復(fù)合地層中盾構(gòu)機(jī)刀具磨損原因分析及更換案例
2014-04-23
1、工程概況及地質(zhì)描述
工程位于深圳地鐵五號線，區(qū)間長度1278米,管片拼裝852環(huán)。該標(biāo)段位于深圳市寶安區(qū)，所在地區(qū)為海積平原、沖洪積平原，地形略有起伏，沿線地面建筑物較多（上有大規(guī)模住宅小區(qū)、酒店及立交橋），道路兩側(cè)存在密集的電力、電信、雨水、上水、污水、燃?xì)?、路燈等地下管線管道，地下管線管道的走向與道路平行，局部斜交。
該區(qū)間主要穿越的是礫質(zhì)黏性土和全風(fēng)化花崗巖，局部進(jìn)入中風(fēng)化、微風(fēng)化花崗巖（基巖），而且花崗巖風(fēng)化土中不均一存在花崗巖風(fēng)化殘留體（孤石）。另外，存在多處孤石和近80m硬巖突起，巖石強(qiáng)度在45.4MPa～191.5 MPa之間，孤石大小各異，厚度在0.7m-1.8m之間，其中最大孤石尺寸為7.8m×2.5m×1.8m（長×寬×高），基巖侵入隧道高度在0-4m之間。隧道頂部覆土厚度僅為10.9m～23.6m。
據(jù)上所述，該標(biāo)段施工干擾因素多、地質(zhì)復(fù)雜、技術(shù)難度大。
2、不良地段的預(yù)處理措施
為保證盾構(gòu)機(jī)順利掘進(jìn)，對勘探出的兩段不良地質(zhì)段采取了預(yù)處理措施。對距始發(fā)點(diǎn)50-104環(huán)段的孤石及基巖，采用深孔爆破技術(shù)進(jìn)行松動(dòng)和破碎；對距始發(fā)點(diǎn)260-317環(huán)微風(fēng)化花崗巖地段，采用地面開挖豎井進(jìn)行礦山法施工，而后盾構(gòu)機(jī)空推通過。
3、盾構(gòu)機(jī)刀具配置
選用的盾構(gòu)機(jī)為海瑞克EPB6250型，具體刀具配置為：4把中心雙刃滾刀、31把單刃滾刀、64把刮刀、16把邊緣鏟刀和1把超挖刀。其中，滾刀設(shè)計(jì)成17"刀刃，安裝高度為175mm，刀間距100mm，其特點(diǎn)是，滾刀在推力的作用下貫入巖石，在開挖面上呈同心圓滾動(dòng)，巖石被擠壓破碎，最終在刀盤推力作用下在切槽兩邊的巖石成片狀破碎。刮刀采用了與單刃滾刀組合的布局方式，在刀盤的四個(gè)方向分兩列布置，其高度為140mm，與滾刀高差為35mm，其寬度使得每把刀的切割滾跡在對開挖面先行擠壓破碎后由刮刀進(jìn)行切削，完成間距內(nèi)的切削效果。另外，邊緣鏟刀用來校準(zhǔn)盾構(gòu)的開挖直徑。超挖刀用于盾構(gòu)曲線施工時(shí)的超挖及盾構(gòu)姿態(tài)的調(diào)整。
該盾構(gòu)機(jī)滾刀和刮刀、鏟刀混合配置的組合方案設(shè)計(jì)，既能有效開挖各種淤泥、砂土、粘土，又能適應(yīng)各種全、強(qiáng)、中、微風(fēng)化巖等，應(yīng)對復(fù)合地層非常合理，并且經(jīng)過1600米的掘進(jìn)實(shí)際驗(yàn)證，也是非常成功的。刀具布置如下圖：
4、前兩次刀具更換情況
該區(qū)段始發(fā)后按預(yù)定計(jì)劃實(shí)施了兩次換刀，計(jì)劃在到達(dá)礦山法豎井時(shí)進(jìn)行整體整修。
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