书馆banner

您的位置:首页 > 书馆 > 工程档案

瑞士Grauholz隧道工程

作者:  来源:隧道网  发布:2017/10/13  浏览: + 放大字体 | - 减小字体

摘 要:瑞士采用直线车速达200km/h的6.3km Grauholz隧道,替代现有的穿过Zo1likofen及连接Lochligut和Mattstetten的Berne东北铁路线。复杂的地质条件对TBM机器的要求特别高,采用一台盾构,它既能用于泥水盾构模式以膨润土支撑隧道工作面及一泥浆回路工作,又能在隧道内转化成干渣模式用带式输送机系统工作。长5548m隧道掘进工程始于1990年1月,经过3年多的隧道工程于1993年5月末完工。

作为瑞士政府“2000铁路工程”计划一部分,将采用直线车速达200km/h的6.3km Grauholz隧道替代现有的穿过Zo1likofen及连接Lochligut和Mattstetten的Berne东北铁路线。Grauholz隧道的业主是瑞士联邦铁路局(SBB)。

瑞士GrauhoIz隧道地质纵剖面,1990/1993

地质和水文条件

上图示出在Lochligut西洞口和Mattstetten东洞口之间隧道路线的地质剖面。东洞口经471m的明挖段后,在冰川松散地层中开始了长740m的机械化掘进,该段地层由含大量海洋材料的超固结的粘土/淤泥混合物组成。随后约1km段为第三纪淡水磨砾层,它由砂及泥砂岩组成,部分的覆盖仅10m,直到最后的中部1750m,标段在基岩磨砾层才有深的覆盖。磨砾层的抗压强度变化很大,最大的单轴抗压强度为30MN/m2。磨砾段之后1150m是地下水位以上的石英质砂砾/粘土层。最后908m段穿过由固化淤泥和粘土组成的无序的冰碛层,它含有漂石和石块及高渗透性的砂砾和砂。

掘进隧道和机械原理

复杂的地质条件对TBM机器的要求特别高。在磨砾层段岩石通常干燥且稳定,不需要工作面支撑,在洞口区则需要有工作面支撑的掘进隧道系统。他们决定采用一台盾构,它既能用于泥水盾构模式以膨润土支撑隧道工作面及一泥浆回路工作,又能在隧道内转化成干渣模式用带式输送机系统工作(见下图)。泥浆模式的分离设备安装在后配套系统上,以防止由于泵程短而造成含细砂的悬浮液快速饱和。从后配套系统末端的进一步出渣选用了带式输送机。

Grauholz隧道在敞开模式和泥浆模式下运输土料

六臂切削轮是敞开式星型设计,配有46个切削齿用于掘进松散的地层。为轧碎漂石和穿过淡水磨砾层,安装了65个滚刀(直径17″)。为处理大漂石,盾构机在中部还配有碎石机。三台程序控制的位移油缸以12位和5个不同深度工作,便于进行准确的全自动开挖。

项目的施工

长5548m隧道掘进工程始于1990年1月,经过3年多的隧道工程于1993年5月末顺利完工。下面提供了主要隧道工程各标段达到的推进速率以及问题供参考。下表提供了最小、最大和平均日进速率。

Grauholz隧洞推进速率,根据文献

 

桩号km 11+300到11+000

隧道掘进穿过淤泥-砂质冰碛层,用泥浆支撑隧道工作面,由于淤泥的高磨损性和刀具的磨耗,需要不断地在压缩空气下做维修。复杂的分离过程决定了进尺。

桩号km 11+000到10+700

在掘进413m之后,压缩空气下发生了推力。切削轮被堵塞,不得不从地面下了沉井予以处理。推力的原因很可能是由于没有轮缘的敞开式星型切削轮被拉开了,切削刃前方65cm处缺乏机械支撑。因此,每隔50m采用一次冻结法,以便在压缩空气下做维护工作。

桩号km 10+700到10+000

浅覆盖的风化岩石出了问题不断阻塞切削轮和挖掘工具,不得不用手工清理。滚刀与切削齿组合在一起的布置并不能在软岩石中提供最优的开挖。在某些标段中用压缩空气和降低悬浮液位的方法,使机器在泥浆模式下工作,因为在km 10+300段隧道顶部预计在2.5 bar水压下有流沙。

桩号km 10+000到9+600

在转化到干渣模式时,做了一些技术上的改装。为开挖舱设置了特殊的闭锁系统,以便在几个小时之内就能快速地从干渣模式转化到泥浆模式。当覆盖深度小于4m时,计划将机器重新转化到泥浆模式。在km 9+750处长50m的一段就必须用泥浆支撑隧道工作面,以每天8m的速率掘进隧道。

桩号km 9+600到7+850

在干渣模式下掘进隧道时,用胶带输送机排出土料。只有1/3的土料中含有大块石片,剩余的已被粉碎。这也解释了为什么在泥浆模式下会发生堵塞。最大每月推进速率为467m。

桩号km 7+850到7+660

在进入冰碛层段之前,对切削轮做了一些改装。在隧道掘进中止时,轮缘增加了压缩空气条件下的安全性并避免了辅助的措施。然而,1992年6月在压缩空气下维护工作时发生了推力。这是由于切削轮上方遇到断裂带直至隧道顶6m的粘土层并堵塞了切削轮。采用灌注和人工冻结开挖舱,费时约2个月。

桩号km 7+660到6+500

采用泥浆支撑隧道工作面连续掘进隧道,通过改装分离设备和更换支撑液达到了良好的推进速率。在3个月内完成了几乎长1km的隧道。

桩号km 6+550到5+750

自上次大修切削轮后,当到达西洞口前的500re时,用泥浆支撑隧道工作面掘进隧道基本没有遇到大问题。

结论

事实证明我们选择的盾构机原理是完全正确的。对于其他系统,如不降低地下水位,除非使用了压缩空气,否则在高水压下穿过疏松地层掘进隧道是不可能的。由于冰碛层是高磨耗的,采用土压平衡盾构会导致严重的磨损。由于地层和沙砾的分布有很高的渗水性,在一开始就排除了土压平衡方法。根据10+300到9+600桩号积累的经验,我们可以说在淡水磨砾层中使用不支撑隧道工作面的泥浆系统由于泥灰岩中细料含量高,会导致严重的堵塞。

维护中断期遇到的主要问题,是压缩空气条件下悬浮液位降低了。最好的办法是将切削轮全部缩在开挖舱内。

隧道网版权及免责声明:

凡本网注明“来源:隧道网”的所有作品,版权均属于隧道网,未经本网授权,不得转载、摘编或以其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,须在授权范围内使用,并注明“来源:隧道网”。违反上述声明者,本网将保留追究其相关法律责任的权利。凡本网来源注明为非隧道网的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,该文章仅代表作者观点,并不代表本网赞同其观点或对其真实性负责,请读者自行核实相关内容,仅作参考。如因作品内容、版权和其它问题请与本网联系。

关键词

相关文章

网友评论

发表评论

发表评论 (回复限1000字以内!)

加载更多...


隧道网手机版
隧道网微信公众号
╳ 关闭