针对富水砂层下切削地下连续墙盾构机刀盘改造研究

随着地铁建设的高质量发展,地铁修建体量日趋庞大,线路纵横交错,换乘车站越来越多,新线施工时难免会面临穿越既有车站的情况。而地铁线路多经过城区人口密集、交通拥堵地段,沿城市道路而布置,这就导致施工场地严重受限。因此,在修建地铁时常常通过优化施工方法,改变传统施工工艺,从而满足施工与周边环境相协调。在复杂地质环境下,通过对盾构机刀盘选型及设计进行针对性研究,将刀盘进行适应性改造,加强刀具刀盘的强度、刚度和耐磨性,解决了富水砂层下采用软土刀盘切削地下连续墙盾构掘进施工难题,取得了良好的技术经济效果,为今后盾构机切削地下障碍物施工提供有力的技术支持。

适合极软淤泥土中掘进及适应破除混凝土纤维墙钢套筒始发接收的盾构选型

福州地铁5号线金华路站—金山站区间工程始发与接收处于富水砂层,采用钢套筒来应对涌水、涌砂风险,会遇到刀盘切削玻璃纤维筋混凝土墙。此时,配有滚刀刀盘的内置注浆盒的盾构更便于切削及穿越混凝土墙。但本区间隧道的隧底有85%的强度为45 kPa的极软淤泥地层,会引起机头下栽、盾构姿态较难控制的状况。此时应该选用尽可能轻的软土刮刀刀盘而非重一倍的复合滚刀刀盘。同时,注浆盒外置的盾构开挖直径较小的盾构,由于刀盘开挖轮廓与盾体的间隙较小,对地表沉降的影响也相对较小。注浆盒外置带来的问题是容易被混凝土墙体卡住。一旦卡住,处置相当困难。因此,为了满足这两种互相矛盾的需求,进行了针对性的刀盘选型和穿越墙体时的防卡设计。

富水地层下外置乌龟壳式土压平衡盾构无障碍始发技术研究

在福州地铁5号线1标4工区盾构区间施工中,通过对常规土压平衡盾构刀盘切削地下连续墙的钻研,针对刀盘设计一种无需扩径和改造的布置方案,针对外置注浆管路设计一种保护和侧面切削地下连续墙墙体的刀具,同时采用全钢套筒密闭始发技术的一种富水地层下外置乌龟壳式常规土压平衡盾构无障碍始发体系。该体系无需对传统的土压盾构机进行改造,即保留了常规软土盾构外置注浆管路设计的盾尾,无需配备复合刀盘,避免了盾构机重心前移、刀盘直径的扩大等造成后期掘进困难的问题;也可直接切削穿越高强度地下连续墙,规避了人工凿除盾构洞门的工序,从而避免盾构始发过程中的涌砂、涌水等高风险,大幅提高盾构始发的安全性。