;刀盤最大旋轉(zhuǎn)扭距為469.4t·m,刀盤的開口度為40%。???3　盾構(gòu)隧道施工???3.1　盾構(gòu)掘進的基本情況????南京地鐵1號線盾構(gòu)區(qū)間隧道單線推進長度為10.9km,分三個標段,分別由4臺盾構(gòu)掘進。其中盾構(gòu)一標為中華門站北工作井—三山街站(試驗段)和新街口—珠江路區(qū)間,由上海隧道公司采用日本三菱盾構(gòu)施工;該標段單線推進長度3.206km,計

5、劃2003年10月底完工,總工期31個月;該段隧道頂部覆土較薄,試驗段僅有4～10m;盾構(gòu)穿越內(nèi)秦淮河時,需進行抗浮處理,盾構(gòu)機距抗浮板底面僅有0.8m。盾構(gòu)二標為三山街—張府園—新街口,單線推進長度3.06km,計劃2003年10月底完工;該段由上海基礎(chǔ)公司采用德國海瑞克公司的盾構(gòu)施工。盾構(gòu)三標為玄武門—許府巷—南京站區(qū)間,單線推進長度4.57km,計劃2003年12月底完成;該標段由洛陽隧道局采用2臺德國海瑞克公司的盾構(gòu)施工。該標段工程難點較多,盾構(gòu)需穿越玄武湖、在建的玄武湖隧道、古城墻、金川河和多棟建筑

6、群,盾構(gòu)局部穿越粉細砂地層。從目前施工情況來看,盾構(gòu)施工比較順利,現(xiàn)成功穿越了在建的玄武湖隧道、內(nèi)秦淮河、金川河,沉降控制達到預期的要求。盾構(gòu)平均推進速度達8～10環(huán)/天,盾構(gòu)三標最高可達17環(huán)/天。???3.2　盾構(gòu)進出洞加固????盾構(gòu)區(qū)間隧道共有24個進出洞端頭,根據(jù)地質(zhì)條件、水文條件和地面環(huán)境分析,需全部進行加固處理。盾構(gòu)進出洞是盾構(gòu)施工中技術(shù)難度大、工序較復雜的施工階段,一旦處理不當,洞門外土體易塌方或流失,甚至使盾構(gòu)失去控制。因此在認真做好地質(zhì)與環(huán)境調(diào)查基礎(chǔ)上采取合理的加固方案,嚴格控制盾構(gòu)機進入

7、加固區(qū)前的操作,適當對開挖面注入膨潤土泥漿等,并低速推進,低速轉(zhuǎn)動大刀盤,嚴防超負荷運轉(zhuǎn),以免產(chǎn)生盾構(gòu)進入接收工作井前大刀盤被攪拌樁或旋噴樁卡住而強行推進的不利現(xiàn)象。????進出洞端頭井地層加固范圍為隧道全斷面開挖輪廓線外3.0m,始發(fā)端加固長度為6.0m,到達端加固長度為3.5m。但從施工情況看,在砂層地段3.5m的盾構(gòu)到達段加固長度顯得較短。????盾構(gòu)工作井加固方法的選取應(yīng)根據(jù)地質(zhì)、水文、周圍環(huán)境合理選取。南京地鐵由于其地質(zhì)的復雜性,因地制宜地采用了多種加固方法,如深層攪拌、高壓旋噴、井點降水、冷凍法等

8、,有時可多種方法并用。深層攪拌法適合于粘性土層、淤泥質(zhì)土層;高壓旋噴法適用于砂性土、粉土。加固后的土體強度控制在無側(cè)限抗壓強度為0.5MPa左右。加固土體應(yīng)均勻、密封防流砂,這對盾構(gòu)安全進出洞至關(guān)重要。???從目前盾構(gòu)進出洞施工情況看,盾構(gòu)三標在出許府巷及進玄武門時施工比較順利,但盾構(gòu)二標、盾構(gòu)一標在進出洞時出現(xiàn)了一些問題。例如,盾構(gòu)二標在某站南端頭盾構(gòu)出洞時曾出現(xiàn)兩次流砂,流砂量達110m3,主要