复合地层土压平衡盾构隧道掘进参数与安全控制技术研究

发布时间：2020-02-17 05:38

【摘要】：盾构法因其施工快速、经济、安全等优点而成为城市地铁的主要修建方法之一。但盾构穿越复合地层仍然是城市地铁隧道施工的一个难题。目前,复合地层盾构施工中存在着盾构选型困难、刀具选型与刀盘的布置困难、掘进参数与地质条件匹配关系尚不明确、施工安全不易控制等问题。本文结合广州地铁[高塘石站～黄陂站]区间盾构隧道工程,针对复合地层土压平衡盾构隧道掘进参数与安全控制技术展开相关研究,得出了以下结论：(1)根据依托工程地质水文情况和盾构选型影响因素,进行了复合地层盾构选型,同时,根据盾构详细配置参数、刀盘和刀具配置、配备的辅助工法等因素,进行了盾构对不利地层的适应性分析；(2)结合大量设计复合地层盾构设计和施工成功经验,针对复合地层盾构刀盘的结构形式、刀具的类型和工作机理进行了研究分析,探明了复合地层盾构刀盘结构选型和刀具的选型及其组合方式的依据和原则,明确了复合盾构刀盘的布置方式、刀具的磨损规律及其影响因素,并结合刀具磨损的影响因素,提出了刀具磨损的控制措施。(3)记录现场掘进推力、掘进扭矩、刀盘转速等掘进参数,采用数理统计结合理论分析的方法对这些参数进行分析研究,探明了不同复合地层下盾构掘进参数的控制范围和需求额度,并得到了不同复合地层下各掘进参数之间的内在关系规律；(4)通过3DEC离散元法模拟盾构在穿越节理地层的情况下,不同复合地层下盾构施工开挖过程,探明了施工过程中地表沉降规律、围岩扰动范围、围岩变形规律、围岩应力分布规律特性和管片衬砌应力分布特征,并对施工安全性进行了分析。
【图文】：

广州,盾构施工,剖面示意图,硬岩

这些特点给复合地层盾构施工带来很大困难，广州以及本盾构区间常出现逡逑的复合地层情况主要有上软下硬复合地层、上硬下软复合地层、软硬交互复合逡逑地层以及全断面硬岩复合地层，如图２－１。逡逑ｐｚｎｚ逦—逡逑■逦￣邋—：—￣：—．＿逦Ｉ逦逦逦逦—．．．．逦逦逡逑软岩逦丨逡逑—７＾＂逦逦逦１逡逑Ｉ逦．．．．．．．…逡逑．．ｉｇｊｖ－ｙ－……邋｜，丨逦＾邋＂■“邋逦逦逦逦—逦＿逦：邋？＋！？．：．邋．．．邋．．．．．邋．．邋．二．———■＂■—“‘邋逦逦逡逑逦（ａ）上软下硬复合地层逦（ｂ）上硬下软复合地层逡逑——￣逦．邋Ｉｓ邋—＾—逦逦逦逦逡逑逦逦逦逦逦逦：邋■邋－邋二邋＿邋＿邋：邋．邋．邋．邋２逡逑＾逦，１１，丨，丨丨．．．？．逦■邋■．法．逡逑（Ｃ）软硬交互复合地层逦（ｄ）全断面硬岩复合地层逡逑图２－１广州典型复合地层剖面示意图逡逑总的来说，广州复合地层的情况极其复杂，对于复合盾构施工而言，过硬逡逑

区间,水文地质,工程地质,概况

２．２广州地铁六号线高塘石？黄坡盾构区间工程概况逡逑２．２．１区间工程平面位置及周边环境逡逑如图２－２所示，广州地铁六号线二期工程【高塘石站？黄阪站盾构区间】逡逑区间隧道沿既有道路布置，线路出高塘石站后，线路沿广汕路南侧前行，线路逡逑基本平行广油路，，大部分在道路下方通过。隧道沿道路南侧布设，道路南侧多逡逑为小山丘，隧道对周边环境影响较小。逡逑图２－２高？黄区间平面示意图逡逑２．２．２区间工程地质及水文地质概况逡逑本工程盾构区间隧道主要穿越的地层为：冲洪积砂层（Ｑ３＋４ａｌ＋Ｐｌ）、冲洪积土逡逑层（Ｑ／＋ＰＩ）、残积土层（Ｑｅｌ）、全风化带（Ｔ１Ｙ５３人Ｐｚｌ），部分区段穿越：强、逡逑中风化带（１１Ｙ５３人ＰＺ１）及微风化带（Ｐｚｌ），且此区段岩面起伏，于柂道洞身逡逑范围内形成上软下硬地层和全断面硬岩地层，如表２－１所示。逡逑隧道结构埋深位于地下水位以下，场地内普遍存在饱和砂层、圆碌层，结逡逑构松散
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U455.43

【参考文献】