长距离隧道施工过程洞内修复盾构尾刷技术.doc

长距离隧道施工过程洞内修复盾构尾刷技术
摘要:盾构法施工以其质量好、施工安全、掘进快速、对环境影响小等优点,在我国地下铁道工程中得到广泛应用。而盾构尾刷的容易损坏且较难更换的缺点,制约了盾构长距离掘进。如何在盾构施工中途进行盾构尾刷更换,是解决盾构长距离掘进的关键技术之一。文章总结了德国海瑞克土压平衡式盾构在广州地铁三号线施工过程中成功更换尾刷的经验,具有一定参考价值。关键词:盾构隧道;尾刷修复
1引言
盾构法施工以其质量好、施工安全、掘进快速、对环境影响小等优点,迅速在地铁隧道施工中得到广泛应用,广州是目前我国应用盾构技术修建地铁隧道发展最快的城市之一。广州地区地层多样、地质复杂,给盾构施工带来了许多难题,特别是花岗岩地层,给盾构机制造、盾构法施工都提出了更高的技术要求。随着地铁的发展延伸,地铁隧道区间段也越来越长,长距离掘进将是在以后城际间的地铁修建中提出的重要技术要求。然而,盾构机主要密封部位之一的尾刷,却是非常容易损坏且难以修复的部件,经统计,在花岗岩地层中,盾构掘进1000m后,盾尾尾刷密封将大部分失效,特别是经过较小半径转弯段掘进后,盾尾左右两侧尾刷将被严重磨损(见图1)。如何在盾构施工中途进行盾构尾刷更换,是解决盾构长距离掘进的关键技术之一。2技术难点
广州地铁三号线天河客运站-华师站区间隧道盾构工程所经地层大部分是花岗岩地层,,盾尾共设三道尾刷(见图2),推进千斤顶最大伸长长度为S=2000mm,管片宽为1500mm。在花岗岩残积层中进行盾构尾刷更换有以下难点:
(1)由于花岗岩残积层受扰动后,地层稳定性急剧下降,在已成环的盾构管片外形成透水通道,而盾构更换尾刷时,需将两道尾刷露出成环管片外,仅有一道已损坏的尾刷作封闭,很容易造成从盾尾处喷泥涌水等塌方事故。
(2)盾构掘进时,花岗岩残积层经扰动后,掌子面很不稳定,随着停机时间越长,地下水进入土仓,土仓压力逐渐增大。由于更换尾刷时,推进千斤顶无法顶到管片,盾构机将在土仓压力的作用下产生后退,使尾刷更换工作进入进退两难境地。
(3)长时间的停机,盾构机尾部在不均匀压力作用下,易产生偏移,造成盾构间隙过大或过小,给管片安装带来困难。
3技术措施
根据技术难点,在施工前必须准备好应对的技术措施,具体技术措施如下:
(1)为防止尾刷更换过程中盾尾部位喷泥涌水等塌方事故,应对停机地层进行分析,宜选择相对稳定的地层进行尾刷更换,尽量避免在不稳定地层如砂层、淤泥层进行尾刷更换,如确实需要在不稳定地层进行,必须在停机更换前采取如下措施:即掘进最后两环时,加大同步注浆量,,并在盾尾后3~4环打开吊装孔进行管片背后补注浆,盾尾漏浆时,采用海绵条进行封堵,确保盾尾处地层的注浆比较饱满密实,起到对围岩的制稳、加固和有效的封水效果。
(2)为防止尾刷更换过程中盾构机在土仓压力作用下出现后退情况,应准备好用于接长推进千斤顶的接杆钢支撑,在拆除临时管片后,支顶在最后一环管片与推进千斤顶之间,制约盾构机后退。
(3)为解决由于盾尾偏移产生盾尾间隙过大或过小引起管片难以安装的问题,在安装管片前,应对周圈盾尾间隙进行量测,确定最小间隙位置,在安装管片时,调整安装顺序,先安装盾尾间隙最小处管片,能有效解