在凍結加固土體中的盾構掘進控制

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

關鍵詞：凍結加固；進洞；盾構掘進；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文獻標識碼：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、凍結法、

注漿法、降水發(fā)等、洞門外土體加固方法的選擇應根據洞門的結構和拆除方法、隧道直徑和埋深、土層物理學指標、環(huán)境保護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.設備的更新改造

本區(qū)間使用的盾構機為小松tm634psx土壓平衡盾構機，盾構機除了要穿越凍結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)的穿越對盾構機的磨損比較大。所以特別對區(qū)間的兩臺盾構機進行了改進、更新。

2.1刀盤的改進：在盾構機原有切削面板刀具基礎上新增加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：為了減少加固土體超挖量，減少對土體的擾動控制沉降，對盾構機殼體原有的注漿管路和盾尾油脂管路保護殼（俗稱“烏龜殼”）進行了更換，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，需加大注漿壓力，所以對注漿泵和雙梁左側的注漿主管路和注漿小平臺上的出漿口分別進行了改

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)間盾構為老盾構，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)間盾構請滬東的盾構人員對我們盾構機進行了安裝和調試。 3.在凍結加固土體中掘進

3.1掘進前的準備工作：①在盾構機離凍土體30環(huán)左右,專門停下來對盾構機進行全面檢修,備足易損易壞零部件;在盾構刀盤離凍結帷幕6環(huán)左右時,再次對盾構機及配套設備進行檢修和維護保養(yǎng)。②為了預防盾構機穿越凍結區(qū)域推進時刀盤被“凍住”的現象，應將盾構刀盤系統(tǒng)與其他系統(tǒng)解鎖，使盾構機在拼裝管片或除盾構刀盤驅動外其他系統(tǒng)出故障時,在凍結區(qū)域推進期間刀盤始終保持旋轉，而不被凍?、弁ㄟ^向盾構專業(yè)保駕廠家聯(lián)系,與現場維修人員一起24 h待命,一旦出現故障立即組織搶修④現場應配備處置盾構被“凍住”的應急設施，如對盾構機正面土體噴蒸汽和加注熱鹽水等相應解凍設備和物資等 3.2凍土掘進的技術控制

⑴盾構姿態(tài)控制：由于盾構穿越加固區(qū)，需要開啟超挖刀，為了盡量減小盾構機在加固區(qū)內的超挖量，盾構姿態(tài)應盡量保持與軸線平行。盾構姿態(tài)調整遵循“小糾偏、勤糾偏、提前糾偏”的原則進行控制，保持盾構姿態(tài)沿曲線內弧面行走，確保盾構機姿態(tài)不跑

偏。

⑵盾構機掘進速度控制: 減少盾構掘進對加固土體的撓動,有效控制凍結體的碎裂,在總推力和刀盤允許的情況下加快刀盤轉速,（掘進時刀盤采用3檔運轉，拼裝時調至1檔低速運轉），減小推力,降低推進速度,推.進速度控制在5mm/min~10mm/min，防止刀盤被卡死。

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

⑷超挖量控制：為了減少盾構機在加固土體的中的阻力，防止“烏龜殼”卡住。降低推進總推力，在加固土體應適當開挖，一般開挖采取長城城墻式開刀法，即開挖一段停挖一段，使盾構機穩(wěn)定減少盾構姿態(tài)的變化。本區(qū)間采用改進的“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，在掘進結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：進入加固土體后，前期仍需進行同步注漿，減少后面二次注漿和融沉注漿的的填充量。在掘進過程中控制好注漿的壓力和注漿量，由于加固區(qū)掘進時間長，防止注漿管堵塞，可在一環(huán)時間里進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盾構機進入凍結加固土體時，刀盤突然停止旋轉。經分析原因是剛進入土體沒控制好推進速度，刀盤切入凍結土過深而被卡住，從而導致刀盤被凍住。解決措施: 嚴格控制推進速度、控制刀盤切割土體的進刀量。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，正反轉轉動刀盤直至正常旋轉。

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

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