砂卵石地层盾构交流201906洛阳

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实际施工时地层难度超乎想象，地层稳定性极差，土压力平衡建 立非常困难，对盾构设备刀具磨损严重，对塑流化改造技术、管理 和效果控制提出非常高的要求。
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掘进效果 施工过程中创造了单班掘进20环、单日掘进35环、单周掘进176环、 不换刀最长掘进480m、地面微沉降、桥梁2mm沉降的辉煌记录，得到国 内外专家们的高度评价。 随着右线最后一环管片的拼装完成，盾构机精准破洞而出，北京地铁 九号线03标盾构区间双线2136m精准贯通。 从第一台盾构开始掘进到双线贯通，仅用4个月时间，单线掘进3个月 ，各项指标完全满足要求，为九号线年底通车创造了先决条件。
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工程地质
地层岩性：段内均为第四系（Q）地层覆盖。地表 多为第四系人工杂填土，其下为第四系冲积粘土、卵 砾石土夹粉细砂；第四系上更新统冰水沉积、冲积卵 石土夹砂透镜体；第四系中更新统冰水沉积、冲积卵 石土夹砂透镜体；下伏白垩系上统灌口组泥岩。 （2-8）卵石土：黄灰色，以中密为主，潮湿～饱 和。卵石含量70％～85％，粒径以30～70mm为主， 填充物为细砂及圆砾。顶板埋深4.9m～8.6m，层厚 6.2m～10.2m。 （3-7）卵石土：褐黄、黄色，中密～密实，饱和 。卵石含量60％～70％，粒径以30～70mm为主，填 充物为细砂及圆砾，含量10％～30％。顶板埋深 14.8m～15.1m，层厚4.9m～5.2m。 （4-4）卵石土：灰色、深灰色，中密～密实为主 ，部分稍密，饱和。卵石含量75％～85％，粒径以30 ～60mm为主，填充物为细砂及圆砾，含量15％～30 ％，具泥质胶结和微钙质胶结。顶板埋深21.9m～ 23.7m，层厚5.2m～6.8m。
砂卵石地层盾构施工技术交流
北京建工集团基础设施部 王锡军
目录
1. 成都、北京地区砂卵石地层盾构施工情况 2. 砂卵石地层盾构施工关键点 3. 区间联络通道施工风险分析及应对
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北京、成都卵石地层盾构施工情况
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成都地铁某合同段概况
左线
1157.35
431.7
811.52
人 民 北 路 站
文 武 路
ф 带式螺旋，输出最大粒径由原先 460mm×L750mm 增大到
, 650mm×L1100mm可大幅提高大粒径卵石的通过能力，是目前中国6m级 在用地铁盾构最大的无轴螺旋 。
原IHI盾构机螺旋
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新盾构机螺旋
⑵ 进一步优化刀盘、刀具布置
原IHI盾构机刀盘 原刀盘采用圆形辐条式,不能满足 大粒径漂砾石地层施工。
最大粒径>300mm
冲击为主，磨损为辅
含砂率>30%
特别注重磨损
冲击，磨损
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北京地铁9号线02标工程概况
北京地铁9号线工程土建施工2合同段包括两座车站和三个盾构区间：科 怡路站、丰台南路站、丰台科技园站～科怡路站区间(574.098m)、科怡路 站～丰台南路站区间(745.015m)、丰台南路站～丰台东大街站区间(1380m)。 科怡路站总建筑面积为10529.28平方米，丰台南路站总建筑面积为16849.1平 米，均为明挖岛式车站。区间隧道双线总长约5398m，隧道内径5400mm，外径 6000mm，采用土压平衡盾构机施工；隧道主要穿越砂卵石层⑤和⑦ ，地勘资 料显示有粒径590mm的卵石；地下水处于隧道开挖面以下。
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丰台南路站
所处位置：16.8m~18m 最大粒径：550mm
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丰台南路站 4号探井
4号探井发现卵石最大粒径：560mm 10m~17.5m、19.3m~20m、 21m~23 范围内都发现粒径大于300的卵石，
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丰台东大街站 1号探井
所处位置： 15.2m~16.4m 最大粒径：560mm
其他系统： （1）注浆系统：流量为10m³/h的KSP泵配备了两台，容量 6m³ 带搅拌器的砂浆罐； （2）膨润土注入系统：流量为10m³/h的KSP泵配备了一台，容 量 6m³ 带气动搅拌器的搅拌罐； （3）浓稠聚合添加剂注射系统； （4）泡沫系统：配有300l/h泡沫泵、8m3/h的水泵和5条泡沫发 生管路；
作压力3bar，总配置功率约1800kW，最大掘进扭矩5980kN·m，最大推 力34210kN，最大掘进速度80mm／min。盾构机的主要系统介绍如下：
刀盘：刀盘为面板形结构，配有32把单刃滚刀、4把中心双刃滚刀、 28把正面宽铲刀和8把边刮刀；刀盘开口率为28%，开口通过的砂卵石最 大粒径为240mm。刀盘正面焊有Hards400耐磨钢板，开有8个泡沬喷口 ，四周轮缘焊有耐磨块；刀盘开挖直径为：￠6.28m。
刀盘驱动：采用了外径为￠3m的主轴承，配备了3×315kW电机的油 泵带动9个液压马达驱动刀盘旋转，额定转矩为5,980kNm，转速范围为0 ～4.5rpm。
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出渣系统：配备了315kW电机的油泵带动液压马达驱动的直径为 ￠700mm的两台螺旋输送机，螺旋机最大扭矩198kNm转速0 ～ 22,1rpm，最大出土量(理论上) 289m³/h ，通过砂卵石的最大粒径 240mm。第一条螺旋机长14m;第二条螺旋输送机长8.1m;配了一条 800mm皮带输送机，输送能力可达400t/h。
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2007.2.24第一次换刀，掘进约180米
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2007.4.13第二次换刀，掘进约180米
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北京地铁9号线03标工程概况 北京地铁9号线03标位于丰台区东大街，由“两站一区间”组成，丰台东 大街站、丰台北路站和丰台东大街站～丰台北路站区间，均为地下结构，其 中丰台东大街站是目前北京地铁在建最长的车站；区间呈南北走向，单线隧 道长1083m, 左线长1053m，洞径6m，采用盾构法施工。
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丰台东大街站 2号探井
所处位置： 17.1m~18.2m 最大粒径：590mm
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施工方法建议 受丰台火车站编组站铁路股道下方规划公路箱涵影响，设计线路纵
坡优化调整后，丰台南路站~丰台东大街站盾构区间线路仍须穿越大卵石 富集地层。根据九号线地质详勘资料，该区间所穿越地层情况如下：
1）丰台南路站~丰台东大街站区间隧道变坡段须全断面穿越大卵石 富集地层（其中粒径500mm以上的卵石集中地层长约650m）。根据计 算，全断面穿越大卵石富集地层时隧道掘进每延米遇到粒径大于300mm 的卵石数量约为132块，遇到粒径大于500mm的卵石数量约为12块，依 此计算盾构掘进30m即遇到4300多块300mm以上的大块卵石，目前国内 外生产的盾构设备无法在该地层中掘进施工。
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新盾构机刀盘
刀盘开口率为54%，采用新型刀具布置。
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新盾构机刀盘特点 1、增大刀盘开口率。 2、增强刀具的抗撞击性； （1）通过加宽合金以保证刀具的有效切削，加强刀具两侧合金的防撞击
能力； （2）在刀具两侧加增防撞挡块，用于减小大直径砾石的冲击防止合金破
碎。 3、优化刀具的布置； 在刀圈上的先行刀分3层布置，以保护刀圈及减轻内圈刀具压力。 4、加强刀具的耐磨性； 对刀座进行耐磨焊条堆焊，以提高其耐磨性； 5、增加鱼尾刀保护刀； 对鱼尾刀中心加泥口进行保护。
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西四环路
丰台东大街站
丰台南路站
科怡路站
三环路
工程位置示意图
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南四环路
本合同段车站 本合同段区间
二、地质及地表情况 根据人工探井资料，丰台南路站～丰台东大街区间站隧道穿越地层存在 粒径大于200mm的漂石，其分布随机性较强，但主要分布于卵石⑤层、卵石 ⑦层及卵石⑨层中，漂石最大粒径不小于650mm。卵石⑤层卵石最大粒径不 小于420mm（依据探井资料），一般粒径30～70mm，粒径大于20mm颗粒 含量约为总质量55～80％，亚圆形，中粗砂填充。卵石⑦层卵石最大粒径 650mm（依据探井资料），一般粒径30～80mm，粒径大于20mm颗粒含量 约为总质量60～70％，亚圆形，中粗砂填充。地下位于隧道开挖面以下，施 工中无需降水。 根据勘察资料，卵石⑤层砾石颗粒最大天然抗压强度达到 186.38MPa，卵石⑦层砾石颗粒最大天然抗压强度达到145.77MPa，漂石含 量为15％～45％。
骡
马 市 341.8
天 府 392 广
站
站
始发井
场 站
1147.2
447.74
810.43
右线
盾构区间起于人民北路站南端，止于天府广场站北端。隧道总长4729.31 单线延米，分人民北路站～文武路站区间、文武路站～骡马市站区间、骡马市 站～天府广场站区间等三个区间。另外包括3个联络通道和2个泵房、14个洞 门。本工程线路设平曲线8个，最小半径为400m，竖曲线14个，最小竖曲线 半径为3000m，最大纵坡27‰，隧道埋深8.3～20m。
320
12.0-13.2 卵石
250
13.2-14.0 卵石
160
14.0-15.0 卵石
310
15.0-16.3 卵石
330
16.3-17.5 卵石
400
20-70 20-80 30-70 30-60 40-60 40-110 50-120 100-140
70%
卵石
65%
卵石
450
70-120
70%
55
百分比
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
0.01
0.1
系列1
1
10
粒径
100
1000
卵石土粒经分布曲线图
66
始发井开挖揭露的地层情况
77
成都地铁盾构机配备的刀盘
88
刀盘开挖面地层情况
99
刀盘与前盾切口处的卵石
1010