穿越硬岩段的盾构隧道长度也日益增多
来源:    发布时间: 2019-10-29 05:45    次浏览   

土压平衡盾构虽然和硬岩掘进机(图1b)在掘进方式、机械总体设计思路上有较大区别,但在硬岩段对刀具要求是类似的。本文从当前地质勘察现状及硬岩掘进机刀具设计原理出发,结合国外硬岩tbm工程勘察要求及试验项目,提出了硬岩地段地质勘察建议。

摘要随着地铁线路的延伸及建设力度的加大,穿越硬岩段的盾构隧道长度也日益增多。但从目前工程实践来看,盾构机在通过该段时施工进度及难度与预想有一定差距。从当前地质勘察现状及硬岩掘进机刀具设计原理出发,对硬岩段盾构工程地质勘察提出建议。关键词盾构硬岩勘察滚刀盾构法隧道是利用盾构机连续进行开挖面支护、土方挖掘、管片拼装等循环步骤修建而成的隧道。和传统的矿山法隧道相比,具有自动化程度高、安全快速等优点,已被广泛地应用到城市地铁及其他市政工程中。

1盾构工程地质勘察特点(1)地质勘察报告不仅被设计部门使用(结构与其他土木工程相比,盾构工程,尤其是硬岩地设计),更重要的是要被工程承包商使用(盾构机选型及详细设计、工期筹划等)。(2)地质勘察报告中不仅包括常规力学实验,还需包括针对盾构工法的特殊实验。甚至不同的盾构机、刀具设计模型所要求的实验项目及程序有所不同。(3)常规力学实验中有效数据的判别标准与常见土木工程不同。2硬岩滚刀破岩原理

(2)起裂阶段:沿粉碎区周边应力大于岩体的抗拉强度或抗剪强度时,便产生张拉裂缝。该裂缝是滚刀能否破岩的先决条件。在应力核心区下层是应力过渡区(transitionzone),该区为应力衰减区,对岩体裂缝的产生不起控制性作用。在刀刃正下方分布有主裂缝,由于其方向与破岩方向一致,因此也不能显著地提高破岩效率,但能加大下个循环中压入阶段应力范围。

发布时间:2013-11-29 09:38:46

盾构机刀具在盾构设计、施工中有十分重要意义。其直接关系到工程能否安全、按时、顺利地进行。根据目前正在施工的广州及深圳地铁建设经验,随着城市轨道路网的延伸及建设力度的加大,盾构区间不仅需穿越常见的软弱地层,同时还需在部分硬岩地段中通过。因此在刀具选择上既要考虑在软岩中开挖的需要,也要考虑在硬岩中的要求。

2.2破岩影响参数分析从滚刀破岩全过程分析,有以下因素直接影响裂缝能否形成:1)岩石硬度:在刀具挤压阶段,必须保证刀具硬度要高于岩石硬度,才能切入岩石表面,形成必要深度的应力核心区。2)抗压强度:刀具切入岩石表面后,当应力大于岩石抗压强度(单向应力条件)或抗压强度与地层主应力组合值(三向应力条件)时才能形成粉碎区,以保证裂缝产生位置具有一定深度。3)抗拉强度:是裂缝形成的力学原因。

在刀具布置上一般认为刮刀适用于土层及部分软岩,盘形滚刀(图1c、1d)适用于硬岩,其中单刃滚刀能用在强度很高的岩石中,国外曾有在抗压强度超过200mpa岩石中应用的工程记录。但从目前国内施工中所遇到的单轴抗压强度为120mpa岩体所反映的情况来看,此段土压平衡盾构(图1a)即使采用了单刃滚刀,其效果与预想也有一定距离。

(1)挤压阶段:滚刀在高推力作用下,切入岩石表面(切入深度1~10/15mm,取决于岩体强度),同时岩面产生局部变形及很高的接触应力。并在此应力作用下,刀刃与岩石接触部分的岩体产生粉碎区,即应力核心区(pressurecore)。此核心区深度越深、范围越大对提高破岩效率越明显。

(3)破碎阶段:当相邻滚刀的间距使起裂阶段产生的裂缝相互连通时,表面部分岩体便被裂缝分割,形成碎片并脱离开挖面。