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实例 Analysis of Practical Example s
分析
南京长江隧道盾构刀具设计改进及工程应用研究
张公社
(中铁十四局集团有限公司,山东济南 250014)
摘要:在建南京长江盾构隧道区间总长约 2 900 m ,双洞双线六车道设计,区间主要为粉细砂和砾砂地层,
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原刀具设计为一次掘进中途不换刀,但实际施工过程中刀具磨损失效严重。针对南京长江隧道原装刀具失效
现状,从地质、刀具布置、选材、工艺等方面对失效原因进行了全面分析,在此基础设计了刀具改进方案:加大
刀刃硬质合金断面尺寸和单块合金宽度,改进焊接工艺,优化掘进工作参数。工程实践表明:新改进刀具完全
适应当前地质条件,换刀距离由改进前不足 50 环(100 m) 提高到普遍超过 300 环(600 m) ,工程经济效益明显。
关键词:盾构刀具;泥水盾构;砂砾层;异常失效
中图分类号:U455. 31 文献标识码:A 文章编号:1672 3953 (2009) 04 0039 07
目前我国在建或规划的非岩石地层水底隧道多 m ,采用德国海瑞克公司生产的两台 14. 93 m 泥水
采用盾构法施工,主要以泥水平衡或泥水加压平衡加压平衡盾构机施工。
盾构为主[1 ] 。采用盾构施工有经济、快速、安全、优隧道主要穿越第四系和白垩系地层,地层上部
质等特点,但因其机械化施工特点也带来了一些问由第四系全新统新近沉积松散粉细砂组成,中部由
题,在砂砾层中如何降低刀具磨损、实现长距离掘进第四系中密~密实粉细砂组成,下部由上更新统密
为其中比较突出的问题之一。由于非岩石地层水底实状砾砂、圆砾等组成,第四系地层下伏基岩为白垩
换刀十分困难,超长隧道( > 4 km) 通常采用江中对系钙质泥岩夹钙质细砂岩。本工程盾构隧道穿越地
接施工方式来实现一次掘进,避免江中换刀,如日本层以 8 号粉细砂地层和 10 号砾砂地层为主,卵石最
已建的东京湾海底隧道和中国在建狮子洋隧道,而中大粒径达 200 mm ,地层石英含量约占 35 % ,磨损系
长距离( < 3 km) 则以采取技术措施一次掘进为主。数大,对刀具是一严峻考验。
在建南京长江隧道盾构单线盾构区间约 3 km ,
2 刀盘刀具结构形式
穿越地层以粉细砂和砾砂为主,原刀具设计拟一次
掘进中途不换刀,但右线掘进到 655 环(1 310 m) 本工程盾构采用德国海瑞克公司生产的 2 台
时,推进出现异常,经抽刀检查,发现刀具出现异常 14. 93 m 辐条面板式泥水加压平衡盾构施工,盾构
磨损,左线停机检查,刀具也出现严重磨损。本文针刀盘配有 6 根主辐臂和 6 根副辐条臂,刀具由 189
对这一工程问题从多个方面进行了分析研究,在此把刮刀(包括 118 把固定刀和 71 把常压可更换刀) 、
基础上设计了刀具改进方案,提出了合理施工控制 16 把先行刀、6 对周边大铲刀、6 对小铲刀和 2 把仿
措施,取得了良好工程应用效果。形刀组成,刮刀高出面板 200 mm ,先行刀高出面板
250 mm ,先行量为 50 mm ,沿半径方向有 8 把固定刮
1 工程概况
刀配置了磨损监测装置,在 1 # 、3 # 辅助