土压平衡盾构机下穿流溪河施工技术

土压平衡盾构机下穿流溪河施工技术摘要:土压平衡盾构机在复合地层过江河，在国内类似工程实例并不多见，盾构下穿江河施工的工程实例很多，但多为泥水盾构下穿江河施工，本工程复合地层条件下下穿190m宽较大江河，合理利用现有土压平衡盾构机，优化工艺，加强施工管理，取得很好的成效。

关键词: 土压平衡;盾构;下穿

abstract: the earth pressure balance shield machine in rivers in the complex formation, does not see more in the domestic similar projects, many projects under construction in the river shield, but mostly in rivers and construction of slurry shield, the engineering complex formation conditions in 190m wide rivers, rational use of existing earth pressure balance shield optimization process machine, strengthening construction management, achieved good results.

key words: earth pressure balance shield; wear;

中图分类号：tu432文献标识码：a文章编码：

1.前言

复合地层条件下土压平衡盾构机下穿190m宽较大江河，合理利用现有土压平衡盾构机，通过优化工艺，加强管理，取得很好的成

效，为类似工程提供参考。

2. 工程概况

广州市轨道交通三号线北延段施工9标【龙归站～人和站盾构区间（三）】隧道采用土压平衡盾构法施工，在区间北端中间风井始发，向人和站方向掘进，下穿流溪河（该范围190米段设计采用加强管片，管片长度1.5m），到达人和站后吊出。本工程使用的2台盾构机是德国海瑞克公司生产的6280mm 土压平衡式盾构机，刀盘外径为 6280mm。

3.难点分析与掘进方法

下穿隧道流溪河段洞身上部大部分是、、、等软层地质。洞身位于泥质粉砂岩强风化带、泥质粉砂岩中等风化带、红层岩石微风化带地层中，围岩的力学性质较好。过河段隧道顶覆土厚度6.6~8.5 m，其中隧道顶部层最薄的地方只有2.2 m，隔水层厚度不均，隧道底部为层，局部地段突入隧道范围较大，过河段为典型的复合地层，且岩层裂隙发育，破碎带多。

图1过流溪河段地质断面图

经分析并原则采用以下措施：

3.1 掘进方法

对于河底段，盾构掘进控制难度较大，为稳定河底，尽量减小对隧道顶部地层的扰动，适当控制刀盘转速，推力适中，减小土仓

气体含量，使土仓压力变化维持相对稳定，尽量接近真正土压平衡进行掘进。土压控制在110～130kpa，通过调整各个施工参数，使盾构掘进处于理想状态。

3.2 优化工序

加强岗位培训，做好交班任务分配，将每道工序技术要求和时间控制细化到位并交底到每个岗位，保证“掘进→同步注浆→出碴→安装管片→掘进”各个环节环环相扣，使盾构掘进快速稳定地通过。

3.3 减少停机次数和时间

由于洞顶岩面破碎，粘土层厚度不均，尽量减少停机次数和停机时间。

3.4 加强设备保障

切实做好盾构机、电瓶车、龙门吊、拌合站等配套设备日常保养和检修工作，及时排查各类设备故障隐患，保障各系统设备正常高效的运转。

4.过河掘进施工

针对盾构机掘进过河过程中可能出现的问题和困难，结合投入本工程盾构机的实际情况，为使盾构机快速、顺利通过，必须从设备保障、刀具适应性、碴土改良、掘进参数控制、管片安装速度、施工监测、施工管理等方面进行控制。因此，从刀盘对地层的适应性、泡沫使用的合理性、操作手的熟练程度、机械设备的功能、完

好保证等方面必须做认真的准备与研究。

4.1设备保障

设备保障主要从设备的性能与维护方面出发。成立2个设备保障小组，白班和晚班进行现场检查和维护。

本工程所用盾构机主要部位的性能及指标在过河之前进行细致的检测，并对易故障的系统进行维修和配件备份，确保正常生产。在盾构机过河掘进过程中，加强对盾构机、龙门吊、拌合站等设备的检查频率(每班不少于2次)，将故障隐患处理在萌芽中。

4.2刀具适应性

过流溪河段隧道基本全部位处、、岩层中。整个刀盘目前配置了4把双刃中心滚刀、31把单刃滚刀，64把刮刀，8把边缘刀，能有效应对过流溪河段岩层，在过流溪河前河堤外侧空旷处开仓对整个刀盘进行检查，磨损的刀具全部更新。

4.3碴土改良

良好的碴土改良方法能使碴土不粘结刀具、刀盘、顺利出仓，取得较快掘进速度，从而减少对流溪河底软弱土层的扰动，有利于稳定地层、顺利通过。因此，必须制定有效的碴土改良措施，合理的泡沫和水的注入就成为改良效果好坏的关键因素。泡沫的功效主要在于分离或中和粘性土中的阴阳离子，降低其吸附性能，从而起到改善碴土的流动性、润滑刀具等作用。对于软岩和粘性土，合理的泡沫注入尤为重要。

根据使用的twl39泡沫剂的性能指标和试验检测结果，结合前面掘进过程使用发泡剂的经验，泡沫剂比例：fir=3.5-4.0%，

fer=8-10%比较适中。对于流溪河段，泡沫浓度控制在3～5％，发泡率1：50～1：65，注入率20～30％，提高渣土和易性，效果会比较好。

在过河前，将其中两个泡沫孔道进行改造，使其兼具注膨润土的功能，在有渣土和易性不好，或出现喷涌的情况时，可让这个泡沫孔道注膨润土到刀盘前方。

对于水的注入，根据过河前的施工情况，在正常注入泡沫的情况下，使碴土有比较好的流动性，注入率按照地层的干湿情况达到理论出土量的20％～30％即可，也就是每环的注入量控制在8.5～13m3。

4.4掘进参数控制

过流溪河段采用土压平衡掘进模式。除有效的碴土改良外，掘进过程中对其它掘进参数的控制也是保证盾构机顺利掘进的关键因素，尤其是对土仓压力、千斤顶推力与刀盘转速、出土量控制、同步注浆等的控制。

4.4.1.土仓压力的控制

根据前阶段的施工经验，合理的土仓压力对掘进速度的影响是很大的，对于〈7〉、〈8〉号地层，在正常出土的情况下，确保土层中的地下水稳定，也即是土仓内流动碴土的压力略大于显示点水柱