盾构试掘进技术总结

中铁十局集团有限公司

CHINA RAILWAY TENTH GROUP CO.LED 大连地铁201标盾构100m试掘进

技术参数总结

中铁十局集团济南铁路工程有限公司

二O一一年五月

一、工程概况

大连市地铁二号线西安路站～交通大学站区间，本区间隧道起讫里程为DK16+803.630～CK18+462.893。本区间主要采用盾构法施工，在靠近交通大学站一端采用矿山法。本盾构区间隧道起讫里程为DK16+803.630～CK18+130.000，右线全长1326.370m，左线全长为1342.225m。区间左线设置断链，在左DK17+616.398=左DK17+600.000处设置长链16.398m。区间在DK16+796.63处设盾构始发井，在DK16+992处设区间联络通道，在DK17+481.662处设区间风井兼联络通道及泵房，在DK18+135.5处设盾构接收井。

西安路站至交通大学站区间平面线路出西安路站后沿南北向向南，通过半径为300m的曲线转入偏东西方向，再通过半径450m曲线接入黄河路，到达交通大学站。区间纵断布置形式呈“V”字形，最大纵坡为25‰。区间为双线地下隧道，左右线路为上下重叠至区间终点左右线逐渐分离并行。盾构段隧道开挖断面直径为6m，盾构隧道衬砌的管片采用厚300mm，宽1200mm，每环由6片管片拼装而成，拼装方式采用错缝拼装。

图1-1 西安路站至交通大学站区间平面图

本盾构100m试掘进阶段主要在300m小半径曲线上，下坡段坡度为5‰。右线隧道从始发井开始至100m试掘进主要穿越⑫7中风化钙质板岩。⑫7中风化钙质板岩岩性特征：灰色，层状结构，层理和节理裂隙较发育，矿物主要为云母、石英、方解石，遇稀盐酸起泡，局部夹石英岩脉，岩芯呈柱状。揭露层顶高程-24.90～9.70m，层顶埋深 3.70～33.50m。根据岩石抗压强度结果，本场地中等风化板岩为较软岩，岩芯较完整，局部较破碎，岩石质量等级为Ⅳ级。根据设计院提供的资料，中风化钙质板岩最大天然抗压强度为36Mpa。

图1-2 西安路站至交通大学站区间地质纵断面图右线隧道全隧顶板均在水位线以下，全隧穿越地层节理裂隙发育，地下水类型主要为基岩裂隙水，主要赋存于中风化岩层中，略具承压性，水量丰富。盾构100m试掘进阶段沿线主要穿越黑石礁酒楼、和大连市发电厂建筑物群，其中大连市发电厂建筑物群正在进行拆迁。

二、盾构100m试掘进阶段主要施工进展情况

1、1月22日至2月2日：进行后配套台车、主机吊装；

2、2月3日至2月18日：进行盾构调试，并顺利通过盾构始发验收；

3、2月20日：进行盾构始发仪式；

4、2月21日至3月22日:盾构负环掘进及初始掘进0-47环；

5、3月23日至4月3日：盾构掘进至47环后，开始进行负环及反力架拆除；

6、4月4日至4月10日：盾构掘进至83环，完成试掘进；

三、盾构100m试掘进阶段技术参数

始发段隧道埋深为27.5～33.5米。洞身上部为由⑫7中风化钙质板岩、⑫6强风化钙质板岩、④3卵石、①1素填土；洞身中部为⑫7中风化钙质板岩，洞身下部为⑫7中风化钙质板岩。地面状主要为施工场地、黑石礁酒楼、电厂旧办公楼和电厂场地；

⑴.盾构掘进基本参数设置（如下表）

始发伊始盾构推力全部作用在反力架上，虽然反力架可以承受35000KN的推力，但是考虑到

负环管片拼装精度不高推力过大会导致管片受损。

系统处于刚开始磨合的阶段不宜用过大的推力。

由于始发出土困难，过大的推力导致推进速度过快，不能形成连续作业，不利于发现处于磨合阶段系统中存在的不足。

所以决定推力控制在8000KN以内.

由于刚开始掘进，保压状态不容易建立，且岩层状态良好，故选择敞开模式掘进，土仓压力为0bar.

由于始发进洞时,始发托架与岩层的弹性不同,为防止盾构机出现叩首现象允许的竖直偏差为0～+10mm使得盾构机有向上的趋势。

经过负环拼装时候参数的收集分析以及对反力架受力变形监测（状态良好），所以推进力保持不变。

通过前一阵的掘进,盾壳基本进入岩体,经过对测量数据的分析发现岩层的刚度足够,未出现叩首和下沉现象,故竖直偏差调整为-20～+10mm。

由于经过负环的掘进，发现刀盘扭矩在推进力在7000KN时就达到2000KN.m,故开始向土仓里加入泡沫剂,初步注入率确定为为0.5%

由于进洞一定距离,同步注浆与围岩结合良好,隧道能够承载一定的推力,加大推力后没有什么不良反应,故推力调整为10000KN.

推力加大后刀盘扭矩明显上升故向刀盘前加入泡沫的注入率调整为1%.

围岩状态良好,且地下水量不是太大,还是保持敞开掘进土仓压力0bar。

因为存有一定的地下水,隧道成型时管片容易产生上浮,故下压盾构机,竖直偏差调整为0～-40。

考虑到:

经过前一段推进管片与围岩接触面积累积增加,隧道抗压能力明显提升能够承受更大的推力。

由于前一段出渣太稀,不方便渣土外运,需要加大推力增大滚刀破岩效果。

决定将推力增大到15000KN,但是当推力超过13000时刀盘扭矩过大,所以实际推力控制在13000KN以内。

竖直偏差参数经过前一段施工发现适合该种地层,所以不变。

由于推进速度上升适当增加螺旋机转速,使其能跟得上出土。

推力过大势必造成刀盘扭矩增大故调整泡沫注入率为1.5％。

经过前一百多米的参数记录与分析基本确定了推力在10000-13000KN，选用土仓压力为0bar的敞开模式，泡沫注入率根据刀盘扭矩随时调整，竖直偏差在0到-30之间，刀盘转速1.3-1.5转/分钟的主要掘进参数。

⑵.同步注浆参数

砂浆配比：水泥：石灰：砂：水： 400：265：465：468 注浆压力：1.0～2.0bar，注浆量：6至7立方。（10环前注浆配比）砂浆配比：水泥：砂：粉煤灰：水： 250：550：350：450 注浆压力：2.0bar左右，注浆量：6至7立方。（10环至83环同步注浆配比）

在同步注浆过程中，要控制注浆压力，注浆量可以做调整，但应该及时汇报调整情况并做好相应记录。同步注浆完成后如洞门或管片出现渗漏，则采用双液注浆方式补充浆液以填充同步注浆时产生的空隙，修补渗水点，注浆压力控制在2-4bar。

⑶.管片拼装

盾构机主体在始发托架上时管片全部为标准环，拼装点位12点；在进入隧道后按照曲线推进，管片布置为0环标准环（进洞环）、1环为标准环、右转加强环、此后为加强标准环与加强右转环交替拼装；K块位置根据现场情况确定。