不同刀盘在富水砂卵石地层的盾构掘进适应性分析

万朝栋

（中铁十八局集团第四工程有限公司 天津 300451）

1 引言

盾构隧道在成都富水砂卵石地层中已有十多年的施工历史，在此过程中积累了丰富的施工经验。但对于该地区典型的富水砂卵石含大漂石地层的盾构施工，依然存在刀盘频繁卡死，刀盘、刀具磨损严重，严重制约掘进安全和效率的问题。刀盘作为盾构机最前端部件，具有挖掘地层、支撑开挖面的功能，刀盘对施工地层的适应程度决定着盾构机的施工效率［1-3］。在典型的砂卵石地层中如北京、成都、兰州，盾构施工出现的大部分问题基本是由于刀盘设计不合理造成的［4-8］。王旭等［9］基于多个盾构区间施工实践分析了盾构掘进过程中与刀盘相关的工程问题，认为产生这些问题的根本原因在于刀盘的设计与工程岩土地质条件适应性较差。金大龙等［10］通过室内模型试验分析了刀盘开口率对掘进参数的影响，讨论了刀盘开口率与扭矩的关系。侯德超等［11］通过对北京地铁十号线卵石地层施工盾构机频繁发生故障的原因进行分析，并针对性地对盾构机刀盘进行改造，使得掘进施工顺利进行。张家年等［12］从盾构刀盘结构设计、刀具配置、耐磨保护及渣土改良等方面入手，对刀盘进行了针对性的改良设计，实现了长距离掘进。针对TBM的地质适应性、掘进速度等方面的挑战，相关学者提出了从设备、隧道设计的初步思路［13］。针对全断面砂层土压平衡盾构施工中遇到的问题，通过对刀具改造以及渣土改良技术的研究，使得施工得以顺利进行［14］。……