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复合式土压平衡盾构机穿越富水卵石地层的技术应用

作者:  来源:中国盾构工程科技新进展 盾构时代  发布:2020/7/24  浏览: + 放大字体 | - 减小字体

摘 要:本文介绍了成都17号地铁线采用的复合式土压平衡盾构机的技术特点:盾构机的45%大开口率刀盘设计、独有的无轴带式螺旋输送机、PID 技术并配置防喷涌技术,采用以排为主、破碎为辅的设计理念,有效控制了地面沉降,成功破解了盾构法在富水性砂卵石地层掘进缓慢、事故频发的困境。


项目背景

成都17号地铁线是连接中心城区、温江、双流东升的市域快线,主要穿越富水性砂卵石地层,卵石含量约占75%,最大直径达0.4m,局部地段见漂石,最高卵石强度达121.8MPa,透水性强,易发生螺旋输送机卡机、地层塌方、喷涌等风险,施工难度巨大。设计方集成技术创新,采用以排为主、破碎为辅的设计理念,颠覆了传统成都地区盾构机设计,为成都地铁17 号线项目提供了20 台φ8.58m 复合式土压平衡盾构机。盾构机采用45% 大开口率刀盘设计、独有的无轴带式螺旋输送机、PID 技术并配置防喷涌技术,采用以排为主、破碎为辅的设计理念,有效控制地面沉降。

技术创新点

(1)大开口率刀盘设计

采用辐条+ 面板式刀盘设计,开口率高达45%,易于渣土及卵石排放,能够实现较高的掘进效率,同时可防止产生泥饼,适合在黏土、砂土、卵石等地层掘进;同时又可以更换为全滚刀刀盘,保证在大粒径卵石地层掘进。

(2)重型撕裂刀具设计

针对砂卵石地层采用重型撕裂刀,代替滚刀,以刮为主,破碎为辅的方式,有利于大直径高强度卵石的排出,改善了刀具易磨损、常更换的难题,提高了掘进施工效率。

(3)无轴式螺旋输送机设计

带式螺旋输送机设计,利于大直径卵石的排放,避免了大直径卵石对于螺旋输送机轴的磕碰,造成断轴的难题。

市场应用

成都17号线φ8.58m 复合式土压平衡盾构机采用的“以排为主,破碎为辅”的设计理念,颠覆了成都地区砂卵石地层盾构设计。截至目前应用于成都17 号线的20 台盾构机已经顺利出洞17 台,完成了该线80% 的开挖任务。期间开挖顺利、导向精确,并未出现掌子面坍塌、刀盘过度磨损、螺旋输送机卡顿等延误工期的状况。并且,该类盾构机在17号线平均日掘进达到5.9 环,改变了成都温江地区以前日掘进1-2 环的局面,最高日掘进达18 环(27m)。

成都17号线标段盾构机贯通现场

社会与经济效益

该项目首次采用“以排为主,破碎为辅”的设计理念,成功解决了盾构法在富水性砂卵石地层掘进缓慢、事故频发的状况,为盾构机行业的设计提供了新思想、新理念。该盾构机不仅设计与制造成本更小,而且掘进效率更高。目前,我国很多城市的地质都是以富水性砂卵石地层为主,因此,随着我国轨道交通事业的发展,在地铁建设领域,此类盾构机将拥有很大的市场。

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