朱滬生 鄭世興 易 宏

(1.上海申通地鐵集團(tuán)有限公司,200223,上海; 2.上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司,200438,上海∥第一作者,原總裁,教授級(jí)高級(jí)工程師,福州市人民政府顧問)

復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)穿越閩江強(qiáng)透水砂層技術(shù)研究

朱滬生1鄭世興2易 宏2

(1.上海申通地鐵集團(tuán)有限公司,200223,上海; 2.上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司,200438,上海∥第一作者,原總裁,教授級(jí)高級(jí)工程師,福州市人民政府顧問)

地鐵盾構(gòu)機(jī)下穿江河段一般為風(fēng)險(xiǎn)最高段,且不同地層組合條件下的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)也不同。結(jié)合福州地鐵1號(hào)線達(dá)道站—上藤站區(qū)間盾構(gòu)穿越閩江的實(shí)例,系統(tǒng)地研究了復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)穿越江底強(qiáng)透水砂層的施工工藝,包括施工方案的整體評(píng)估、施工前的設(shè)備改造和渣土改良、施工難點(diǎn)及其對(duì)策、輔助工法等。該施工工藝實(shí)現(xiàn)了復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)穿越江底強(qiáng)透水砂層的突破,既保障了施工安全,又保證了施工工期。

地鐵;越江隧道;復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī);施工技術(shù)

First-author′s address Shanghai Shentong Metro Group Co.,Ltd.,200223,Shanghai,China

目前國(guó)內(nèi)采用盾構(gòu)法穿越江河的工程通常采用泥水盾構(gòu)進(jìn)行施工,其中采用復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)過江的施工案例很少。因此,有必要對(duì)復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)過江工程的關(guān)鍵技術(shù)、施工方法等進(jìn)行深入研究,并總結(jié)其規(guī)律,從而為類似的工程提供參考。

本文以福州地鐵1號(hào)線穿越閩江工程為背景,對(duì)復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)穿越強(qiáng)透水砂層過程中面臨的如下幾個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究:

(1) 施工方案的整體評(píng)估。通過分析制定了適用于復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)穿越閩江工程的施工方案,并邀請(qǐng)全國(guó)眾多專家對(duì)方案整體進(jìn)行了評(píng)估,以驗(yàn)證施工方案的合理性。

(2) 施工難點(diǎn)分析與關(guān)鍵技術(shù)研究。結(jié)合閩江的潮汐變化及地層條件,分析復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)穿越閩江的施工難點(diǎn),逐一制定應(yīng)對(duì)措施,并對(duì)其中關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究,做好施工技術(shù)、安全保障工作。

(3) 輔助工法研究。研究了閩江強(qiáng)透水砂層下帶壓出艙輔助工法,為復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)穿越閩江提供有力支撐。同時(shí),制定了一套施工保障體系,確保施工過程的信息化和施工人員的安全。

1 工程概況

福州市地鐵1號(hào)線過閩江段(達(dá)道站—上藤站) 區(qū)間總長(zhǎng)度約1 700 m,按規(guī)劃線路,該區(qū)間盾構(gòu)施工穿越閩江段的長(zhǎng)度約為400 m。閩江為福建省最大河流,閩江口為半日潮區(qū),屬于強(qiáng)潮河口。其潮型為正規(guī)半日潮,最大潮差達(dá)7.04 m,平均潮差大于4.00 m。

2 施工前期準(zhǔn)備工作

因福州地鐵1號(hào)線過江工程風(fēng)險(xiǎn)高,施工前對(duì)盾構(gòu)機(jī)設(shè)備及過江方案等進(jìn)行了多次專家評(píng)審工作,施工單位也針對(duì)專家意見實(shí)施了各類相關(guān)的組織、技術(shù)等準(zhǔn)備工作。

圖1 隧道穿越閩江剖面示意圖

2.1 設(shè)備改造及檢修

本工程施工采用的設(shè)備為2臺(tái)德國(guó)海瑞克復(fù)合式土壓平衡φ6 450盾構(gòu)機(jī)。施工前,就過江風(fēng)險(xiǎn)對(duì)盾構(gòu)機(jī)及配套設(shè)備進(jìn)行改造,使得復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)具備一定泥水盾構(gòu)機(jī)的能力。本文就關(guān)鍵設(shè)備改造工作進(jìn)行簡(jiǎn)述。

2.1.1 刀盤刀具改造

穿越閩江段為全斷面高強(qiáng)度巖層至上軟下硬地層,再至全斷面強(qiáng)透水砂層的復(fù)合地層,對(duì)盾構(gòu)刀盤刀具的考驗(yàn)極大。針對(duì)地層特性,在盾構(gòu)始發(fā)前,刀盤安裝了全盤進(jìn)口刀具,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了以下適應(yīng)性改造:

(1) 加強(qiáng)刀盤及注入口的保護(hù),在其周邊增加焊接耐磨塊;

(2) 對(duì)周邊部分滾刀進(jìn)行墊高,一方面可增加刀具磨損量,另一方面可增大硬巖中盾構(gòu)開挖半徑,降低盾構(gòu)卡殼風(fēng)險(xiǎn);

(3) 刀盤面板上焊接57把撕裂刀具(突出面板的高度比主開挖滾刀低1.5 cm),作為盾構(gòu)在砂層中掘進(jìn)的備用刀具。

改造前、后的刀盤如圖2、3所示。

2.1.2 建立地面泥漿站

考慮到盾構(gòu)機(jī)在強(qiáng)透水砂層中掘進(jìn),需配備大量膨潤(rùn)土泥漿進(jìn)行渣土改良,施工前在地面建立泥漿站(由6個(gè)24 m3泥漿箱組成),并配備大功率輸送泵(可直接將膨潤(rùn)土泥漿直接由地面輸送至盾構(gòu)機(jī)頭部),以滿足渣土改良條件。

2.1.3 增加螺旋機(jī)應(yīng)急閘門

盾構(gòu)機(jī)在閩江下強(qiáng)透水砂層中掘進(jìn),螺旋機(jī)閘門控制稍有不慎,極易造成重大風(fēng)險(xiǎn)。為此,在設(shè)備原有的兩道閘門的基礎(chǔ)上,另行加裝了第三道閘門(具備液壓和手動(dòng)啟閉功能),出渣控制主要通過三道閘門控制來實(shí)現(xiàn)。盾構(gòu)正常掘進(jìn)時(shí),通過啟閉1#閘門的行程來控制出渣并將其作為第一道應(yīng)急閘門,2#閘門正常啟閉,3#閘門作為第二道應(yīng)急閘門,并在施工過程中委派專人對(duì)第一道及第二道應(yīng)急閘門進(jìn)行專項(xiàng)管理。

圖2 改造前刀盤

圖3 改造后刀盤

2.1.4 增加高分子聚合物注入裝置

針對(duì)地層渣土改良措施,設(shè)備上通過改造增加一臺(tái)BW 250柱塞泵,并配套流量?jī)x及變頻器。經(jīng)過管路改造,可按照施工要求向螺旋機(jī)套筒內(nèi)和土艙胸板注入孔壓注高分子聚合物材料,以達(dá)到渣土改良的效果。

2.1.5 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析采集系統(tǒng)

為更加精準(zhǔn)地分析實(shí)時(shí)盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)的各項(xiàng)參數(shù),為2臺(tái)盾構(gòu)機(jī)分別配備一套實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析采集系統(tǒng)(見圖4),以更直觀查看盾構(gòu)施工參數(shù),為盾構(gòu)參數(shù)調(diào)整提供有力依據(jù)。

圖4 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析采集系統(tǒng)展示

2.2 渣土改良試驗(yàn)

2.2.1 渣土改良背景

在盾構(gòu)穿越閩江前,基于強(qiáng)透水砂層的土層特性,對(duì)土壓平衡盾構(gòu)施工過程中可能出現(xiàn)的難點(diǎn)進(jìn)行了分析,得出主要難點(diǎn)為:① 螺旋機(jī)易發(fā)生噴涌,難以連續(xù)出渣;② 地層損失難以控制;③ 土艙壓力波動(dòng)大,難以控制;④ 推進(jìn)速度波動(dòng)大,難以控制;⑤刀盤負(fù)荷大,扭矩大。

為了實(shí)現(xiàn)土壓平衡盾構(gòu)在砂層中的順利推進(jìn),必須對(duì)砂層進(jìn)行改良,以滿足正常施工的需要。

2.2.2 渣土改良目的

根據(jù)前期定性試驗(yàn)結(jié)論,以及國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)和類似工程的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),本工程中強(qiáng)透水砂層擬采用高濃度膨潤(rùn)土漿和高分子聚合物作為渣土改良材料。試驗(yàn)?zāi)康臑?① 確定渣土改良材料;② 確定改良劑的配合比。

為使試驗(yàn)結(jié)果更接近施工實(shí)際,試驗(yàn)中采用的中砂及水質(zhì)均在閩江實(shí)地選取。

2.2.3 渣土改良配合比

試驗(yàn)用渣土采用江底中砂、膨潤(rùn)土、CMC(化學(xué)漿糊) 及高分子聚合物組成。根據(jù)大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),最終確定的配合比如下:

(1) 膨潤(rùn)土漿質(zhì)量配合比:水(1份) +膨潤(rùn)土(0.1份) +CMC(0.05份)，24 h后黏度為100 s左右;

(2) 聚合物溶液質(zhì)量配合比:水(1份) +高分子聚合物晶體(0.025份) ;

(3) 綜合體積配合比:原狀中砂(1份) +膨潤(rùn)土漿液(0.25份) +聚合物溶液(0.03份) 。

攪拌后,視覺效果良好,混合物呈塊狀,手抓有明顯聚合物的黏稠效果,基本無離析現(xiàn)象;其坍落度為11cm,滲透系數(shù)為9.29×10-6cm/s。

2.2.4 渣土改良試驗(yàn)結(jié)論

當(dāng)聚合物溶液與膨潤(rùn)土漿同時(shí)作為渣土改良劑在中砂層中使用時(shí),效果良好。膨潤(rùn)土泥漿可增加砂層中的含泥量,而聚合物溶液可將砂礫膨潤(rùn)土微粒、水包裹在一起,形成類似黏土性狀的渣土,使得混合漿液改良效果能夠充分發(fā)揮。

2.3 技術(shù)準(zhǔn)備

就復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)下穿閩江段工程分別編制了《盾構(gòu)下穿閩江專項(xiàng)方案》、《三種地層作業(yè)指導(dǎo)書》、《閩江下氣壓開艙方案》。編制的過江方案歷經(jīng)專家多輪評(píng)審。全國(guó)眾多業(yè)內(nèi)專家參與了上述方案的評(píng)審。

參建單位高度重視盾構(gòu)過江工程,除編制的施工方案邀請(qǐng)全國(guó)眾多專家進(jìn)行把關(guān)外,還在工程建設(shè)期與專家建立合作咨詢關(guān)系。同時(shí),加強(qiáng)了現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)力量的配備和管理:①委派多名公司領(lǐng)導(dǎo)常駐現(xiàn)場(chǎng),決策過江重大事項(xiàng);②中央控制室由2名技術(shù)總工程師晝夜不間斷輪班,下達(dá)盾構(gòu)掘進(jìn)指令;③設(shè)備保障人員全天候?yàn)槎軜?gòu)機(jī)及其配套設(shè)施的安全保駕護(hù)航;④實(shí)施崗位交接班制度。

3 工程技術(shù)難點(diǎn)分析及對(duì)策

盾構(gòu)機(jī)穿越閩江的過程中,會(huì)依次穿越全斷面高強(qiáng)度巖層、上軟下硬地層、全斷面強(qiáng)透水砂層等地層,施工中的主要難點(diǎn)有刀具檢換、掘進(jìn)參數(shù)控制、渣土改良及河床監(jiān)測(cè)等。針對(duì)施工難點(diǎn),采取了以下對(duì)策。

3.1 閩江下刀具檢換

2臺(tái)盾構(gòu)機(jī)在礦山法隧道內(nèi)始發(fā)后,盾構(gòu)機(jī)將依次穿越全斷面巖層、上軟下硬地層及全斷面砂層,故綜合考慮配置全盤滾刀作為主開挖刀具。而盾構(gòu)機(jī)在三種組合地層中掘進(jìn)對(duì)刀具考驗(yàn)極大，除上軟下硬地層外,盾構(gòu)機(jī)在全斷面砂層中如掘進(jìn)參數(shù)控制不當(dāng),極易造成刀具磨損,更嚴(yán)重則會(huì)造成刀盤磨損。因此,施工過程中人員帶壓出艙檢換刀具顯得十分重要。由于在閩江下強(qiáng)透水砂層中人員帶壓出艙難度巨大,且國(guó)內(nèi)暫無相關(guān)經(jīng)驗(yàn)可借鑒,故需要研究新型泥膜材料解決此難題。

3.2 掘進(jìn)參數(shù)控制

因閩江水系與地層直接連通,且閩江潮汐變化明顯,盾構(gòu)機(jī)在閩江段強(qiáng)透水砂層中施工時(shí)掘進(jìn)參數(shù)控制難度較大。合理的參數(shù)控制能提高盾構(gòu)掘進(jìn)效率,降低施工風(fēng)險(xiǎn)。主要的參數(shù)控制包括土壓力、總推力、刀盤轉(zhuǎn)速、扭矩、出渣控制、掘進(jìn)速度等。通過對(duì)閩江潮汐變化規(guī)律及江底地層特性的研究,可為參數(shù)調(diào)整提供依據(jù)。

(1) 土壓力可根據(jù)閩江平均潮位按照水土分算出基數(shù)值,并在施工過程中根據(jù)閩江潮汐變化及河床監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整。

(2) 總推力的推算依據(jù)包括有效推力(刀具的額定荷載總和) 、因地層包裹盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)生的摩擦力、克服地層壓力而產(chǎn)生的反力,并通過這三種力的求和得出。

(3) 刀盤轉(zhuǎn)速不宜過高,應(yīng)在1.0～1.5 r/min范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整；以單位時(shí)間內(nèi)降低刀盤行走路徑來減少刀具磨損,并合理控制單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入土艙的渣土總量。

(4) 刀盤扭矩控制在1.5～2.5 MN·m范圍內(nèi),防止過大扭矩帶來設(shè)備負(fù)荷大、刀盤跳停、油溫過高造成各類密封老化或損壞等不利影響;

(5) 出渣控制應(yīng)達(dá)到兩個(gè)目的：一是防止盾構(gòu)機(jī)超挖出渣;二是實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)連續(xù)出渣,并降低螺旋機(jī)噴涌風(fēng)險(xiǎn)。除渣土改良外,合理的控制螺旋機(jī)閘門的啟閉至關(guān)重要。

通過上述參數(shù)的合理控制,可大大提高掘進(jìn)速度,從而獲取更高的掘進(jìn)效率。

3.3 渣土改良

復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在強(qiáng)透水砂層中施工風(fēng)險(xiǎn)極大,稍有不慎可能造成螺旋機(jī)噴涌或江水倒灌隧道的風(fēng)險(xiǎn),故施工過程的渣土改良效果尤其重要。

為將施工風(fēng)險(xiǎn)降至最低,施工單位從閩江取水、取砂,并優(yōu)選膨潤(rùn)土和高分子聚合物材料進(jìn)行配比試驗(yàn)。大量現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)表明,渣土中分別加入膨潤(rùn)土漿液及高分子聚合物材料進(jìn)行改良的效果較佳。

3.4 河床監(jiān)測(cè)

國(guó)內(nèi)盾構(gòu)過江工程對(duì)河床監(jiān)測(cè)的案例很少。閩江單日兩次潮汐,且水流急促,河床監(jiān)測(cè)的難度較大。

為了更好地保護(hù)河床,在盾構(gòu)下穿閩江施工前經(jīng)多次會(huì)議討論,確定由福建某水勘院對(duì)閩江河床進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)方法為:人員乘坐小船,采用帶GPS(全球定位系統(tǒng)) 的儀器對(duì)隧道沿線范圍內(nèi)河床標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量。施工期間監(jiān)測(cè)頻率為2次/d。

3.5 盾構(gòu)姿態(tài)及成型隧道質(zhì)量

盾構(gòu)機(jī)在砂層中施工,易因盾構(gòu)開挖擾動(dòng)現(xiàn)象而造成盾構(gòu)姿態(tài)超限,進(jìn)而影響管片拼裝質(zhì)量。

為更好地控制施工質(zhì)量,施工中,在渣土改良的基礎(chǔ)上嚴(yán)格把控盾構(gòu)軸線,并加強(qiáng)進(jìn)場(chǎng)管片及止水材料粘貼的質(zhì)量,同時(shí)建立管片拼裝質(zhì)量的獎(jiǎng)罰制度,提高施工管理人員的積極性。

4 實(shí)施效果

4.1 閩江下帶壓出艙

由于常規(guī)膨潤(rùn)土泥膜材料難以滿足氣壓進(jìn)艙要求,采用新型材料水泥膨潤(rùn)土配比作為泥膜材料,并計(jì)算當(dāng)前地層下水壓值(根據(jù)閩江潮位作適當(dāng)調(diào)整) 作為帶壓出艙工作壓力值。本工程成功實(shí)施了盾構(gòu)機(jī)在閩江下全斷面砂層中的人員帶壓出艙作業(yè),盾構(gòu)上方亦為閩江下無隔水效果的強(qiáng)透水砂層。

在與閩江水系直接連通的地層條件下,人員氣壓出艙施工難度極大,本工程中曾多次采用不同配比的膨潤(rùn)土漿液進(jìn)行泥膜試驗(yàn),但效果不如人意。在此基礎(chǔ)上,研究采用水泥膨潤(rùn)土材料進(jìn)行泥膜試驗(yàn)并取得成功,最終實(shí)現(xiàn)了江底人員帶壓出艙。

4.2 渣土改良

在盾構(gòu)掘進(jìn)強(qiáng)透水砂層時(shí)對(duì)前期渣土改良試驗(yàn)成果進(jìn)行檢驗(yàn),結(jié)果如下:

(1) 只加入膨潤(rùn)土漿進(jìn)行改良時(shí),易發(fā)生螺旋機(jī)噴涌,且土壓波動(dòng)過大,各類掘進(jìn)參數(shù)不穩(wěn)定,從而降低了盾構(gòu)掘進(jìn)效率;

(2) 只加入高分子聚合物材料進(jìn)行改良時(shí),螺旋機(jī)噴涌風(fēng)險(xiǎn)得到控制,但出渣不順暢,易導(dǎo)致土壓力上升、刀盤扭矩增加、掘進(jìn)速度下降等不利因素出現(xiàn),從而降低盾構(gòu)掘進(jìn)效率;

(3) 同時(shí)采用膨潤(rùn)土漿及高分子聚合物材料進(jìn)行改良時(shí),螺旋機(jī)噴涌風(fēng)險(xiǎn)得到很好控制,且出渣順暢,土壓力及刀盤扭矩容易得到控制,掘進(jìn)速度平穩(wěn),大大提高了盾構(gòu)掘進(jìn)效率;

(4) 可根據(jù)出渣性狀對(duì)兩種改良材料進(jìn)行調(diào)整,從而獲取最佳的改良效果。當(dāng)提高膨潤(rùn)土漿用量時(shí),可稀釋渣土而增加流動(dòng)性;當(dāng)增加高分子聚合物材料用量時(shí),可增強(qiáng)渣土的黏稠度。

盾構(gòu)機(jī)在閩江下強(qiáng)透水砂層中采用膨潤(rùn)土漿及高分子聚合物材料進(jìn)行改良的效果明顯,但如何獲取最佳的效果,仍需根據(jù)螺旋機(jī)出渣情況對(duì)兩種材料的配比用量進(jìn)行微調(diào)。

4.3 掘進(jìn)參數(shù)控制

針對(duì)閩江下全斷面強(qiáng)透水砂層中土壓平衡盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn),在渣土改良的基礎(chǔ)上,對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行了有效控制。40～320環(huán)的全斷面砂層中掘進(jìn)的主要參數(shù)包括總推力、掘進(jìn)速度、刀盤扭矩等。各參數(shù)變化情況如圖5～7所示。

圖5 盾構(gòu)機(jī)總推力變化示意圖

圖6 盾構(gòu)機(jī)刀盤扭矩變化示意圖

圖7 盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)速度變化示意圖

由圖5～7可知,施工過程中,盾構(gòu)機(jī)的總推力基本控制在1 500～2 500 t之間,處于盾構(gòu)機(jī)額定總推力的35%～59%范圍內(nèi);盾構(gòu)機(jī)的刀盤扭矩總體控制在3.0 MN·m以內(nèi),平均刀盤扭矩在2.2 MN·m左右;因渣土改良效果明顯及施工參數(shù)有效控制,盾構(gòu)機(jī)在全斷面砂層中掘進(jìn)速度得到了很大提升,平均可達(dá)55 mm/min。另外,在渣土改良基礎(chǔ)上進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)參數(shù)的控制,盾構(gòu)未出現(xiàn)超挖出土現(xiàn)象。總體看來,盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)參數(shù)控制效果明顯,達(dá)到了預(yù)期的效果。

4.4 河床沉降控制

盾構(gòu)機(jī)下穿閩江施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,河床沉降變化量較小,處于安全可控范圍。盾構(gòu)開挖過程中未出現(xiàn)超挖出土現(xiàn)象,盾構(gòu)下穿閩江的施工過程中河床沉降得到了有效控制。

4.5 成型隧道質(zhì)量

通過加強(qiáng)對(duì)進(jìn)場(chǎng)管片的質(zhì)量檢查及把控止水條粘貼質(zhì)量,并輔助盾構(gòu)姿態(tài)的控制,管片拼裝時(shí)盾尾四周間隙均勻。最終,閩江下成型隧道基本上達(dá)到“零破損,零滲漏”的質(zhì)量要求。閩江下成型隧道實(shí)景圖如圖8所示。

圖8 閩江下成型隧道

5 研究成果及創(chuàng)新點(diǎn)

本文以福州地鐵1號(hào)線下穿閩江工程為背景,系統(tǒng)分析了復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)穿越閩江強(qiáng)透水砂層施工的難點(diǎn),并制定相應(yīng)對(duì)策。主要研究成果如下:

(1) 根據(jù)過江風(fēng)險(xiǎn)分析,對(duì)復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行針對(duì)性改造,使其具備一定的泥水盾構(gòu)能力;

(2) 針對(duì)閩江下砂層特性實(shí)施的渣土改良,有效降低了盾構(gòu)機(jī)噴涌風(fēng)險(xiǎn),提高了復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)施工效率;

(3) 通過強(qiáng)透水砂層中盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)控制,實(shí)施了盾構(gòu)掘進(jìn)施工過程中的“土壓平衡”技術(shù);

(4) 通過嚴(yán)格的盾構(gòu)姿態(tài)及管片拼裝質(zhì)量控制,使過江段成型隧道質(zhì)量得到了強(qiáng)有力的保障;

(5) 順利進(jìn)行了江底強(qiáng)透水砂層中盾構(gòu)操作人員帶壓出艙作業(yè)。

主要的創(chuàng)新點(diǎn)有:

(1) 針對(duì)與江水直接連通的強(qiáng)滲透性砂層,目前國(guó)內(nèi)乃至世界上暫無相關(guān)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的施工案例,本工程首次實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)下穿閩江強(qiáng)透水砂層的施工;

(2) 通過渣土改良材料及配比研究,得到一種適應(yīng)強(qiáng)透水砂層盾構(gòu)施工的改良材料;

(3) 采用水泥膨潤(rùn)土材料作為泥膜材料,順利實(shí)施了江底強(qiáng)透水砂層的盾構(gòu)出艙作業(yè)。

[1] 孫智勇.無隔水層越江隧道土壓平衡盾構(gòu)機(jī)渣土改良試驗(yàn)研究[J].現(xiàn)代城市軌道交通,2016(1):40.

[2] 唐卓華,徐前衛(wèi),楊新安,等.富水砂層盾構(gòu)掘進(jìn)碴土改良技術(shù)[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2016(1):153-158.

[3] 蘇小江.砂土地層土壓平衡盾構(gòu)機(jī)適應(yīng)性改造研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2014(10):65-66.

[4] 張旭東.土壓平衡盾構(gòu)穿越富水砂層施工技術(shù)探討[J].巖土工程學(xué)報(bào),2009(9):1445-1449.

On the Technology of Composite Earth Pressure Balance Shield Tunneling under Strong Permeable Sand Layers of the Min River

ZHU Husheng, ZHENG Shixing, YI Hong

In general, the section where metro shield crosses underground a river is the highest risk section, but the risk degree differs in different stratum combination conditions. Combined with the practical engineering of Dadao-Shangteng station section where the tunnel of Fuzhou metro Line 1 crosses under the Min River, the construction technology of composite earth pressure balance shield machine tunneling under strong permeable sand layers is systematically studied, including the overall evaluation of the construction schem, the renovation of equipment before the construction, the difficult points in construction and countermeasures and so on. The construction technology has achieved a breakthrough of composite earth pressure balance shield machine tunneling under strong permeable sand layers, ensured the safety and the construction period at the same time.

metro; cross-river tunnel; composite earth pressure balance shield machine; construction technology

U 455.43

10.16037/j.1007-869x.2017.01.007

2016-10-21)