富水砂卵石地层盾构掘进参数的分析优化

较差，渗透系数大，掘进过程中易造成地层扰动，掘进参数变化大，参数稳定控制较为困难，通过长距离实际 掘进情况分析优化选择合适的掘进参数，有效地降低了施工和管理的成本，节省了大量的人力物力，为更好

的指导施工取得了良好的效果。关键词：富水砂卵石地层；大直径土压平衡盾构；掘进参数 文章编号：2095 -4085（2020）01 -0067 -03盾构机在富水砂卵石地层掘进施工，由于地层卵

石强度高，填充物为细沙，地下水丰富，地层稳定性 差，造成掘进参数异常，影响盾构机的运行情况，阻

1. 4盾构选型区间掘进采用开挖直径＜p8634mm的复合式土压 平衡盾构机，刀盘由6根主辐条和面板构成，主要刀

具为滚刀，切削刀，滚刀高出刀盘面板170mm,切削

碍掘进施工的进度。本文按照实体工程为例，对掘进 参数进行了进一步的分析研究，丰富了成都富水砂卵

刀高出刀盘面板125mm,两者的高差为45mm,确保

石地层中的相近地层及开挖直径的盾构施工掘进参数

了渣土的流动性，可有效的防止渣土在刀盘上粘着并 导致刀盘磨损刀盘开口率约36%,刀盘驱动力采用

的控制应用。1工程概况1. 1工程简介五桐庙停车场出入场线区间，自停车场出入场线明 挖段引出沿成新蒲大道南侧村庄园林向东至双温路后行

变频电动机控制，工作扭矩为24324. 3kN・m,脱困

扭矩为386. 5kN・m,为防止刀盘中心土砂粘着， 在刀盘中心处设置了6处注水口，采用双管单泵方

式，刀盘面板上有10个加泥或泡沫注入口，采用单

管单泵方式。装备有19组（38根）千斤顶，每根油

进至成新蒲大道，而后进入九江北站明挖区间，出场

缸的推力为2000kN,总推力为76000kNo

线隧道长2219. 715m,入场线隧道长2220. 107m, 双线合计4439. 822m。隧道中心间距18. 5m,最大 埋深17m,最小埋深约7. 5m,最小曲线半径600m,

2掘进参数分析优化（图1, 2）2. 1试掘进段参数控制前百环为试掘进段，左线（入场线）1〜100环 隧道平面为半径800m的右转弯，纵断面为34. 4%。

最小坡度2. 967%。，最大坡度34%。。1. 2地质条件盾构区间穿越地层以＜3 -8 - 3 ＞密实卵石土层 及V 3-8-2 ＞中密卵石土层为主，卵石含量约占

的下坡。右线（出场线）1〜100环隧道平面为直线 段，纵断面为34. 4%。的下坡。左、右线轴线间距为

7. 6mo隧道覆土厚度为6. 3m〜11. 5mo始发穿越

全断面砂卵石层，其中上部为V 3-8-2 ＞中密卵石

50%〜70%,粒径一般2cm〜20cm,以细、中砂充

填，局部地段含漂石，漂石粒径大于200mm,卵石土

土，下部为V 3-8-3＞密实卵石土。通过理论数据计算，结合相近标段掘进经验，经

分选性及均一性差，抗压强度高，自稳性较差，渗透

系数大，透水性强，富水性良好。过前20环的掘进后，试掘进段参数趋于稳定，掘进 状态良好，平均推力25000kN〜35000kN,刀盘转速1. 3水文条件本区间沿线地下水位埋深约5. 33m,平均地下

1. 4 〜1. 6r/min,平均扭矩 10000kN - m 〜15000kN

-m,平均速度 50 mm/min 〜60mm/min °水静止水位高程约509. 95mo地下水主要为砂土、 卵石土中赋存的孔隙潜水，水量较大。2. 2下穿河流参数控制区间隧道在 CDK2 + 3. 035 〜CDK2 + 524. 635, RDK2+414. 819 〜RDK2 + 396. 519 段下穿白

河，埋深约13. 8m,河道上口宽10. 5,下口宽6.

作者简介:雷博超（1993—）,男，陕西省洛川县人，本科，助

理工程师。研究方向：盾构施工技术。程鹏飞 （1992-）,男，陕西省晋城市人，本科，工程师（学 ±） o研究方向:盾构施工技术。6m,河床深3. Im,河底至隧道顶部10. 709m,穿 越时水深lm,水流自北向南，水流平缓。隧道底位 于V 3-8-3＞密实卵石土地层。・67・技首构推力折线图创刚刀盘转速折线图2.050000400G03000020000100000—S 6 E 1> — *C G H r «C 6 严 f — 5 ㈡、E L i S 6 f a

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；!I场线擔ijiT} — \\场线帶:方⑴“”出场线刀盘转速(r/min) 人场线71盘转速(伽沁)/J撚报距折线題盾构推进速度折线图0\\O -i g *-«* -i 9 g r g 、总 g—f ] £ 斗 k.广口 p W 才)g 9 0 r- x oo b 6出场:戈力加出农5订0―g 6 r< r-.. *■« 5 6 f 0 —『6 E Z 严N t?； 0、厂旳 z — g 口、r< r------- Z C □ C r~)寸 P F 5 g 9 O 9 r- L QO DO X e 6

入场綫刀盘扭矩CT询”z”岀.场线矗进速度(mnVmin)----人场线推进速度(mjn/min)图1掘进参数统计图推力50000 r45000 F■•■■•■■■• ■•■■40000 \\— 3ME*— 30000細:汽禺* 25000(—20000 I..........

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1. 6r/min,平均扭矩在11000kN・m〜14000kN・m左

右波动，平均速度在45mm/min〜60mm/min左右。〜55 mm/mino2. 3上跨既有线参数控制盾构隧道盾构机在CDK1 +494. 788〜CDK1 + 2. 4数据分析优化盾构推进过程中，根据不同地质，覆土厚度，地 面建筑情况并结合地表隆陷监测结果控制好盾构机的 推力，刀盘扭矩，掘进速度和出土量，使得盾构设备

380. 488, RDK1 +482. 943 〜RDK1 + 361. 743 区段

上跨既有线隧道，隧道埋深17m左右，两隧道夹土体 厚度最小值约3. 49mo既有线位于下方，出入场线

可以安全稳定的运行，同时保证掘进状态的稳定性。 不同的刀具配置，不同的土仓压力，不同的刀盘扭

上跨，穿越区位于V 3-8-3>密实卵土地层。穿越前，既有线隧道内进行了门式工字钢加固、隧

矩，不同的渣土改良，不同的出土量都会影响盾构掘

顶注浆，地面进行了袖阀管加固注浆，掘进过程中参数

・68・进参数的变化，通过本区间不同地层（下转第70页）根据以上分析，说明做好水泥聚苯模壳墙体施工 提高效率。一是组织一线施工人员加强理论学习，二 是实物样板领路，实物操作指导。质量控制是可行的。5关于墙体平整度差的总结5. 1工人对施工技法掌握不到位，技术娴熟度不足(2) 模壳拼装检查遗漏，保证所拼装的模壳均

符合要求：全面检查，严格控制拼装定位，采用垂线 与红外线器具等定位施工。(1)施工人员无实际操作经验，操作效率低。(2)对过程中预见性的问题发现不充分，致使准备 工作、人员配备不完善。(3)工作人员责任心不强， 施工技能不过关，过程质量控制存在遗漏。(3) 改进固定器具，全面检查，保证每块模壳

拼装完成后牢固可靠：采用经特殊处理的塑料垫片, 作为模壳垫块。检查聚氨酯发泡填充度是否饱和。在

5. 2聚苯模壳拼装完成后未进行位置检查就直接

固定聚氨酯发泡完全凝固前禁止下一步工序施工。(4) 根据模壳匹数，分层均匀浇筑，保证浇筑

过程不对模壳墙体产生影响，严格控制混凝土浇筑速 度与浇筑高度，浇筑过程严禁随意敲打模壳墙体。(1)缺少有效检查自密实混凝土的器具，人工 检查容易对模壳固定产生影响。(2)模壳拼装器具 不完善，拼装过程易产生影响。5. 3误差原因在材料方面，由于单块模壳质量较大，质地较 软，加固定位易产生误差，从而导致聚苯模壳拼装后 垫片不密实，聚氨酯发泡不密实。(5) 全面检查，墙面平整度符合要求。项目管

理人员现场跟班检查，控制。未处理的墙面禁止下一 匹模壳墙体施工。7小结水泥聚苯模壳混凝土墙体保温体系施工质量主要

5. 4自密实混凝土浇筑过程中，对模壳墙体影响加强对墙体平整度进行控制，另外其它影响因素也不 可忽视，尤其是模壳与梁及柱的缝隙处理以及模壳与

(1) 底层模壳安装定位存在缺陷。(2) 除底层模壳外，其它层模壳在安装过程的

垂直度和平整度控制不到位，模壳固定不到位。模壳之间缝隙的处理等，今后使用后是否存在裂缝待 需验证。参考文献：(3) 自密实混凝土浇筑过程中对模壳的影响。

环境影响需要在室内与外脚手架协调作业，模壳内部 混凝土凝固后未及时对表面打磨，给后续施工提供依 据。6影响墙体平整度差因素对策(1)加强理论学习，实物样板领路，掌握技巧,(上接第68页)的情况下参数变化情况，对掘进参数

[1] 蔡贤辉，史崇新，陈金涛，等.水泥聚苯模壳格构式

混凝土墙体的抗侧性能试验及分析[J].固体力学学 报，2011, (S1).[2] 段奂祥，方政，赵坤，等.水泥聚苯模壳格构式自保

温体系墙体[J].住宅与房地产，2018, (27).后沉降数据过大等问题。进行了不断的优化，选择了最适合本工程范围地层的 掘进参数范围，保证了盾构机的良好工作状态。3结语在进行盾构施工过程中，掘进参数控制是十分重

根据本工程3处掘进参数分析，富水砂卵石地层 地质松散，掘进开挖对地层的扰动较大，地层易发生 松动坍塌，盾体所受的摩擦力较大，实际推进中总推

要的技术，因此要不断的对其进行分析优化。本文主 要对实体工程富水砂卵石地层中土压平衡盾构机的掘 进参数进行了详细的分析，通过不断优化掘进参数, 提高了盾构机的工作效率，另外还降低了更换刀具及

力略大于理论计算值，优化后推力控制在25000RN〜

30000kNo掘进过程中刀盘扭矩和总推力的规律基本 一致，略大于理论值，但膨润土 +泡沫改良时刀盘扭 矩略小于泡沫+水改良下的刀盘扭矩，优化平均扭矩 控制为15000kN-mo由于地质松软，土体稳定性差，

盾构故障的频率，取得了良好的效益，推动了工程的 质量和进度。参考文献：所以推进速度应相对提高，快速通过，减小土体沉

降，优化掘均速度为45mm/min〜60mm/min。刀 盘转速与推进速度相匹配，使贯入度保持在30mm/r 左右为宜；本工程盾构掘进中土仓压力为适当欠压,

[1] 王德勇.土压平衡盾构机过富水砂卵石地层施工技术[J].建设科技，2018, (06)： 108 -109.[2] 杨书江，孙谋，洪开荣.富水砂卵石地层盾构施工技

术[J].北京，2011, (04).但最低不能低于0. 06MPa,否则容易造成超方及滞

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