長距離穿越強風化板巖盾構適應性分析研究

潘傳宇 周小亮 宗朝陽

摘要：本文通過對長沙地鐵4號線長距離穿越強風化板巖的施工經驗分析，從盾構刀盤與刀具、渣土系統、渣土改良系統、注漿系統四個方面全面的闡述了盾構在強風化地層的適應性。從刀盤刀具的配置與渣土改良的方法解決了盾構掘進中刀盤形成泥餅的問題，同時總結了在施工中同部注漿容易出現的問題，并提出解決辦法。

Abstract： This paper comprehensively expounds the shield adaptability in strong weathered slate from the four aspects of shield cutter disc and cutter， slag system， slag improvement system and grouting system through the construction experience analysis of the long-distance crossing of strong weathered slate in Changsha Metro Line 4. From the configuration of cutter head and cutter and the method of soil improvement， the problem of mud cake formed by cutterhead in shield tunneling is solved. At the same time， the problems that are easy to occur in the same part of grouting during construction are summarized， and solutions are proposed.

關鍵詞：適應性;開口率;泥餅;流塑性;排水固結

Key words： adaptability;aperture ratio;mud cake;flow plasticity;drainage consolidation

中圖分類號：U455.43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）21-0129-03

0? 引言

隨著我國地鐵建設逐漸進入高潮，盾構法施工由于其安全性好、施工速度快、環境污染小等因素被廣泛推廣使用。然而由于地質條件復雜多變，盾構施工中在不同地層中的施工參數與特征也不盡相同。現結合長沙地鐵4號線茶子山站～濱江新城站區間與濱江新城站～六溝垅站區間的施工經驗進行分析研究。對長沙地鐵4號線實際施工遇到的問題及相關參數進行分析總結，重點闡述盾構機在長距離穿越強風化地層時各個工作系統的適應性。避免在掘進中由于巖土類型、水文地質條件、巖土力學性質等因素所帶來的施工問題。

1? 工程概況

長沙市軌道交通4號線一標第四項目工程含一站兩區間，分別為濱江新城站，【茶～濱】區間和【濱～六】區間。本標段區間盾構機穿越主要地層類型為強、中風化板巖層，部分區域需穿越微風化板巖地層（每個區間均有約500m微風化板巖地層）;拼裝管片設計尺寸為外徑6000mm、內徑5400mm、寬度1500mm;管片拼裝模式為3+2+1，縱向連接管片螺栓16根，環向連接管片螺栓12根。

【茶～濱】區間左線起訖里程ZDK21+778.200～ZDK23+205.275，全長1427.370m，區間右線長1417.075m;【濱～六】區間左線起訖里ZDK23+407.975～ZDK24+249.700，長840.387m，區間右線長841.677m。茶濱區間設置兩個聯絡通道，濱六區間設置一個聯絡通道，兩區間均為單坡形式。茶濱區間最大坡度為23‰，隧道覆土10～30m。濱六區間最大坡度為25.107‰，隧道覆土9～15m。

2? 工程地質概況

根據勘察結果，茶～濱、濱～桐區間場地沿線覆蓋層厚度不均勻，基巖主要為元古界板溪群板巖，巖體為較破碎～較完整，局部存在全風化層，地層均勻性一般。茶～濱區間隧道結構底板主要地層有<7B>強風化板巖、<8B>中風化板巖、<9B>微風化板巖;結構頂板主要地層有<7B>強風化板巖、<8B>中風化板巖;結構線內地層主要地層為<7B>強風化板巖、<8B>中風化板巖、<9B>微風化板巖，隧道區間圍巖級別為Ⅳ～Ⅴ級。濱～桐區間隧道結構底板主要地層有<7B>強風化板巖、<8B>中風化板巖、<9B>微風化板巖;結構頂板主要地層有<5-2>粉質粘土、<6B>全風化板巖、<7B>強風化板巖、<8B>中風化板巖;結構線內地層主要地層為<7B>強風化板巖、<8B>中風化板巖、<9B>微風化板巖，隧道區間圍巖級別為Ⅳ～Ⅴ級。區間盾構通過地段房屋眾多，部分為樁基礎，地面沉降控制嚴格。

區間穿越的主要地層特性如下：

<7B>強風化板巖：褐黃、褐灰、青色，大部分礦物已風化變質，節理裂隙極發育，巖芯極破碎，呈碎塊狀，局部短柱狀，巖塊用手可折斷，沖擊鉆進困難，回轉鉆進容易，屬極軟巖，巖體極破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ類。經地質勘察，天然抗壓強度最大2MPa，最小0.68MPa，平均1.09MPa。