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文檔簡介
1、 盾構(gòu)施工方法及步驟圖解盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHNIQUE盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 1 盾構(gòu)概論 2 典型盾構(gòu)介紹 3 盾構(gòu)在我國的發(fā)展與應(yīng)用 4 盾構(gòu)的市場前景盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 1 盾構(gòu)概論隧道及地下空間的大發(fā)展,促進了盾構(gòu)法施工技術(shù)的進步。盾構(gòu)施工的歷史,始于英國,發(fā)展于日本德國。自從1825年布魯諾爾在倫敦泰晤士河下使用矩形盾構(gòu)開始修建第一條盾構(gòu)法隧道以來,盾構(gòu)法施工已有180多年的歷史。我國自20世紀50年代開始涉足盾構(gòu)法修建隧道和管道工程,最近十年開
2、始大規(guī)模應(yīng)用。雖然起步較晚,但由于主意吸收和采用先進技術(shù)和工藝、參考和借鑒國外成功的經(jīng)驗和失敗的教訓(xùn),所以發(fā)展較快,但與國外先進國家仍存在較大差距。盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE1.1 盾構(gòu)及其工作原理概念:是一種用于軟土隧道暗挖施工、具有金屬外殼、殼內(nèi)裝有整機及輔助設(shè)備,在其掩護下進行土體開挖、土渣排運、整機推進和管片安裝等作業(yè),而使隧道一次成型的工作機械。盾構(gòu)是一種隧道掘進的專用工程機械,現(xiàn)代盾構(gòu)集機、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體,具有開挖切削土體、輸送土渣、拼裝隧道襯砌、量測導(dǎo)向糾偏等功能。盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TEC
3、HINQUE 盾構(gòu)的三大要素:1、開挖面穩(wěn)定2、掘進及排土3、管片襯砌及壁后注漿。 盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE盾構(gòu)與硬巖掘進機(TBM)的區(qū)別:TBM不具備泥水壓、土壓等維護掌子面穩(wěn)定的功能。2.盾構(gòu)通過盾尾千斤頂支頂已安裝好的管片來獲得反力;TBM通過支在巖壁上的支撐靴的彎矩和扭力獲得反力。盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE1.2 盾構(gòu)分類按斷面形狀分類按支護地層的形式分類按開挖面與作業(yè)室之間隔板的構(gòu)造分類盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE1.2.1 按斷面形狀分類單圓盾構(gòu)、復(fù)
4、圓盾構(gòu)(多圓盾構(gòu))、非圓盾構(gòu)。異形盾構(gòu)包括復(fù)圓盾構(gòu)(雙圓和三圓)和非圓盾構(gòu)(橢圓形盾構(gòu)、矩形、馬蹄形、半圓形)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 雙圓和多圓盾構(gòu)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 自然支護式 機械支護式 壓縮空氣支護式 泥漿支護式 土壓平衡式 1.2.2 按支護地層的 形式分類 盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 手掘式盾構(gòu) 全敞開式 半機械式盾構(gòu) 機械式盾構(gòu) 敞開式 部分敞開式 擠壓式盾構(gòu) 盾構(gòu) 壓氣式 壓縮空氣盾構(gòu) 閉胸式 泥水式 土壓平衡盾構(gòu) 土壓平衡盾構(gòu) 土壓式
5、加泥式土壓平衡盾構(gòu) 盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE3 典型盾構(gòu)介紹敞開式盾構(gòu)壓縮空氣盾構(gòu)泥水盾構(gòu)土壓平衡盾構(gòu)復(fù)合盾構(gòu)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE3.1敞開式盾構(gòu)(Open face shield OF盾構(gòu))1 全敞開式:手掘式(砂性土和黏性土地層均能適用,便于觀察地層,清除障礙,易于糾偏)2 半地機械(部分斷面開挖盾構(gòu)適用于良好層 :反鏟式和銑削頭式)3 機械式(全斷面開挖)OF盾構(gòu)自穩(wěn)性強的圍巖,各種非黏性和黏性地層在地下水位以下地層或滲漏地層掘進時,必須用井點降水降低地下水位。盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CON
6、STRUCTION TECHINQUE 敞開式盾構(gòu)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE半機械式盾構(gòu)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE反鏟式盾構(gòu)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE機械式盾構(gòu)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE4 擠壓式盾構(gòu)(Blind type shield 盲式盾構(gòu))對底層的擾動較大,地面易產(chǎn)生較大的隆陷變化,在地面有建筑物地區(qū)不宜使用。僅適用于自穩(wěn)性很差,流動很大的軟黏土和粉砂質(zhì)圍巖,不適用于含砂率高的圍巖和硬質(zhì)圍巖。 蓋板式擠壓盾構(gòu) 利
7、用隔板將開挖面全部封閉,只在一部分上設(shè)面積可調(diào)的排土蓋板,盾構(gòu)正面向前推進,使貫入部位土砂呈塑性化流動,由蓋板部位出土。通過調(diào)節(jié)蓋板開口的大小和排土阻力使千斤頂推力和開挖面土壓力達到平衡。盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 螺旋出土式擠壓盾構(gòu) 利用封板將開挖面封閉,盾構(gòu)正面貫入圍巖向前推進,使貫入部位土砂呈塑性化流動,由螺旋輸送機進行排土。通過調(diào)節(jié) 螺旋輸送機的速度和土閘門打開度,來實現(xiàn)千斤頂推力和開挖面土壓力的平衡,以穩(wěn)定掌子面。 網(wǎng)格擠壓盾構(gòu) 在上海軟土地層中常常被采用,進土量接近或等于全部隧道其出土量,且往往帶有局部擠壓性質(zhì),盾構(gòu)正面裝鋼板網(wǎng)格,在推進
8、中可以且學(xué)土體,而在停止推進時可以起到穩(wěn)定開挖面的作用。可有效控制地表變形。盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 網(wǎng)格擠壓式盾構(gòu)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE3.2壓縮空氣盾構(gòu)( air pressure balance APB 盾構(gòu)) 適用于黏土,黏砂土,多水松軟地層原理:空氣壓力與地下水的靜壓力保持平衡,土壓由自 然或機械的支撐承受。 要保證壓力平衡 ,否則頂部過剩的壓力“噴發(fā)”的危險 已被泥水盾構(gòu)取代盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE3.3泥水盾構(gòu)(slurry pressure
9、 balance shield SPB 盾構(gòu))泥水盾構(gòu)的構(gòu)成:一邊利用刀盤挖掘整個開挖面、一邊推進盾構(gòu)掘進系統(tǒng)可調(diào)整泥漿物性,并將其送到開挖面,保持開挖面穩(wěn)定的泥水循環(huán)系統(tǒng)綜合管理送排泥狀態(tài)、泥水壓力及泥水處理設(shè)備運轉(zhuǎn)狀況的綜合管理系統(tǒng)泥水分離處理系統(tǒng)壁后同步注漿系統(tǒng)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 目前最大的泥水盾構(gòu)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 目前最大的泥水盾構(gòu)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 日本泥水盾構(gòu) 土壓平衡盾構(gòu) 德國泥水盾構(gòu) 混合型盾構(gòu) 日本體系:泥水倉全是泥水,
10、直接控制型泥水盾構(gòu),調(diào)節(jié)控制閥來開度,來進行泥漿壓力控制。德國體系:泥水倉中設(shè)置了氣壓倉,間接控制型泥水盾構(gòu),氣壓復(fù)合模式,調(diào)節(jié)空氣壓力來進行泥漿壓力控制,液位傳感器根據(jù)液位的高低來調(diào)整液位。 盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE泥水盾構(gòu)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 1開挖面穩(wěn)定機理 2泥膜形成機理 泥膜形成的基本要素(泥水的密度、含砂率、泥水的黏性、泥水壓力:土壓力、水壓力、預(yù)留壓力)盡快形成不透水的泥膜 。 掘進速度與泥膜的關(guān)系:高質(zhì)量泥水成膜時間1-2秒 3地質(zhì)適用范圍 1.黏性土層2.砂層3.礫石層4.貝殼層
11、盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE3.4 土壓平衡盾構(gòu)(earth pressure balance EPB盾構(gòu)) 一. 基本配置1.刀盤 刀具的三大功能:開挖功能、穩(wěn)定功能、攪拌功能 土壓平衡式盾構(gòu)的刀盤有兩種形式:面板式和輻條式,其中面板式安全性高,但易堵塞;輻條式開口率大,不易堵塞,但不能安裝滾刀,安全性差,費用高,需加固土體。2.刀盤的驅(qū)動方式:變頻電機驅(qū)動、液壓驅(qū)動、定速電機驅(qū)動3.刀盤支承:中心支承方式(中小型盾構(gòu))、中間支承方式(中大型)、周邊支承方式(小型盾構(gòu))盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE土壓平衡盾構(gòu)
12、(面板式和輻條式)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE4.膨脹土添加系統(tǒng)和泡沫系統(tǒng)5.螺旋輸送機6.皮帶輸送機7.同步注漿系統(tǒng)(作用:防地表沉降、防水、與圍巖一體)8.盾尾密封系統(tǒng)鉸接式盾構(gòu):鉸接密封、盾尾密封9.管片安裝機:機械抓取式、真空吸盤式10.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11.導(dǎo)向系統(tǒng)(VUT導(dǎo)向系統(tǒng)和PPS導(dǎo)向系統(tǒng))盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE目前最大的土壓平衡盾構(gòu)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE二.開挖面穩(wěn)定機理 刀盤切削下來的土渣與螺旋輸送機向外輸送量相平衡;土壓傳感器:控制推進力
13、、推進速度、螺旋輸送機轉(zhuǎn)速。排土量:由螺旋輸送機的轉(zhuǎn)速和出土閘門的開度來調(diào)節(jié)適用于黏性土和砂性土 土壓平衡盾構(gòu)開挖面的穩(wěn)定由下列各因素綜合作用而維持:土倉內(nèi)的土壓力平衡地層壓力和水壓力。螺旋輸送機調(diào)節(jié)排土量適當保持泥土的流動性,根據(jù)需要調(diào)節(jié)添加劑的注入量 土倉內(nèi)的泥土壓力與地層壓力與水壓力盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE土壓平衡盾構(gòu)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE三.地質(zhì)適應(yīng)范圍 黏稠土壤中(黏土、亞黏土、淤土、低滲透性圖),作為支撐介質(zhì)土料要具有良好的塑性變形、軟稠度、內(nèi)摩擦角小及滲透率小 A型:特殊發(fā)泡劑 B型:泡
14、沫添加劑盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE3.5 復(fù)合盾構(gòu)一臺盾構(gòu)在不同地層經(jīng)轉(zhuǎn)換可以以不同的原理和方式運行,這類盾構(gòu)稱為復(fù)合盾構(gòu),也稱混合盾構(gòu),poly shield或Mix shield 也有稱其為combined shield。 組合模式:壓縮空氣/敞開式盾構(gòu),泥水式/敞開式,土壓平衡/敞開式,泥水式/土壓平衡,敞開式/泥水式/壓平衡,敞開式/壓縮空氣/土壓平衡。 適用于軟土和硬巖的復(fù)雜地層施工 特點:1.既有切刀和刮刀等軟刀工具,又安裝有滾刀等硬刀具。具有兩套出渣系統(tǒng)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE盾構(gòu)刀具 盾構(gòu)
15、施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE 滾刀和刮刀盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE中鐵隧道集團研制的復(fù)合盾構(gòu)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)只有一套出渣系統(tǒng):螺旋輸送機 三種掘進模式:土壓平衡模式、敞開模式、半敞開模式(壓縮空氣加壓模式)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE敞開模式:掌子面足夠穩(wěn)定并且涌水能夠控制時半敞開模式(加氣模式): 掌子面具有足夠的自穩(wěn)能力,且水壓小于1.510 5Pa,下部為刀盤切削下來的渣土,上部為壓縮空氣,當土
16、倉內(nèi)壓不大于110 5 Pa時不會發(fā)生螺旋輸送機出渣噴涌現(xiàn)象;當土倉內(nèi)氣壓不小于110 5 Pa且不大于1.510 5Pa時,可能會發(fā)生出渣噴涌現(xiàn)象,但可以控制。盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE盾構(gòu)安裝盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE盾構(gòu)施工盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE土壓平衡掘進模式 主要用于開挖面不能自穩(wěn)或地下水較多以及流塑性的軟粘土地層或砂土地層。土壓平衡掘進可以有效地防止過大的地面沉降。盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE復(fù)合式土層平衡
17、盾構(gòu)在土壓平衡模式下工作時,必須具備以下功能特點:1土壓監(jiān)測功能;2必須具有泡沫、膨潤土和壓縮空氣注入系統(tǒng);3密封防水性能:主軸承、鉸接密封和盾尾密封必須具有一定的防水性能;4刀盤的主軸承密封必須能承受一定的壓力;5螺旋輸送機的出渣量、出渣速度可控,隨時間可關(guān)閉,具有防噴涌的功能,建立土塞效應(yīng)。盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE1.3盾構(gòu)在我國的發(fā)展與應(yīng)用我國盾構(gòu)的開發(fā)與應(yīng)用始于1953年,東北阜新煤礦用手掘式盾構(gòu)修建了直徑2.6m的疏水巷道。1962年2月,上海城建局隧道工程公司結(jié)合上海軟土地層,研制了1臺4.16m的手掘式普通敞胸盾構(gòu)。1965年月由上海
18、工程設(shè)計院設(shè)計、江南造船廠制造的2臺盾構(gòu)直徑5.8米的網(wǎng)格擠壓盾構(gòu),于1966年完成了2條平行的隧道,隧道長660m,地面最大沉降10cm。盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE武漢地鐵盾構(gòu)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE1966年5月,中國第一條水底公路隧道上海打浦路越江隧道工程主隧道采用由上海隧道工程設(shè)計院設(shè)計、江南造船廠制造廠制造的的直徑10.02m網(wǎng)格擠壓盾構(gòu)施工,掘進總長1322m,于1970年底建成通車。1973年采用1臺直徑3.6m的水利機械化出土網(wǎng)格盾構(gòu)和2臺直徑4.3m的網(wǎng)格擠壓盾構(gòu),在上海金山石化總廠修建
19、了1條污水排放隧道和3條引水隧道。1980年上海地鐵1號線試驗段施工,研制了一臺直徑6.412m網(wǎng)格擠壓盾構(gòu),在淤泥質(zhì)粘土地層中掘進1130m。盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE盾構(gòu)吊裝盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE1982年,上海外灘的延安東路北線越江隧道工程1476m圓形主隧道采用上海隧道股份設(shè)計、江南造船廠制造的直徑11.3m網(wǎng)格擠壓水力出土盾構(gòu)。1986年,中鐵隧道集團研制出半斷面插刀盾構(gòu),并成功用于修建北京地鐵復(fù)興門折返線。1990上海地鐵一號線全線開工,18km區(qū)間隧道引進了7臺由法國FCB公司制造的6.3
20、4m土壓平衡式盾構(gòu)。1996年,上海延安東路隧道南線工程,總長1300m采用從日本引進的11.22m泥水加壓平衡盾構(gòu)施工。盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE沈重國產(chǎn)盾構(gòu)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE中鐵隧道集團研制的復(fù)合式盾構(gòu)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE2002年8月,國家科技部將6.3m土壓平衡盾構(gòu)的研究設(shè)計列入國家“863”計劃。通過公開招標,第一批3項設(shè)計課題分別由中鐵隧道集團有限公司和上海隧道工程股份有限公司為主承擔。2002年底,同樣通過公開公開招標,第二批4項課題分
21、別由中鐵隧道集團有限公司和上海隧道工程股份有限公司為主承擔。兩家國內(nèi)盾構(gòu)設(shè)計、制造與施工優(yōu)勢企業(yè)成立了聯(lián)合攻關(guān)組,組織了有浙江大學(xué)、同濟大學(xué)、華中科技大學(xué)、東南大學(xué)、煤炭科學(xué)研究院、北京城建、洛陽九久科技開發(fā)有限公司等單位參加的產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合的課題組。盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE“先行號”盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE2004年5月中鐵隧道集團有限公司與日本小松公司聯(lián)合制造了1臺直徑6.3m土壓平衡盾構(gòu)。2004年10月下旬,上海隧道股份有限公司制造了一臺直徑6.3m土壓平衡盾構(gòu)應(yīng)用于上海地鐵2號線西延伸隧道工程
22、。2005年12月,中鐵隧道集團有限公司自主研制的適用于沙礫復(fù)雜地層的土壓平衡盾構(gòu)刀盤成功應(yīng)用于北京地鐵4號線19標頤和園圓明園區(qū)間。2008年4月中鐵隧道集團研制成功了我國第一臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)。盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE上海隧道股份盾構(gòu)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE4 盾構(gòu)市場前景4.1城市地鐵前景 “十一五”期間,已獲批建設(shè)地鐵的16個城市的新建里程合計為1009km,正在申報和在編制軌道交通規(guī)劃的城市6個,到2050年規(guī)劃建成軌道交通里程將超過1500km,總投資超過5000億。據(jù)預(yù)
23、測,近5年內(nèi)地鐵盾構(gòu)的需求量約在350臺次以上。盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE國內(nèi)盾構(gòu)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE4.2過江隧道前景 上海規(guī)劃的越江隧道有5條,分別是軍工路隧道、長江西路隧道、新建路隧道、人民路隧道和龍耀路隧道。我國規(guī)定待建的過江隧道還有南京長江公路隧道、哈爾濱松花江越江隧道、上海崇明島越江隧道、灣口海底隧道、渤海海底隧道、長江水底隧道、杭州灣水底隧道等。近5年內(nèi),我國計劃新建越江隧道約30條,總長超過200km,需大直徑泥水盾構(gòu)30臺以上。盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TE
24、CHINQUE上海長江隧道盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE4.3鐵路隧道前景 鐵路隧道是隧道掘進機施工的重要市場,從2000年開始,新建鐵路隧道每年平均以200km的速度增長。2006年10月26日,中國鐵路“十一五”規(guī)劃正式發(fā)布,根據(jù)該規(guī)劃,將建成新線近1.7km,其中客運專線為8000km。在新建鐵路中,隧道約占2000km。其中部分隧道采用隧道掘進機施工。盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE客運專線盾構(gòu)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE4.4引水隧道前景 我國水資源分布不均,北方地
25、區(qū)水資源嚴重短缺,西南方水資源比較豐富,因此進行跨流域調(diào)水非常必要。飲水工程不可避免會遇到飲水隧道的施工問題,而選擇盾構(gòu)或硬巖掘進機施工是最佳手段。據(jù)不完全統(tǒng)計,近5年內(nèi),我國計劃使用盾構(gòu)或硬巖掘進機法修建的引水隧道約300km。盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE小型盾構(gòu)盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCTION TECHINQUE4.5市政管道前景 城市市政燃氣管道工程、排污管道工程、供熱供冷管道工程、電纜管道工程均可采用盾構(gòu)法施工。近5年內(nèi),用于市政管道施工的2.5-5m的盾構(gòu)需求量約為100臺次以上。盾構(gòu)施工技術(shù)SHIELD CONSTRUCT
26、ION TECHINQUE出土、管片存放隧道正式推進前,施工場地先平整、硬化、維護。分別在車站端頭井處設(shè)置集土坑、管片存放場地、車輛保潔設(shè)施和挖掘機的場地。組織專用運土車輛,按照規(guī)定的時間、路線以及棄土場地運輸渣土。二、盾構(gòu)的施工準備 1、地面施工準備漿液制備每環(huán)同步注漿量為6.1m3,根據(jù)實際需要設(shè)兩套拌漿系統(tǒng),供盾構(gòu)推進時注漿用。為減少砂漿的運輸距離,拌漿設(shè)備設(shè)在井口旁,拌漿設(shè)備采用30m3/h全自動砂漿攪拌站,為減輕勞動強度及減少灰塵飛揚,采用散裝水泥、粉煤灰及膨潤土、另外攪拌站旁還設(shè)外摻劑倉庫、砂堆場,20m3貯水箱。集土坑隧道施工時分別在盾構(gòu)左右始發(fā)井旁各設(shè)一集土坑,集土坑上設(shè)置倒土
27、架;根據(jù)實際經(jīng)驗每環(huán)出土量為70方左右,假設(shè)每班最多可完成9環(huán),集土坑容積要至少需要700m,才能滿足施工的連續(xù)性。垂直運輸如果左右線的工作面間距不超過23m,可以考慮設(shè)置一臺龍門吊,若工作面間距大于23m,超過龍門吊最大跨度,應(yīng)考慮用2臺龍門吊,主要考慮龍門吊出土方便及垂直運輸管片方便。使用2臺龍門吊時,在架設(shè)龍門吊時,要考慮龍門吊之間的間距,要保證2臺龍門吊吊運互不影響,不得出現(xiàn)龍門吊“打架”現(xiàn)象。進、始發(fā)口土體加固為保證盾構(gòu)安全始發(fā)、接收,隧道進、出口土體必須有良好的自立性和密實性,使洞口土體在盾構(gòu)經(jīng)過該段時不坍塌,地下水不涌入端頭井內(nèi),為此必須對洞口土體進行加固。加固方法一般采用旋噴樁
28、加固和冷凍法加固。1)發(fā)射架安裝發(fā)射架作為臺車下井過渡工具以及盾構(gòu)機的載體,必須先于盾構(gòu)機以及后配套到場安裝完。發(fā)射架的安裝應(yīng)注意始發(fā)段隧道所處的線路平、縱面曲線條件,確保盾構(gòu)中心軸線的坡度與隧道設(shè)計軸線坡度相適應(yīng),考慮到隧道后期沉降因素,盾構(gòu)中心軸線可比設(shè)計軸線略抬高1020mm,特別注意在對始發(fā)基座固定前應(yīng)按設(shè)計進行準確的定位,嚴格控制標高及中心軸線等。定好位后對發(fā)射架加設(shè)支撐加固和固定,防止其移動。盾構(gòu)發(fā)射架應(yīng)具有足夠的剛度和強度,導(dǎo)軌必須順直。 2、井下施工準備發(fā)射架詳圖2)盾構(gòu)安裝與調(diào)試在車站范圍內(nèi)盾構(gòu)掘進相反方向80米鋪設(shè)盾構(gòu)機臺車行走鋼軌,并將鋼軌延伸到始架上。發(fā)射架安裝完畢后,
29、在其上方放置路基箱板和軌枕,車站底板和發(fā)射架二者之間使用鋼軌及連接板連接之后,臺車依次吊入始發(fā)井,放置在始發(fā)托架的鋼軌上,拖入車站內(nèi)。臺車下井完畢后,拆除發(fā)射架上的鋼軌、軌枕以及路基箱板,供盾構(gòu)機下井。盾構(gòu)分段吊入井下,并在井下始發(fā)托架上進行正確組裝就位,并連接臺車,完成后由專業(yè)技術(shù)人員對整機調(diào)試驗收。注:盾構(gòu)下井吊裝順序:組裝下井的順序依次是5#臺車4#臺車3#臺車2#臺車1#臺車連接轎管片運輸車螺旋輸送機中盾前盾刀盤管片安裝機盾尾。3)后盾系統(tǒng)安裝盾構(gòu)機的后盾系統(tǒng)應(yīng)滿足盾構(gòu)推進所需要的強度、剛度和平整度。后盾系統(tǒng)由鋼立柱、后座基座、天窗式反力架、負環(huán)襯砌組成。負環(huán)管片根據(jù)實際情況,隨盾構(gòu)的
30、推進逐環(huán)拼裝。為預(yù)留出碴口,負環(huán)管片一律采用封頂塊位于正上方的拼裝模式,并且第-8至第-3環(huán)負環(huán)管片只拼裝下部三塊。同時,為保證給盾構(gòu)機提供足夠的反力并確保施工的安全,在第-3環(huán)負環(huán)管片加設(shè)144弧形鋼環(huán),并以鋼支撐將其支撐于負環(huán)鋼管片上。為保證管片點位的準確,拼裝第-8環(huán)負環(huán)管片時一定要精確控制好底部標準塊的位置。另外,半鋼環(huán)后的鋼管支撐必須焊接牢固,確保后盾系統(tǒng)的可靠性。后盾系統(tǒng)詳圖盾構(gòu)基座4)盾構(gòu)就位姿態(tài)的測量復(fù)核在盾構(gòu)開始掘進前對盾構(gòu)的姿態(tài)進行測量,測量內(nèi)容包括:縱向坡度、橫向旋轉(zhuǎn)角、平面偏離值、高程偏離值、切口里程,盾構(gòu)姿態(tài)的偏差應(yīng)滿足標準要求,并將測量結(jié)果報監(jiān)理工程師審查。5)洞門
31、密封裝置安裝由于工作井洞圈直徑與盾構(gòu)殼體存在環(huán)形的建筑空隙,為防止盾構(gòu)始發(fā)和施工期間土體從該空隙流失和滲漏水,為保證盾尾通過后能立即進行背襯注漿填充,車站施工時在洞門圈預(yù)埋環(huán)形鋼圈,盾構(gòu)始發(fā)前在洞門圈借助預(yù)埋的鋼圈安裝由簾布橡膠板、圓環(huán)板、翻板和連接銷等組成的始發(fā)密封裝置,以起到施工階段臨時的防泥水、防漏漿的作用。1、建造盾構(gòu)工作井 2、盾構(gòu)掘進機安裝就位3、出洞口土體加固4、初推段掘進施工5、掘進機設(shè)備轉(zhuǎn)換6、盾構(gòu)連續(xù)掘進施工 7、接收井洞口土體加固8、盾構(gòu)進入接收 井,并運出地面三、盾構(gòu)推進施工工藝 1、盾構(gòu)始發(fā)準備工作:盾構(gòu)掘進施工的豎井始發(fā)工作井: 滿足盾構(gòu)掘進機安裝和出洞施工的要求接
32、收工作井: 盾構(gòu)隧道掘進完成后進入接收井,滿足盾構(gòu)拆卸或轉(zhuǎn)場吊裝移位的工作空間要求豎井施工方法: 沉井法、地下連續(xù)墻圍護、鋼板樁圍護盾構(gòu)掘進施工的豎井施工流程:搭設(shè)腳手架開孔檢驗加固效果鑿除洞門第一層混凝土安裝橡膠簾布板和翻板安裝防磕頭裝置。鑿除洞門混凝土盾構(gòu)始發(fā)前需在洞門上開16個觀察孔,觀察是否有滲漏水現(xiàn)象,若有滲漏水現(xiàn)象,馬上封堵觀察孔,采用冷凍法加固的洞門,繼續(xù)冷凍,延長凍結(jié)時間。采用旋噴樁加固的洞門,采用注漿法止水,直至觀察孔不再滲漏水為止。工作井已按設(shè)計要求完成并通過驗收,其標高、軸線、結(jié)構(gòu)強度等各項技術(shù)參數(shù)符合設(shè)計和規(guī)范要求并能滿足盾構(gòu)施工各階段受力要求(端頭井結(jié)構(gòu)尺寸和洞門中心
33、已復(fù)核且符合設(shè)計要求);盾構(gòu)推進、始發(fā)到達施工方案已通過專家評審,評審意見已予落實或整改,監(jiān)理細則已編制審批;測量、監(jiān)測方案已審批,監(jiān)測控制點已按監(jiān)測方案布置好,且已測取初始值;當現(xiàn)場滿足以下要求時開始始發(fā):井下控制點已布設(shè)且固定;要求的各項端頭措施(端頭加固、降水、冷凍等)已經(jīng)完成,各項指標已經(jīng)達到設(shè)計要求并有檢測報告;洞門探孔已打,未發(fā)現(xiàn)異常情況并滿足始發(fā)到達要求;始發(fā)接收托架架已經(jīng)設(shè)計驗算,結(jié)構(gòu)強度滿足要求;對盾構(gòu)隧道沿線的建(構(gòu))筑物、管線等設(shè)施現(xiàn)有狀況及其承受變形的能力已完成調(diào)查,并且制訂好切實可行的防御措施;施工現(xiàn)場技術(shù)交底(含各施工工藝和步驟)已按要求完成;人員、機械、材料按要求
34、到位(盾構(gòu)以及大型起重設(shè)備拼裝就位,并通過相關(guān)部門驗收);對本工程潛在的風險進行辯識和分析,有針對性、可操作性的應(yīng)急預(yù)案編制完成并落實搶險設(shè)備、材料、人員、方案等;已落實設(shè)計、專項施工方案及規(guī)范規(guī)定的其它要求。(2)盾構(gòu)始發(fā)在洞圈內(nèi)側(cè)沿發(fā)射架軌道直線方向焊接2塊防磕頭裝置,高度與鋼軌保持一致。盾構(gòu)初期掘進時前期出土及管片下井由車站預(yù)留出土孔進行。當臺車完全進入隧道后,出土及管片下井轉(zhuǎn)至端頭井開口環(huán)處進行。防磕頭裝置詳圖當盾構(gòu)進入洞圈立即進行洞圈簾布的整理工作。盾構(gòu)機通過防磕頭裝置時不旋轉(zhuǎn)刀盤。初始發(fā)時盾構(gòu)平推,用刀盤切削土體。由于位于加固區(qū)域內(nèi),土體較硬,為控制軸線、保護刀盤,土壓力應(yīng)略低于理
35、論值,保持在0.15MPa,推進速度不宜過快,宜小于2.0cm/min;并在推進時按土體加固的情況在盾構(gòu)的正面加入發(fā)泡劑,以減少刀盤所受扭矩,降低總推力,改善刀盤受力情況,同時改良正面土體,便于土體排出。出加固區(qū)后為防止盾構(gòu)“磕頭”,將平衡土壓力值設(shè)定稍高于理論值;盾構(gòu)推進軸線略大于設(shè)計坡度。同時根據(jù)地層變形量等監(jiān)控信息對平衡壓力設(shè)定值、推進速度等施工參數(shù)及時調(diào)整。盾構(gòu)始發(fā)要注意盾構(gòu)推進力不能大于后靠的結(jié)構(gòu)承受力,要觀察鋼后靠的變形情況,如發(fā)現(xiàn)變形較大要及時采取措施,以免管片上浮。負環(huán)管片間加襯石棉橡膠板緩沖墊。洞口洞圈環(huán)形鋼板上預(yù)留開啟的2閥門1只。當盾尾全部始發(fā)時,固定好扇形板,啟動盾尾注
36、漿,填充盾尾后空腔,待閥門出漿后關(guān)閉閥門,開始掘進且同步注漿。當盾尾脫出工作井壁后,調(diào)整洞圈止水裝置中的圓環(huán)板并與洞門特殊管片焊接成一體,防止水、土的流失造成地面塌陷或下沉。2、盾構(gòu)試掘進區(qū)間隧道采用土壓平衡盾構(gòu)掘進,土壓平衡是利用盾構(gòu)機切削的泥土充滿密封倉并保持適當?shù)耐翂毫砥胶忾_挖面的土體,從而達到對盾構(gòu)機前方開挖面進行支護的目的。因此,盾構(gòu)推進過程中,要根據(jù)不同地質(zhì)、覆土厚度、地面建筑情況并結(jié)合地表隆陷監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整設(shè)定土倉壓力,推進速度要保持相對平穩(wěn),控制好每次的糾偏量,減少對土體的擾動,為管片拼裝創(chuàng)造良好的條件。同步注漿量要根據(jù)推進速度、出碴量和地表監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整,將施工軸線與設(shè)
37、計軸線的偏差及地層變形控制在允許的范圍內(nèi)。根據(jù)施工要求,始發(fā)口100m范圍作為試掘進段,此段施工要對推進參數(shù)認真控制,將推進的各項技術(shù)參數(shù)(如推力、推進速度、出土量、正面土壓力等)和地面沉降結(jié)合起來進行收集、統(tǒng)計、分析,掌握適應(yīng)地層的盾構(gòu)合理的推進參數(shù),以科學(xué)地指導(dǎo)后續(xù)施工。(1)掘進土壓的控制:掘進時,如給定掘進速度,土壓通??扛淖兟菪斔蜋C的速度來控制。螺旋輸送機的速度快,渣土排出的就快,土壓就相應(yīng)地降低。渣土排出的慢,土壓就相應(yīng)地上升。一般來說,通過改變掘進速度也可以控制土壓。減慢掘進速度,土壓就降低;加快掘進速度,土壓就增加。(2)出碴量的控制每環(huán)理論出碴量(實方)為:(D)4L=(6
38、.28)41.5=46.44方/環(huán)虛方約為實方的1.5的膨脹系數(shù),約70方/環(huán)(3)推進速度盾構(gòu)始發(fā)在試驗段推進速度在正常情況下應(yīng)為20-40mm/min,并根據(jù)地面測量數(shù)據(jù)及時調(diào)整盾構(gòu)正面中心土壓力。(4)盾構(gòu)推進中的碴土改良理論上碴土在土壓平衡工況模式下支撐介質(zhì)碴土應(yīng)具有以下特征:a、良好的流塑狀態(tài);b、良好的粘軟稠度;c、低的內(nèi)摩擦力;d、低的透水性。但一般地層巖土不會自然具有這些特征,從而使刀盤摩擦增大,工作負荷增加。同時,密封倉內(nèi)碴土流塑狀態(tài)差時,在壓力和攪拌作用下易產(chǎn)生泥餅、壓密固結(jié)等現(xiàn)象,從而無法形成有效的對開挖倉密封和良好的排土狀態(tài)。當碴土透水性強時,碴土在螺旋輸送機內(nèi)排出時無
39、法形成有效的壓力遞降,土倉內(nèi)的土壓力無法達到穩(wěn)定的控制狀態(tài)。當碴土滿足不了這些要求時,需通過向刀盤、土倉及螺旋輸送機內(nèi)注入添加劑對碴土進行改良,采用的添加劑種類主要是泡沫和泥漿。4、盾構(gòu)正式掘進1)盾構(gòu)正式掘進中加強施工監(jiān)測,隨時調(diào)整掘進參數(shù),不斷完善施工工藝,控制地表最大變形量在-30+10mm范圍內(nèi)。2)掘進推進過程中應(yīng)嚴格控制盾構(gòu)方向,確保隧道實際中線與設(shè)計偏差在上、下、左、右均小于50mm。同時應(yīng)勤糾偏,坡度和方向不能突變,隧道軸向和折角變化不能大于0.4%。在緩和曲線、圓曲線段應(yīng)根據(jù)里程控制掘進方向和偏轉(zhuǎn)角度。3)盾構(gòu)推進速度正??刂圃?4cm/min范圍,穿過建筑物或與地下構(gòu)筑物很
40、近時推進速度應(yīng)適當減緩,以防推進造成周圍土體較大的擾動。4)推進出土量控制每環(huán)出土量在98100%間,同時考慮泡沫與水的改良,每環(huán)出土70m3左右。5)上述各項工作,必須逐項、逐環(huán)、逐日作好施工記錄。具體要求如下:隧道掘進環(huán)號掘進速度盾構(gòu)正面土壓力刀盤轉(zhuǎn)速、油壓、螺旋機轉(zhuǎn)速盾構(gòu)推力、千斤頂開啟數(shù)量及位置、油壓盾構(gòu)內(nèi)壁與管片外側(cè)環(huán)形空隙(上、下、左、右四處)同步注漿注漿壓力、數(shù)量、稠度注漿材料配比注漿試塊強度(每日取樣試驗)實際注漿量和理論注漿量的百分比測量盾構(gòu)傾斜度盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)角度隧道橢圓度推進總距離隧道每環(huán)襯砌環(huán)軸心(X、Y、Z)與設(shè)計軸心的偏差隧道滲漏水統(tǒng)計展示圖及滲漏水量施工中應(yīng)及時將上述記
41、錄提交給監(jiān)理工程師。5、管片拼裝 圖34管片拼裝分為通縫拼裝和錯縫拼裝(1)通縫拼裝前后環(huán)縱縫對齊的一種拼法,其特點(圖34) 1)整條隧道整體性差因各環(huán)之間僅有縱向螺栓連接圓環(huán),管片間無牽連。 2)圓環(huán)變形大,由于縱向螺栓孔徑間隙產(chǎn)生管片位置的變動,使圓環(huán)變形量大。 3)環(huán)面平整度差。由于環(huán)縫壓密量不一而引起,并使誤差累計 4)由于環(huán)面累計誤差存在造成環(huán)向螺栓難穿。 5)圓環(huán)二塊管片結(jié)縫質(zhì)量差,易產(chǎn)生喇叭、轉(zhuǎn)角、內(nèi)弧面不平及管片相對旋轉(zhuǎn)等。(2)錯縫拼裝前后環(huán)縱縫錯開的一種拼法, 有1/2 或 1/3管片弧長的二種,其特點:(圖35) 1)整條隧道整體性強,縱向變形少; 2)由于每塊管片受到
42、其前環(huán)、后環(huán)與 本環(huán)六塊管片的限制,所以圓環(huán)變形??; 3) 圓環(huán)質(zhì)量好同樣對拼裝的質(zhì)量要求 也很高,不然將影響下環(huán)管片拼裝精度; 4) 環(huán)面產(chǎn)生的不平整量不產(chǎn)生累計,而是產(chǎn) 生下一環(huán)騎縫管片的斷裂。四、管片拼裝拼裝方法圖35盾構(gòu)施工的區(qū)間隧道,管片襯砌是隧道防水的重要環(huán)節(jié)。管片拼裝的質(zhì)量直接影響到隧道壽命及永久防水能力,因此嚴格控制管片安裝質(zhì)量至關(guān)重要。1)管片質(zhì)量要求管片表面不得出現(xiàn)裂縫、破損、掉角等現(xiàn)象,根據(jù)技術(shù)規(guī)范要求。序號項目允許偏差(mm) 1拼裝成環(huán)后水平直徑與垂直直徑允許偏差(漿液凝固后) 102第一片管片定位量允許偏差 33相鄰管片(環(huán)與環(huán)、塊與塊)間的“踏步” 44相鄰管片肋
43、面允許不平整度 55環(huán)縫張開 2 6縱縫張開 2 2)管片的運輸、堆放管片由運送車輛從管片生產(chǎn)工廠運至施工場地,在施工場地安裝彈性密封條、傳力襯墊等,然后根據(jù)管片運輸指令經(jīng)工地門吊垂直運送到編組列車上,再經(jīng)電瓶車運至隧道內(nèi)工作面進行拼裝。在這個過程中的各工序應(yīng)注意以下問題:制定專門的管片運輸作業(yè)指導(dǎo)書,在管片水平或垂直運輸過程中,所有運輸過程中應(yīng)特別注意對管片的保護,避免造成損壞;管片的存放物場地必須平整,并用枕木或其它材料鋪設(shè)成管片堆放墊墩;管片的堆放層數(shù)不可超過三塊,以免造成管片壓壞,堆放時塊與塊之間應(yīng)以方木支墊;在管片經(jīng)門吊進行垂直時必須采用合格的吊裝帶,確保施工的安全;管片的供應(yīng)順序、
44、型號等必須根據(jù)施工需要按工程師下達的管片運送指令進行,避免因管片運送錯誤導(dǎo)致工序時間的耽誤。3)防水等材料的安裝彈性密封墊、自粘性橡膠薄板、傳力襯墊的安裝以及石棉橡膠板的使用必須按設(shè)計要求進行,避免錯用漏用;密封墊等材料的安裝要制定專門的作業(yè)指導(dǎo)書,并要求在施工中必須嚴格執(zhí)行。在彈性密封墊粘貼安裝前應(yīng)清除管片上預(yù)留凹槽接觸面的灰塵,防止安裝后剝離、脫落。安裝時應(yīng)特別注意,彈性密封墊必須精確的粘貼在凹槽的正中位置,以保證管片拼裝時彈性密封墊能以緊大接觸面積。 在存放管片進行密封墊粘貼的場地應(yīng)配備防雨、防潮設(shè)備,避免密封墊或軟木傳力襯墊淋雨、受潮而損壞;在管片拼裝前,若因故導(dǎo)致彈性密封損壞或水膨脹
45、條發(fā)生了預(yù)膨脹,則必須重新更換彈性密封墊;石棉橡膠的使用必須按工程師的技術(shù)交底進行,堅決杜絕使用錯誤。以免引起拼裝困難等不良后果。按設(shè)計本標段區(qū)間工程管片均采用錯縫拼裝方式,拼裝時先拼裝底部標準塊,然后按左右對稱順序逐塊拼裝兩側(cè)的標準塊和鄰接塊,最后拼裝封頂塊。封頂塊拼裝時先搭結(jié)二分之一環(huán)寬,徑向推上,再縱向插入。4)縱、環(huán)向螺栓連接本標段均采用M30彎螺栓,每環(huán)縱向10根,環(huán)向12根,計22根/環(huán)。管片連接是保證管片拼裝質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),連接件的質(zhì)量十分重要。施工時對管片連接件應(yīng)按0.2%的比例進行抽查,連接件還應(yīng)經(jīng)防腐處理,鹽霧試驗每個區(qū)間做兩次。同時,在施工過程中還應(yīng)加強施工控制,做到以下
46、幾點:為防止管片拼裝時產(chǎn)生“踏步”,緊固螺栓前必須認真的進行對位;管片連接螺栓必須擰緊,螺栓緊固采取多次緊固的方式。管片拼裝過程中安裝一塊初緊一塊螺栓,拼裝結(jié)束后應(yīng)及時對環(huán)縱向螺栓進行二次緊固,盾構(gòu)掘進下一環(huán)時,借助推進油缸推力的作用,再一次緊固所有螺栓尤其縱向螺栓。隧道貫通后,必須對所有環(huán)縱向螺栓進行復(fù)緊;5)環(huán)面超前量的控制定期檢查管片環(huán)面超前量,當超前值過大時應(yīng)用軟性楔塊給予糾正,保證管片整環(huán)環(huán)面與隧道軸線的垂直度。6)其他注意點為保證管片的拼裝質(zhì)量,應(yīng)制定專門的管片拼裝作業(yè)指導(dǎo)書,對拼裝施工人員必須進行崗位培訓(xùn)。同時,要求在施工中還必須做到:在管片拼裝之前要清除盾尾拼裝部位的碴土等異物
47、,并檢查管片的型號、外觀以及密封材料的粘貼情況,若型號與管片運送指令不符應(yīng)立即更換,有損壞必須修復(fù)后才可拼裝;拼裝時應(yīng)避免損壞管片和密封條,若意外造成管片損傷,應(yīng)更換完好的管片拼裝并對受損管片進行修補,密封條受損也必須更換。腐蝕性地層必須在管片外側(cè)涂抹防腐蝕材料。6、同步注漿和二次注漿盾構(gòu)施工引起的地層損失和盾構(gòu)隧道周圍受擾動或受剪切破壞的重塑土的再固結(jié)以及地下水的滲透,是導(dǎo)致地表沉降的重要原因。為減少和防止地表沉降,在盾構(gòu)掘進過程中,要盡快在脫出盾尾的襯砌管片背后同步注入足量的漿液材料充填盾尾環(huán)形建筑空隙。1)注漿目的管片襯砌背后注漿是盾構(gòu)施工中的一項十分重要的工序,其目的主要有以下三個方面
48、:及時填充盾尾建筑空隙,支撐管片周圍巖體,有效地控制地表沉降;凝結(jié)的漿液作為盾構(gòu)施工隧道的第一道防水屏障,增強隧道的防水能力;為管片提供早期的穩(wěn)定并使管片與周圍巖體一體化,有利于盾構(gòu)掘進方向的控制,并能確保盾構(gòu)隧道的最終穩(wěn)定。2)注漿方式和特點本標段區(qū)間隧道穿越及施工影響范圍內(nèi)地層的地質(zhì)主要為粉質(zhì)粘土及淤泥質(zhì)粘土層。地層自穩(wěn)能力差,盾構(gòu)掘進后受擾動的圍巖不能自穩(wěn),易產(chǎn)生坍塌變形,從而引起地表沉降,采用同步注漿及時回填,必要時再以二次補強注漿進一步填充,確保對盾尾建筑空隙填充密實。同步注漿根據(jù)隧道洞身穿越地層的特點,為能盡早充填盾尾建筑空隙及時支撐管片周圍巖體,防止地層產(chǎn)生過大變形而危及周圍環(huán)境
49、安全,采用盾構(gòu)邊掘進邊注漿方式,通過盾構(gòu)機自設(shè)的同步注漿系統(tǒng)及管片預(yù)留注漿孔,注漿在盾構(gòu)尾建筑空隙形成的同時進行。二次注漿同步注漿使盾尾建筑空隙得到及時填充,地層變形及地表沉降得到控制,在漿液凝固后,強度得到提高,但可能有局部不夠均勻或因漿液固結(jié)收縮產(chǎn)生空隙,因此為提高背襯注漿層的防水性及密實度,必要時再補充以二次注漿,進一步填充空隙并形成密實的防水層,同時也達到加強隧道襯砌的目的。二次注漿一般在管片與巖壁間的空隙充填密實性差而致使地表沉降得不到有效控制或管片襯砌出現(xiàn)較嚴重滲漏的情況下才實施。施工時采用地表沉降監(jiān)測信息反饋,結(jié)合洞內(nèi)超聲波探測管片襯砌背后有無空洞的方法,綜合判斷是否需要進行二次
50、注漿。3)注漿材料、漿液配比及性能指標盾構(gòu)施工背襯注漿宜選用具有料源廣、可注性強、經(jīng)久耐用、固結(jié)實體強度能達到設(shè)計要求、對地下水和周圍環(huán)境無毒性污染、價格低廉等特點的材料。注漿漿液要流動性好,便于盾構(gòu)移動過程中持續(xù)不停的注漿,而一環(huán)注漿結(jié)束后,漿液凝固有較好的強度,具有膨脹性,避免后期收縮變形,二次注漿材料要可注性強,能補充同步注漿的缺陷,對同步注漿起充填和補充作用。同步注漿、二次注漿初步采用的注漿材料及配比、性能指標如下表。漿液配比和性能指標表當?shù)叵滤貏e豐富時,需要對地下水封堵。同時為了及早建立起漿液的高粘度,以便在漿液向穿隙中充填的同時將地下水疏干(將地下水壓入地層深處),獲得最佳充填效
51、果,這時需要將漿液的凝膠時間調(diào)整到14min,必要時二次注漿可采用水泥-水玻璃雙液漿。4)注漿設(shè)備同步注漿采用盾構(gòu)機后配套附帶的同步注漿系統(tǒng),補強注漿采用自備的KBY-50/70雙液注漿泵。同步注漿漿液在洞外拌制,采用自行設(shè)計的漿液拌合站,拌制好的漿液由轉(zhuǎn)駁泵運到洞內(nèi)泵入盾構(gòu)機自備的儲漿罐中待注。二次補強注漿管及孔口管自制,其加工應(yīng)具有與管片吊裝孔的配套能力,能夠?qū)崿F(xiàn)快速接卸以及密封不漏漿的功能,并配備泄?jié){閥。注漿壓力同步注漿時要求在地層中的漿液壓力大于該點的靜止水壓力及土壓力之和,做到盡量填補同時又不產(chǎn)生劈裂。注漿壓力過大,管片周圍土層將會被漿液擾動而造成后期地層沉降及隧道本身的沉降,并易造
52、成跑漿;而注漿壓力過小,漿液填充速度過慢,填充不充足,會使地表變形增大,依據(jù)深圳地質(zhì)情況,同步注漿壓力一般為0.20.5Mpa,二次注漿壓力為0.30.6Mpa。注漿量同步注漿量理論上是充填盾尾建筑空隙,但同時要考慮盾構(gòu)推進過程中的糾編、漿液滲透(與地質(zhì)情況有關(guān))及注漿材料固結(jié)收縮等因素。注漿量可用下式進行計算:Q=V 式中:Q注漿量(m3)注漿率(取1.42.0,曲線地段及粉細砂地層段取較大值,其它地段根據(jù)實際情況選定)V盾尾建筑空隙(m3)V=(D-d)L/4式中:D盾構(gòu)切削土體直徑(即刀盤直徑6.28m)d管片外徑(6.0m)L管片寬度(1.5m)V=(6.282-6.02)1.54=4
53、.051m根據(jù)深圳的地質(zhì)及線路情況,注漿量一般為理論注漿量的1.42.0倍(一般我們?nèi)?.5倍),并應(yīng)通過地面變形觀測來調(diào)節(jié)。則:Q=5.679.10m3/環(huán)二次補強漿量根據(jù)地質(zhì)情況及注漿記錄情況,分析注漿效果,結(jié)合監(jiān)測情況,由注漿壓力控制。注漿結(jié)束標準以注漿壓力與注漿量進行雙重控制,正常情況下要求每環(huán)注漿量不得小于5.8m3。以下情況應(yīng)例外:a、在風化巖層,注漿壓力很小而注漿量較大時。增加注漿量直至注漿壓力達到注漿壓力的下限;b、盾構(gòu)機位于曲線段,考慮超挖,適當增加注漿量;c、自穩(wěn)能力差的粘土地層,注漿量很小而注漿壓力較大時,可能是由于盾殼周圍巖土發(fā)生坍塌,影響了漿液的流動。在注漿壓力達到注
54、漿壓力上限時停止注漿,隨后應(yīng)進行二次補強注漿。注漿速度及時間根據(jù)盾構(gòu)機推進速度,以每循環(huán)達到總注漿量而均勻注入,盾構(gòu)機推進開始注漿開始,推進完畢注漿結(jié)束。注漿順序同步注漿通過盾尾注漿管在盾構(gòu)機推進的同時壓注,在每個注漿孔出口設(shè)置壓力傳感器,以便對各注漿孔的注漿壓力和注漿量進行檢測與控制,從而實現(xiàn)對管片背后的對稱均勻壓注。為防止注漿使管片受力不均產(chǎn)生偏壓導(dǎo)致管片錯位造成錯臺及坡?lián)p,同步注漿時對稱均勻的注入十分重要。補強注漿通過管片預(yù)留注漿孔注漿,應(yīng)先壓注可能存在較大空隙的一側(cè)。6)質(zhì)量保證措施施工前應(yīng)進行詳細的漿液配比試驗,選定合適的注漿材料、添加劑及漿液配比,保證所選漿液配比、強度、耐久性等物
55、理力學(xué)指標滿足工程的設(shè)計要求;制定詳細的注漿施工設(shè)計和工藝流程及注漿質(zhì)量控制程序,并制定專門的作業(yè)指導(dǎo)書。嚴格按要求實施注漿、檢查、記錄、分析,及時做出P(注漿壓力)Q(注漿量)t(時間)曲線,分析注漿效果,反饋指導(dǎo)下次注漿,并及時報監(jiān)理工程師;注漿作業(yè)由專人進行,上崗前應(yīng)通過培訓(xùn),施工過程應(yīng)由富有經(jīng)驗的土木工程師負責注漿技術(shù)指導(dǎo)工作;根據(jù)洞內(nèi)管片襯砌變形和地面及周圍建筑物變形監(jiān)測結(jié)果,及時進行信息反饋,修正注漿參數(shù)和施工方法,發(fā)現(xiàn)情況及時解決。做好注漿設(shè)備的維修保養(yǎng)、注漿材料供應(yīng),以保證注漿作業(yè)順利連續(xù)不中斷的進行;做好注漿孔的密封,保證其不漏水。6、盾尾油脂和泡沫的加注盾尾油脂為防止盾構(gòu)推
56、進時,地下水及同步注漿漿液從盾尾竄入隧道,須在盾尾鋼絲刷位置注盾尾油脂,以達到盾構(gòu)的密封功能。為了能安全并順利地完成區(qū)間隧道的掘進任務(wù),必須切實地做好盾尾油脂的壓注工作。由于本地層風化巖層較多,透水性較強,施工時應(yīng)勤注油脂。泡沫當盾構(gòu)機遭遇硬風化巖層或者在加固區(qū)時,刀盤扭矩增加,這時候需要往開挖倉前注泡沫或者水以改良土壤。另外,淤泥質(zhì)土層會影響土倉中土壓傳感器的正常工作,這會帶來地表隆沉超標等一系列的問題,此時同樣需要加注泡沫或者水,使得土壓傳感器正常反應(yīng)開挖面的土壓。盾構(gòu)出洞盾構(gòu)進洞盾構(gòu)的接收到達是指從盾構(gòu)機到達下一站接收井之前50m到盾構(gòu)機貫通區(qū)間隧道進入車站接收井被推上盾構(gòu)接收基座的整個施工過程。因此,盾構(gòu)的到達相對于區(qū)間隧道的施工有其特殊性和重
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