轨道交通工程精益建造管理-厦门某区间上软下硬地层洞内刀盘修复案例.docx

厦门某区间上软下硬地层洞内刀盘修复案例

工程概况

厦门某盾构区间按照先右线后左线的顺序施工，采用两台直径为6950mm的厦门重工盾构机。最小曲线半径为R=3000m，盾构区间线路纵断面为单坡形式，最大坡度为-28‰，隧道覆土7～17m。

左线盾构掘进至599环时发现盾构掘进过程中，盾构参数发生较大的变化，盾构推力由1200T增长至2700T，速度由8mm/min降至1~2mm/min，扭矩由1800KN~m增长至3000KN~m，转速由1.8r/min增长至2.7r/min。根据地质勘察详勘结果及我部施工阶段补充勘查发现盾构机前方ZDK30+843.824~ZDK30+875.653里程段均为上软下硬地层，下伏基岩为微风化花岗岩。根据我部的施工经验认为刀具可能发生了较大的磨损，需要开仓进行检查。区间线路平面图详见下图。

图1盾构区间路线平面图

水文地质情况

工程地质情况

本盾构区间左线常压开仓位置地层由上而下分述如下：杂填土，粉质粘土，中粗砂，残积砂质粘性土(Qel)，碎裂状强风化花岗岩，微风化花岗岩。

图2左线主动常压开仓位置地质剖面图

水文地质

地表水、地下水的类型及赋存环境

地下水按赋存介质可分为四类：赋存于人工填土中上层滞水，第四系孔隙潜水，赋存于残积层及全、散体状强风化带中的风化残积孔隙裂隙水和赋存于碎裂状强风化~中、微风化带的基岩裂隙水。

地下水补给、径流、排泄及动态特征

上层滞水及第四系孔隙潜水主要接受大气降水、生活污水和供、排水管道渗漏水垂直下渗补给，水量有限.基岩风化残积孔隙裂隙水除接受第四系中的松散岩类孔隙水补给外，尚有基岩裂隙水的侧向补给或拖顶上渗补给。.在风化层上部具有一层渗透性较差的粘土、粘性性素填土隔离的地段，该含水层第四系空隙潜水连通。基岩裂隙水受其它类型地下水的入渗补给，其径流严格受节理裂隙形态控制，呈层状或带状分布，有时互不连通，无统一水面。

地下水的动态变化受年降水量变化规律控制，地下水位一般3月开始上升，9月逐渐下降，5~6月为最高水位，12月至翌年2月为最低水位，其变化幅度又因地形、含水层的不同而有差异，总体上基岩裂隙水和风化残积孔隙裂隙水位随降水变化较小，第四系松散层地下水变幅较大。勘察期间揭示地下水位埋深0.3~11.5m，根据我部地质勘探孔揭露拟常压开仓部位水位埋深标高为30m，根据区域水文地质资料，沿线地下水位年变幅约1~3m。

场地环境水对场地腐蚀性

本区间隧道段场地类型为1类，地层渗透性按A、B类考虑，地下水对混凝土结构和对钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性。

上软下硬地层介绍

根据对本区间左线ZDK30+843.824~ZDK30+875.653段补充勘察发现，该段侵入隧道内的基岩为微风化花岗岩，微风化花岗岩单轴饱和抗压强度达140Mpa以上，其中基岩与盾构机刀盘的纵向关系为ZDK30+843.824位置岩面高出中心刀1m，然后由ZDK30+843.824至ZDK30+875.653岩面渐渐降低，到ZDK30+843.824~ZDK30+86813岩

面高出刀盘底部1m，最后至ZDK30+875.653岩面降至隧道以下。其中基岩与盾构机刀盘的横向关系为左高右低，高差由0.4~1m不等。

盾构机刀盘该部位总体地质情况如下：素填土、粉质黏土、残积砂质粘性土、散体状花岗岩及微风化花岗岩。

刀盘损坏描述

根据现场实际情况，按照相关程序进行开仓检查工作，对刀盘进行发现盾构刀盘中，中心双联滚刀1-3-2-4#、10-12#偏磨，刀厢磨损；单刃滚刀13#、16#偏磨，刀厢磨损。为此决定进行常压开仓洞内刀盘修复。修复流程如下：

地层加固—降水井施工—常压开仓—打刀坑、刨除刀箱—更换刀箱修补刀盘—安装刀具—拆除支架、关闭仓门—正常掘进。

地层加固

由于左线拟开仓位置为上软下硬地层，在该部位进行开仓换刀时为保持地层稳定，需对开仓位置进行地层加固，地面加固采用双液浆进行加固，注浆前须将土仓内注满膨润土以保护刀盘不被浆液抱死，同时盾壳注入膨润土保护盾体。注浆时严格控制注浆压力，时刻关注土仓压力，调整水玻璃与水泥浆注入比例，经常试转刀盘。本工程中加固方式后退式注浆加固。地层加固方式如下：

加固范围及布孔原则

本次开仓所需加固范围为刀盘前方5m，加固宽度为隧道及两侧1.5米（10m），加固深度上软下硬地层基岩面至隧道顶以上5m；为保证推进过程中上方土体稳定性，在半断面范围长度为31.84米（里程为ZDK30+843.824~ZDK30+875.653）内对土层均进行注浆加固。

本次地层加固布孔间距为0.5m乘以0.5m，梅花型布置。

图3加固区域平面图

地