2017年 4月下
第46卷 第 8期
施 工 技 术 C0NSTRUCTION TECHN0L0GY 145
微膨胀黏土中盾构掘进技术
1 工程概况
合肥市轨道交通 1号线土建施工 1O个标段共包含 2站
3区间：湖南路站 、徽州大道站、贵阳路站一湖南路站盾构区
间(以下简称贵一湖区间)、湖南路站一徽州大道站盾构区
间(以下简称湖一徽区间)、滨湖车辆段明挖区间。2个盾构
区间上方覆土主要有：①杂填土、②黏土、③黏土，区间穿越
地层主要涉及：③黏土、④黏土。地下水类型主要为上层滞
水 ，水位埋深为 1．440～2．150m，含水层主要为①杂填土，距
离隧道结构顶板较远，对盾构施工没有直接影响，盾构隧道
范围内无地下水。车站开挖过程中揭示 的地下水情况和勘
察报告基本一致。本盾构区间穿越的②黏土、③黏土、④黏
土具有弱膨胀潜势，膨胀土具有显著的吸水膨胀和失水收缩
的变形性能。盾构区间采用土压平衡盾构进行施工。
2 主要技术措施
此类地层土体属于第四纪冲洪积层，隧道穿越地层土体
属于微膨胀性黏土 ，土体中含有少量灰白色高岭土，黏土矿物
用水湿润后具有可塑性，且具有与其他阳离子交换的能力。
盾构掘进时，刀盘前方注水量不足或注水量与泡沫注入
量未控制得当时，极易使土体吸附在刀盘及土仓壁上，但同
时又通过掘进增加土压来出土，最后导致刀盘结泥饼。
1)盾构针对性改造 针对本标段黏土层掘进，对盾构
进行适应性改造，重点针对刀盘、泡沫系统和膨润土注入系
统。盾构参数配置及改造项 目分别如表 1，2所示。
2)前期结泥饼情况及针对性技术措施 在前期掘进阶
段存在的主要问题是刀盘结泥饼，共结泥饼 3次，分别在第
1，31，70环，经过前 4个阶段的掘进，通过不断调整优化掘
进参数(见表 3)，逐步掌握了在此地层掘进的方法。
针对原设计水系统供水量不足且只在刀盘面板供水 的
情况 ，对原有的水系统进行了改造，增加了一套 15kW 的离
心泵 ，增加的水系统在胸板设有 2路注水通道 ，并可通过中
心回转体向刀盘面板注水，保证切削土体间光滑，极大地改
善了渣土改良的效果。正常掘进后刀盘扭矩为 900～1 200
kN·nl，掘进速度为 50～60mm／min。通过反复对掘进速度、
注水量、泡沫用量等参数不断地调整，得出在出土顺畅状态
下，最佳掘进速度与注水量、泡沫稀释度及使用量间的关系。
表 1 盾构参数配置
刀盘 妻 妻
4路发泡管路，设一 2 泡沫系统 台原液泵，泡沫注入
量控制不精确
7．5kW变频电机带
s 膨润土系统
力8bar
4 回转体 '肝
新订做刀盘。刀盘 结构形式为辐条式，
刀盘开口率为40％ 或60％，本标段采 用60％
原系统拆除，新增3 路单管单泵，可实现
泡沫注入量的精确 控制，并能预防泡沫 口堵塞
更换为 11kW 变频
电机带动挤压泵，最
大流量20 Ill ／h，最 高压力14bar
更换中心回转体，共 有5路注入通道，3
路泡沫，2路膨润土
3)加强盾构掘进控制 为将隧道轴线最终偏差控制在
规范范围内，盾构掘进时，应给隧道预留一定的偏移量，使盾
构机沿曲线的割线方向掘进，管片拼装时轴线位于弧线内
侧，以抵消侧向分力产生的水平位移。本工程隧道掘进过程
中，预偏量为 15—25ram，根据管片实测姿态适时调整。
4)加强管片选型和拼装控制 线路楔形量和管片楔形
量的匹配。由于本标段所使用的管片为通用环管片，每环管
片都含有 45mm的楔形量 ，管片拼装位置应按照管片和线路
的匹配关系进行组合 ，划分为具体的拼装段进行管片选型控
制。盾尾间隙<15mm时，要及时进行调整。
5)及时进行壁后注浆 ，稳定成型隧道 管片壁后注浆
选择重点考虑 2
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