在凍結(jié)加固土體中的盾構(gòu)掘進(jìn)控制

摘要：為了緩解城市交通，我國各大城市開始修建軌道交通，而盾構(gòu)法施工在軌道交通建設(shè)中應(yīng)用越來越廣泛，同樣對盾構(gòu)工作井的洞門地基加固的方法也隨之發(fā)展增多。結(jié)合蘇州地鐵2號線火三區(qū)間盾構(gòu)機(jī)在凍結(jié)土體的施工，本文主要介紹盾構(gòu)機(jī)在凍結(jié)法土體加固中掘進(jìn)的施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：凍結(jié)加固；進(jìn)洞；盾構(gòu)掘進(jìn)；控制

abstract: in order to alleviate the traffic of our country city, the city began construction of track traffic, while the shield method in construction of rail transit construction is more and more widely applied, similarly to the shield work well portal foundation improvement method are also developing more. combined with suzhou subway line 2fire three section of the shield machine construction in frozen soil, this paper mainly introduces the method of shield machine in frozen soil reinforcement of excavation construction technology. key words: freezing reinforcement； hole； shield tunneling； control

中圖分類號：c913.32文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a 文章編號：2095-2104（2012）

1.洞門土體加固的方法分類

土體加固方法有高壓旋噴樁、水泥土攪拌樁、smw樁、凍結(jié)法、

注漿法、降水發(fā)等、洞門外土體加固方法的選擇應(yīng)根據(jù)洞門的結(jié)構(gòu)和拆除方法、隧道直徑和埋深、土層物理學(xué)指標(biāo)、環(huán)境保護(hù)要求和對地下管線與地面建筑物的影響因素，選用合理、安全的地基加固處理工法和加固范圍。

2.設(shè)備的更新改造

本區(qū)間使用的盾構(gòu)機(jī)為小松tm634psx土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，盾構(gòu)機(jī)除了要穿越凍結(jié)加固土體外還要穿越大量的建筑物，其中的火車站站場加固區(qū)的穿越對盾構(gòu)機(jī)的磨損比較大。所以特別對區(qū)間的兩臺盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)、更新。

2.1刀盤的改進(jìn)：在盾構(gòu)機(jī)原有切削面板刀具基礎(chǔ)上新增加66把大先行刀以改善切削條件。

新增加的66大先行刀主要分布在刀盤主切削刀的周圍，由于大先行刀高出主切削刀2.5cm，所以大先行刀比主切削刀先切削到土體起到保護(hù)主切削刀的作用減少主切削刀的磨損。在磨樁和加固土體中大先行起到很大作用。

2.2同步注漿系統(tǒng)的改進(jìn)：為了減少加固土體超挖量，減少對土體的擾動控制沉降，對盾構(gòu)機(jī)殼體原有的注漿管路和盾尾油脂管路保護(hù)殼（俗稱“烏龜殼”）進(jìn)行了更換，厚度由原來的125mm更改成80mm，并取消原有的清洗管路，增加一路注漿備用管路。隨著”烏龜殼“的變薄，注漿管路變細(xì)，需加大注漿壓力，所以對注漿泵和雙梁左側(cè)的注漿主管路和注漿小平臺上的出漿口分別進(jìn)行了改

造。注漿泵由原來的pa-30單泵控制更改為 德國施維英雙泵控制。注漿主管由原來的單路改為雙路。注漿小平臺上的出漿口由原來的一出四更改為二出二。

2．3泡沫系統(tǒng)的改造：由于本區(qū)間盾構(gòu)為老盾構(gòu)，所以沒安裝泡沫系統(tǒng)。為了更好的改善切削土體，減少對刀盤的磨損。本區(qū)間盾構(gòu)請滬東的盾構(gòu)人員對我們盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行了安裝和調(diào)試。 3.在凍結(jié)加固土體中掘進(jìn)

3.1掘進(jìn)前的準(zhǔn)備工作：①在盾構(gòu)機(jī)離凍土體30環(huán)左右,專門停下來對盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行全面檢修,備足易損易壞零部件;在盾構(gòu)刀盤離凍結(jié)帷幕6環(huán)左右時,再次對盾構(gòu)機(jī)及配套設(shè)備進(jìn)行檢修和維護(hù)保養(yǎng)。②為了預(yù)防盾構(gòu)機(jī)穿越凍結(jié)區(qū)域推進(jìn)時刀盤被“凍住”的現(xiàn)象，應(yīng)將盾構(gòu)刀盤系統(tǒng)與其他系統(tǒng)解鎖，使盾構(gòu)機(jī)在拼裝管片或除盾構(gòu)刀盤驅(qū)動外其他系統(tǒng)出故障時,在凍結(jié)區(qū)域推進(jìn)期間刀盤始終保持旋轉(zhuǎn)，而不被凍住③通過向盾構(gòu)專業(yè)保駕廠家聯(lián)系,與現(xiàn)場維修人員一起24 h待命,一旦出現(xiàn)故障立即組織搶修④現(xiàn)場應(yīng)配備處置盾構(gòu)被“凍住”的應(yīng)急設(shè)施，如對盾構(gòu)機(jī)正面土體噴蒸汽和加注熱鹽水等相應(yīng)解凍設(shè)備和物資等 3.2凍土掘進(jìn)的技術(shù)控制

⑴盾構(gòu)姿態(tài)控制：由于盾構(gòu)穿越加固區(qū)，需要開啟超挖刀，為了盡量減小盾構(gòu)機(jī)在加固區(qū)內(nèi)的超挖量，盾構(gòu)姿態(tài)應(yīng)盡量保持與軸線平行。盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整遵循“小糾偏、勤糾偏、提前糾偏”的原則進(jìn)行控制，保持盾構(gòu)姿態(tài)沿曲線內(nèi)弧面行走，確保盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)不跑

偏。

⑵盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)速度控制: 減少盾構(gòu)掘進(jìn)對加固土體的撓動,有效控制凍結(jié)體的碎裂,在總推力和刀盤允許的情況下加快刀盤轉(zhuǎn)速,（掘進(jìn)時刀盤采用3檔運轉(zhuǎn)，拼裝時調(diào)至1檔低速運轉(zhuǎn)），減小推力,降低推進(jìn)速度,推.進(jìn)速度控制在5mm/min~10mm/min，防止刀盤被卡死。

⑶土壓力控制：刀盤進(jìn)入凍結(jié)加固土體后,土壓力設(shè)置在0. 08mpa左右,并逐步降為0,使進(jìn)入土倉的凍土能及時通過螺旋機(jī)排空,減少刀盤被凍住的機(jī)率。

⑷超挖量控制：為了減少盾構(gòu)機(jī)在加固土體的中的阻力，防止“烏龜殼”卡住。降低推進(jìn)總推力，在加固土體應(yīng)適當(dāng)開挖，一般開挖采取長城城墻式開刀法，即開挖一段停挖一段，使盾構(gòu)機(jī)穩(wěn)定減少盾構(gòu)姿態(tài)的變化。本區(qū)間采用改進(jìn)的“烏龜殼”，超挖量控制在60~80mm即可。

⑸推力控制：使a區(qū)和c區(qū)、b區(qū)和d區(qū)的推力不要相差太大，否則各區(qū)方向的管片壓實度不同，在掘進(jìn)結(jié)束時推力的釋放會使各方向的彈性變形量不同，盾尾間隙不理想，拼裝管片錯臺，環(huán)面不平整。盡可能減小總推力，防止推力過大直接推倒土體。 ⑹注漿控制：進(jìn)入加固土體后，前期仍需進(jìn)行同步注漿，減少后面二次注漿和融沉注漿的的填充量。在掘進(jìn)過程中控制好注漿的壓力和注漿量，由于加固區(qū)掘進(jìn)時間長，防止注漿管堵塞，可在一環(huán)時間里進(jìn)行分時段注漿保持管路暢通。

3.3施工中遇到的問題分析和解決措施

⑴盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入凍結(jié)加固土體時，刀盤突然停止旋轉(zhuǎn)。經(jīng)分析原因是剛進(jìn)入土體沒控制好推進(jìn)速度，刀盤切入凍結(jié)土過深而被卡住，從而導(dǎo)致刀盤被凍住。解決措施: 嚴(yán)格控制推進(jìn)速度、控制刀盤切割土體的進(jìn)刀量。對正面凍土注鹽水或熱水，有利于刀盤切割土體。松掉千斤頂，正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動刀盤直至正常旋轉(zhuǎn)。

⑵進(jìn)入凍結(jié)土體后，總推力過大，達(dá)到1800t以上，容易將最后一層凍土墻推入井口，不利于盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞。經(jīng)分析原因是在凍結(jié)土里為了調(diào)節(jié)盾構(gòu)姿態(tài)加大了各區(qū)分力使總推力增大，還有就是推進(jìn)速度略快，總推力變大。解決措施：保證姿態(tài)，合理減少各區(qū)分力，降低推進(jìn)速度由原來的7mm/min調(diào)至3mm/min，減小總推力。 ⑶盾構(gòu)機(jī)螺旋機(jī)出土口堵死，不能正常出土。原因分析是由于凍結(jié)土碎渣在出土口壁上一點點粘附粘結(jié)使出土口變小堵死。解決措施：發(fā)現(xiàn)出土不暢時經(jīng)常性的操作螺旋機(jī)正反轉(zhuǎn)使螺旋機(jī)里的土體均勻成塊排出。如果仍不出土可以拆除螺旋機(jī)出土口。 4.結(jié)束語：凍結(jié)法洞門加固的應(yīng)用越來越廣泛，控制好盾構(gòu)機(jī)在凍結(jié)土體中的掘進(jìn)也變的尤為重要，盾構(gòu)機(jī)在凍結(jié)土里最擔(dān)心的就是刀盤被凍住。因為在-30℃的冰凍土體中,通常刀盤停止轉(zhuǎn)動超過20min就可能被凍住。所以掘進(jìn)前設(shè)備方面要檢修和保養(yǎng)到位，在掘進(jìn)過程中要控制好盾構(gòu)機(jī)的各個參數(shù)。使盾構(gòu)機(jī)能夠順利穿越凍結(jié)加固土體進(jìn)洞。

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