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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (10): 2262-2272.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.10.016
李岩, 石小伟, 赵茜, 于金达
LI Yan, SHI Xiaowei, ZHAO Qian, YU Jinda
摘要: 为解决在役气垫式泥水盾构进入高密度孤石群地层后出现的掘进效率骤降、刀具异常损坏、舱内滞排及舱压波动等问题,提出洞内原位双模重构方案。采用补充勘察、跨孔CT探测、开舱检查及掘进参数分析等方法,分析高强度、大粒径孤石条件下破岩、排渣与舱压控制相互耦合的掘进失效机制。分析表明,孤石未能充分破碎至泥水系统可排出尺寸,块石在舱内滞留并堵塞排浆通道,造成泥浆循环不畅、舱压波动及频繁停机。通过刀盘格栅优化、盾体结构重构与螺旋输送机集成、双通道出渣系统构建及环流系统升级,将原气垫式泥水盾构重构为“土压为主、泥水为辅”的双模盾构。选取改造前典型滞排区段与改造后孤石群掘进区段进行对比,从掘进效能、设备可靠性及施工安全性等方面评价改造效果。改造后孤石群验证段采用土压模式,通过螺旋输送机与皮带机实现机械出渣。结果表明: 1)改造后平均掘进效率由0.43 m/d提高至5.20 m/d,提升超过11倍。2)刀具异常损坏率降低70%以上,舱内滞排问题基本消除,地表最大沉降控制在18 mm以内。3)改造时间投入与总工期缩短量之比约为1∶11.9,月度主要施工成本降低90%以上。4)在洞内受限空间条件下,对在役泥水盾构实施整机适应性改造与系统集成具有工程可行性,可为极端不均质地层中在役盾构的适应性提升与应急处置提供参考。