隧道泥水平衡盾構施工工藝#隧道工藝標準#

1、隧道施工工藝標準17 泥水平衡盾構施工工藝17.1 總則17.1.1 適用范圍本標準適用于采用盾構法施工的軟土、淤泥地層的城市交通隧道。17.1.2 編制參考標準、規(guī)范及專著17.1.2.1 地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范(gb 50299-1999)。17.1.2.2 地下鐵道設計規(guī)范（gb 50157-92）。17.1.2.3 鐵路隧道設計規(guī)范（tb10003-2001）。17.1.2.4 盾構隧道.張鳳祥，朱合華，傅德明編著。17.1.2.5 盾構隧道施工手冊. 張鳳祥，傅德明等編。17.1.2.6 盾構掘進隧道工程施工及驗收規(guī)范。17.1.2.7 公路隧道施工技術規(guī)范(jtj04294)。

2、17.1.2.8 公路工程質量檢驗評定標準(jtgf80/1-2004)。17.2 術語17.2.1 泥水盾構 靠泥水壓力使掘削面穩(wěn)定的盾構稱為泥水盾構，其工作原理示意圖如圖17.2.1所示。17.2.2 泥水艙在機械式盾構刀盤的后方設置一道封閉隔板，隔板和刀盤的空間稱為泥水艙。17.2.3 泥水壓力把水、粘土及添加劑混合而成的泥水，經(jīng)輸送管道壓入泥水艙，待泥水充滿整個泥水艙，則隨著盾構機推進系統(tǒng)工作的進發(fā)，推進力經(jīng)艙內(nèi)泥水傳遞到掘削面的土體上，此時泥水對掘削面上的土體有一定的壓力（與推進力對應）,該壓力稱為泥水壓力。17.2.4 泥水特性參數(shù)（1）物理穩(wěn)定性：系指泥水經(jīng)長時間靜置后，泥水中粘

3、土顆粒始終保持浮游散懸物理狀態(tài)的能力。通常用界面高度描述穩(wěn)定性的優(yōu)劣。界面高度系指一定量的置于量筒中的泥水經(jīng)過一段時間的靜置后，部分土顆粒失去散懸特性出現(xiàn)沉淀，此時泥水的表層出現(xiàn)清水，底部出現(xiàn)土顆粒，中間仍為泥水。觀察清水與泥水的分界面高度的經(jīng)時變化，可鑒別泥水中土顆粒的沉淀程度，即泥水的物理穩(wěn)定性的好壞。界面高度變化越小，說明泥水的物理穩(wěn)定性越好。（2）化學穩(wěn)定性：系指泥水中混入帶正離子的雜質水泥(ca2+)或海水(na+mg2+)時，泥水成膜功能減退的化學裂化現(xiàn)象。泥水未遭受正離子污染劣化時的ph值的分布范圍為710，呈弱堿性；泥水遭受正離子污染后的ph值遠超過10。利用ph增加的現(xiàn)象，可

4、判定正離子造成的劣化程度，即可鑒別泥水的化學穩(wěn)定性。（3）相對密度：泥水相對密度越大，成膜性越好，過剩地下水壓越小，掘削面變形越小，對掘削土砂的作用浮力也大，運送排放掘削土砂的效果也好；但相對密度大時，流動摩阻力大，流動性變差，易使運送泵超負荷運轉，此外，地表水土分離難度也加大。泥水的相對密度使用泥漿比重計或容積法來測定。（4）粘性：為了確保發(fā)揮作用，泥水還必須具備一定的粘度?，F(xiàn)場多采用漏斗粘度法測定泥水的粘性。漏斗粘度法是用測定500ml的泥水從漏斗中完全流出所經(jīng)歷的時間(s)來表征粘性，經(jīng)歷時間越長、粘性越大。（5）可滲比：用以表征泥水是否能在掘削面形成泥膜的條件，用地層孔隙直徑l與泥水有

5、效直徑g的比值n表示。n=l/g2時，泥水顆粒無法滲入地層；n=24時，泥水顆?？梢詽B入地層；n4時，泥水顆粒通過地層孔隙流走。17.3 施工準備17.3.1 技術準備17.3.1.1 見16.3.1.1。17.3.1.2 見16.3.1.2。17.3.1.3 見16.3.1.3。17.3.1.4 見16.3.1.4。17.3.1.5 見16.3.1.5。17.3.1.6 確定泥水配料即配合比。17.3.2 材料準備17.3.2.1 泥水材料：粘土、膨潤土、羧甲基纖維(cmc)、水等。17.3.2.2 注漿材料：砂漿、水泥漿、速凝劑。17.3.2.3 襯砌材料：鋼筋混凝土管片。17.3.3 主

6、要機具17.3.3.1 隧道掘進機械：泥水平衡盾構機及其配套設備。17.3.3.2 泥水制作輸送與處理設備。17.3.3.3 材料與管片運輸機械：門式吊車、軌道車、卡車。17.3.3.4 測量儀器：全站型經(jīng)緯儀、精密水準儀、銦鋼尺、傾斜儀、壓力計。17.3.4 作業(yè)條件17.3.4.1 見16.3.4.116.3.4.7。17.3.4.2 泥水處理站場地與設備已就緒，經(jīng)試運行工作正常。17.3.5 勞動力組織盾構操作工6名，泥水處理工7名，管片拼裝工4名，洞內(nèi)外管片與材料吊裝、運輸工10名，管片運輸卡車司機若干名，壁后注漿工5人。17.4 工藝設計和控制要求17.4.1 技術要求17.4.1.

7、1 見16.4.1.1。17.4.1.2 見16.4.1.2。17.4.1.3 見16.4.1.3。17.4.1.4 見16.4.1.4。17.4.1.5 泥水平衡盾構掘進時，工作面壓力應通過試推進50100m后確定，在推進中應及時調整并保持穩(wěn)定。17.4.1.6 泥水排放之前應經(jīng)過三次處理、調整。（1）一次處理： 將掘削土砂中攜帶的礫、砂、淤泥及粘土結塊等粒徑大于74m的粗顆粒從泥水中分離出去，并用運土車運走。（2）送入泥水的調整： 調整一次處理后剩下的只含細粒成分泥水的密度、粘度、粒度分布，使其達到管理基準值，然后作為穩(wěn)定掘削面的泥水送回泥水艙。（3）二次處理：使一次處理后的多余的泥水進一

8、步作土（細粒成分）、水分離（凝集脫水），處理成可以搬運的狀態(tài)，然后運出。（4）三次處理：把二次處理后產(chǎn)生的水和隧道內(nèi)排水等ph值高的水處理達到排放標準，然后排放。17.4.1.7 見16.4.1.7。17.4.2 材料質量要求17.4.2.1 見16.4.2.1。17.4.2.2 泥水要具有物理穩(wěn)定性好，化學穩(wěn)定性好，泥水的粒度級配、相對密度與粘度適當，流動性好，成膜性好。17.4.2.3 泥水的最佳特性參數(shù)是：可滲比n=1416、相對密度為1.2、漏斗粘度為2530s、界面高度3mm(24h靜置后)，ph濃度710。17.4.3 職業(yè)健康安全要求 見16.4.3。17.4.4 環(huán)境要求見16

9、.4.4。17.5 施工工藝17.5.1 工藝流程 見圖17.5.1。17.5.2 操作工藝17.5.2.1 泥水配比設計與質量調整：（1）由事前土質調查項目中的粒度試驗結果，求出掘進地層的d15（d15為地層粒徑累加曲線15的粒徑）；（2）選定使用的膨潤土，求出該膨潤土的粒度級配累加曲線；（3）選定23種與膨潤土混合后，對掘削地層具有n值為1416的粒度分布的顆粒添加材；（4）向選定膨潤土和泥水添加材的混合液中加入增粘劑和分散劑，按相對密度為1.2、漏斗粘度2530s，n值為1416的標準質量確認。（5）泥水的質量調整，主要靠向泥水中添加添加劑來調整。17.5.2.2 泥水壓力的設定與控制：

10、（1）泥水壓力可按下式設定泥水壓地下水壓土壓預壓 (17-1) 預壓是考慮地下水壓和土壓的設定誤差及送、排泥設備中的泥水壓變動等因素，根據(jù)經(jīng)驗確定的壓力。 （2）不同地層的泥水壓力控制基準如表17.5.2.2所示。 不同地層的泥水壓力控制基準（參考值） 表17.5.2.2地 層 土 質泥水壓力控制基準預 壓沖積層軟粘土上限值劈裂壓水壓預壓下限值靜止土壓水壓預壓2030kn/m2沖積層松砂砂礫上限值靜止土壓水壓預壓下限值主動土壓水壓預壓2030kn/m2洪積層中等團結粘性土上限值靜止土壓水壓預壓下限值主動土壓水壓預壓2030kn/m2洪積層中等密實砂質土上限值靜止土壓水壓預壓下限值主動土壓水壓預

11、壓2030kn/m2不同地層時的標準掘進速度 表17.5.2.317.5.2.3 盾構掘進管理地層掘進速度(mm/min)粘性土2530砂密實砂2530松散砂2535砂礫2030固結淤泥1525軟巖1020（1）掘進速度管理。盾構掘進速度即為千斤頂推進速度，通常應控制在2040mm/min的范圍內(nèi)，詳見表17.5.2.3；但是當在加固地層或砂漿墻等固結區(qū)域掘進時，為了防止大塊固結體進入土艙，掘進速度應控制在10mm/min以下。（2）千斤頂推力控制。通常因裝備推力為必要推力的2倍，所以掘進中的推力應控制在裝備推力的50以下。控制推力增大的措施有： 降低掘進速度； 使用修邊刮刀；不同地層時的標準

12、掘進速度。 在盾構機外殼板外側注入滑材減摩； （3）掘削扭矩控制。正常掘進時的扭矩應小于裝備扭矩的5060。若出現(xiàn)扭矩增大時，應采用的措施有： 降低掘進速度； 使刀盤逆轉； 使用噴射管射水沖洗掘削面，確認刀具的磨耗狀況及面板狀況（刀具粘附粘土、結塊也會使扭矩上升）。（4）礫石處理：對從刀盤開口進入的礫石需通過破碎等手段進行處理，并制定防止管道或泵內(nèi)發(fā)生堵塞的措施。17.5.2.4 泥水的分離（1）在設計分離設備時，必須考慮到排出量的變化，運輸密度通常為1.3t/m3。（2）泥水分離通常采用沉淀和過濾兩種方法。 沉淀是利用降低泥水的流動速度使開挖土體在輸送介質中降落分離的方法。冬季氣溫較低時，使

13、用此法受到限制。 過濾是包含有開挖土體的懸乳液通過一種規(guī)定孔隙尺寸的過濾器，使開挖土體與介質分離的一種方法。在施工場地狹小，碴土細粒含量增大時，一般常用過濾方法。單級分離器一般適用于中等粒徑以下的砂粒，兩級分離器能降低分離尺寸至中砂和粉細砂。冬季施工，采用此法分離時，要注意對分離設備的保溫。17.5.2.5 盾構糾偏 見16.5.2.5。17.5.2.6 盾構到達終點 見16.5.2.6。17.5.2.7 盾構到達車站 見16.5.2.7。17.5.2.8 盾構調頭 見16.5.2.8。17.5.2.9 注漿作業(yè) 見第20章。17.5.2.10 盾構機的維護 見16.5.2.10。 17.6 質量標準 見16.6。17.7 成品保護見16.7。17.8 安全環(huán)保措施17.8.1 安全措施 17.8.1.1 見16.8.1.116.8.1.4。17.8.1.2 盾構需停止施工較長時間時，應按相關規(guī)定做好各項安全防護工作。17.8.2 環(huán)保措施17.8.2.