砂卵石地层盾构施工要点.ppt

砂卵石地层盾构施工要点

前言：北京砂卵石地层使用盾构到现在已有15年历史了，成功的案列很多，全断面砂卵石一次推进1500m左右不换刀案例很多，下穿铁路、公路、桥梁、楼房案例也很多。但现在大小问题依然出现最近地铁14#线、海淀电力隧道事故不断，究其原因有几方面:大粒径砂卵石是世界性难题设备能力问题（是成功的前提）12345重点讨论：土压盾构设备的刀盘和土体改良施工的正确操作问题（是成功的保证）

盾构设备土体改良土压建立

一、设备适应性刀盘扭矩及推力01理论计算扭矩02

切削土体所需的扭矩刀盘自重产生的抵抗旋转的扭矩刀盘正面推力产生的抵抗旋转扭矩刀盘密封装置产生的抵抗扭矩刀盘正面的摩擦扭矩刀盘周边的摩擦扭矩刀盘背面的摩擦扭矩刀盘开口处切削渣土所需的扭矩刀盘在密封舱内搅拌所需的扭矩

2）经验公式：”实践发现装备掘削扭矩与盾构直径的相关性极大，通常可用下式表示：1式中：Te—装备掘削扭矩(kN·m)；2De—盾构外径（m）；3α—扭矩系数。4对泥水式而言，α=9~18kN/m2；5对土压式而言，α=14~23kN/m2，，6当有漂石时α取25以上7

01盾构推力02单位面积的推力大于1200kN/m2；03当卵石粒径较大，比例较多可选04单位面积的推力大于1200kN/m2。

2、刀盘形式选择什么刀盘？

刀盘比较刀盘形式比较项目面板式幅条式备注开挖面水土压控制一般存在三个压力：P1：开挖面～面板之间；P2：面板开口进出口之间；P3：面板与密封舱内壁之间（即土压计压力）。其中：P2受面板开口影响不易确定，而P3=P1-P2开挖面压力不易控制，同时控制压力实际低于开挖面压力。只有一个压力P，密封舱内土压计压力与开挖面的压力相等，因而平衡压力易于控制。砂、土适应性（粒径＜40cm）由于开挖面土体受面板开口影响，进入密封舱内不顺畅，易粘结，易堵塞。仅有几根幅条，同时幅条后均设有搅拌叶片，土、砂流动顺畅，不易堵塞。北京西三环向东四环内地层粒径大致如此。砂卵石适应性（粒径＞40cm）适应性强，必要时可加滚刀。可作加滚刀辐条式刀盘。刀盘扭矩刀盘扭矩阻力大，需增加设备能力，造价高。刀盘扭矩阻力小，设备造价低隧道内刀头更换安全性由于有面板，在隧道内更换刀头时安全可靠。在隧道内更换刀头时安全性差，加固土体费用高。由于是城市隧道，每段长度有限，可避免隧道内更换刀头。

辐条式刀盘；土体流道通畅；刀盘边圈为直角；兼顾中心局部开口率。砂卵石(松散地层）首选刀盘

中铁铁建在西安奥村盾构地铁九号线3#标两种刀盘同样地层扭矩差30~40%去掉中间六块铁推荐速度80mm/min变道130mm/min流道通畅对盾构扭矩的影响中间差一个环扭矩差10~15%

9#线3标和10#线二期9标分别推左右线扭矩相差10~15%

刀盘细部考虑侧面形状磨损小(ａ)平形1磨损大(ｃ)全半圆形3(ｂ)部分半圆形磨损较大2

要考虑中心局部开口率，此部位开口率易偏小。在需用刀具能布置开及满足刀盘强度的情况下，尽量加大开口率。放两张照片二处和典型刀盘XIANX先行刀刀盘滚刀刀盘

先行刀（撕裂刀）切削刀（刮刀）

滚刀在刀盘的布置

正常磨损刀具的正常磨损是指刀圈的磨损量超过了规定值，磨损量可用专用的量具进行测量。

刀圈偏磨果滚刀在掘进工作面不转动，由于刀圈和掘进工作面的相对运动就会形成刀圈的偏磨。由于中心区滚刀线速度较小，承受载荷较大，中心区滚刀容易出现此现象。

正常磨损：砂砾层地层弧形刮刀所形成的磨损。

大粒径卵石地层刀具破坏大粒径卵石地层刀具破坏1）特点a贝型先行刀锛刀现象严重。b硬质合金磨损在一般砂卵石地层是光面磨损在大粒径卵石地层是小米粒状往下掉。c鱼尾刀磨损严重。2）对策a加宽贝型刀的厚度，加大硬质合金块的厚度。b同一轨迹布置不同种类的先行刀。c开发新型刀具。（已使用镶嵌硬质合金的方铁）圆柱型刀具。

滚刀使用为增加滚刀寿命可考虑使用镶嵌硬质合金块的滚刀。适当加大滚刀轨迹的间距。d滚刀先行刀混合使用砂卵石地层优先考虑使用双刃滚刀。0102030405

刀具布置刀具布置1）刀具作用a先行刀保护切削刀，切削刀保护刀盘结构。b同一轨迹同类刀具前进方向超前的先磨损，滞后的在超前刀磨完前几乎不磨损。2）使用多种刀具中心刀、先行刀、切削刀、周边刀、注浆口保护刀。3）同一轨迹同类刀具布置多层，以便增加推进长度。4）周边保护刀和中心刀是考虑重点。5）刮刀布置要犬牙交错，不能联排布设。

先行刀刀盘布置

每个注浆口有独立的注浆系统。泥浆注入系统不少于2个。