|
筆者于去年發(fā)表了一篇論文，詳細(xì)介紹了現(xiàn)今常用的周邊圓弧形刀盤上方地層無變形的平衡壓力理論計算方法。本論文提出了盾構(gòu)開挖面主動平衡壓力與被動平衡壓力的概念，并創(chuàng)新推導(dǎo)出圓弧開挖面任一點的主動平衡壓力與被動平衡壓力的計算公式，得出盾構(gòu)刀盤上方地層無變形的平衡壓力是自重應(yīng)力的結(jié)論，進(jìn)而證明土艙壓力與前方水土側(cè)壓力相平衡的說法是不適用于現(xiàn)今常用的周邊圓弧形刀盤的。 主動平衡壓力與被動平衡壓力理論上是計算出來的，但土壓平衡盾構(gòu)土艙壓力應(yīng)如何選取呢？土壓平衡盾構(gòu)頂部土艙壓力由于埋深較深、盾構(gòu)設(shè)計承載壓力等問題是無法達(dá)到拱頂自重應(yīng)力的，未穿越大的風(fēng)險源時也不需達(dá)到無變形，有稍許變形也是允許的。 基于此，土壓平衡盾構(gòu)土艙壓力選取應(yīng)處于自重應(yīng)力與最小極限水土壓力（主動土壓力）之間。 但不同的地層，盾構(gòu)土艙壓力的選取是不同的?；诙軜?gòu)開挖直徑大小和埋深盾構(gòu)穿越地層可分為四類：完全成拱地層、完全不成拱地層、地層處于完全成拱與完全不成拱之間、砂卵石地層。 1、完全成拱地層，如中風(fēng)化泥巖和中風(fēng)化砂巖地層、硬巖地層等。盾構(gòu)穿越上方地層成拱，土艙壓力為0，開挖面地層應(yīng)力釋放為0后，拱效應(yīng)還是存在， 盾構(gòu)上方地層有稍許小的變形（如5mm以內(nèi)）。此種地層盾構(gòu)可采取敞開式掘進(jìn)模式，只是管片背后同步漿液容易向前竄流。筆者建議還是盡量滿艙保壓掘進(jìn)，土艙上方可有一定空間的氣體壓力，這樣更利于同步漿液注入飽滿。 2、完全不成拱地層，如液泥質(zhì)地層、軟流塑地層、富水砂層等。 盾構(gòu)穿越上方地層完全不成拱，需采取滿艙精準(zhǔn)保壓掘進(jìn)。土艙壓力高，上方地層隆起；土艙壓力低，上方地層沉降。這時，土艙壓力應(yīng)更接近于自重應(yīng)力才行。當(dāng)達(dá)到自重應(yīng)力時上方地層才能達(dá)到無變形。 3、完全成拱與完全不成拱之間的地層，如粉質(zhì)粘土地層、全風(fēng)化地層和強(qiáng)風(fēng)化地層等。 這種地層盾構(gòu)穿越時土艙壓力越低，上方地層變形越大；盾構(gòu)掘進(jìn)速度越慢，上方地層變形越大，主要是由于此地層變形是隨時間發(fā)展的。要根據(jù)地層變形情況，確定最優(yōu)的土艙壓力值。成拱性越差，土艙壓力越接近于自重應(yīng)力。當(dāng)然，如果要求達(dá)到無變形，土艙頂部壓力要達(dá)到自重應(yīng)力。 4、砂卵石地層。這里談?wù)摰纳奥咽貙邮遣缓嗟纳奥咽貙?。含泥的砂卵石地層可納入完全成拱與完全不成拱之間的地層。成都砂卵石地層是一特殊地層，你說它不成拱也不對，你說它成拱也不對。隨著盾構(gòu)掘進(jìn)，振動也會導(dǎo)致盾構(gòu)超挖。當(dāng)土艙內(nèi)完全滿艙，會導(dǎo)致土艙無可壓縮空間，盾構(gòu)掘進(jìn)憋死，無掘進(jìn)速度。如果土艙上方有一定空間，刀盤旋轉(zhuǎn)造成上方松散卵石會掉入土艙，從而造成超挖。掘進(jìn)速度越慢，上方松散卵石掉入土艙的幾率越大，超方量會越大。所以，以前有的盾構(gòu)施工管理者總結(jié)出來要以高速度換不超方的理念。但一味追求速度也是不可取的。成都砂卵石盾構(gòu)掘進(jìn)總結(jié)下來的結(jié)論是：砂卵石地層要做好渣土改良，確保一定掘進(jìn)速度（40～60mm/min）的前提下盡量滿艙掘進(jìn)，掘進(jìn)速度與螺旋輸送出渣量時時匹配，只有這樣超方量才最少。土艙壓力的大小不是出渣量多少的關(guān)鍵因素，出渣量的多少與掘進(jìn)速度和螺旋輸送機(jī)出渣量相關(guān)。 綜上所述，土壓平衡盾構(gòu)土艙壓力要根據(jù)不同地層特性，采用不同掘進(jìn)模式，選取不同的土艙壓力。土艙頂部壓力只有達(dá)到自重應(yīng)力才能確保無變形。
|
