李健
中铁建设投资集团有限公司 广东深圳 518000
摘要：为解决盾构穿越孤石群地层的难题，本文以深圳地铁11号线车公庙站～红树湾站盾构区间小里程段为例，分析了盾构穿越孤石群段遇到的问题，对处理技术措施进行探讨。
关键词：盾构穿越孤石群；问题及处理措施；技术
1.工程概况
深圳地铁11号线车公庙站～红树湾站盾构区间小里程段，全长3.5km，盾构机开挖直径6980mm，区间自盾构始发井始发向东掘进，过中风井后向北掘进通过地铁1号线竹子林车辆段后，上穿1号线侨竹区间，然后沿深南大道到达车公庙站贯通。
在上穿地铁1号线期间，在2013年12月11日区间右线掘进至YDK5+389.2 时，盾构机出现总推力、扭矩增大，速度减慢，总推力最大达2600T，扭矩最大达3000KN.m，刀盘及螺旋输送机跳停，速度小于10mm/min，从渣样中取到大量粗粒微风化花岗岩，最大块径达53*39*33，根据深圳地质特点初步判断盾构遇到风化球状体或回填抛石（孤石）。
经过两天的连续掘进，于12月12日通过了右线YDK5+389.2～YDK5+5387.7共10.5m的连续孤石群。
2.地质情况
在盾构掘进过程中，在右线里程YDK5+389.2～YDK5+5387.7段发现共10.5m的连续孤石群，从渣样中取到大量粗粒微风化花岗岩，从螺旋输送机输出60余块30cm*50cm的花岗岩，最大块径达53*39*33，根据深圳地质特点初步判断盾构遇到风化球状体或回填抛石（孤石）。此段地质详勘情况。
3.盾构穿越孤石群技术措施
3.1穿越前开仓换刀、设备检修
此孤石群段在上穿地铁一号线期间遇到，在盾构机上穿地铁一号线前，已根据地质情况，选择合理的刀具检查点，开仓对刀具进行检查、更换，为掘进通过孤石群的提供了刀具保证；同时对盾构机各个系统及常规配套设备进行检修，且在穿越期间加强对整个设备系统检修和保养工作，以防止由于设备故障而造成长时间停机，导致地表出现沉降。
3.2盾构掘进控制
2013年12月11日区间右线掘进至YDK5+389.2 时，掘进参数异常，渣样中发现微风化花岗岩，立即停机，项目部组织工程部、设物部、安质部等相关部门召开会议，针对孤石群掘进进行技术讨论，由于出现孤石的恰好位于既有线隧道的上方，无法采用地面处理措施，为了不在既有线上长时间停机，经商讨决定采取调整掘进参数直接掘进方案通过孤石群。
掘进参数调整如下：
（1）刀盘转速
孤石平均强度为94MPa，强度较高，孤石对滚刀受力较大，刀盘转速越快，孤石对滚刀的冲击能越大，刀盘转速不宜过快，控制灌入度，减少刀具受的的瞬间冲击力；刀盘转速较小，也可以减少对地铁一号线的扰动；刀盘转速控制在1.0～1.2转/min。
（2）掘进速度
孤石群因强度较大，应降低掘进速度，减少单位时间内刀具切屑的岩石量，易把岩石切削成较小块，掘进速度控制在12mm/min以内。
（3）刀盘扭矩
掘进时密切关注刀盘扭矩情况，推进时以减小总推力、掘进速度及做好渣土改良来降低刀盘扭矩，扭矩不大600KN.m，当扭矩波动至800 KN.m时，立即停止推进，停止刀盘转动，进行换向，当扭矩波动到1000KN.m以上时，立即停机，由掘进负责人汇报至机械总工和土木总工，得到新指令后再行掘进。
（4）总推力
推力是影响刀具破损的最直接参数，其大小直接决定了刀具所承受的荷载。孤石段掘进刀盘和刀具的受力是不均匀的，总推力不宜过大，依据掘进速度及刀盘扭矩选择适宜的总推力，总推力不大于2000T。
（5）螺旋输送机压力
螺旋输送机最大压力设定为100bar，掘进时，密切关注螺旋输送机压力，压力超限时，立即停止转动，进行反转，防止土仓内孤石住螺旋输送机。
（6）同步注浆
本区间每环理论注浆量为4.5m?，防止地表及既有线较大沉降的发生，防止既有线后期隆起，需保证同步注浆效果，同步注浆量充填系数一般为1.5～1.6，注浆量6.5～7.5m?,注浆压力2～4bar，浆液初凝时间控制在3～5h，注浆过程中注浆速度与掘进速度同步，必须保证六管同时注浆，根据地表沉降情况适当调整注浆量；
为减小注浆压力对既有线的影响，应减小3.3孤石群段盾构掘进参数汇总
底部注浆流速，降低底部注浆孔压力，减少底部注浆孔注浆量，同时增加中部及顶部注浆孔注浆量，确保总注浆量不减少。
通过采取以上措施，经过两天的掘进，顺利并安全通过YDK5+389.2—YDK5+5387.7共10.5m的连续孤石群。通过孤石群的掘进参数见下表1.
表1盾构通过孤石群掘进参数汇总表
4.遇到的问题及处理措施
4.1搅拌棒脱落
右线994环掘进至900mm时，刀盘扭矩突然逐步上升，最大扭矩达到4000KN.m，主司机立即停止掘进，停止刀盘，初步判断为孤石原因，采取反转刀盘，降低刀盘转速，降低掘进速度方案重新掘进，刚掘进5分钟，土仓隔板搅拌棒处放生喷浆现象，土仓压力急剧下降至0bar，对搅拌处进行检查，判断为搅拌棒从土仓隔板上脱落。（搅拌棒长度800mm，最大直径300mm)
处理措施：1）采用20mm厚的钢板对搅拌棒与土仓隔板连接口进行焊接封堵。 2）检查其它搅拌棒与土仓隔板连接情况，并通过焊接进行加固。 3）螺旋输送机最大压力设定为100bar，掘进时，密切关注螺旋输送机压力，压力超限时，立即停止转动，进行反转，防止土仓内脱落的搅拌棒卡住螺机。4）掘进时密切关注刀盘扭矩情况，推进时扭矩不大于600KN.m，当扭矩波动至800 KN.m时，立即停止推进，停止刀盘转动，进行换向；防止搅拌棒卡着刀盘。5）掘进过程中，由保养工在前体附近盯看搅拌棒外侧情况，发现漏水、漏气等异常情况，立即通知主司机停机。
4.2螺旋输送机被卡
在右线995环掘进过程中，由于孤石块径较大，螺旋输送机输送能力有限，出现螺旋输送机被卡死的情况，螺栓不能转动，螺机压力瞬间突增，螺机被跳停，螺机中部响声很大，同时渣土出不出来。
处理措施：1）螺机最大压力设定100bar不做调整，当螺机压力超限跳停时，立即进行螺机反正，反复操作，使孤石在螺机里能缓慢移动，防止越卡越死。2）把仓口前仓门开至最大，同时关闭仓门后仓门，不出渣，使螺机后部压力增大到1bar以上后，螺机调整为正转，同时迅速打开后仓门，利用螺机里的泥浆及压力把孤石向仓门口移动。3）使螺机在土仓口前后移动，防止孤石在土仓螺机口处造成卡仓口。
5.总结
经过项目部周密安排，严格管控，精心组织，始发井～车公庙站盾构右线于2013年12月11日至12月12日通过了上穿地铁1号线孤石群段，历时2天，在穿越期间，地表沉降在规范要求内，且保证了地铁机车的正常通行，未对地铁1号线的运营产生任何不良影响。
论文作者:李健
论文发表刊物:《基层建设》2016年3期
论文发表时间:2016/5/29
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