高富水大漂石砂卵石地层土压平衡盾构施工关键技术_蒋宗全;王成;李围_9787113271862

大粒径漂石砂卵石地层是盾构法施工的世界性难题，主要表现为高强度大粒径的漂石处理困难、富水大漂石砂卵石地层掘进参数设定困难、刀盘刀具磨损严重、渣土改良难、超出土导致地表塌陷事故等。为解决高富水大漂石砂卵石地层区间隧道土压平衡盾构施工关键技术难题，本书依托成都地铁4号线二期西延线盾构区间隧道工程开展了专题研究。本书主要内容包括高富水大漂石砂卵石地层土压平衡盾构选型技术、高富水大漂石砂卵石地层盾构掘进控制技术、高富水大漂石砂卵石地层盾构刀具磨损与换刀技术、高富水大漂石砂卵石地层盾构掘进渣土改良技术、高富水大漂石砂卵石地层盾构掘进变形及控制技术。

盾构法在地下工程中应用广泛，但具有极强的地层适应性差的局限性，需要针对特殊地层进行专门设计。大粒径漂石砂卵石地层是盾构法施工的世界性难题，盾构在该地层中掘进时，由于土体塑流性差，土体在土仓内无法及时排出，时常出现盾构推力、刀盘扭矩异常增大，卡刀具刀盘，推进速度极其缓慢甚至卡机。同时，由于土仓土体颗粒之间为点对点传力，支护压力不能有效地施加到开挖面，极易出现地表沉降超限、塌方等事故。
成都地铁4号线二期西延线区间隧道盾构掘进遇到的主要问题为高强度大粒径的漂石处理困难、富水大漂石砂卵石地层掘进参数设定困难、刀盘刀具磨损严重、渣土改良难、超出土导致地表塌陷事故等。
因此，本书依托成都地铁4号线二期西延线盾构区间隧道，开展高富水大漂石砂卵石地层区间隧道土压平衡盾构施工关键技术研究有其重要意义。通过该技术的研究，解决现场盾构掘进难题，保证工程进度，节约工程成本，推动漂石砂卵石地层盾构法施工技术水平的进步，并推广应用，以期产生良好的社会经济效益。
本书的主要研究内容如下：
（1）高富水大漂石砂卵石地层土压平衡盾构选型技术
在分析漂石砂卵石地层对盾构性能的要求和盾构选型要点基础上，建立高富水大漂石砂卵石地层土压平衡盾构选型技术，并针对漂石砂卵石地层土压平衡盾构机进行特殊设计，包括盘刀具耐磨、防泥饼及渣土改良、螺旋输送机防喷涌及耐磨设计。分析漂石砂卵石地层土压平衡盾构卡机原因，提出刀盘脱困方法和卡机防止新技术，并研究内凹式盾构机刀盘螺旋输送机组合大漂石处理装置。
（2）高富水大漂石砂卵石地层盾构掘进控制技术
在分析盾构掘进参数及其相互关系基础上，盾构掘进速度及刀盘扭矩计算公式，基于ANN-GA联合的土压平衡盾构进行施工参数优化。
（3）高富水大漂石砂卵石地层盾构刀具磨损与换刀技术
在统计分析刀具磨损和磨损系数基础上，进行刀盘刀具的优化配置，提出换刀技术。
（4）高富水大漂石砂卵石地层盾构掘进渣土改良技术
在分析目前渣土改良的不足的基础上，提出土体改良试验方案，包括试验材料、试验内容、试验仪器及设备、膨润土性能评价。进行不同渣土改良试验结果比较分析，提出适应现场不同条件下的渣土改良方法。
（5）高富水大漂石砂卵石地层盾构掘进变形及控制技术
在分析盾构超挖对地层变形、松散带变化和地表塌陷基础上，分析大漂石砂卵石地层掘进状态、土体黏聚力和漂石分布位置对开挖面变形影响，后提出大漂石砂卵石地层盾构施工地层变形控制技术。
本书的研究成果大漂石高富水地层土压平衡盾构施工关键技术获中国电力建设集团科学技术奖一等奖，漂卵石地层刀盘被卡住脱困处理工法、高富水无胶结大漂卵石地层开仓换刀施工工法获中国电建集团工法。
本书第5章、第6章和第7章由中国电建集团铁路建设有限公司蒋宗全撰写，第1章和第2章由中国电建集团铁路建设有限公司王成撰写，第3章和第4章由莆田学院闽江学者讲座教授李围撰写。

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