復合地層中盾構機刀具磨損原因分析及更換案例
2014-04-23
1、工程概況及地質描述
工程位于深圳地鐵五號線，區(qū)間長度1278米,管片拼裝852環(huán)。該標段位于深圳市寶安區(qū)，所在地區(qū)為海積平原、沖洪積平原，地形略有起伏，沿線地面建筑物較多（上有大規(guī)模住宅小區(qū)、酒店及立交橋），道路兩側存在密集的電力、電信、雨水、上水、污水、燃氣、路燈等地下管線管道，地下管線管道的走向與道路平行，局部斜交。
該區(qū)間主要穿越的是礫質黏性土和全風化花崗巖，局部進入中風化、微風化花崗巖（基巖），而且花崗巖風化土中不均一存在花崗巖風化殘留體（孤石）。另外，存在多處孤石和近80m硬巖突起，巖石強度在45.4MPa～191.5 MPa之間，孤石大小各異，厚度在0.7m-1.8m之間，其中最大孤石尺寸為7.8m×2.5m×1.8m（長×寬×高），基巖侵入隧道高度在0-4m之間。隧道頂部覆土厚度僅為10.9m～23.6m。
據(jù)上所述，該標段施工干擾因素多、地質復雜、技術難度大。
2、不良地段的預處理措施
為保證盾構機順利掘進，對勘探出的兩段不良地質段采取了預處理措施。對距始發(fā)點50-104環(huán)段的孤石及基巖，采用深孔爆破技術進行松動和破碎；對距始發(fā)點260-317環(huán)微風化花崗巖地段，采用地面開挖豎井進行礦山法施工，而后盾構機空推通過。
3、盾構機刀具配置
選用的盾構機為海瑞克EPB6250型，具體刀具配置為：4把中心雙刃滾刀、31把單刃滾刀、64把刮刀、16把邊緣鏟刀和1把超挖刀。其中，滾刀設計成17"刀刃，安裝高度為175mm，刀間距100mm，其特點是，滾刀在推力的作用下貫入巖石，在開挖面上呈同心圓滾動，巖石被擠壓破碎，最終在刀盤推力作用下在切槽兩邊的巖石成片狀破碎。刮刀采用了與單刃滾刀組合的布局方式，在刀盤的四個方向分兩列布置，其高度為140mm，與滾刀高差為35mm，其寬度使得每把刀的切割滾跡在對開挖面先行擠壓破碎后由刮刀進行切削，完成間距內的切削效果。另外，邊緣鏟刀用來校準盾構的開挖直徑。超挖刀用于盾構曲線施工時的超挖及盾構姿態(tài)的調整。
該盾構機滾刀和刮刀、鏟刀混合配置的組合方案設計，既能有效開挖各種淤泥、砂土、粘土，又能適應各種全、強、中、微風化巖等，應對復合地層非常合理，并且經過1600米的掘進實際驗證，也是非常成功的。刀具布置如下圖：
4、前兩次刀具更換情況
該區(qū)段始發(fā)后按預定計劃實施了兩次換刀，計劃在到達礦山法豎井時進行整體整修。
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