103 / 2024-08-12 10:38:27

富水中粗砂-泥质粉砂岩地层双模盾构泥饼防控 关键技术

隧道工程；泥水-土压双模盾构；刀盘泥饼；泥饼预防；渣土改良

我国广泛分布有黏土矿物含量较高的土层和风化程度不均的岩层，盾构穿越时易出现结泥饼，盾构结泥饼已成为制约盾构安全高效施工的行业痛点问题。本文针对广州地铁12号线某区间中粗砂-泥质粉砂岩复合地层盾构结泥饼问题，分析双模盾构泥水模式下刀盘泥饼形成过程及掘进参数变化规律，研究模式切换后土压平衡下基于盾构渣土调控的泥饼预防方法，并提出粗-细颗粒混合黏性地层理想渣土状态。研究表明：1）土压-泥水串联式双模盾构在泥水模式下形成泥饼后，盾构总推力明显增大，推进速度逐渐减小为0，刀盘扭矩小幅度增加，且总推力、刀盘扭矩及掘进速度波动性明显增强；2）粗-细颗粒混合黏性地层渣土理想状态：扣除粒径大于0.15mm且吸水完全的颗粒后，当残余渣土粘稠指数Ic始终小于0.5时，盾构无结泥饼风险；3）中粗砂-泥质粉砂岩复合地层宜选用土压平衡掘进模式，辅助分散型泡沫改良剂调控盾构渣土，并基于渣土中小于0.15mm土样液限指标来确定泡沫改良剂类型、泡沫半衰期、发泡率等指标，根据改良渣土状态确定改良剂与水的注入量。研究有效应对黏性地层盾构结泥饼问题，确保盾构安全高效掘进，可为类似工程提供理论指导及经验借鉴。