土压平衡盾构机泥膜形成技术研究

鉴定证书号：中铁股份技评字〔2014〕第095号。

该课题依托南京地铁三号线泰冯路站～京新村站盾构区间工程开展研究。

南京地铁三号线泰冯路站～京新村站盾构区间是典型的长江漫滩软土地层向老山岩石复合地层过渡的工程。盾构掘进前期穿越粉质粘土层、上软下硬地层，进入全断面硬岩。

前段软土层掘进无法将适合后段复合地层掘进的刀具全部安装，盾构始发初装边滚刀和部分正滚刀，在上软下硬段必须开仓检查和安装调换刀具。岩层推进刀盘设计58吨，加装撕裂刀接近59吨；为规避软土推进盾构“叩头”、滚刀“泥饼”，计划在上软下硬地段再安装滚刀42把。岩层过渡段地层裂隙发育，含水量大，地面不具备加固条件，需带压进仓，土压平衡盾构气体保压困难。

该课题成功解决了土压平衡盾构机气体保压气密性问题，研究成果如下：

(1)在复合地层，盾构受压水、盾体与土体间隙、岩层裂隙等影响无法保压，刀具检查、更换困难；通过研究使盾构掌子面形成致密泥膜，达到气体保压效果。

(2)往盾构机土仓和掌子面注入泥浆，置换土仓渣土为优质泥浆，结合土仓压力和掌子面被动土压压力差，浸泡6-8小时使泥浆渗透形成泥膜。

(3)形成泥膜后盾构气体保压系统设定保压压力，将泥浆排出，通过观察压力持续时间及补充气体量判断泥膜形成效果。

该课题掌握了土压平衡泥膜形成的关键技术，保证盾构开仓过程的施工安全，拓宽了土压平衡盾构的施工技术理论及应用前景。