張大鑫

石家莊鐵道大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，河北 石家莊 050043

1 工程概況

南京長江隧道位于江蘇省南京市，橫越長江南北兩岸，由浦口區(qū)直通河西新城區(qū)。隧道全長5850 m，分為左右汊兩部分。右汊橋梁部分架橋連接市區(qū)和梅子洲，左汊隧道部分由掘進(jìn)方向依次為浦口（江北）明挖段、盾構(gòu)段、梅子洲（江南）明挖段。

左汊隧道部分為左右兩線，盾構(gòu)段施工時(shí)使用兩臺(tái)海瑞克泥水式盾構(gòu)，左右線從浦口區(qū)（江北）同向始發(fā)[1]。隧道左線長3020 m，于2009年5月貫通；右線長3015 m，于2009年8月貫通，建成后為雙向通行6車道路段，最高行車速度80 km/h。

2 掘進(jìn)數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)

在采用盾構(gòu)法進(jìn)行施工時(shí)，會(huì)同時(shí)涉及幾十個(gè)甚至上百個(gè)參數(shù)。分析掘進(jìn)參數(shù)的第一步是從大量數(shù)據(jù)資料中正確選取合適的掘進(jìn)參數(shù)。本文主要對(duì)掘進(jìn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出每環(huán)的主要掘進(jìn)參數(shù)，并利用SPSS軟件進(jìn)行初步統(tǒng)計(jì)。

2.1 掘進(jìn)數(shù)據(jù)處理

南京長江隧道工程盾構(gòu)段左線里程K3＋600～K6＋620，共3020 m，其所用海瑞克泥水盾構(gòu)每環(huán)管片寬2 m，監(jiān)測有R0001～R1510環(huán)原始掘進(jìn)數(shù)據(jù)。

揚(yáng)州瘦西湖隧道工程使用的正是南京長江隧道工程的兩臺(tái)海瑞克泥水盾構(gòu)，兩個(gè)工程的地質(zhì)條件相似，施工技術(shù)相同。揚(yáng)州瘦西湖隧道工程的掘進(jìn)報(bào)告也是以環(huán)為單位，各個(gè)掘進(jìn)參數(shù)的數(shù)值也應(yīng)相近。

在掘進(jìn)數(shù)據(jù)處理時(shí)發(fā)現(xiàn)，極端值對(duì)平均值有較大影響，因此，使用3σ準(zhǔn)則剔除極端值。

2.2 主要掘進(jìn)參數(shù)的選取

盾構(gòu)機(jī)檢測數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)自動(dòng)記錄施工過程中的所有參數(shù)，包括推進(jìn)油缸壓力及行程、沖程、注漿孔壓力、刀盤工作負(fù)載等上百個(gè)參數(shù)[2]。綜合泥水盾構(gòu)特點(diǎn)和實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)掘進(jìn)速度、貫入度、刀盤扭矩、總推力和刀盤轉(zhuǎn)速進(jìn)行分析和處理。

3 掘進(jìn)速度分布規(guī)律

為進(jìn)行縱向比較，在各地層中挑選能代表該地層特性的地段，從始發(fā)段（10～59環(huán)）、江北大堤段（100～149環(huán)）、江北粉細(xì)砂層（400～449環(huán)）、砂礫復(fù)合地層（650～699、850～899、1100～1149環(huán)）、江中沖槽段（1200～1249環(huán)）、江南粉細(xì)砂層（1284～1333環(huán)）、江南大堤段（1335～1384環(huán)）、到達(dá)段（1450～1499環(huán)）8種地層共選取500環(huán)使用SPSS軟件進(jìn)行參數(shù)分布規(guī)律分析[3]。

3.1 推進(jìn)速度

推進(jìn)速度是衡量盾構(gòu)性能的主要標(biāo)準(zhǔn)之一，受盾構(gòu)性能和地質(zhì)條件影響[4]，始發(fā)段、江北粉細(xì)砂層、砂礫復(fù)合層、江中沖槽段、江南粉細(xì)砂層5種地層推進(jìn)速度的，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見如圖1所示。

圖1 推進(jìn)速度曲線圖

由圖1顯示可知，江中沖槽段前期覆土淺，推進(jìn)速度低，后期覆土變厚，速度隨之提高。砂礫復(fù)合層推進(jìn)速度明顯低于其他地層，并且在段內(nèi)緩慢上升（見表1）。

由表1，對(duì)于推進(jìn)速度，砂礫復(fù)合層平均值最小，為17.398 mm/min。江南粉細(xì)砂層、江南大堤段離散性較小，掘進(jìn)較穩(wěn)定。江中沖槽段和到達(dá)段的標(biāo)準(zhǔn)偏差較大，分別為6.654 mm/min和4.515 mm/min，對(duì)應(yīng)了覆土厚度的影響。

3.2 參數(shù)合理范圍

若原地層參數(shù)較平穩(wěn)，只在平均值附近波動(dòng)（如砂礫復(fù)合層的推進(jìn)速度），采用3σ準(zhǔn)則舍去直方圖上頻率較小的極值；若原地層呈上升或下降趨勢（如江北粉細(xì)砂層的掘進(jìn)速度），參數(shù)范圍取原地層的最大值和最小值[5]如表2所列。

表1 地質(zhì)條件下推進(jìn)速度 單位：mm/min

表2 掘進(jìn)參數(shù)合理范圍

4 結(jié)語

本文依托南京長江隧道工程盾構(gòu)段左線，研究成果如下。

（1）通過對(duì)工程穿越地層的調(diào)查，根據(jù)地質(zhì)和工程特點(diǎn)，將左線盾構(gòu)段分為始發(fā)段、江北粉細(xì)砂層、砂礫復(fù)合層、江中沖槽段、江南粉細(xì)砂層5種地層。

（2）用3σ準(zhǔn)則處理原始掘進(jìn)數(shù)據(jù)，剔除極端值，并利用SPSS軟件的語法編輯功能實(shí)現(xiàn)批量處理。利用SPSS軟件對(duì)掘進(jìn)速度、貫入度、刀盤扭矩、總推力和刀盤轉(zhuǎn)速5個(gè)主要掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和處理。

（3）在各地層中挑選若干環(huán)能代表該地層特性的地段（砂礫復(fù)合層150環(huán)，其他7種地層各50環(huán)），由統(tǒng)計(jì)量化分析得出參數(shù)分布規(guī)律，進(jìn)而得出5個(gè)主要掘進(jìn)參數(shù)的合理范圍。