泥水盾构技术7.1盾构选型

第七章 一、盾构选型 1东京冰川町地铁区间隧道工程概况及地质条件 　　(1)工程概况 　　冰 川町地铁区间是帝都地铁当局(TRTA)8号线路中的一个地铁区间隧道工程，它位于东京都的西北方，是一条双线隧道，长度为844m，用10m外径的盾构 施工，钢筋混凝土管片衬砌外径9.8m，见图143。隧道有一个10‰的上坡和一个6‰的下坡。线路有800m及1500m曲率半径的曲线。 图143  隧道断面   　　直 径10m泥水加压式盾构从已经施工完毕的冰川町街开始，见图144。恰好在离开工作井以后，盾构就得穿越仅8m厚覆土层的石神井川河床并要直接穿过密集的 居住区的下面，其覆土层厚12m到18m。在线路正好穿越一条主要交通要道之后，盾构才到达隧道的终点。盾构经由地层情况见图144。 图144  地质纵剖面图 　　(2)地质条件 　　隧道正面的上部是一砂层及砾石层，通称为东京砾石层。隧道圆拱顶部的砂层松散，且易于崩塌，砾石层中大多数石子粒径为20cm，但是证实存在着大小为40cm的漂石。硬粘土层几乎是连续存在于盾构仰拱之上。 　　地下水丰富，前半段位于地表面以下3m处，其余部分则位于地面下7m处。隧道拱顶处的地下水压力为0.1～0.12MPa，隧道底部的地下水压力为0.2～0.22MPa。 　　4月份获得施工，同年11月决定要用一台大型泥水盾构，同时对土壤情况和环境条件作进一步调查，紧接着开始盾构的设计和制造，得到施工合同后的第二年1月份末，开始盾构掘进施工。   　　2盾构选型 　　原先的施工如下：首先通过在拟建的双线隧道下半部中心段用295m外径的一台泥水盾构开挖一条服务隧道。竣工以后，此服务隧道将被用作为一条降水隧道来降低地下水位，然后用气压来挖掘双线隧道。 　　然而，在授予合同以后，由于对土壤进行调查的结果，发现在砂和砾石层内含有百分比很大的粒径为20cm的碎石以及偶或有达40cm大小的漂石。从技术角度来看，如果用装有小直径排放管的小直径泥水盾构在含有碎石和漂石的地层内进行开挖工作是非常冒险的。 　　第一个比较方案是用气压修建降水的服务隧道。需要的气压为0.2MPa，预计将会对全体隧道工作人员产生不良的生理影响，所以要尽一切努力来避免其使用。 　　在第二个比较方案中，用预先疏浚结合压缩空气一起来进行隧道掘进。这个计划作为主要的方法进行了研究，因为采用深井降水方法，从经济和施工角度来看，是非常有前途的。但是再作进一步的考察却发现深井法在将要遭遇的地层中可能是无效的，并可能与附近居民的环保政策相抵触。 　　第三个比较方案涉及到为一条双线隧道制作一台大型盾构，如果大尺寸的盾构能够安全可靠地操作，则不仅上述问题可得到解决，而且地面沉降以及伴随而来的对于房屋的危险性也会大大地减少甚至不会发生。 　　理论上说，在泥浆压力的作用下形成的泥膜，有可能在开挖面抵御住土压力及地下水压力，而与盾构的直径无关。迄今为止，对于外径7m的泥水盾构已经取得了经验，但是对于一台外径10m的盾构来说，这却是第一次经验。 　　通过可行性研究，放弃了第一个比较方案和第二个比较方案，而决定采用第三个比较方案——大直径泥水加压式盾构法施工方案，见照片27。 照片27  大直径泥水加压盾构掘进机模型