雙模式盾構(gòu)機(jī)在長(zhǎng)距離復(fù)合地層中模式轉(zhuǎn)換方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雙模式盾構(gòu)機(jī)施工領(lǐng)域，特別涉及一種雙模式盾構(gòu)機(jī)在長(zhǎng)距離復(fù)合地 層中模式轉(zhuǎn)換方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，盾構(gòu)機(jī)在國(guó)內(nèi)的隧道項(xiàng)目上得到了廣泛應(yīng)用，一般來(lái)說(shuō)盾構(gòu)設(shè)備的種類 與地質(zhì)一一對(duì)應(yīng)，都是單模式盾構(gòu)。盾構(gòu)在軟硬地層交替出現(xiàn)的地段掘進(jìn)中，其間若還存 在軟巖或上軟下硬的復(fù)合地層以及重要建筑物時(shí)，采取的方法主要有兩種：一種是采用 EPB掘進(jìn)模式；另一種是先將硬巖段采用礦山法施工，再采用盾構(gòu)空推拼裝管片通過(guò)。采用 EPB (土壓平衡掘進(jìn)模式），雖然能很好應(yīng)對(duì)軟巖和建筑物，但在硬巖中掘進(jìn)效率低下；采用 礦山法，不僅工序繁雜，成本高，而且由于爆破震動(dòng)，不利于沉降控制和建筑物保護(hù)，為了解 決不同地質(zhì)交替出現(xiàn)的情況，雙模式可轉(zhuǎn)換盾構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，解決了在軟硬地層交替出現(xiàn)的 地段正常掘進(jìn)；
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，雙模式盾構(gòu)機(jī)在使用中，轉(zhuǎn)換位置為軟、硬地層交接處，此處巖層風(fēng) 化程度較大，在地下水作用下，自穩(wěn)性極差，模式轉(zhuǎn)換施工風(fēng)險(xiǎn)大，安全性無(wú)法保障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種更安全的雙模式 盾構(gòu)機(jī)在長(zhǎng)距離復(fù)合地層中模式轉(zhuǎn)換方法。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：
[0006] -種雙模式盾構(gòu)機(jī)在長(zhǎng)距離復(fù)合地層中模式轉(zhuǎn)換方法，其步驟為：
[0007] A、軟巖地層轉(zhuǎn)入到硬巖地層中，盾構(gòu)機(jī)從土壓平衡掘進(jìn)模式轉(zhuǎn)換到硬巖掘進(jìn)模 式，轉(zhuǎn)換位置為硬巖地層中靠近軟硬地層交界面；
[0008] B、硬巖地層轉(zhuǎn)入到軟巖地層中，盾構(gòu)機(jī)從硬巖掘進(jìn)模式轉(zhuǎn)換到土壓平衡掘進(jìn)模式 時(shí)，轉(zhuǎn)換位置為硬巖地層中靠近軟硬地層交界面。
[0009] 模式轉(zhuǎn)換工藝決定了轉(zhuǎn)換期間須拆裝螺旋輸送機(jī)、中心回轉(zhuǎn)接頭、土倉(cāng)內(nèi)刮泥板 等EPB (土壓平衡掘進(jìn)模式）&TBM (硬巖掘進(jìn)模式）不同掘進(jìn)模式下的設(shè)備。在模式轉(zhuǎn)換期 間，無(wú)法實(shí)現(xiàn)帶壓工作，只能在常壓下工作，故TBM&EPB模式互轉(zhuǎn)時(shí)，必須確保掘進(jìn)掌子面 有足夠的穩(wěn)定性。
[0010] 一般情況下理解，模式轉(zhuǎn)換的最佳位置即為軟、硬地層交界面處，而軟、硬地層交 接處，巖層風(fēng)化程度較大，在地下水作用下，自穩(wěn)性極差，模式轉(zhuǎn)換施工風(fēng)險(xiǎn)大，安全性無(wú)法 保障；
[0011] 而本方法中，把模式轉(zhuǎn)換位置選擇在硬巖段靠近軟、硬交接面處，使轉(zhuǎn)換時(shí)，掘進(jìn) 掌子面有足夠的穩(wěn)定性，確保了模式轉(zhuǎn)換時(shí)地面建構(gòu)筑物的安全，
[0012] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟A中，轉(zhuǎn)換位置為硬巖地層中距軟硬地層交界面 20~25m處，如果模式轉(zhuǎn)換位置入硬巖段較多，則模式轉(zhuǎn)換后，該段巖層掘進(jìn)期間，刀具磨 損量增加，施工效率降低，施工成本增加，如果掘進(jìn)參數(shù)控制不當(dāng)，會(huì)造成刀具損壞，增加換 刀成本；如果模式轉(zhuǎn)換位置太靠近軟、硬交接面，則由于地層突變，掘進(jìn)掌子面土層無(wú)自穩(wěn) 性，導(dǎo)致模式轉(zhuǎn)換無(wú)法完成，須采取其他方法對(duì)掌子面加固后方能進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換，延長(zhǎng)施工 工期，增加施工成本，而本優(yōu)選方法對(duì)轉(zhuǎn)換位置的限定，是模式轉(zhuǎn)換前根據(jù)地勘資料，輔以 地質(zhì)雷達(dá)或其他物探技術(shù)進(jìn)行初步預(yù)判；施工過(guò)程中根據(jù)相關(guān)掘進(jìn)參數(shù)的突變，并配合超 前地質(zhì)鉆最終確定模式轉(zhuǎn)換最佳位置，即根據(jù)"地勘報(bào)告、地質(zhì)雷達(dá)輔助技術(shù)初判，掘進(jìn)參 數(shù)反饋細(xì)判"的原則確定地層軟硬交界面，綜合考慮EPB刀具配置在硬巖中的磨損和停機(jī)轉(zhuǎn) 換模式的穩(wěn)定性，確定從EPB轉(zhuǎn)換到TBM (硬巖掘進(jìn)模式）的最佳轉(zhuǎn)換位置為硬巖地層中距 軟硬交界面20~25m (盾構(gòu)長(zhǎng)度9. 95m+安全距離10~15m)，確保安全，提高掘進(jìn)效率，降 低成本。
[0013] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟B中，轉(zhuǎn)換位置為硬巖地層中距軟硬地層交界面 20~25m處
[0014] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟A中，硬巖下限長(zhǎng)度選定為100~150m，從TBM 轉(zhuǎn)換到EPB是進(jìn)入穩(wěn)定性差的圍巖，如果不及時(shí)轉(zhuǎn)換模式，很可能面臨塌方等安全事故，所 以不考慮硬巖下限長(zhǎng)度，肯定是需要從TBM轉(zhuǎn)換到EPB的，必定節(jié)約成本；
[0015] 而從EPB轉(zhuǎn)換到TBM如果未及時(shí)轉(zhuǎn)換模式，僅是刀具磨損加重，施工進(jìn)度上不去， 不經(jīng)濟(jì)，并未帶來(lái)安全事故，但是有一種情況，如果硬巖長(zhǎng)度很短，模式轉(zhuǎn)換的成本可能超 過(guò)由于EPB在硬巖中掘進(jìn)帶來(lái)的刀具磨損嚴(yán)重所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失，這種情況下，就不需要 轉(zhuǎn)換了，所以這里就有一個(gè)硬巖下限長(zhǎng)度的限定，而本申請(qǐng)的100~150m數(shù)據(jù)是從工期和 成本兩個(gè)角度分析，得出模式轉(zhuǎn)換中EPB轉(zhuǎn)換到TBM的硬巖下限長(zhǎng)度，更優(yōu)化施工過(guò)程，提 高掘進(jìn)效率，降低成本。
[0016] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，在進(jìn)行盾構(gòu)的掘進(jìn)模式轉(zhuǎn)換前，先通過(guò)工期和施工成本 進(jìn)行核算，核算出，硬巖下限長(zhǎng)度，再確定是否進(jìn)行掘進(jìn)模式的轉(zhuǎn)換，當(dāng)盾構(gòu)有軟巖地層準(zhǔn) 備進(jìn)入硬巖地層時(shí)，此時(shí)，若不進(jìn)行掘進(jìn)模式轉(zhuǎn)換，會(huì)導(dǎo)致如上述的問(wèn)題存在，所以需要降 低掘進(jìn)速度，如此，會(huì)增加工期和施工成本；但是，在施工中，盾構(gòu)掘進(jìn)模式的轉(zhuǎn)換本身需要 一定的工期和一定的施工成本，所以，通過(guò)與不進(jìn)行掘進(jìn)模式轉(zhuǎn)換的情況下所需的工期和 施工成本進(jìn)行比較，確定是否需要進(jìn)行掘進(jìn)模式的轉(zhuǎn)換，以達(dá)到最優(yōu)施工方案。
[0017] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，還包括步驟C，根據(jù)不同的地質(zhì)條件，調(diào)換所述步驟A、B 順序，或組合為多種排列順序，適用于各種巖層。
[0018] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟A中，盾構(gòu)機(jī)到達(dá)轉(zhuǎn)換位置時(shí)，整個(gè)土壓倉(cāng)完全進(jìn)入 硬巖地層后，盾構(gòu)機(jī)停機(jī)，改變掘進(jìn)模式，使轉(zhuǎn)換過(guò)程更安全。
[0019] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟B中，盾構(gòu)機(jī)到達(dá)轉(zhuǎn)換位置時(shí)，盾構(gòu)機(jī)停機(jī)，改變掘 進(jìn)模式，使轉(zhuǎn)換過(guò)程更安全。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：
[0021] 使施工過(guò)程更安全。
【附圖說(shuō)明】：
[0022] 圖1為本發(fā)明方法的示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合實(shí)施例及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解 為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本 發(fā)明的范圍。
[0024] 實(shí)施例1
[0025] 本實(shí)施例以南京至高淳城際快速軌道南京南站至祿口機(jī)場(chǎng)段工程TAOl標(biāo)段為 例，具體過(guò)程如圖1，為：
[0026] A、軟巖地層轉(zhuǎn)入到硬巖地層中，盾構(gòu)機(jī)從土壓平衡掘進(jìn)模式轉(zhuǎn)換到硬巖掘進(jìn)模 式，轉(zhuǎn)換位置為硬巖地層中靠近軟硬地層交界面；
[0027] 地質(zhì)條件從軟巖向硬巖過(guò)渡，或者說(shuō)從穩(wěn)定性差過(guò)渡到穩(wěn)定好的圍巖，則需要將 掘進(jìn)模式從EPB轉(zhuǎn)換到TBM，
[0028] 確定最佳轉(zhuǎn)換位置，第一，從地質(zhì)勘察資料入手，假設(shè)地質(zhì)分界面是明確的，即在 地層軟硬交界面是確定的情況下，在地質(zhì)詳勘資料的基礎(chǔ)上，輔以地質(zhì)雷達(dá)或其他物探技 術(shù)進(jìn)行細(xì)化。
[0029] 第二，分析EPB轉(zhuǎn)換到TBM的力學(xué)變化，從軟到硬，掘進(jìn)速度下降，掘進(jìn)荷載增大， 相應(yīng)的扭矩、推力等需要增大，因此掘進(jìn)參數(shù)會(huì)有一個(gè)較為顯著地變化，因?yàn)樯婕暗椒€(wěn)定 性，轉(zhuǎn)換位置選在硬巖中進(jìn)行，即在掘進(jìn)參數(shù)有顯著變化，以使整個(gè)刀盤完全處于穩(wěn)定性較 好的硬巖中，再開(kāi)始進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換作業(yè)。
[0030] 具體為：模式轉(zhuǎn)換前根據(jù)地勘資料，輔以地質(zhì)雷達(dá)或其他物探技術(shù)進(jìn)行初步預(yù)判； 施工過(guò)程中根據(jù)相關(guān)掘進(jìn)參數(shù)的突變，并配合超前地質(zhì)鉆最終確定模式轉(zhuǎn)換最佳位置，即 根據(jù)地勘報(bào)告、地質(zhì)雷達(dá)輔助技術(shù)初判，掘進(jìn)參數(shù)反饋細(xì)判，確定地層軟硬交界面