黃明

武漢市漢陽市政建設集團公司 湖北 武漢 430000

引言

目前，國內(nèi)水下隧道施工已有先例，但在武漢城市地鐵建設中采用土壓平衡盾構機長距離穿越湖底施工卻尚屬首次。其中超淺埋湖底隧道掘進防噴涌、超長距離湖底隧道掘進技術控制、長距離湖底成型隧道防水技術等等，技術難度及安全風險較大?；诖?，依托六號線一期工程二標段過南太子湖盾構工程，對土壓平衡盾構機在穿越湖底的一系列過程展開施工技術研究[1]。

1 工程概況

本區(qū)間內(nèi)里程K2+350至區(qū)間設計終點K3+623.238為南太子湖水域（1273.2m），其中K3+000～K3+350為東方高爾夫球場（穿湖923.2m）。勘測期間測得湖面高程18.1m，湖底高程在17m左右，水深約1.0～1.5m。最大水深2.1m。

區(qū)間隧道主要經(jīng)過地層為10-1b粉質黏土、10-2角礫土（強透水層，含承壓水 ）、15a-1強風化泥質粉砂巖和15a-2中風化泥質粉砂巖。

2 盾構掘進參數(shù)統(tǒng)計分析

車城東路站至江城大道站左線區(qū)間采用土壓平衡模式進行掘進，掘進過程中由盾構數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄盾構操作過程中的全部掘進參數(shù)，包括刀盤轉速、刀盤扭矩、螺旋輸送機轉速、土艙壓力、各組推進油缸壓力、各組推進油缸行程、總推力、貫入度、泡沫壓力、注漿壓力等數(shù)十個參數(shù)。結合本工程的地層特點和土壓平衡盾構機掘進特性，以下將主要選取掘進速度、總推力、刀盤扭矩這三個掘進參數(shù)進行分析。

根據(jù)現(xiàn)場實際施工進度，選取509環(huán)至828環(huán)（共計320環(huán)）的盾構掘進參數(shù)進行統(tǒng)計分析。該區(qū)段穿越的地層條件較為復雜，按地層特征分為三個區(qū)段：509環(huán)至558環(huán)（共計50環(huán)）為中風化泥質粉砂巖，559環(huán)至678環(huán)（共計120環(huán)）為強風化泥質粉砂巖與中風化泥質粉砂巖的混合巖層地層，679環(huán)至828環(huán)（共計150環(huán)）為角礫層。對這三個區(qū)段掘進參數(shù)進行分析[2]。

2.1 總推力統(tǒng)計分析

對中風化泥質粉砂巖、強風化泥質粉砂巖與中風化泥質粉砂巖的混合巖層、角礫巖的盾構掘進各環(huán)總推力進行統(tǒng)計分析，總推力變化趨勢如圖1所示。

圖1 各環(huán)總推力變化趨勢圖

混合巖層條件差，掘進過程中總推力受多種因素影響，數(shù)據(jù)波動幅度較大，較不穩(wěn)定，而角礫巖地層中地層條件相對較好，總推力值較為穩(wěn)定，中風化泥質粉砂巖地層中總推力值分布規(guī)律正好介于二者之間。以上規(guī)律在各地層總推力分布曲線圖中可以得到很好的體現(xiàn)。

2.2 刀盤扭矩統(tǒng)計分析

對三種巖層的盾構掘進各環(huán)刀盤扭矩進行統(tǒng)計分析，變化趨勢如圖2所示。

圖2 各環(huán)刀盤扭矩變化趨勢圖

而從整個變化趨勢上看，當盾構機從混合巖層掘進至角礫層的過程中，刀盤扭矩呈現(xiàn)下降趨勢，最后趨于穩(wěn)定。

2.3 掘進速度統(tǒng)計分析

對三種巖層的盾構掘進各環(huán)掘進速度進行統(tǒng)計分析，變化趨勢如圖3所示。

圖3 各環(huán)掘進速度變化趨勢圖

比較三種地層的掘進速度統(tǒng)計標準差，混合巖層的掘進速度值離散性較大，波動性較明顯。從掘進速度變化曲線可以看出，盾構在掘進過程中掘進速度不斷提升，直至掘進進入角礫層之后便趨于穩(wěn)定[3]。

4 結束語

（1）土壓平衡盾構對于水下城市軌道交通隧道建設具有較強的適應性，通過對盾構機的始發(fā)檢查和全面檢修，對盾構機各項參數(shù)的把控，可以確保盾構機在水下掘進過程保證良好的工作狀態(tài)。

（2）通過對車江區(qū)間左線盾構機掘進參數(shù)的統(tǒng)計分析可以看出，總推力和刀盤扭矩在推進進入角礫層時有一個明顯的下降趨勢，而掘進速度及最大土艙壓力則是一個明顯的上升趨勢。

（3）在強風化與中風化泥質粉砂巖的混合巖層中，盾構機各項參數(shù)都存在明顯的離散性，且數(shù)據(jù)波動較大，不夠穩(wěn)定。說明在該巖層段，應盡量控制盾構機各項參數(shù)平穩(wěn)，保證安全推進。

參考文獻

[1] 竺維彬,鞠世健.復合地層中的盾構施工技術[M].北京:中國科學技術出版社,2006:297.

[2] GB50299-1999.地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社,1999.

[3] 龔秋明,佘祺銳,王繼敏,等.不同層厚層狀巖體對TBM開挖的影響[J].巖石力學與工程學報,2010,29(7):1442-1449.