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 适应两种工程条件下盾构机主要结构设计分析 
盾构网 shield.(2009-10-20)        新闻来源:盾构网
 
    摘要本文根据天津和沈阳地铁工程实际特点,提出适合两个地区地铁隧道施工用的盾构机基本配置的技术要求,同时就盾构机的驱动方式、扭矩和刀盘布置等关键技术问题提出设计思路。力求在两种不同工程条件下盾构机主要结构设计合理优化、科学配置,满足两种不同工程条件下施工需要,减少投资、节约成本。本文就此问题进行探讨。
    中铁四局集团公司先后中标天津、沈阳地铁工程项目施工,为使工程施工顺利进行,经过慎重决策决定购置两台盾构机投人天津施工,完工后对盾构机局部进行简单改造再投人沈阳地铁施工。为完成此任务实现一种机型适应两种地质施工条件,笔者对天津和沈阳两地区地质特征、盾构机机型及适应工程地质的特点等进行了分析,提出满足要求的盾构机主要结构设计特点。
    一、天津、沈阳地区地质情况简介及地铁隧道结构形式
    
    天津区间地下水位较高,埋深一般在1~2m可见潜水,埋深约20m有承压水。从地表向下1~2m为人工填土;3~7m为Qaal陆相河流沉积层,黄褐—灰黄色粘性土,可塑—软塑。而放淤区、坑塘、古河道填土厚度不等,土质很差。7~12m为浅海沉积层Q,Zalm,灰色粉质粘土、粉土、粉砂,土中含有贝壳和黑色有机质,土质较好;12~30m为中部陆沉积层Q4Ia1~Q30a1有黑色沼泽沉积层,自15m以下大致情况呈黄褐色粘土,可塑到硬塑状态,土质致密,性质稳定等;30m以下为下部陆相层Qs’al粘性土硬塑,粉细砂中密到密实。
    沈阳区间地层主要有:
    (1)第四系人工堆积层:以杂填土为主,局部见素填土;
    (2)浑河老扇:冲洪积为主,上部为冲洪积粉质粘土,局部为粉土,向下为砂土及碎石土,粒度由细变粗,埋深和厚度变化大,常见有粗细不同的夹层和透镜体;
    (3)第四系冰债物:以碎、砾石为主,含20%~30%的粘性土,原岩呈强风化—全风化;隧道主要位于强透水的中、粗砂、砾砂、圆砾层中,其综合渗透系数k=,地下水丰富一极丰富,同时隧道穿过地层为密实状态,穿越的砾砂层、%~%的卵石,最大颗粒直径约
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100mm,母岩成份为中、微风化花岗岩和石英岩等,强度较高(表l)。
 
表1
    
    天津与沈阳两地区地铁隧道结构形式基本相同,管片环设计为5+l模式,分标准环、左转弯环、右转弯环三种形式,采用CSO钢筋混凝土预制,宽度1200mm,厚度350mm。管片间采用螺栓连接,环向每个接缝有2个螺栓,共12个,纵向共设16个螺栓。管片环宽为12m。管片环与环之间采用错缝拼装方式,管片端采用平面式,环向设置凹凸桦槽(表2)。
    表2
    二、适应两种工程条件下盾构机结构设计基本原则
    由于两个地区地质结构相似,隧道结构形式相同,笔者认为适应天津和沈阳两种工程条件下地铁隧道盾构法施工,盾构机的配置及参数设计要以沈阳地质条件(砾砂)进行,考虑到天津主要地段