盾构掘进方案

盾构掘进方案内容摘要：

土压平衡模式掘进时，主要是要防止涌水、防止喷涌，拟向刀盘面、土仓内和螺旋输送机内注入膨润土，并增加对螺旋输送机内注入的膨润土，以利于螺旋输送机形成土塞效应，防止喷涌。 此时仍应该根据地层的情况参照以上方法在刀盘前方加入泡沫，否则，可能由于前方 渣 土不能及时改良，掘进速度变慢，产生过大的热量导致水气化，在排土时 产生喷气的现象。 盾构 在 粘土地层中 掘进 时由于 渣 土改良不善，极易使刀盘和土仓内结 泥饼。 泥饼产生时，掘进速度 、 刀盘扭矩急剧下降，大大降低开挖 进尺 ，甚至无法掘进。 施工中 的 防泥饼措施 主要 有 ： ⑴ 在粘性土中掘进时，要密切注意开挖面 渣 土的流动 和 推力、 扭矩 、进尺情况，及时调整注入水量、 泡沫 量，以达到 渣 土较好的流动性。 ⑵ 刀盘前部中心部位布置有八个泡沫和水的注入孔，在 粘性土 层掘进时可增加 刀盘正面注水量、 泡沫 量 ，减小 渣 土的黏附性， 防止 泥饼的产生。 ⑶ 一旦产生泥饼，及时采取对策，如对刀盘的研磨、清洗 等，必要时采用人工处理的方式清除泥饼。 ⑷ 必要时螺旋输送机内也要加入泡沫或泥水，以增加 渣 土的流动性，利于 渣 土的排出。 环形间隙同步注浆 为控制地层变形 ,稳定管片结构 ,控制盾构掘进方向 ,并有利于加强管片隧道结构的防水能力 ,管片背后环向间隙采用同步注浆。 同步注浆的材料、配比、参数及工艺等可依据本工程具体地质水文和环境条件，并参照国内盾构施工同步注浆的成功经验确定。 注浆材料及配比设计 ⑴ 注浆材料 采用水泥浆作为主要的同步注浆材料，该浆材具有结石率高、结石体强度高、耐久性好和好的特点。 广州市轨道交通六号线【水～天盾构区间】土建工程 盾 构掘进方案 12 在 软土地层或渗水量大的地层，为减少管片安装后的变形或使注入浆液在较短的时间内起到止水的效果，也使用水泥水玻璃浆液。 ⑵ 浆液配比及主要物理力学指标 水泥浆： 本工程同步注浆拟采用 表 4 所示的配比。 在施工中，根据地层条件、 地下水情况及周边条件等，通过现场试验优化确定。 同步注浆浆液的主要物理力学性能应满足下列指标： 表 4 同步注浆材料配比 水泥（ kg） 粉煤灰（ kg） 膨润土（ kg） 水（ kg） 外加剂 200 200 200 600 按需要根据试验加入 ① 胶凝时间：一般为 8h 左右，根据地层条件和掘进速度， 通过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。 对于强透水地层和需要注浆提供较高的早期强度的地段，可通过现场试验进一步调整配比和加入早强剂，进一步缩短胶凝时间，获得早期强度，保证良好的注浆效果。 ② 固结体强度：一天不小于 （相当于软质岩层无侧限抗压强度），28天不小于 （略大于强风化岩天然抗压强度）。 ③ 浆液结石率： 95%，即固结收缩率 5%。 ④ 浆液稠度： 8～ 12cm ⑤ 浆液稳定性：倾析率（静置沉淀上浮水体积与总体积之比）小于 5%。 水泥水玻璃浆液： ① 胶凝时间： 15～ 50s。 ② 固结体强度：终凝强度不小于 （相当于软质岩层无侧限抗压强度）， 28 天不小于 （略大于强风化岩天然抗压强度）。 ③ 浆液结石率： 90%，即固结收缩率 10%。 ④ 水玻璃掺入比： 5～ 30％。 ⑤ 水泥浆比重 :～。 使用该浆液注浆前，一定要根据实际的需要进行试配，以达到既能顺利注入，又在较短的时间内达到预期的注浆效果。 同步注浆主要技术参数 ⑴ 注浆压力 保证达到对环向空隙的有效充填，同时又能确保管片结构不因注浆产生广州市轨道交通六号线【水～天盾构区间】土建工程 盾 构掘进方案 13 过大的变形和损坏，根据计算和经验，注浆压 力取值为： ～。 ⑵ 注浆量 同步注浆量根据盾构施工背衬注浆量经验计算公式： Q＝ Vλ 其中：λ„注浆率（一般取大于 120%） V„盾构施工引起的空隙（ m3） V=π （ D2d2） L/4 L„回填注浆段长即预制管片每环长度（预制管片每环长 ） 将实际数据代入得： Q＝ (－ 62) ，得出每环注浆量大于 ／环（ ），一般情况下为。 在同步注浆不足的情况下，掘进结束后需进行 二次注浆，注浆量由现场试验确定（以压力控制为主，依照管片的抗剪切强度和隧道工况、安全度推断，原则上瞬时不超过 ，）。 ⑶ 注浆速度 同步注浆速度与掘进速度相匹配，即 V=10π V0（ D2d2） /4 其中： V0„掘进速度（ cm/min） 以次估算，同步注浆的注浆速度为 30～ 200L/min。 根据经验二次注浆的注入速度可控制在 10～ 25L/min 以内，以获得对岩层较为均匀的渗透。 ⑷ 注浆结束标准 ① 注浆压力达到设计压力，注浆量达到设计注浆量的 80%以上。 ② 注浆效果 检查主要采用分析法，即根据 PQt 曲线，结合衬砌、地表及周围建筑物变形量测结果进行综合分析判断。 ③ 在可能或需要的情况下，对拱顶部分采用超声波探测法通过频谱分析进行检查，或根据同步注浆量和管片的变形情况分析，对未满足要求的部位，及时进行二次补充注浆。 同步注浆方法、工艺与配套设备 ⑴ 同步注浆方法与工艺 同步注浆与盾构掘进同时进行，通过同步注浆系统及盾尾的内置注浆管，在盾构向前推进盾尾空隙形成的同时进行，采用双泵四管路（四注入点）对称同时注浆。 广州市轨道交通六号线【水～天盾构区间】土建工程 盾 构掘进方案 14 注浆可根据需要采用自动控制或手动控制方式，自动 控制方式即预先设定注浆压力，由控制程序自动调整注浆速度，当注浆压力达到设定值时，自行停止注浆。 手动控制方式则由人工根据掘进情况随时调整注浆流量，以防注浆速度过快，而影响注浆效果。 注浆工艺流程见 图 3。 图 3 壁后同步注浆工艺流程图 ⑵ 设备配置 同步注浆系统：配备 SWING KSP12 液压注浆泵 2 台，注浆能力 2 12 m3/h，4 个盾尾注入管口及其配套管路。 二次注浆单独的注浆系统，位于 3＃台车上。 运输系统：自生产的砂浆罐车（ 6m3），带有自搅拌功能和砂浆输送泵。 随 编组列车一起运输。 不合格 合格 不正常 正常 符合 不符合要求 反馈信息 开 始 注浆系统准备 参数设计 设定控制方式 注 浆 注浆工况分析 继 续 注浆完毕 注浆效果检查 综合评价 下环注浆 采取补充注浆措施 浆液运输 检测试验 浆液配制 数据采集与管理，计划图表 调整控制方式与参数 广州市轨道交通六号线【水～天盾构区间】土建工程 盾 构掘进方案 15 注浆效果检查 ⑴ 注浆效果检查主要采用分析法，即根据 PQt 曲线，结合掘进速度及衬砌、地表与周围建筑物变形量测结果进行综合分析判断，尤其是实际注入量与理论计算量的比较。 ⑵ 必要时采用无损探测法进行效果检查。 管片壁后同步注浆质量保证措施 ⑴ 在开工前制定详细的注浆作业指导书，并进行详细的浆材配比试验，选定合适的注浆材料及浆液配比。 ⑵ 制订详细的注浆施工设计和工艺流程及注浆质量控制程序，严格按要求实施注浆、检查、记录、分析，及时做出 P（注浆压力） — Q（注浆量）— t（时间）曲线，分析注浆速度与掘进速度的关系，评价注浆效果，反馈指导下次注浆。 ⑶ 成立专业注浆作业组，由富有经验的注浆工程师负责现场注浆技术和管理工作。 ⑷ 根据洞内管片衬砌变形和地面及周围建筑物变形监测结果，及时进行信息反馈，修正注浆参数设计和施工方法，发现情况及时解决。 ⑸ 做好注浆设备的维修保养，注浆材料供应，定时对注浆管路及设备进行清洗 ,保证注浆作业顺利连续不中断进行。 ⑹ 环形间隙充填不够、结构与地层变形不能得到有效控制或变形危及地面建筑物安全时、或存在地下水渗漏区段，必需通过吊装孔 对管片背后进行补充注浆。 管片安装 为提高隧道总体刚度，改善管片受力状态，管片的安装采用错缝拼装方式，采用小封顶块，径向先搭接 2/3，再纵向推入 1/3 方法施工。 管片拼装质量的好坏直接影响到隧道的防水、安全以及隧道的外观，因此，在施工中应从各个方面抓好管片拼装工作。 根据施工图纸的要求，隧道管片安装的精度要求为： ⑴ 整环拼装的允许误差，相邻环的环面间隙为 ～ ，纵缝相邻块的间隙为 ～ ，纵向螺栓孔孔径、孔位分别为177。 1mm，衬砌外径为广州市轨道交通六号线【水～天盾构区间】土建工程 盾 构掘进方案 16 177。 3mm。 ⑵ 错缝拼装时，单块管片的制作误差，其宽度为177。 ，整环拼装相邻环面间隙为 ～ ，其余标准同上。 管片拼装的程序如 图 4 所示。 管片安装方法 ⑴ 管片选型是以满足隧道线型为前提，重点考虑管片安装后盾尾间隙要满足下一掘进循环限值，确保有足够的盾尾间隙，以防盾尾直接接触管片。 一般情况下，管片选型与安装位置根据推进指令先行决定，使管片环安装后推进油缸行程差较小。 ⑵ 管片安装必须从隧道底 部开始，然后依次安装相邻块，最后安装封顶块。 ⑶ 封顶块安装前，应对止水条进行润滑处理，润滑剂应为水性润滑剂；安装时先径向插入，调整位置后缓慢纵向顶推到位。 ⑷ 管片块安装到位后，应及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片，其顶推力应大于稳定管片所需力，然后方可移开管片安装机。 ⑸ 在管片环脱离盾尾后要对管片连接螺栓进行二次紧固。 管片选型、下井和运输组织 管片吊机卸车、倒运管片 管片安装区的清理 管片安装与连接 管片环成型整圆 管片环脱离盾尾后的二次紧固 管片就位 缩回安装位置油缸 推进缸顶紧就位管片 掘进 盾构掘进 图 4 管片安装程序框图 管片止水条及衬垫粘贴 广州市轨道交通六号线【水～天盾构区间】土建工程 盾 构掘进方案 17 ⑹ 管片安装时非管片安装人员不得进入管片安装区。 安装管片质量保证措施 ⑴ 严格进场管片的检查，破损、裂缝的管片不用。 下井吊装管片和运送管片时应注意保护管片和止水条，以免损 坏。 ⑵ 止水条及软木衬垫粘贴前，应将管片进行彻底清洁，以确保其粘贴稳定牢固。 施工现场管片堆放区应有防雨淋设施。 ⑶ 在盾构机内管片安装前应对管片。