长距离硬岩地层盾构施工关键技术研究李茂文1,刘建国2,韩雪峰2,陈寿根1(1.西南交通大学,成都610031;2.中铁南方投资发展有限公司,广东深圳518055)摘要:深圳地铁5号线布吉—百鸽笼区间隧道所处地层以硬岩为主,区间采用盾构法施工。对盾构长距离穿越硬岩地层时所遇到的技术难题进行研究,通过合理地配置刀具,选择适宜的掘进模式、掘进参数以及同步注浆参数,同时加强刀具的处理措施,顺利解决了盾构施工时刀具磨损严重,管片错台等问题。关键词:盾构施工;硬岩地层;长距离;掘进参数;刀具处理:U455.3文献标志码:B:1672-741X(2009)04-0470-05KeyTechnologiesofLong2DistanceShieldBoringinHardRock(1.SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China;2.ChinaRailwaySouthInvestmentandDevelopmentCo.,Ltd.,Shenzhen518055,Guangdong,Abstract:TherunningtunnelbetweenBu激stationandBaigelongstationonNo.5lineofShenzhenMetroislocatedinhardrockandisconstructedbyshieldmachine.Theauthorsstudythetechnicaldifficultiesencounteredinthelong2dis2tanceshieldboringinhardrockinthispaper.Theproblemsofseriouscutterwearandsegmentdislocationaresolvedbyadoptingpropercuttingtoolsandselectingreasonableboringmodes,boringparametersandreasonablesimultaneousgroutingparameters,aswellasbystrengtheningcuttingtoolmaintenance.合理的掘进参数等技术措施,使得长距离硬岩地层盾0引言随着城市轨道交通事业的快速发展,盾构法施工[6]构法施工是完全可行的。深圳地铁5号线长约40km,沿线车站27座。其中5305标段三工区单线延米总长5.1km,包含2个盾构区间(单线延米长2.68km)。盾构区间地层以花岗岩为主,岩质坚硬,最大单轴抗压强度295MPa。石英含量高,脆性大。考虑到工期要求及减少变换工法带来的不便,决定采用盾构法施工。布吉—百鸽笼区间隧道盾构施工难点主要为硬岩地层距离长,岩石强度高,岩石单轴抗压强度超过100MPa的地层单线延米为1600m,占整个区间的46.5%,深圳地铁5号线地层硬岩的强度和硬岩段长度比起广州地铁均有过之而无不及。通过分析刀具在长距离硬岩段掘进技术在上海、广州、深圳、北京、南京等城市地铁建设中得到广泛应用。目前国内广泛使用的复合式土压平衡盾构机对于均质软土及岩石单轴抗压强度小于80MPa的硬岩地层施工是完全适应的,技术上也日臻成熟,但是对于长度超过100m、岩石单轴抗压强度超过100MPa的长距离硬岩地层,目前国内采用盾构法施工的工程实例很少[1]。对于广州和深圳等城市修建地铁所遇到的硬岩地层,通常采用传统工法即利用矿山法开挖隧道,盾构机拼装管片通过[2]。高强度硬岩对刀具的抗冲击,耐磨性要求较高[3]。在硬岩地层条件下,掘进存在的问题是刀具磨损严重,掘进速度慢,且在控制不当的情况下易造成刀具非正常损坏,可能盾构机参数针对本工程线路要求、地层特性以及盾构机的购置费用等因素,经综合考虑比选,最终选用德国海瑞克1收稿日期:2009-05-18;修回日期:2009-06-26作者简介:李茂文(1984—),男,江西南昌人,2008年毕业于西南交通大学土木工程专业,本科,现就读于西南交通大学土木工程学院地下工程系,硕士研究生。第4期李茂文,等:长距离硬岩地层盾构施工关键技术研究471公司生产的外径为机。1.1盾构机的构成6280mm的复合式土压平衡盾构热量高,导致刀盘刀具温度高,加速了刀盘刀具的磨损速度:因此,工作人员需注意观察、及时足量注入泡沫改良碴土,增加碴土的流塑性,同时冷却和润滑刀盘,以减轻对刀具的磨损,减少换刀频率,提高掘进效率。2.2盾构机自转硬岩地层盾构掘进时,易发生盾构机自转和较大震动现象,这是由于围岩强度高,切削围岩时,围岩给盾构机施加了一个反力矩,使盾体发生旋转。为防止盾壳扭转和震动影响管片安装,可让盾构机上的撑靴撑紧岩壁,以防滚和减震,同时通过反转刀盘来纠正。2.3管片相关问题施工中出现了一些与管片有关的问题,主要有管片错台、管片渗漏水、管片上浮、管片破损等。2.3.1管片错台管片错台是盾构施工中最常见的问题之一(如图2所示)。产生错台的主要原因可归纳为:1)相邻两环管片的千斤顶推力变化较大;2)盾构机姿态纠偏过猛导致超挖严重;...