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全斷面硬巖條件下的盾構(gòu)掘進(jìn)與管理

2012-10-10 09:04:02康寶生
隧道建設(shè)(中英文) 2012年1期
關(guān)鍵詞:硬巖中鐵刀盤

康寶生

(中鐵隧道集團(tuán)有限公司專用設(shè)備中心,河南洛陽 471009)

0 引言

在重慶軌道交通六號(hào)線一期,中鐵隧道集團(tuán)采用2臺(tái)羅賓斯敞開式TBM施工。在重慶軌道交通六號(hào)線二期投入7臺(tái)中鐵裝備(CREC)復(fù)合式TBM,在會(huì)展中心支線項(xiàng)目投入2臺(tái)土壓平衡盾構(gòu)和2臺(tái)中鐵復(fù)合式TBM施工。

在歐美國家,一般將隧道掘進(jìn)機(jī)統(tǒng)稱為TBM;在日本和我國,習(xí)慣上將硬巖掘進(jìn)機(jī)稱為TBM,將軟巖掘進(jìn)機(jī)稱為盾構(gòu)。盾構(gòu)與TBM的主要區(qū)別在于:1)盾構(gòu)能主動(dòng)提供穩(wěn)定工作面的壓力,而TBM(無論是單護(hù)盾TBM還是雙護(hù)盾TBM)則不能;2)盾構(gòu)和護(hù)盾式TBM依靠管片提供推力(雙護(hù)盾TBM也可以依靠圍巖提供推力),敞開式TBM依靠圍巖提供推力。中鐵復(fù)合式TBM與傳統(tǒng)的土壓平衡盾構(gòu)沒有太大區(qū)別,當(dāng)應(yīng)用于軟硬不均、上軟下硬的復(fù)合地層和軟土?xí)r,采取土壓平衡模式掘進(jìn)??紤]到重慶地區(qū)全斷面硬巖掘進(jìn)土壓平衡模式不易建立,提出了采用氣壓平衡模式下螺旋輸送機(jī)出碴方式的理念。因此,本文仍將中鐵復(fù)合式TBM稱為盾構(gòu)。

對(duì)于盾構(gòu)在軟巖以及軟硬不均地層中掘進(jìn)已經(jīng)有較多的研究總結(jié)文章,而對(duì)于盾構(gòu)在硬巖中掘進(jìn)的研究相對(duì)較少。李銳[1]、靳世鶴[2]、王小忠[3]、李茂文等[4]對(duì)硬巖地層盾構(gòu)掘進(jìn)施工技術(shù)進(jìn)行了探討;張勇智[5]對(duì)硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)刀具管理進(jìn)行了分析研究;楊書江[6]對(duì)成都地鐵泥水平衡及土壓平衡盾構(gòu)法施工進(jìn)行了對(duì)比分析;王玉卿[7]介紹了重慶地鐵復(fù)合式TBM施工應(yīng)用情況。上述文章從不同角度和側(cè)面探討了盾構(gòu)(TBM)施工技術(shù),但就盾構(gòu)在諸如重慶地區(qū)這樣全斷面、長(zhǎng)距離硬巖中的掘進(jìn)與管理,尤其是在創(chuàng)新管理思路、樹立硬巖掘進(jìn)理念等方面進(jìn)行系統(tǒng)分析論述的尚不多見。本文結(jié)合設(shè)備制造商提供的設(shè)備使用管理注意事項(xiàng)和使用管理的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),就全斷面硬巖條件下的盾構(gòu)掘進(jìn)與管理進(jìn)行探討。

1 工程概況

重慶軌道交通六號(hào)線二期盾構(gòu)區(qū)間線路總長(zhǎng)16.65雙線km,分茶園段、蔡家段和北碚段3個(gè)區(qū)段。重慶會(huì)展中心配套市政交通工程項(xiàng)目盾構(gòu)區(qū)間隧道左線長(zhǎng)4 186 m,右線長(zhǎng)4 083 m。

六號(hào)線二期盾構(gòu)區(qū)間通過地層基本上以砂質(zhì)泥巖和砂巖為主,泥巖和砂巖抗壓強(qiáng)度為10~60 MPa,較大部分地段的巖層產(chǎn)狀比較平緩。全線地表出露地層較簡(jiǎn)單,主要由人工填土、粉質(zhì)黏土、砂巖和砂質(zhì)泥巖組成。沿線地下水可劃分為第四系松散層孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水,水量差異較大。蔡家段地層結(jié)構(gòu)中,砂巖、泥巖、砂巖泥巖混合段所占比例分別為40.19%、48.44%、11.37%,其中砂巖強(qiáng)度(單軸抗壓)為29.7 ~41.1 MPa,砂質(zhì)泥巖強(qiáng)度為 6 ~16.1 MPa;北碚段隧道埋深為20~55 m,位于巖石地層內(nèi)。隧道穿越砂質(zhì)泥巖、砂巖,最大坡度為25‰,巖層級(jí)別為Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí),單軸抗壓強(qiáng)度大部分為6.1~31.9 MPa,少數(shù)地段超過60 MPa。地下水為基巖裂隙水,水量較少。茶園段全線地表出露地層較為簡(jiǎn)單,即由第四系全新統(tǒng)松散土層和侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組基巖為陸相河湖碎屑沉積,主要由砂質(zhì)泥巖和砂巖組成,隧道圍巖中以基巖為主,圍巖性質(zhì)變化、差異較大,基巖飽和抗壓強(qiáng)度為 4.8 ~27.9 MPa,天然抗壓強(qiáng)度為 8.1 ~37.3 MPa,且軟硬相間。

會(huì)展中心盾構(gòu)段隧道頂部覆土厚度為10~86 m。地層由第四系全新統(tǒng)松散層和侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組巖層組成,基巖主要為砂質(zhì)泥巖和砂巖。中等風(fēng)化砂質(zhì)泥巖的飽和抗壓強(qiáng)度為3.8~9.7 MPa,巖體等級(jí)為Ⅳ~Ⅴ級(jí);砂巖呈灰色,中等風(fēng)化的飽和抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為33.4 MPa,巖體等級(jí)為Ⅲ級(jí);里程K9+300~K12+142段圍巖較淺,砂巖呈紅色,中等風(fēng)化,飽和抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為25.3 MPa,巖體等級(jí)為Ⅳ級(jí)。

2 盾構(gòu)主要配置情況

中鐵9臺(tái)盾構(gòu)和羅威特(LOVAT)2臺(tái)盾構(gòu)的主驅(qū)動(dòng)均為變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng),其鉸接方式都為歐美盾構(gòu)慣用的被動(dòng)鉸接式。盾構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 盾構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)Table 1 Parameters of shield machines

為防止在全斷面硬巖掘進(jìn)中盾構(gòu)出現(xiàn)大的滾動(dòng),中鐵盾構(gòu)在前盾盾殼頂部安裝了2個(gè)液壓油缸撐靴穩(wěn)定器,在7臺(tái)大功率盾構(gòu)的前盾和中盾下部又增加了8個(gè)液壓擺動(dòng)油缸(見圖1)。其思路是:在硬巖掘進(jìn)巖層不能給盾體提供足夠的扭轉(zhuǎn)阻力時(shí),將穩(wěn)定器支撐在徑向開挖面上隨盾體向前移動(dòng);穩(wěn)定器與盾體底部及上部與開挖面的接觸點(diǎn)一起形成一個(gè)三角形支撐結(jié)構(gòu),撐靴油缸可以吸收主機(jī)傳來的振動(dòng),同時(shí)對(duì)刀盤振動(dòng)形成半剛性約束,減少刀盤的振動(dòng),增大盾體與開挖面的摩擦力以獲得更大的反扭矩,減少盾體由于刀盤扭矩引起的滾動(dòng)。

在會(huì)展中心支線項(xiàng)目使用的2臺(tái)羅威特盾構(gòu),是專門針對(duì)廣東地區(qū)軟硬不均、上軟下硬的復(fù)合地層設(shè)計(jì)的,進(jìn)場(chǎng)前經(jīng)多方論證,認(rèn)為其能夠滿足重慶地區(qū)施工需要。

3 盾構(gòu)掘進(jìn)中出現(xiàn)的主要問題

在重慶全斷面硬巖掘進(jìn)中,無論是羅威特盾構(gòu)還是中鐵盾構(gòu)都出現(xiàn)過一些問題,但總體來說,掘進(jìn)比較順利。11臺(tái)盾構(gòu)在重慶施工期間的最高月進(jìn)度情況見表2。

圖1 中鐵盾構(gòu)圖Fig.1 CREC shield machine

3.1 中鐵盾構(gòu)出現(xiàn)的主要問題

1)中心刀異常損壞。損壞的中心刀無法正常拆卸,大多只能采取氣體割除的辦法拆除。9臺(tái)盾構(gòu)施工概況見表3,中心刀異常損壞情況見表4。由表4可知,中心刀的異常損壞一般多發(fā)生在300~500環(huán),為多把集中損壞。隨著后期刀具管理的加強(qiáng),中心刀異常損壞現(xiàn)象已呈減少趨勢(shì)。新中心刀見圖2,嚴(yán)重磨損無法拆卸的中心刀見圖3,割除報(bào)廢的中心刀見圖4。從表3和表4可以看出:中鐵20號(hào)盾構(gòu)因其所處地質(zhì)狀況較好(主要為砂質(zhì)泥巖),中心刀沒有出現(xiàn)異常損壞;中鐵27號(hào)盾構(gòu)2011年4月6日始發(fā),掘進(jìn)僅1個(gè)多月時(shí)間,未顯示中心刀異常磨損;其余7臺(tái)盾構(gòu)中心刀均有不同程度異常磨損。

表2 11臺(tái)盾構(gòu)最高月進(jìn)度數(shù)據(jù)Table 2 Maximum monthly advance rates of different shield machines m

表3 9臺(tái)中鐵盾構(gòu)施工概況Table 3 Tunneling data of 9 CREC shield machines

表4 中鐵盾構(gòu)中心刀異常損壞情況統(tǒng)計(jì)Table 4 Statistics of abnormal damages of CREC shield center cutters

圖4 割除報(bào)廢的中心刀Fig.4 Dismantled center cutter

2)滾刀壓塊脫落。滾刀壓緊塊螺栓斷裂或松動(dòng),壓緊塊移位,從而失去壓緊刀具的功能,導(dǎo)致滾刀楔形塊移位或丟失,滾刀刀圈變形,刀具難于拆卸,嚴(yán)重時(shí)造成刀具損壞(見圖5和圖6)。

圖5 楔形塊移位Fig.5 Displacement of wedge block

圖6 壓緊塊移位、楔形塊丟失Fig.6 Displacement of compacting block and missing of wedge block

3)卡盾。一種情況是由于注漿加固停機(jī)時(shí)間長(zhǎng),盾尾被水泥砂漿包裹造成卡盾,經(jīng)過處理比較容易脫困;另一種情況則是盾殼被巖體卡住,停機(jī)處理時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高。1臺(tái)盾構(gòu)在直線段被卡,采用礦山法處理45 d脫困;另2臺(tái)在650 m曲線上被卡,采取多種措施后1臺(tái)脫困,另1臺(tái)采用礦山法處理50多d才脫困。對(duì)于盾構(gòu)卡盾的原因有不同的看法,一種認(rèn)為是刀盤開挖直徑不夠,另一種認(rèn)為是換刀不及時(shí);另外,當(dāng)出現(xiàn)卡盾跡象時(shí)調(diào)向糾偏過猛也會(huì)造成卡盾。

4)筒體和螺旋軸葉片磨損。一臺(tái)盾構(gòu)掘進(jìn)952環(huán),螺旋輸送機(jī)底部第2節(jié)法蘭后20 mm左右的位置出現(xiàn)了10 cm×3 cm的破損面(見圖7);另一臺(tái)掘進(jìn)935環(huán)時(shí)發(fā)現(xiàn)螺旋輸送機(jī)基本不出土,只出水,土倉內(nèi)土壓逐漸增大。清理土倉后發(fā)現(xiàn)螺旋輸送機(jī)軸葉片磨損嚴(yán)重,耐磨層基本磨損,特別是土倉中的螺旋輸送機(jī)軸葉片磨損更加嚴(yán)重(見圖8)。

圖7 螺旋輸送機(jī)筒體磨穿Fig.7 Worn out of case of screw conveyor

3.2 羅威特盾構(gòu)出現(xiàn)的主要問題

1)軸葉片磨損。羅威特L247盾構(gòu)掘進(jìn)完成會(huì)展中心右線(約2 230 m)后,螺旋輸送機(jī)軸葉片出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的磨損(磨損情況好于中鐵盾構(gòu))。磨損情況見圖9,新葉片示意圖見圖10。

2)設(shè)計(jì)缺陷。液壓系統(tǒng)漏油嚴(yán)重、修理困難,管片安裝機(jī)抓舉頭抓舉不牢。

3)馬達(dá)多次發(fā)生故障。在掘進(jìn)647~1 219環(huán)過程中,羅威特L246盾構(gòu)螺旋輸送機(jī)馬達(dá)7次損壞,最嚴(yán)重的掘進(jìn)7環(huán)就損壞。其中1次與液壓油污染有關(guān),1次與螺旋輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪磨損有關(guān)。

4 全斷面硬巖盾構(gòu)掘進(jìn)需要重點(diǎn)注意的問題

4.1 樹立新的理念

要按照全斷面硬巖掘進(jìn)的理念管理使用盾構(gòu)。施工初期,對(duì)盾構(gòu)在全斷面、長(zhǎng)距離硬巖地層中掘進(jìn)認(rèn)識(shí)不足、準(zhǔn)備不充分,特別是還沒有樹立全斷面硬巖盾構(gòu)掘進(jìn)的理念,仍然按照傳統(tǒng)的土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)理念和方法操作使用和管理,故障率高、進(jìn)度慢。經(jīng)過不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),充分理解重慶地區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn),在全斷面硬巖情況下,按照硬巖掘進(jìn)的工況要求和掘進(jìn)理念指導(dǎo)、管理和操作盾構(gòu),使施工得以順利進(jìn)行。按照硬巖掘進(jìn)理念管理使用盾構(gòu),既包括加強(qiáng)刀具管理、合理選擇掘進(jìn)參數(shù)、仔細(xì)控制盾構(gòu)姿態(tài),又包括同步注漿控制和管理。盾構(gòu)在全斷面硬巖中掘進(jìn),地表不易發(fā)生坍塌和隆起,這與在軟土或者軟硬不均地層中掘進(jìn)地表變化情況有較大不同,對(duì)同步注漿的要求也不完全相同。因此,要合理確定注漿量和注漿壓力等主要參數(shù),并根據(jù)硬巖地層情況選擇和調(diào)整漿液質(zhì)量以達(dá)到最佳,否則,盾構(gòu)姿態(tài)也會(huì)因?yàn)樽{出現(xiàn)問題,造成卡盾或者管片錯(cuò)臺(tái)、破損(見圖11),影響施工質(zhì)量。牢固樹立硬巖掘進(jìn)理念對(duì)防止盾構(gòu)卡盾尤為重要。

圖11 管片錯(cuò)臺(tái)、破損情況Fig.11 Dislocation and damage of segment

4.2 合理選擇掘進(jìn)參數(shù)

合理的掘進(jìn)參數(shù)對(duì)保護(hù)刀具、確保盾構(gòu)順利推進(jìn)非常重要。在軟巖施工中,往往采用大推力、低轉(zhuǎn)速、大貫入度。在全斷面硬巖中,要采用提高轉(zhuǎn)速、降低推力、減小貫入度的方法進(jìn)行盾構(gòu)推進(jìn)。在硬巖情況下,總推進(jìn)力過大,容易造成刀具過載,發(fā)生刀具軸承、刀圈等異常損壞;貫入度過大,容易造成刀具受軸向力增大,發(fā)生因密封漏油導(dǎo)致軸承損壞、刀圈移位或斷裂等異常損壞。要根據(jù)地層情況,合理選擇總推進(jìn)力,確保刀具不過載;合理選擇刀盤轉(zhuǎn)速,660 kW盾構(gòu)轉(zhuǎn)速應(yīng)達(dá)到2 r/min,1 200 kW 盾構(gòu)應(yīng)達(dá)到 3.5 ~4.5 r/min;刀具貫入度控制在8~10 mm/r為宜。

4.3 嚴(yán)密監(jiān)控盾構(gòu)姿態(tài),謹(jǐn)慎進(jìn)行盾構(gòu)糾偏

嚴(yán)格控制盾構(gòu)姿態(tài),盡量保證盾構(gòu)沿直線掘進(jìn),避免盾構(gòu)掘進(jìn)方向出現(xiàn)大的變化和調(diào)整,正常掘進(jìn)時(shí)盾構(gòu)豎直和水平方向姿態(tài)的調(diào)整量不超過6 mm/環(huán)。推進(jìn)過程中特別要關(guān)注掘進(jìn)姿態(tài)和盾尾鉸接壓力變化,鉸接和盾尾應(yīng)處于正常的浮動(dòng)狀態(tài),鉸接油缸壓力應(yīng)控制在10 MPa以下,鉸接油缸行程應(yīng)控制在80 mm以內(nèi),其行程差應(yīng)控制在20 mm以內(nèi)。掘進(jìn)中如果盾構(gòu)總推力,特別是鉸接壓力和行程有逐步增大的趨勢(shì)時(shí),應(yīng)及時(shí)分析、調(diào)整掘進(jìn)參數(shù),通過收放鉸接油缸調(diào)整鉸接壓力及行程差來控制盾尾姿態(tài),必要時(shí)開倉確認(rèn)保徑刀磨損量。在硬巖掘進(jìn)中,當(dāng)邊刀磨損5~8mm后,盾構(gòu)會(huì)出現(xiàn)卡盾和轉(zhuǎn)向困難的趨勢(shì),要注意換刀。在曲線段掘進(jìn)時(shí)尤其要注意鉸接釋放量,使盾尾姿態(tài)盡可能與曲線半徑相吻合。盾構(gòu)姿態(tài)發(fā)生變化需要調(diào)整或糾偏時(shí),調(diào)整的幅度要適當(dāng),每環(huán)的糾偏量不要過大,盡量接近理論糾偏值。

4.4 切實(shí)加強(qiáng)刀具管理

1)確保安裝質(zhì)量。更換刀具時(shí),要將安裝面清潔干凈,刀座、壓緊塊結(jié)合面無損傷;要保證螺栓及螺孔質(zhì)量;在緊固螺栓時(shí),要對(duì)壓緊塊敲擊震動(dòng),確保安裝到位;螺栓緊固要保證緊固力矩。對(duì)于刀盤外圍刀具,特別是44號(hào)和43號(hào)刀具,若其壓緊塊表面有1 mm的顆粒存在或刀具安裝不到位造成1mm的間隙存在,將減少盾構(gòu)的開挖半徑約3 mm。

2)及時(shí)檢查。由于進(jìn)入砂巖地層,巖石強(qiáng)度普遍為40~70 MPa,刀具磨損速度較泥巖地層加快,應(yīng)縮短刀具檢查的間隔時(shí)間(掘進(jìn)15環(huán)左右或更短檢查一次);換完刀具掘進(jìn)第1環(huán)后開倉檢查刀具螺栓、壓塊等情況,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理,刀具螺栓松動(dòng)后重新安裝時(shí)要注意結(jié)合面的清潔;每掘進(jìn)15環(huán)或每天進(jìn)行刀具檢查。如果檢查間隔時(shí)間長(zhǎng),一旦發(fā)生螺栓失效,將導(dǎo)致刀具產(chǎn)生移位或晃動(dòng),并在振動(dòng)和沖擊作用下,進(jìn)一步損壞刀座和壓緊塊,從而使刀具安裝的配合面受到損壞,以至于發(fā)生連鎖反應(yīng),導(dǎo)致后期刀具大面積出現(xiàn)問題。

3)嚴(yán)格控制刀具磨損量。為確保盾構(gòu)開挖直徑,需密切關(guān)注保徑刀磨損量,盾構(gòu)通過直線段或大半徑曲線段時(shí),44號(hào)刀的最大磨損量不得超過10mm;盾構(gòu)通過小半徑曲線段時(shí),應(yīng)該更加注意保徑刀的磨損檢查,該刀最大磨損量不得超過8 mm。若地質(zhì)情況穩(wěn)定時(shí),每天應(yīng)檢查一次外圍刀具的磨損量。在更換44號(hào)保徑刀時(shí),需要同時(shí)更換與其相鄰的43號(hào)和42號(hào)等過渡刀,以保證44號(hào)保徑刀工作的環(huán)境。

5 值得思考的幾個(gè)問題

1)加強(qiáng)項(xiàng)目管理,搞好施工組織。盾構(gòu)施工是專業(yè)性較強(qiáng)的綜合技術(shù)工程,是對(duì)項(xiàng)目管理水平的綜合檢驗(yàn)。在軟巖(土)中掘進(jìn),即使發(fā)生卡盾,可以通過鉸接油缸的收放或者使用拉桿,一般都能使盾殼脫困;但當(dāng)掘進(jìn)至硬巖特別是全斷面硬巖時(shí),出現(xiàn)卡盾跡象時(shí),如果急于求成,用軟巖掘進(jìn)理念處理往往適得其反。當(dāng)卡盾情況比較嚴(yán)重時(shí),不但使用鉸接油缸不能脫困,即使焊接拉桿也同樣不起作用。若著急蠻干,會(huì)損壞鉸接油缸,造成盾尾嚴(yán)重變形。此時(shí),唯一的辦法就是采用鉆爆法從刀盤向盾尾開挖,徹底清除卡盾的巖石,這樣停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)、損失大。因此,嚴(yán)密、科學(xué)的施工管理和施工組織是確保盾構(gòu)順利推進(jìn)的重要條件。

2)加強(qiáng)教育培訓(xùn),增強(qiáng)各級(jí)人員的責(zé)任心。要認(rèn)真落實(shí)項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)值班制度,把問題發(fā)現(xiàn)在“掌子面”,解決在“掌子面”。特別是要堅(jiān)持“班會(huì)”、“例會(huì)”制度,通過分析掘進(jìn)參數(shù)、總結(jié)施工情況,從蛛絲馬跡中發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)解決。羅威特L246盾構(gòu)螺旋輸送機(jī)馬達(dá)連續(xù)7次發(fā)生故障,第7次損壞后,管理、技術(shù)和作業(yè)人員冷靜分析、逐條排查頻繁損壞的可能原因,就更換馬達(dá)時(shí)安裝精度、清洗系統(tǒng)并換油、加強(qiáng)掘進(jìn)管理提出了明確要求和量化指標(biāo)。即在安裝調(diào)試和掘進(jìn)過程中,螺旋輸送機(jī)馬達(dá)最大轉(zhuǎn)速不能超過15 r/min,設(shè)置12 r/min為警戒線,超過該數(shù)值時(shí)必須上報(bào)項(xiàng)目總工批準(zhǔn)。自本次修復(fù)后,盾構(gòu)連續(xù)掘進(jìn)275環(huán)未發(fā)生故障,每天掘進(jìn)14~16環(huán),直至完工。

3)嚴(yán)格考核管理,強(qiáng)化文明施工。與泥水盾構(gòu)相比,土壓平衡盾構(gòu)的出渣方式?jīng)Q定了要搞好文明施工確實(shí)需要花費(fèi)更大的力氣、采取更多的措施。多個(gè)項(xiàng)目實(shí)踐證明,搞好文明施工,就能使設(shè)備維修保養(yǎng)到位、設(shè)備故障率低、施工質(zhì)量高。文明施工并不會(huì)過多占用施工時(shí)間,但其提高盾構(gòu)施工的效率是可觀的。強(qiáng)化文明施工,必然促使項(xiàng)目各級(jí)人員對(duì)施工中的設(shè)備和管理細(xì)節(jié)進(jìn)行重視,能夠及早發(fā)現(xiàn)問題,及時(shí)處理。

4)落實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),重視組裝調(diào)試。盾構(gòu)組裝調(diào)試是保證盾構(gòu)正常施工的一個(gè)重要環(huán)節(jié),不管是舊設(shè)備還是新設(shè)備,必須按照相關(guān)的技術(shù)文件要求進(jìn)行組裝,大到各系統(tǒng)的調(diào)試,小到螺栓的緊固都要認(rèn)真對(duì)待,嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。隨著盾構(gòu)數(shù)量的增加,加之工期壓力,個(gè)別項(xiàng)目管理人員錯(cuò)誤地從盾構(gòu)組裝上節(jié)約時(shí)間,認(rèn)為組裝調(diào)試遺留的問題可以邊掘進(jìn)邊改進(jìn)。其實(shí)往往組裝期間留下的問題,在施工中不易處理甚至無法處理,只能等到設(shè)備到達(dá)合適的位置才能處理,設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間處于帶病作業(yè)狀態(tài),影響施工進(jìn)度。

6 結(jié)論與討論

在全斷面硬巖中使用盾構(gòu),必須用硬巖施工的理念進(jìn)行盾構(gòu)管用養(yǎng)修,重點(diǎn)是加強(qiáng)刀具管理,及時(shí)檢查和更換刀具,尤其是刀盤外周刀具;根據(jù)巖層特點(diǎn)合理選擇掘進(jìn)參數(shù)也很重要;全斷面硬巖盾構(gòu)掘進(jìn)不易建立土壓平衡模式,當(dāng)采用氣壓模式或敞開式模式掘進(jìn)時(shí),土倉中的渣土較少,流動(dòng)性不好,不能很好地將螺旋輸送機(jī)的螺旋軸懸浮起來,螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速過快,加快了螺旋輸送機(jī)軸和筒壁的磨損,要注意適當(dāng)增加土倉內(nèi)的渣土量,降低螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速;合理進(jìn)行渣土改良,有利于降低溫度和減少摩擦、保護(hù)刀具、降低螺旋輸送機(jī)磨損,提高掘進(jìn)效率。

如盾構(gòu)主要配置情況所述,為防止盾構(gòu)在全斷面硬巖中掘進(jìn)出現(xiàn)滾動(dòng),9臺(tái)中鐵盾構(gòu)分別安裝了撐靴穩(wěn)定器和擺動(dòng)油缸,但由于多種原因,施工中并未使用,沒有檢驗(yàn)其功效,本文對(duì)此不作討論和評(píng)價(jià)。實(shí)踐證明,在全斷面硬巖中,刀盤開挖直徑是一個(gè)特別需要重視的問題。從設(shè)計(jì)制造方面來說,刀盤開挖直徑取決于刀盤外周刀具的高度;從使用來說,刀盤開挖直徑與刀盤外周刀具的磨損量密切相關(guān)。在設(shè)備采購階段,也有片面強(qiáng)調(diào)減小開挖直徑以減少注漿量的說法,這是不正確的。刀盤的開挖直徑必須與地質(zhì)情況相適應(yīng),不能以軟巖盾構(gòu)刀盤的開挖直徑與砂卵石地層甚至硬巖盾構(gòu)刀盤的開挖直徑進(jìn)行比較。在密實(shí)膠結(jié)的砂卵石地層(也稱為“鐵板砂”)尤其是全斷面硬巖情況下,足夠的開挖直徑對(duì)確保盾構(gòu)正常掘進(jìn),特別是防止卡盾尤為重要。因此,在盾構(gòu)設(shè)計(jì)制造過程中,必須對(duì)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況進(jìn)行全面了解,如有必要及時(shí)做好補(bǔ)勘,這對(duì)盾構(gòu)刀盤刀具進(jìn)行有針對(duì)性設(shè)計(jì)制造和配置至關(guān)重要。

無論何種品牌盾構(gòu),在使用中都會(huì)不可避免地出現(xiàn)一些問題,有的是設(shè)計(jì)不合理產(chǎn)生的,有的是制造缺陷或者零部件質(zhì)量問題引起的。根據(jù)地質(zhì)情況選擇合適的掘進(jìn)參數(shù)和碴土改良方式、嚴(yán)格執(zhí)行操作和維修保養(yǎng)規(guī)定,是保持設(shè)備性能完好、確保施工的重要環(huán)節(jié);牢牢把握“人和機(jī)器要和諧、機(jī)器和地層要和諧、人和地層要和諧”的盾構(gòu)選型、使用和管理理念,是盾構(gòu)法施工的關(guān)鍵。在全斷面硬巖中掘進(jìn),按照硬巖掘進(jìn)理念管理使用盾構(gòu),遵循“小推力、高轉(zhuǎn)速、低貫入度、勤檢查、早更換”的原則,能夠保證盾構(gòu)順利推進(jìn),取得較高的掘進(jìn)速度。

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