過(guò)江段隧道施工風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防及應(yīng)急預(yù)案

目錄目錄 11、工程概況 1工程簡(jiǎn)介 1區(qū)間隧道過(guò)江段工程地質(zhì) 1隧道穿越地層 1隧道斷面內(nèi)圓礫層分布情況 5有害氣體〔沼氣〕分布情況 10原區(qū)間內(nèi)沼氣情況的描述 10最新區(qū)間內(nèi)沼氣情況的描述 102、過(guò)江段隧道掘進(jìn)施工主要施工風(fēng)險(xiǎn) 12盾構(gòu)穿越段富含沼氣 12圓礫層隧道掘進(jìn)施工 12承壓水段 123、盾構(gòu)機(jī)針對(duì)性設(shè)計(jì) 12盾構(gòu)機(jī)主圖 13刀盤(pán)和刀具 13盾尾密封 15螺旋機(jī) 15加泥加水口 16應(yīng)急注漿孔的設(shè)置 16同步注漿系統(tǒng) 17有毒有害氣體監(jiān)測(cè)裝置 174、前期準(zhǔn)備工作 17沼氣釋放試驗(yàn) 17掘進(jìn)段施工試驗(yàn) 19渣土改進(jìn) 19隧道通風(fēng) 19沼氣濃度的控制 20管片制作 215、沼氣段穿越施工技術(shù) 21沼氣釋放 21施工監(jiān)測(cè) 22監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn) 22監(jiān)測(cè)設(shè)備 22監(jiān)測(cè)要求 22隧道通風(fēng) 23人員培訓(xùn) 23掘進(jìn)施工要點(diǎn) 236、圓礫層段施工技術(shù)措施 24沼氣預(yù)防措施 2562承壓水預(yù)防措施 25掘進(jìn)施工技術(shù)措施 257、承壓水段施工技術(shù)措施 268、風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急措施 28沼氣含量超警戒線 28噴涌 29盾尾滲漏 29刀具磨損 29氣壓法換刀原理 30氣壓法供氣方式及施工設(shè)備、材料 30氣壓換刀施工前期準(zhǔn)備工作 31氣壓作業(yè) 33刀具檢查和更換 43帶壓換刀施工考前須知 44盾構(gòu)恢復(fù)掘進(jìn) 458.4.8.應(yīng)急措施 45其他預(yù)防和應(yīng)急技術(shù)組織措施 46應(yīng)急材料的配備 47機(jī)械設(shè)備配備 47應(yīng)急指揮機(jī)構(gòu)及分工 47人員聯(lián)系方式 48應(yīng)急匯報(bào)制度 491、工程概況濱江站～富春路站區(qū)間為杭州地鐵1號(hào)線工程穿越錢(qián)塘江全地下區(qū)間，里程范圍為K5＋880.274～K8＋835.859，區(qū)間左線總長(zhǎng)為，區(qū)間右線總長(zhǎng)為。在里程K6＋750和K8＋35處設(shè)風(fēng)井2座，在K7＋220和K7＋810處設(shè)2座聯(lián)絡(luò)通道，其中K7＋220處聯(lián)絡(luò)通道兼排水泵站。本區(qū)間隧道始于濱江站〔江南大道～江陵路路口〕，沿江陵路向西北方向前行，過(guò)舟楓路、濱盛路、規(guī)化支路，至江南風(fēng)井進(jìn)洞，隨后盾構(gòu)機(jī)江南風(fēng)井出洞繼續(xù)向西北推進(jìn)，過(guò)聞濤路，穿越南岸江堤和錢(qián)塘江，過(guò)江后穿越北岸江堤和之江路，再推進(jìn)至江北風(fēng)井進(jìn)洞，盾構(gòu)機(jī)在江北風(fēng)井出洞后繼續(xù)向西北沿婺江路推進(jìn)至富春路站進(jìn)洞，整條隧道完成。江南風(fēng)井位于江陵路～聞濤路路口，江北風(fēng)井位于之江路～婺江路路口，區(qū)間隧道采用2臺(tái)盾構(gòu)機(jī)先后從濱江站始發(fā)，穿越江南、江北風(fēng)井后抵達(dá)富春路站。之間將穿越錢(qián)塘江，穿越長(zhǎng)度約為1340m圖1：區(qū)間隧道推進(jìn)線路示意圖隧道穿越地層過(guò)江段隧道掘進(jìn)區(qū)域主要穿越的地層有：③5層粉砂夾砂質(zhì)粉土、③7層砂質(zhì)粉土、④3層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、⑥2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、⑨1a層粉質(zhì)粘土、⑨1b層含砂粉質(zhì)粘土、⑿2層細(xì)砂、⑿4層圓礫。其土層特征描述和力學(xué)指標(biāo)詳見(jiàn)下表：土層特征描述表1.2－01土層特征③5層粉砂夾砂質(zhì)粉土灰、青灰色，稍密，飽和，含有機(jī)質(zhì)、云母屑，砂質(zhì)粉土呈團(tuán)塊狀。實(shí)測(cè)標(biāo)貫錘擊數(shù)4～16擊,平均值7擊。靜力觸探錐尖阻力qc=4.45～6.43MPa，平均值5.05MPa，側(cè)壁阻力fs=38.4～73.2kPa，平均值43.8kPa。全區(qū)分布，，頂板埋深5.70～17.80m，頂板高程-11.80～1.27m，層厚1.10～7.60m。③7層砂質(zhì)粉土色，稍密，很濕。含有機(jī)質(zhì)、云母碎屑，具水平層理，夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，搖振反響中等，切面無(wú)光澤反響，干強(qiáng)度較低，韌性較低，江中夾有淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)2～15擊,平均值5擊。靜力觸探錐尖阻力qc=1.58～5.45MPa，平均值3.81MPa，側(cè)壁阻力fs=43.8～75.2kPa，平均值46.0kPa，屬中等壓縮性土。場(chǎng)區(qū)內(nèi)局部缺失，頂板埋深8.20～24.00m，頂板高程-15.87～m～9.20m。④3層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土灰色，流塑，具層理結(jié)構(gòu)，層間夾粉砂。粉土薄層。無(wú)搖振反響，切面光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等，實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)2～6擊，平均值2.7擊。全區(qū)分布，頂板埋深18.30～23.90m，頂板高程-16.00～-m～6.70m。⑥2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土灰色，流塑，具層理結(jié)構(gòu)，層間夾粉砂薄層。無(wú)搖振反響，切面光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等，實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)2～6擊，平均值3.5擊。靜力觸探錐尖阻力qc=0.97～4.44MPa，平均值1.47MPa，側(cè)壁阻力fs=12.7～50.6kPa，平均值25.85kPa，屬高壓縮性土。局部缺失，頂板埋深14.40～29.00m，頂板高程-22.42～-m～7.50m。⑨1a層粉質(zhì)粘土灰綠色、灰黃色，可塑～硬塑，含鐵錳斑點(diǎn)，局部夾粉砂團(tuán)塊。實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)5～26擊，平均值10擊。靜力觸探錐尖阻力qc=0.79～7.42MPa，平均值2.66MPa，側(cè)壁阻力fs=18.4～237.8kPa，平均值78.0kPa，屬中等壓縮性土。局部缺失，頂板埋深17.50～31.80m，頂板高程-26.14～-m～7.80m。⑨1b層含砂粉質(zhì)粘土灰、灰黃色，軟塑～可塑。含砂，含砂量5～15％。實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)6～25擊，平均值16擊。靜力觸探錐尖阻力qc=1.05～5.02MPa，平均值2.92MPa，側(cè)壁阻力fs=27.3～180.2kPa，平均值87.3kPa，屬中等壓縮性土。局部缺失，頂板埋深18.40～34.70m，頂板高程-26.74～-m～⑿2層細(xì)砂灰、灰黃色，中密，飽和。含鐵錳質(zhì)結(jié)核，含云母片。實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)17～35擊，平均值29擊。個(gè)別孔分布，頂板埋深22.30～30.30m，頂板高程-28.23～-m，層厚0.80～5.60m。⑿4層圓礫雜色，中密～密實(shí)，飽和。圓礫直徑0.2～2cm，含量20～35％，母巖成分以砂巖、熔結(jié)凝灰?guī)r、灰?guī)r為主，亞圓形，卵石粒徑2～6cm為主，最大粒徑10～25cm，含量25～35％，局部含塊石，填充中粗砂，砂以石英質(zhì)中粗砂為主，偶夾薄層粉土透鏡體，實(shí)測(cè)重型動(dòng)探擊數(shù)9～100擊，平均值36擊，屬低壓縮性土。全區(qū)分布，頂板埋深23.40～35.60m，頂板高程-32.38～m，揭露最大層厚m。力學(xué)指標(biāo)詳見(jiàn)表1.2－02～－03。一區(qū)地層特征表層號(hào)土層名稱(chēng)天然狀態(tài)的物理性指標(biāo)液限塑限塑性指數(shù)液性指數(shù)壓縮〔固結(jié)〕試驗(yàn)指標(biāo)直剪試驗(yàn)靜止側(cè)壓力系數(shù)滲透系數(shù)原位測(cè)試含水量密度土粒比重孔隙比飽和度壓縮系數(shù)壓縮模量固塊垂直水平標(biāo)貫濕干76g凝聚力摩擦角實(shí)測(cè)錘擊數(shù)WoPPdGseSrWLWpIpILaEcφKoKvKHN%g/cm3﹣﹣%%%﹣﹣Mpa-1Mpakpa°﹣cm/scm/s擊/30cm③2砂質(zhì)粉土11③3砂質(zhì)粉土夾粉砂③4砂質(zhì)粉土3395③5粉砂夾砂質(zhì)粉土6③6粉砂③7砂質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土③8粉砂④3淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土1.25⑥1淤泥粉質(zhì)粘土19⑥2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土43⑥3粉砂⑧2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土155⑧3粉細(xì)砂1⑧2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土15⑧3粉細(xì)砂⑽1粉質(zhì)粘土14.9⑽2含砂粉質(zhì)粘土2⒁1細(xì)砂16⒁2圓礫二區(qū)地層力學(xué)特征表1.2－03層號(hào)土層名稱(chēng)天然狀態(tài)的物理性指標(biāo)液限塑限塑性指數(shù)液性指數(shù)壓縮〔固結(jié)〕試驗(yàn)指標(biāo)直剪試驗(yàn)靜止側(cè)壓力系數(shù)滲透系數(shù)原位測(cè)試含水量密度土粒比重孔隙比飽和度壓縮系數(shù)壓縮模量固塊垂直水平標(biāo)貫濕干76g凝聚力摩擦角實(shí)測(cè)錘擊數(shù)WoPPdGseSrWLWpIpILaEcφKoKvKHN%g/cm3﹣﹣%%%﹣﹣Mpa-1Mpakpa°﹣cm/scm/s擊/30cm①3砂質(zhì)粉土③1砂質(zhì)粉土③2砂質(zhì)粉土3210③3砂質(zhì)粉土夾粉砂15③4砂質(zhì)粉土9③5粉砂夾砂質(zhì)粉土1.9947③6粉砂95325③7砂質(zhì)粉土45③8粉砂18④3淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土⑥1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土1.183⑥2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土4138⑧2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土110⑨1a粉質(zhì)粘土973416⑨1b含砂粉質(zhì)粘土⑨3圓礫⑩1粉質(zhì)粘土33⑿2細(xì)砂隧道斷面內(nèi)圓礫層分布情況〔1〕原地質(zhì)詳勘圓礫層的分布，根據(jù)原詳勘資料“Ⅱ區(qū)地基土分析〞中描述：在樁號(hào)K6+957～K7+，⑿層細(xì)砂、圓礫層頂部1～2m分布盾構(gòu)開(kāi)挖范圍的底部。從上述文字中，可以理解為圓礫層侵入隧道斷面的區(qū)域不到50米，且僅侵入隧道斷面1~2米。但根據(jù)地質(zhì)勘探柱狀圖顯示，圓礫層侵入隧道斷面深度達(dá)2.26米左右，涉及區(qū)域約米。〔詳見(jiàn)原詳勘地質(zhì)剖面圖〕〔2〕地質(zhì)補(bǔ)勘補(bǔ)勘圓礫層取樣實(shí)照為進(jìn)一步真實(shí)的弄清圓礫層侵入隧道斷面的深度和侵入?yún)^(qū)域的長(zhǎng)度，我工程部又特委托浙江省工程勘察院對(duì)隧道沿線地質(zhì)進(jìn)行補(bǔ)勘。根據(jù)新的地質(zhì)補(bǔ)勘資料顯示，圓礫層侵入隧道深度最大達(dá)左右，等于侵入了隧道半個(gè)斷面，且侵入?yún)^(qū)域達(dá)440多米。圓礫層礫石最大長(zhǎng)度近9厘米，寬度約4厘米，厚度約3～4厘米。見(jiàn)下面取樣照片。〔詳見(jiàn)補(bǔ)勘地質(zhì)剖面圖〕補(bǔ)勘圓礫層取樣實(shí)照從施工風(fēng)險(xiǎn)考慮，為確保施工的平安，必須盡量將施工風(fēng)險(xiǎn)考慮全面。為此，根據(jù)兩次地質(zhì)勘探情況，實(shí)際施工應(yīng)取綜合兩次勘探情況最不利情況作為施工參照。綜合兩次勘探結(jié)果，圓礫層侵入隧道斷面長(zhǎng)度達(dá)520多米，侵入深度達(dá)?！哺骄C合兩次勘探后的地質(zhì)剖面圖及隧道軸線，包括沖刷線位置〕〔3〕建議調(diào)整軸線根據(jù)兩次勘探資料綜合分析，圓礫層侵入隧道斷面和深度大大超過(guò)了原投標(biāo)時(shí)的概況。從躲避施工風(fēng)險(xiǎn)角度上，應(yīng)對(duì)隧道軸線作適當(dāng)調(diào)整，盡量防止或減少圓礫層在隧道斷面的侵入。此項(xiàng)內(nèi)容在08年3月18日穿越錢(qián)塘江段施工技術(shù)方案專(zhuān)家評(píng)審會(huì)上得到了專(zhuān)家們的一致認(rèn)可和確認(rèn)。從圓礫層侵入隧道斷面的長(zhǎng)度和深度，及隧道所處地理環(huán)境來(lái)分析，圓礫層侵入隧道斷面深度和長(zhǎng)度越少越好。為此，根據(jù)專(zhuān)家會(huì)評(píng)審意見(jiàn)，建議將隧道軸線進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整分兩種情況：1〕新包絡(luò)線下隧道最小覆土3m按此設(shè)計(jì)軸線，圓礫層侵入隧道斷面情況如下：侵入長(zhǎng)度僅約51m，侵入隧道深度最大約為0.2〕新包絡(luò)線下隧道最小覆土按此設(shè)計(jì)軸線，圓礫層侵入隧道斷面情況如下：侵入長(zhǎng)度僅約，侵入隧道深度最大約為。從上述兩種軸線調(diào)整，在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的前提下，盡可能選擇沖刷線下隧道最小覆土3m，盡量減小江底圓礫層對(duì)隧道掘進(jìn)施工帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。1.2.3過(guò)江段承壓水文〔1〕錢(qián)塘江水體錢(qián)塘江是浙江省第一河流，其發(fā)源于安徽休寧縣境內(nèi)懷玉山主峰六股尖，在浙江省海鹽縣澉浦注入杭州灣，干流長(zhǎng)度668km，流域面積達(dá)55558km2，匯水面積達(dá)3.13萬(wàn)km2。其洪汛受梅汛控制，汛期時(shí)，江水面暴漲，據(jù)富春江蘆茨水文站資料，錢(qián)塘江徑流有明顯的年際和年內(nèi)變化，其最大年徑流總量539億m3〔1954年〕，最小年徑流總量130億m3〔1979年〕，多年年逕流量在301億m3左右，實(shí)測(cè)最大洪峰流量達(dá)29000m3/s〔1955年〕，最小流量/s(1934年)。錢(qián)塘江屬感潮型河流，呈不規(guī)那么半日潮型，水位直接受潮汐影響，變化幅度大，場(chǎng)區(qū)地處強(qiáng)潮河口，獨(dú)特的地理環(huán)境形成了舉世聞名的錢(qián)江涌潮。據(jù)杭州錢(qián)江四橋上游的閘口水文站資料，錢(qián)塘江歷年最高潮水位〔1997年8月19日，黃海高程，下同〕，歷年最低潮水位為〔1954年8月10日〕，多年平均高潮位，多年平均低潮位，多年平均潮差，歷年最大潮差，多年平均漲潮歷時(shí)1小時(shí)32分，多年平均落潮歷時(shí)10小時(shí)53分；據(jù)杭州錢(qián)江二橋下游的七堡水文站資料，錢(qián)塘江歷年最高潮水位〔1997年8月19日，1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)，下同〕，歷年最低潮水位為〔1955年8月14日〕，多年平均高潮位，多年平均低潮位，多年平均潮差，歷年最大潮差，多年平均漲潮歷時(shí)1小時(shí)25分，多年平均落潮歷時(shí)11小時(shí)01分。按內(nèi)插法，鄰近工程場(chǎng)區(qū)的錢(qián)塘江歷年最高潮水位高程可取。錢(qián)塘江百年一遇最高洪水位m，300年一遇最高洪水位為。隧道區(qū)江面寬約1310米，勘探期間水面高程一般為2.80～4.80m，勘察期間受涌潮影響時(shí)，潮差約1～由于水動(dòng)力條件復(fù)雜，錢(qián)塘江杭州段河槽極不穩(wěn)定，歷史上曾形成大沖大淤的變化，年內(nèi)沖淤特點(diǎn)表現(xiàn)為“洪沖潮淤〞，隨著兩岸標(biāo)準(zhǔn)堤防的建成，岸線受到堤塘的限制，目前岸線已經(jīng)根本趨于穩(wěn)定?！?〕地下水類(lèi)型場(chǎng)地地下水主要為第四系松散巖類(lèi)孔隙潛水、孔隙承壓水以及基巖裂隙水。根據(jù)地下水的含水介質(zhì)、賦存條件、水理性質(zhì)和水力特征，勘探深度內(nèi)可劃分為第四系松散巖類(lèi)孔隙潛水和承壓水以及基巖裂隙水。1)潛水?dāng)M建場(chǎng)地淺層地下水屬孔隙性潛水，主要賦存于表層填土及③1～③7層粉土、粉砂中，由大氣降水和地表水徑流補(bǔ)給，地下水位受季節(jié)以及錢(qián)塘江地表水的影響較大?！?.60m～2.02m～7.60m～0.97m，基坑降水停止后，根據(jù)后期觀測(cè)，水位恢復(fù)為埋深左右〔高程為〕。根據(jù)錢(qián)塘江閘口和七堡歷年最高潮水位高程，工程區(qū)錢(qián)塘江最高設(shè)計(jì)水位可取，目前北岸的地面高程左右，南岸的地面高程左右，考慮最不利的因素即洪水位持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，兩岸地表積水及設(shè)計(jì)地面回填后高程北岸、南岸分別為7.84、6.75m，建議兩岸的抗浮設(shè)計(jì)水位高程取設(shè)計(jì)地面高程，即南岸中間風(fēng)井抗浮設(shè)計(jì)水位高程取，北岸中間風(fēng)井抗浮設(shè)計(jì)水位高程取。2)孔隙承壓水Ⅰ區(qū)有兩層承壓水。第一承壓水分布于江南岸Ⅰ區(qū)內(nèi)，含水層分布在⑥3粉砂層中，水量小～中等；該層位于盾構(gòu)隧道底板以下一定深度，對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)無(wú)影響；由于地下連續(xù)墻穿透了⑥3層，第一承壓水對(duì)江南中間風(fēng)井施工也無(wú)影響。故本次勘測(cè)未實(shí)測(cè)第一承壓水水頭高度。第二孔隙承壓水：錢(qián)塘江南岸承壓含水層主要分布于深部的⒁層細(xì)砂、圓礫層中，水量較豐富，隔水層為上部的淤泥質(zhì)土和粘土層〔④、⑥、⑧、⑩層〕。承壓含水層頂板高程為-38.02～，隔水層頂板高程為-15.25～m；根據(jù)勘察在承壓水抽水孔的1個(gè)觀測(cè)孔中同時(shí)進(jìn)行了承壓水水頭測(cè)試，將上部潛水含水層用鐵制套管隔離，2007年3月至4月1日實(shí)測(cè)承壓水頭埋深在地表下6.25～7.45m，相應(yīng)高程為-1.53～。北岸承壓含水層主要分布于深部的⑿4層圓礫和⒁2層圓礫中，水量較豐富，隔水層為上部的淤泥質(zhì)土和粘土層〔⑥、⑨層〕。承壓含水層頂板高程為-26.00～，隔水層頂板高程為-14.02～m；根據(jù)勘察在承壓水抽水孔的兩個(gè)觀測(cè)孔中同時(shí)進(jìn)行了地下承壓水水頭測(cè)試，將上部潛水含水層用鐵制套管隔離，2007年2月實(shí)測(cè)承壓水頭埋深在地表下，相應(yīng)高程為；2007年3月至至4月1日實(shí)測(cè)承壓水頭埋深在地表下7.70～8.24米，相應(yīng)高程為0.08～。根據(jù)周邊類(lèi)似鉆孔灌注樁施工經(jīng)驗(yàn)，由于承壓水流速較小，承壓水對(duì)鉆孔灌注樁和地下連續(xù)墻施工無(wú)影響。江中段根據(jù)沖刷線下最小覆土，隧道斷面內(nèi)最大承壓水壓力將達(dá)。3)基巖水基巖裂隙水：賦存于強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化基巖中，含水量主要受構(gòu)造和節(jié)理裂隙控制。由于場(chǎng)地基巖裂隙不發(fā)育，故基巖裂隙水水量一般不大。4〕土層滲透系數(shù)Ⅰ區(qū)土層滲透系數(shù)成果表表-3層號(hào)土名室內(nèi)試驗(yàn)滲透系數(shù)〔cm/s〕現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)滲透系數(shù)〔cm/s〕KVKHK③2砂質(zhì)粉土×10-4×10-4×10-3③4砂質(zhì)粉土×10-4×10-4③5粉砂夾砂質(zhì)粉土×10-5×10-5③6粉砂③7砂質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土×10-4×10-3④3淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土×10-8×10-8⑥1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土⑥2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土×10-7×10-6⑥3粉砂⑧2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土×10-7×10-6⑧3細(xì)粉砂⑩1粉質(zhì)粘土×10-6×10-7⑩2含砂粉質(zhì)粘土×10-6×10-6Ⅱ區(qū)土層滲透系數(shù)成果表層號(hào)土名室內(nèi)試驗(yàn)滲透系數(shù)〔cm/s〕現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)滲透系數(shù)〔cm/s〕KVKHK③1砂質(zhì)粉土×10-42×10-4×10-3③2砂質(zhì)粉土×10-4×10-4③3砂質(zhì)粉土夾粉砂×10-4×10-4③4砂質(zhì)粉土③5粉砂夾砂質(zhì)粉土×10-4×10-4③6粉砂×10-4×10-4③7砂質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土×10-4×10-4③8粉砂×10-3×10-3④3淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土×10-7×10-7/⑥1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土×10-7×10-6/⑥2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土/⑥3粉砂/⑧2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土/⑨1a粉質(zhì)粘土×10-7×10-7/⑨1b含砂粉質(zhì)粘土/⑿2細(xì)砂×10-3×10-3/⑿4圓礫層江北×10-2/江南×10-21.3有害氣體〔沼氣〕分布情況本區(qū)間隧道內(nèi)掘進(jìn)范圍內(nèi)存在大片的沼氣含氣層。1.3.1原區(qū)間內(nèi)沼氣情況的描述根據(jù)業(yè)主原提供的：?杭州地鐵1號(hào)線Ⅱ標(biāo)濱江站～富春路站區(qū)間巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告?浙江華東建設(shè)工程〔2007.3〕的地質(zhì)勘探資料。本工程區(qū)域內(nèi)沼氣情況的描述如下：“3.7不良地質(zhì)作用和地下障礙物6〕〞中描述：本次勘察北岸及江中鉆孔未發(fā)現(xiàn)有沼氣。結(jié)合地?zé)釁^(qū)域調(diào)查報(bào)告，初步分析濱江站至樁號(hào)K6+850，Ⅰ區(qū)內(nèi)分布有沼氣。根據(jù)上述資料，濱江站～江南風(fēng)井～錢(qián)塘江南岸區(qū)域可能存在沼氣。但江中及北岸無(wú)沼氣。1.3.2最新區(qū)間內(nèi)沼氣情況的描述但根據(jù)業(yè)主于2008年2月2日下午召開(kāi)的關(guān)于“過(guò)錢(qián)塘江過(guò)江隧道段、江南風(fēng)井段有害氣體〞會(huì)議，及2008年2月20日拿到的浙江省地礦勘察院施工的?杭州地鐵1號(hào)線濱江站～富春路站區(qū)間地下有害氣體特性研究報(bào)告〔江南風(fēng)井段、錢(qián)塘江過(guò)江隧道段〕?〔1〕濱江站～江南岸：1〕濱江站～富春路站區(qū)間江南風(fēng)井段地下氣體主要成份為甲烷，其體積約占90.4%～92.8%；其次為氮?dú)?，約占5.31%～7.67%，二氧化碳約占1.53%～1.92%，還有一些微量的一氧化碳；2〕從濱盛路至錢(qián)塘江邊的K6+500～K6+900里程范圍內(nèi)分布著壓力大小不一的有害氣體。一部份在里程K6+564附近小范圍分布，另一局部沿南北方向呈長(zhǎng)條狀分布，與地鐵隧道線交匯于江南風(fēng)井位置；3〕江南風(fēng)井段地下氣體以囊狀形式存在，主要賦存在⑥3層粉細(xì)砂層，含氣層頂板埋深在地面以下26～27m處；含氣層底板埋深在地面以下28～30m處；4〕江南風(fēng)井段⑥2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層為氣源層，⑥3層粉細(xì)砂層為主要儲(chǔ)氣層；5〕K6+564附近氣體分布范圍較小，中心最大氣壓0.38MPa，而長(zhǎng)條狀氣帶分布范圍較廣，進(jìn)一步向江中延伸，中心最大氣壓0.4Mpa；6〕實(shí)測(cè)得出江南風(fēng)井段地下有害氣體最大流量為/h。〔2〕過(guò)江隧道段：1〕過(guò)江隧道地下氣體主要成份為甲烷，其體積約占91.6%～94.6%；其次為氮?dú)?，約占1.9%～5.7%，二氧化碳約占2.58%～3.44%，還有一些微量的一氧化碳；2〕過(guò)江隧道地鐵盾構(gòu)線自江南岸至主航道均存在有害氣體，主航道至江北岸不存在有害氣體；3〕過(guò)江隧道地下氣體以囊狀形式存在，主要賦存于細(xì)砂及圓礫層上部，含氣層頂板埋深在地面以下21～23m處；含氣層底板埋深在地面以下24～28m540m；4〕過(guò)江隧道的⑥2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層為氣源層，〔12〕2層細(xì)砂層為主要儲(chǔ)氣層；〔5〕錢(qián)塘江靠近南岸位置處氣體壓力較大，最大氣壓約0.22～0.39MPa，并沿結(jié)構(gòu)線向北岸逐漸減?。弧?〕過(guò)江隧道地下有害氣體最大流量為/h。關(guān)于沼氣情況的描述，前后兩次地質(zhì)勘探資料在沼氣分布范圍、氣流量等方面均存在較大的差異。以下圖為新勘探過(guò)程中沼氣段沼氣釋放時(shí)的照片。陸地上沼氣釋放情況的照片錢(qián)塘江中沼氣釋放的照片2、過(guò)江段隧道掘進(jìn)施工主要施工風(fēng)險(xiǎn)盾構(gòu)穿越段富含沼氣根據(jù)新的有毒有害氣體勘察報(bào)告，過(guò)江段靠江南岸一側(cè)富含沼氣，長(zhǎng)度約540m，pa，流量達(dá)3/h。施工風(fēng)險(xiǎn)較大，在施工前和施工時(shí)應(yīng)采取措施，確保施工平安。沼氣段施工具體詳見(jiàn)沼氣段施工防治專(zhuān)項(xiàng)施工方案。根據(jù)調(diào)整沖刷線下隧道最小覆土情況，過(guò)江段盾構(gòu)進(jìn)入錢(qián)塘江將穿越近米的圓礫層，圓礫層最大侵入深度達(dá)米。上半部為砂層和砂性土，在施工中需采取措施，予以確保隧道軸線及施工平安。同時(shí)，圓礫層及砂性土層有可能對(duì)盾構(gòu)刀具產(chǎn)生嚴(yán)重磨損，需進(jìn)行江中換刀。氣壓換刀詳見(jiàn)氣壓換刀專(zhuān)項(xiàng)施工方案。2.3承壓水段本工程過(guò)江段盾構(gòu)穿越地層為砂層和圓礫層，此地層除富含沼氣外，還含承壓水，在施工中需采取措施，預(yù)防螺旋機(jī)噴涌和盾尾滲漏。3、盾構(gòu)機(jī)針對(duì)性設(shè)計(jì)根據(jù)地質(zhì)詳勘和補(bǔ)勘資料、有毒有害氣體勘察報(bào)告，結(jié)合本工程地質(zhì)狀況，特別是過(guò)江段地質(zhì)狀況，綜合兩次盾構(gòu)機(jī)專(zhuān)題專(zhuān)家評(píng)審會(huì)和一次穿越錢(qián)塘江段施工技術(shù)專(zhuān)家評(píng)審會(huì)意見(jiàn)，及成都地鐵施工經(jīng)驗(yàn)根底上，對(duì)本工程所采用的盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行了針對(duì)性的設(shè)計(jì)。盾構(gòu)機(jī)場(chǎng)景照片盾構(gòu)機(jī)場(chǎng)景照片盾構(gòu)機(jī)主圖刀盤(pán)和刀具刀盤(pán)和刀具除了要適應(yīng)本工程的砂性地層外，最主要是要滿(mǎn)足過(guò)江段圓礫層段施工要求?！?〕刀盤(pán)根據(jù)2次盾構(gòu)機(jī)專(zhuān)家評(píng)審會(huì)的意見(jiàn)，除了在刀盤(pán)、刀具、螺旋機(jī)都部位按原要求加強(qiáng)耐磨外，還根據(jù)補(bǔ)勘結(jié)果，及總結(jié)成都地鐵施工情況，對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)：1〕增大盾構(gòu)機(jī)開(kāi)口率。開(kāi)口率由原來(lái)的30%擴(kuò)大到約40%；2〕配有2套刀具磨損檢測(cè)裝置。盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)〔2〕刀具刀具設(shè)計(jì)根據(jù)本工程地質(zhì)及成都地鐵施工經(jīng)驗(yàn)的根底上不斷進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。1〕刀具數(shù)量由原來(lái)的144把調(diào)整為191把。切削刀70把，弧面切削刀12把，中心刀1把，貝殼刀52把，撕裂刀21把，周邊刀35把；2〕對(duì)撕裂刀的形狀和耐磨程度作了改進(jìn)，使刀具更加適應(yīng)地層。現(xiàn)現(xiàn)改進(jìn)型撕裂刀原設(shè)計(jì)撕裂刀盾尾密封盾構(gòu)施工理論上有“護(hù)頭護(hù)尾〞之說(shuō)。而護(hù)尾就是指盾尾的防滲防漏。特別是在長(zhǎng)距離江河底下及含承壓水的砂性土層段施工時(shí)，盾尾密封的好壞尤關(guān)重要。盾尾密封本工程盾構(gòu)機(jī)盾尾密封設(shè)計(jì)為三道盾尾密封，呈鈍角形。采用焊接式鋼絲密封刷二道和鋼板刷一道，鋼板刷的設(shè)置是提高剛性，使密封刷不易折斷，更好的保證密封性能。在充足盾尾油脂的前提下，其盾尾密封結(jié)構(gòu)能抵抗６Kg以上的水壓。過(guò)江段區(qū)間隧道盾尾密封螺旋機(jī)螺旋機(jī)作為渣土的主要出口，也是承壓水和沼氣噴涌這兩風(fēng)險(xiǎn)控制的關(guān)鍵所在。故螺旋機(jī)設(shè)計(jì)是本工程施工的一個(gè)重要組成局部，也是較為關(guān)鍵、重要的一個(gè)局部。根據(jù)工程勘探資料和有毒有害氣體勘察報(bào)告，本工程螺旋機(jī)設(shè)計(jì)如下：〔1〕針對(duì)過(guò)江段圓礫層可能存在直徑較大的卵石，故本工程采用是直徑達(dá)∮800mm的大直徑葉片螺旋機(jī)，其可提高出土效率和實(shí)現(xiàn)大顆粒出土。〔2〕螺旋機(jī)的殼體上設(shè)有2個(gè)加泥加水口，用來(lái)改善土體流動(dòng)性。必要時(shí)可通過(guò)兩加泥加水孔進(jìn)行納基膨潤(rùn)土或高分子聚合物等的加注，充填、密實(shí)螺旋機(jī)，使其快速起到土塞效應(yīng)，防止和控制水氣土結(jié)合，從螺旋機(jī)處發(fā)生噴涌現(xiàn)象。〔3〕設(shè)置2道液壓控制閘門(mén)，在發(fā)生噴涌現(xiàn)象時(shí)，可起到關(guān)閉螺旋機(jī)，截?cái)嗨畾馔恋葒娪客ǖ??！?〕在螺旋機(jī)上部預(yù)留應(yīng)急孔法蘭與螺旋機(jī)間增設(shè)球閥，假設(shè)出現(xiàn)噴涌現(xiàn)象持續(xù)，無(wú)法按正常恢復(fù)施工時(shí)，通過(guò)關(guān)閉球閥，法蘭盤(pán)上外接保壓泵，進(jìn)行恢復(fù)施工?！?〕針對(duì)本工程隧道斷面較長(zhǎng)距離處圓礫層和砂性土層施工，故本工程盾構(gòu)機(jī)螺旋機(jī)內(nèi)部采用高強(qiáng)度耐磨材料處理。設(shè)置球閥，必要時(shí)安裝設(shè)置球閥，必要時(shí)安裝保壓泵液壓閘門(mén)液壓閘門(mén)螺螺旋機(jī)除了上述在螺旋機(jī)上設(shè)置2個(gè)加泥加水口外，在土倉(cāng)和刀盤(pán)正面各設(shè)置了4個(gè)加泥加水口，以改進(jìn)刀盤(pán)正面渣土和土倉(cāng)內(nèi)的渣土。刀盤(pán)正面加納基膨潤(rùn)土等，除改進(jìn)渣土外，還能起到一定的保護(hù)刀盤(pán)、刀具作用。預(yù)留注漿孔在切口環(huán)和支承環(huán)后部設(shè)置2道應(yīng)急注漿孔。在發(fā)生施工風(fēng)險(xiǎn)，需盾構(gòu)前端緊急注漿時(shí)〔入盾尾滲漏嚴(yán)重、氣壓換刀時(shí)氣從盾構(gòu)外向后漏氣、盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)不好時(shí)等〕，均可進(jìn)行應(yīng)急注漿。預(yù)留注漿孔預(yù)留注漿孔位置示意圖預(yù)留注漿孔位置示意圖同步注漿系統(tǒng)為獨(dú)立液壓控制系統(tǒng)的注漿系統(tǒng)，它由攪拌桶和斯維英泵組成。斯威英泵斯威英泵考慮到本工程穿越錢(qián)塘江段，盾構(gòu)穿越斷面存在有毒有害氣體。故盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)就在螺旋機(jī)出口、盾尾上部、及第一節(jié)車(chē)架前端設(shè)置有毒有害氣體自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置。4、前期準(zhǔn)備工作根據(jù)第二次有害氣體的勘察，本區(qū)間段沼氣分布較第一次地質(zhì)詳勘所示的范圍要廣，且顯示的流量和壓力均很大。最大壓力MPa，最大3/h。假設(shè)預(yù)先不采取措施，由于沼氣壓力和流量均較大，盾構(gòu)穿越過(guò)程中極易產(chǎn)生瞬間噴涌和沼氣含量劇增等狀況，施工風(fēng)險(xiǎn)將極大。為此，需采取以下措施來(lái)確保盾構(gòu)穿越沼氣段施工的平安。根據(jù)3月18日業(yè)主組織的穿越錢(qián)塘江施工技術(shù)方案專(zhuān)家評(píng)審會(huì)意見(jiàn)，為確保在盾構(gòu)在沼氣段的平安施工，在施工前必須預(yù)先對(duì)盾構(gòu)穿越區(qū)域內(nèi)的沼氣進(jìn)行泄壓釋放，在盾構(gòu)穿越泄壓斷面內(nèi)時(shí)將沼氣層沼氣壓力泄放到0.05MPa以下，盡量降到最小。沼氣釋放分兩個(gè)階段：一個(gè)是試驗(yàn)階段；一個(gè)是正式實(shí)施階段。此工作都在隧道穿越前完成。由于地下沼氣的具體含量，其鉆孔釋放后壓力能否降到多大，沼氣釋放后對(duì)周邊環(huán)境的影響有多大，沼氣釋放后的效果和釋放后地下沼氣的補(bǔ)充匯攏情況，沼氣釋放后對(duì)土體側(cè)向抗力不均勻程度等不是很了解?？紤]到江中具體實(shí)施時(shí)再了解此些狀況，難度較大，時(shí)間緊迫，故采取預(yù)先在陸地上進(jìn)行沼氣釋放試驗(yàn)。江南風(fēng)井段放氣孔平面布置圖沼氣釋放試驗(yàn)在江南風(fēng)井～錢(qián)塘江南岸大堤之間進(jìn)行。此段一為沼氣侵入隧道斷面的前端區(qū)域；二為該區(qū)域相比照擬空曠，建構(gòu)筑物相對(duì)較少，地形比擬有利，特別是對(duì)前期試驗(yàn)孔的保存方面特別有利。放氣孔布置在地鐵結(jié)構(gòu)線兩側(cè)，原那么上每一側(cè)由內(nèi)向外各布置三排放氣孔，最近一排距離結(jié)構(gòu)線8米，各孔間距20米，放氣孔總體呈梅花形布置，共布置28個(gè)放氣孔。其中局部孔采取不等間距進(jìn)行布置，以摸索合理的孔間距對(duì)沼氣釋放最合理經(jīng)濟(jì)。同時(shí)，試驗(yàn)工程中，根據(jù)孔位具體釋放流量和壓力不同，假設(shè)孔位流量超過(guò)25m3/h，那么在該孔周邊進(jìn)行加密布孔。通過(guò)此舉可以進(jìn)一步了解加密孔對(duì)大流量和高壓沼氣層釋放的效果〔包括釋放周期〕在沼氣釋放試驗(yàn)階段，選擇某些單孔釋放量降低后，或本身沼氣釋放量很小的鉆孔進(jìn)行真空負(fù)壓釋放。以檢查在沼氣壓力到一定程度后，地層內(nèi)部還可能存在的沼氣存量。對(duì)后部沼氣釋放和盾構(gòu)穿越施工作技術(shù)參考。在K6+700左40m里程以及K6+580右15m處采用零星排放放氣施工。K6+700左40m處布置5個(gè)放氣孔，孔間距15m；K6+580右15m處布置3個(gè)放氣孔，孔間距15m，共布置8個(gè)放氣孔。具體孔位詳見(jiàn)上圖“江南風(fēng)井段放氣孔平面位置布置圖〞。在進(jìn)行陸地沼氣釋放試驗(yàn)時(shí)，需了解和掌握沼氣釋放孔的合理間距，釋放壓力值的可降范圍，釋放速度對(duì)周邊環(huán)境的影響，釋放時(shí)和釋放一定時(shí)間內(nèi)對(duì)周邊環(huán)境的影響，及釋放后沼氣的匯攏情況。通過(guò)一系列試驗(yàn)成果，進(jìn)一步完善江中段沼氣的釋放方案。渣土改進(jìn)渣土改進(jìn)是土壓平衡盾構(gòu)在砂性土和圓礫層施工中常用的一種有效方法。采取何種材料來(lái)進(jìn)行改進(jìn)將是渣土改進(jìn)的關(guān)鍵。本工程渣土改進(jìn)主要考慮采用納基膨潤(rùn)土，在試驗(yàn)段將對(duì)膨潤(rùn)土使用情況進(jìn)行進(jìn)一步的試驗(yàn)。以確定膨潤(rùn)土改進(jìn)渣土的效果。隧道通風(fēng)為確保盾構(gòu)平安掘進(jìn)，根據(jù)以往類(lèi)似工程施工經(jīng)驗(yàn)，參考瓦斯隧道施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，本工程穿越錢(qián)塘江段施工通風(fēng)方式將選用混和式通風(fēng)，作為預(yù)防沼氣濃度超標(biāo)的主要措施?；旌鲜酵L(fēng)就是將壓入式和吸出式兩種通風(fēng)方式聯(lián)合使用，其中壓入式風(fēng)機(jī)給工作面提供新鮮風(fēng)流，吸出式風(fēng)機(jī)從工作面排出污風(fēng)?；旌鲜酵L(fēng)兼有壓入式和吸出式兩者的優(yōu)點(diǎn)，但也有缺點(diǎn)，即吸出式風(fēng)機(jī)有引起瓦斯〔沼氣〕爆炸的危險(xiǎn)，需選用平安可靠的防爆風(fēng)機(jī)。2〕風(fēng)機(jī)選型①通風(fēng)計(jì)算風(fēng)速：平均風(fēng)速不低于0.5~/s，最大可達(dá)6m/s。壓入式風(fēng)機(jī)初步選用SDF(A)型22×2kW通風(fēng)機(jī)，2條隧道各用1臺(tái)，另備1臺(tái)作為應(yīng)急風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)型號(hào)風(fēng)量〔m3/min〕風(fēng)壓〔Pa〕高效風(fēng)量〔m3/min〕最高點(diǎn)功率〔kW〕最大配用電機(jī)功率〔kW〕風(fēng)機(jī)直徑〔mm〕350~5501600~540039622×2655~860500~800720~390060022×2655~860吸出式風(fēng)機(jī)初步選用FBCZNO13型防爆式抽出式軸流通風(fēng)機(jī)。其轉(zhuǎn)速達(dá)980r/min；風(fēng)量達(dá)9.5～29m3/s；風(fēng)壓達(dá)178～694Pa；電機(jī)功率22KW。本工程風(fēng)機(jī)設(shè)備分階段布置，在濱江站～江南風(fēng)井段對(duì)隧道內(nèi)的通風(fēng)量、風(fēng)速等指標(biāo)做響應(yīng)的測(cè)試，以?xún)?yōu)化、確定江南風(fēng)井～江北風(fēng)井段風(fēng)機(jī)的布置數(shù)量和形式。除了在濱江站～江南風(fēng)井段進(jìn)行通風(fēng)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和摸索，還在沼氣釋放實(shí)驗(yàn)段進(jìn)行通風(fēng)試驗(yàn)。確定在一定距離下，隧道前端壓入式通風(fēng)管出口處的風(fēng)速；開(kāi)啟抽出式風(fēng)機(jī)時(shí)，隧道內(nèi)部空氣的流速，及混合式風(fēng)機(jī)同時(shí)開(kāi)啟時(shí)，隧道內(nèi)空氣的移動(dòng)風(fēng)速等。沼氣濃度的控制沼氣段施工時(shí)，正常施工、警戒施工、中止作業(yè)及人員撤離的沼氣濃度控制如下：根據(jù)測(cè)爆儀測(cè)試的甲烷濃度，0～0.25％為正常作業(yè)范圍；0.25～0.5％開(kāi)始警戒，并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)；0.5～1％中止作業(yè)，加強(qiáng)通風(fēng)，進(jìn)行監(jiān)察；1～1.5％疏散作業(yè)人員，切斷電源，禁止人員入內(nèi)，隧道內(nèi)配置應(yīng)急燈，并開(kāi)啟。假設(shè)施工人員重新進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，必須經(jīng)檢測(cè)人員檢測(cè)，沼氣濃度小于0.25％時(shí)，方可恢復(fù)施工。在掘進(jìn)試驗(yàn)段施工時(shí)，對(duì)沼氣濃度監(jiān)控進(jìn)行試驗(yàn)。確定通風(fēng)狀態(tài)下對(duì)沼氣濃度的可控性?！?〕在一定監(jiān)控沼氣濃度下，單獨(dú)采取壓入式通風(fēng)狀態(tài)，測(cè)試其風(fēng)管出口處風(fēng)速；對(duì)隧道內(nèi)沼氣稀釋速度；〔2〕在一定監(jiān)控沼氣濃度下，單獨(dú)采取抽出式通風(fēng)狀態(tài)，其對(duì)隧道內(nèi)沼氣稀釋情況；〔3〕在一定監(jiān)控沼氣濃度下，單獨(dú)采取混合式通風(fēng)狀態(tài)，其對(duì)隧道內(nèi)沼氣稀釋情況。上述試驗(yàn)必須在平安控制濃度1％以下?tīng)顟B(tài)進(jìn)行，一般不得超越警戒線濃度進(jìn)行冒險(xiǎn)試驗(yàn)。假設(shè)出現(xiàn)超濃度情況，應(yīng)按相關(guān)要求進(jìn)行，即停止施工后，在進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的摸索。通過(guò)對(duì)上述狀態(tài)的摸索和了解，確定通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)隧道內(nèi)沼氣的可控程度，以利于在江中氣壓段施工時(shí)采取相應(yīng)的通風(fēng)措施和應(yīng)急措施。對(duì)于盾構(gòu)長(zhǎng)距離穿越錢(qián)塘江，隧道斷面含圓礫層、粉砂層等對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)不利的地層。為預(yù)防該地層對(duì)盾構(gòu)刀具產(chǎn)生較大磨損，需在江中進(jìn)行氣壓換刀。故在管片生產(chǎn)上預(yù)先考慮氣壓法換刀施工的閘墻預(yù)留裝置。根據(jù)情況，將預(yù)先生產(chǎn)2環(huán)帶有預(yù)留裝置的管片。根據(jù)沖刷線下最淺覆土隧道軸線，隧道穿越圓礫層區(qū)域約有，分2局部穿越。第一段長(zhǎng)度約65m，最大侵入隧道斷面深度；第二段長(zhǎng)度約118m，最大侵入隧道斷面深度；前后兩段間距約120m。故該2環(huán)管片將拼裝在盾構(gòu)進(jìn)第一段圓礫層時(shí)和進(jìn)第一段圓礫層后約80m距離處。5、沼氣段穿越施工技術(shù)5.1沼氣釋放陸地試驗(yàn)段沼氣釋放試驗(yàn)孔在試驗(yàn)后繼續(xù)保持，待盾構(gòu)穿越后在回填；江中段沼氣釋放孔原那么上按沼氣試驗(yàn)段結(jié)果進(jìn)行布孔釋放。江中沼氣釋放孔按有毒有害氣體勘探報(bào)告探明的沼氣含氣范圍向北適當(dāng)進(jìn)行延伸50～100m，預(yù)防后部沼氣存在。假設(shè)探明有沼氣存在，那么必須再向后延伸。江中段靠江南岸側(cè)，鉆探船只無(wú)法進(jìn)入?yún)^(qū)域釋放孔采取架排架進(jìn)行鉆探釋放；江中段其他釋放孔采取鉆探船江中定位鉆探。沼氣釋放實(shí)驗(yàn)段試驗(yàn)應(yīng)在穿越前5個(gè)月左右完成；江中段沼氣釋放工作原那么上應(yīng)在穿越施工前3個(gè)月完成，即試驗(yàn)結(jié)束后，立即進(jìn)行江中段沼氣釋放工作。并在穿越前1個(gè)月進(jìn)行探孔復(fù)查，如發(fā)現(xiàn)沼氣量積聚，沼氣壓力上升，需繼續(xù)持續(xù)釋放的，那么繼續(xù)釋放，并調(diào)整和完善后續(xù)的釋放措施。具體可根據(jù)沼氣試驗(yàn)段的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。沼氣釋放孔原那么上能保存的，應(yīng)保存至盾構(gòu)穿越后，再充填掉。江中段鉆探孔根據(jù)航道水務(wù)實(shí)際情況，假設(shè)能保存的那么保存至盾構(gòu)穿越后回填；假設(shè)不能保存那么前期釋放后，必須在穿越前1個(gè)月左右進(jìn)行重新鉆孔復(fù)查。監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)沼氣段施工時(shí)，正常施工、警戒施工、中止作業(yè)及人員撤離的沼氣濃度：根據(jù)測(cè)爆儀測(cè)試的甲烷濃度，0～0.25％為正常作業(yè)范圍；0.25～0.5％開(kāi)始警戒，并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)；0.5～1％中止作業(yè)，加強(qiáng)通風(fēng)，進(jìn)行監(jiān)察；1～1.5％疏散作業(yè)人員，切斷電源，禁止人員入內(nèi)，隧道內(nèi)開(kāi)啟防爆應(yīng)急燈。假設(shè)施工人員重新進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，必須經(jīng)檢測(cè)人員檢測(cè)，沼氣濃度小于0.25％時(shí)，方可恢復(fù)施工。監(jiān)測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)設(shè)備的配置是對(duì)隧道掘進(jìn)面及成形隧道內(nèi)有毒有害氣體具體含量的直觀監(jiān)測(cè)，是指導(dǎo)有毒有害氣體段施工的一個(gè)重要預(yù)防措施。本工程過(guò)江段區(qū)域施工時(shí)，在盾構(gòu)機(jī)的螺旋機(jī)出口、盾尾和第一節(jié)車(chē)架處設(shè)置固定式自動(dòng)報(bào)警有毒有害其他監(jiān)測(cè)裝置。另外，在隧道施工面及成形隧道內(nèi)再配置1臺(tái)手持式有害氣體監(jiān)測(cè)儀器〔可監(jiān)測(cè)沼氣、一氧化碳、硫化氫和氧氣的濃度〕，3臺(tái)手持式沼氣監(jiān)測(cè)儀器。手持式監(jiān)測(cè)儀器在有毒有害氣體段施工時(shí)，進(jìn)行人工24小時(shí)的監(jiān)測(cè)。所有監(jiān)測(cè)設(shè)備在施工前必須到位，并經(jīng)檢驗(yàn)合格后投入使用。另，考慮到第一、第二、第三節(jié)車(chē)架電器設(shè)備較多，且較接近沼氣涌出源，故除第一節(jié)車(chē)架已放置了固定式自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置外，在第二和第三節(jié)車(chē)架間固定放置一把移動(dòng)式手持有害氣體監(jiān)測(cè)儀器，作為該區(qū)域特定的檢測(cè)設(shè)備。監(jiān)測(cè)要求〔1〕在沼氣段施工時(shí)，沼氣監(jiān)測(cè)人員落實(shí)到班組。進(jìn)行專(zhuān)人專(zhuān)項(xiàng)工作。每班配置；〔2〕正常情況下，監(jiān)測(cè)人員應(yīng)每小時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)記錄，每班推進(jìn)結(jié)束后進(jìn)行書(shū)面沼氣監(jiān)測(cè)報(bào)告；〔3〕特殊情況下，監(jiān)測(cè)人員應(yīng)每小時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)記錄，同時(shí)匯報(bào)給工程部；并根據(jù)工程部下發(fā)指令調(diào)整監(jiān)測(cè)頻率和匯報(bào)次數(shù)?！?〕沼氣濃度到達(dá)0.25％時(shí)，應(yīng)立即通知作業(yè)班長(zhǎng)；并作好相關(guān)記錄；〔5〕沼氣濃度到達(dá)0.4警戒值時(shí)，應(yīng)立即通知作業(yè)班長(zhǎng)，同時(shí)匯報(bào)工程部；并作好相關(guān)記錄；〔6〕沼氣濃度到達(dá)0.5警戒值時(shí)，應(yīng)立即匯報(bào)工程部；同時(shí)，每上升0.1％向工程部匯報(bào)一次；并作好相關(guān)記錄；〔7〕沼氣濃度到達(dá)0.95％警戒值時(shí)，應(yīng)立即通知作業(yè)班長(zhǎng)，作好中止施工準(zhǔn)備；并匯報(bào)工程部；作好相關(guān)記錄；〔8〕沼氣濃度到達(dá)1%警戒值時(shí)，應(yīng)立即通知作業(yè)班長(zhǎng)，停止施工，關(guān)閉所有非防爆施工電器設(shè)備；啟動(dòng)應(yīng)急照明；準(zhǔn)備疏散工作人員；同時(shí)匯報(bào)工程部；并作好相關(guān)記錄；〔9〕沼氣濃度到達(dá)1.4%警戒值時(shí)，除防爆照明和防爆風(fēng)開(kāi)啟外，其他所有設(shè)備全部關(guān)閉，施工人員〔包括沼氣監(jiān)測(cè)人員〕全部撤離隧道；〔10〕待通風(fēng)一段時(shí)間后，監(jiān)測(cè)人員佩戴防毒面具，由隧道外部逐步向內(nèi)監(jiān)測(cè)，假設(shè)隧道內(nèi)沼氣濃度到達(dá)或超過(guò)1.4%，監(jiān)測(cè)人員不得繼續(xù)深入。待確定隧道內(nèi)沼氣濃度小于0.25％含量時(shí)，方可確認(rèn)其他施工人員進(jìn)隧道，恢復(fù)施工。隧道通風(fēng)是沼氣段隧道施工的主要預(yù)防和處理措施?！?〕在沼氣含量小于等于0.25％時(shí)，按正常通風(fēng)采用壓入式向隧道內(nèi)輸送新鮮空氣和稀釋隧道內(nèi)少量沼氣；〔2〕沼氣含量大于0.25％時(shí)，開(kāi)始考慮加強(qiáng)通風(fēng)，啟動(dòng)混合式式通風(fēng)系統(tǒng)。即同時(shí)開(kāi)啟抽出式風(fēng)機(jī)；盡量將隧道內(nèi)沼氣含量控制在0.25％以下，保障隧道掘進(jìn)施工的正常進(jìn)行。5.5人員培訓(xùn)〔1〕對(duì)所有施工人員必須進(jìn)行有害氣體的預(yù)防、應(yīng)急培訓(xùn)；并對(duì)其進(jìn)行平安技術(shù)交底，強(qiáng)化平安生產(chǎn)意識(shí)?！?〕對(duì)沼氣監(jiān)測(cè)必須有專(zhuān)人進(jìn)行。每推進(jìn)班組均設(shè)有專(zhuān)人進(jìn)行監(jiān)測(cè)。5.6掘進(jìn)施工要點(diǎn)1〕施工前制定有害氣體段施工的規(guī)章制度，和報(bào)警警戒線，監(jiān)測(cè)人員按監(jiān)測(cè)要求進(jìn)行監(jiān)測(cè)；2〕確保所有監(jiān)測(cè)設(shè)備處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)測(cè)狀態(tài)，監(jiān)測(cè)人員必須作好監(jiān)測(cè)工作及相關(guān)記錄；3〕隧道內(nèi)壓入式通風(fēng)設(shè)備應(yīng)24小時(shí)開(kāi)啟，一旦沼氣含量到達(dá)警戒區(qū)域時(shí)，應(yīng)增開(kāi)啟吸出式風(fēng)機(jī)，進(jìn)一步加強(qiáng)通風(fēng)。4〕一旦隧道內(nèi)沼氣含量到達(dá)中止施工警戒值時(shí)，必須停止施工，待通風(fēng)稀釋平安后再恢復(fù)施工。5〕施工過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)明火使用的管理，進(jìn)入隧道嚴(yán)禁帶明火〔包括打火機(jī)和香煙〕。隧道內(nèi)禁止吸煙等；6〕加強(qiáng)過(guò)程中的平安管理，特別是工作面的明火使用和監(jiān)測(cè)管理；動(dòng)用明火必須經(jīng)工程部審批同意，并隧道內(nèi)沼氣含量小于0.25％以下方可進(jìn)行。7〕隧道內(nèi)工作面、車(chē)架等區(qū)域配備滅火機(jī)外，隧道工作面區(qū)域還應(yīng)配備水滅消防管路。且必須確保水滅管路時(shí)刻暢通和有效。8〕加強(qiáng)對(duì)隧道施工質(zhì)量的控制，主要包括：隧道軸線控制〔嚴(yán)禁強(qiáng)糾和猛糾〕、隧道成環(huán)質(zhì)量控制等；9〕加強(qiáng)對(duì)成環(huán)隧道質(zhì)量的控制，主要包括：螺栓的復(fù)擰、同步注漿后壁后補(bǔ)壓漿的加強(qiáng)；10〕控制螺旋機(jī)開(kāi)口率，并根據(jù)需要往螺旋機(jī)內(nèi)進(jìn)行加泥等措施，形成土塞效應(yīng)，預(yù)防噴涌影響施工；11〕采用進(jìn)口盾尾油脂，加強(qiáng)盾尾油脂的壓注和管理，明確每環(huán)盾尾油脂壓注量，過(guò)程中予以抽查，以預(yù)防和確保盾尾密封。6、圓礫層段施工技術(shù)措施過(guò)江段盾構(gòu)剛進(jìn)入錢(qián)塘江將穿越近米的圓礫層，且圓礫層最大侵入深度達(dá)米。上半部為含砂粉質(zhì)粘土層和砂性土，斷面土體軟硬不均；且此段施工區(qū)域?yàn)槌袎核驼託飧淮鎱^(qū)域，在施工中需采取措施，予以確保隧道軸線及施工平安。按沖刷線下最淺覆土隧道穿越圓礫層位置如下表。里程環(huán)號(hào)(按江南風(fēng)井出洞后計(jì)算)K7＋006.3～K207環(huán)～261環(huán)K7＋191.0～K361環(huán)～460環(huán)層號(hào)巖層名稱(chēng)顆粒組成〔mm〕碎石礫石砂粒粉粒粘粒>

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2%%%%%%%%%%(12)2粉砂層(12)4圓礫層圓礫層及砂層顆粒分析如下：盾構(gòu)在圓礫層施工，既要考慮其地質(zhì)的不良影響〔圓礫層、砂層，及含沼氣和承壓水〕，又要考慮環(huán)境的不利因素〔位于錢(qián)塘江下〕，故在粉砂層及圓礫層段施工時(shí)應(yīng)注意：6.1沼氣預(yù)防措施沼氣處理按上述“5、沼氣段穿越施工技術(shù)〞進(jìn)行；62承壓水預(yù)防措施承壓水處理按下述“7、承壓水段施工技術(shù)〞進(jìn)行；6.3掘進(jìn)施工技術(shù)措施1〕土體改進(jìn)渣土改進(jìn)就是通過(guò)盾構(gòu)機(jī)配置的專(zhuān)用裝置向刀盤(pán)面、土倉(cāng)或螺旋輸送機(jī)內(nèi)注入膨潤(rùn)土或泡沫，利用刀盤(pán)的旋轉(zhuǎn)攪拌、土倉(cāng)攪拌裝置攪拌或螺旋輸送機(jī)旋轉(zhuǎn)攪拌使添加劑與土渣混合的方法。在卵石層中施工，通過(guò)渣土改進(jìn)，可以更好地建立正面平衡壓力，降低透水性，另外盾構(gòu)切削下來(lái)的渣土也具有更好的流塑性和稠度。土量改進(jìn)一般采用膨潤(rùn)土或泡沫等，考慮到粉砂層和圓礫層的特殊情況，本工程主要采用膨潤(rùn)土。砂卵土中，膨潤(rùn)土漿液添加量約為土體量的20～30％。具體根據(jù)實(shí)際情況作調(diào)整。2〕推進(jìn)速度在圓礫層掘進(jìn)中，因其巖性強(qiáng)度很高，快速掘進(jìn)易造成正面礫石層擠壓、密實(shí)，加大對(duì)刀盤(pán)和刀具的磨損；同時(shí)，盾構(gòu)斷面內(nèi)上下土層軟硬不均，快速掘進(jìn)易使軸線偏離設(shè)計(jì)軸線。故該段掘進(jìn)中推進(jìn)速度不宜過(guò)快。但考慮到礫石的自立性又不好，故既要保持土壓平衡，又要控制推進(jìn)速度。推進(jìn)速度一般可設(shè)在1～2cm/min左右。3〕土壓力設(shè)定考慮到正面土層的自立性相對(duì)較差，且富含沼氣，故推進(jìn)平衡壓力不宜偏高。具體根據(jù)實(shí)際施工和監(jiān)測(cè)情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)在千斤頂開(kāi)啟時(shí)，盡量注意上部推力應(yīng)適當(dāng)大于下部。4〕注漿量本區(qū)段施工時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加同步注漿量，注漿量可增加到150％～200％；并根據(jù)江底監(jiān)測(cè)情況，及時(shí)進(jìn)行二次補(bǔ)壓漿。5〕刀具檢查和調(diào)整在盾構(gòu)進(jìn)入江南風(fēng)井后，根據(jù)前段施工對(duì)刀具的影響進(jìn)行評(píng)估，進(jìn)行刀具的檢查和維修。同時(shí)，針對(duì)過(guò)江段地質(zhì)情況適當(dāng)進(jìn)行刀具更換和調(diào)整。6〕刀具磨損檢測(cè)和保護(hù)刀具磨損檢測(cè)可以參照盾構(gòu)機(jī)預(yù)裝的2套刀具磨損檢測(cè)裝置，來(lái)初步確定刀具的磨損情況。在掘進(jìn)過(guò)程中，根據(jù)穿越土層的不同，盡量調(diào)整膨潤(rùn)土等的充填量，減少砂性土和圓礫層對(duì)刀盤(pán)和刀具的磨損。7〕氣壓法換刀管片設(shè)置預(yù)先生產(chǎn)的閘墻預(yù)留裝置的管片在盾構(gòu)進(jìn)第一段圓礫層時(shí)，即江南風(fēng)井出洞后第207環(huán)和進(jìn)第一段圓礫層后約80m〔江南風(fēng)井出洞后第282環(huán)〕位置處進(jìn)行拼裝。7、承壓水段施工技術(shù)措施盾構(gòu)穿越錢(qián)塘江段，地下承壓水壓力將到達(dá)1.46～3.1kg不等，在施工中應(yīng)采取以下措施：〔1〕土壓力設(shè)定在盾構(gòu)推出錢(qián)塘江大堤前后，隧道覆土厚度變化特別大，因此需先確定大堤的準(zhǔn)確里程，在盾構(gòu)切入大堤后，根據(jù)覆土厚度、水深、潮汐變化和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整土壓力的設(shè)定值，減少對(duì)土體的擾動(dòng)，保證大堤和江中隧道施工的平安?！?〕監(jiān)測(cè)制定合理的監(jiān)測(cè)方案，加強(qiáng)沉降監(jiān)測(cè)。盾構(gòu)穿越大堤后，江中段施工采取跟蹤觀測(cè)的方法進(jìn)行觀測(cè)，將觀測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)傳送給施工技術(shù)人員進(jìn)行分析，掌握盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)切口前方及盾尾所對(duì)應(yīng)的江底的沉降情況，并調(diào)整盾構(gòu)推進(jìn)的參數(shù)?！?〕糾偏控制江中段隧道考慮隧道斷面內(nèi)地層復(fù)雜，給軸線控制帶來(lái)一定的困難。過(guò)程中軸線糾偏要做到“勤糾、少糾〞，防止大幅度糾偏?！?〕出土量控制每環(huán)盾構(gòu)掘進(jìn)出土理論方量約為38m3。一旦盾構(gòu)掘進(jìn)施工出土量沒(méi)有控制好，出現(xiàn)較大的超挖現(xiàn)象，就可能出現(xiàn)正面土體失穩(wěn)、坍塌，所以在江中段施工，必須在土壓平衡狀態(tài)下進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)，過(guò)程中嚴(yán)格控制出土量?！?〕同步注漿量控制在進(jìn)入本段施工前，對(duì)前階段盾構(gòu)施工的同步注漿情況、沉降變形情況進(jìn)行匯總、分析，得出適合本工程地質(zhì)條件的同步注漿量。在本區(qū)段施工時(shí)，根據(jù)上述優(yōu)化的同步注漿量嚴(yán)格控制，保證在掘進(jìn)過(guò)程中及時(shí)填充建筑空隙，既不能因過(guò)少而造成江底大量沉降，也不能因過(guò)多而造成江底隆起，使錢(qián)塘江水涌入隧道?！?〕防噴涌處理盾構(gòu)螺旋機(jī)內(nèi)設(shè)置二道反向閘門(mén),另外在螺旋機(jī)尾部再設(shè)置一道手動(dòng)閘門(mén)，作為承壓水層施工時(shí)，一旦產(chǎn)生噴涌時(shí)，及時(shí)啟動(dòng)閘門(mén)，并進(jìn)行加泥等措施，形成土塞效應(yīng)，預(yù)防噴涌影響施工?！?〕盾尾密封的管理在穿越錢(qián)塘江施工過(guò)程中，必須加強(qiáng)對(duì)盾尾油脂壓住的管理，確保盾尾密封性能。盾尾油脂應(yīng)采用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)油脂，并確保施工中及時(shí)、足量壓注?！?〕防止盾尾漏泥、漏水措施1〕技術(shù)措施為防止在江中段施工時(shí)、易發(fā)生的盾尾漏泥、漏水等現(xiàn)象，施工過(guò)程中重點(diǎn)做好以下事項(xiàng)：①按盾尾油脂壓注程序，定期、定量、均勻地壓注盾尾油脂。②每10環(huán)需對(duì)同步注漿漿液進(jìn)行一次小樣試驗(yàn)，嚴(yán)格控制漿液質(zhì)量。在同步注漿過(guò)程中，合理掌握注漿壓力，使注漿量、注漿流量與掘進(jìn)速度等施工參數(shù)形成最正確參數(shù)匹配。嚴(yán)格控制同步注漿的壓力，以免漿液進(jìn)入盾尾，損壞盾尾密封裝置，降低盾尾密封性能，引起盾尾漏泥、漏水。③管片做到居中拼裝，以防盾構(gòu)與管片之間的建筑空隙過(guò)分增大，降低盾尾密封效果，引發(fā)盾尾漏泥、漏水。④為在江中段推進(jìn)過(guò)程中，在必要時(shí)可在盾尾與管片之間墊放海綿用以止水，封堵管片與盾構(gòu)間的間隙。⑤在盾構(gòu)工作面配置適量的雙快水泥、木楔、回絲等堵漏材料及工具。2〕如果盾尾發(fā)生泄漏現(xiàn)象時(shí)，擬采用以下施工對(duì)策：①針對(duì)泄漏部位集中壓注盾尾油脂。②采取盾構(gòu)機(jī)上增設(shè)的注漿孔和盾尾后3環(huán)管片注漿孔進(jìn)行注漿，減緩盾尾止水壓力。③利用堵漏材料進(jìn)行封堵。④如上述措施效果不佳時(shí)，可采用聚氨脂在盾尾后一定距離處壓注，進(jìn)行集中、快速封堵。〔8〕防止隧道上浮及保持縱向穩(wěn)定的對(duì)策在江中段，土中含水量較高，土的滲透系數(shù)大，加上錢(qián)塘江潮汐的影響，隧道不可防止地存在上浮的現(xiàn)象，為了減少隧道的上浮量，使隧道盡快穩(wěn)定，采取以下措施：1〕施工期間嚴(yán)格控制隧道軸線，使盾構(gòu)盡量沿著設(shè)計(jì)軸線推進(jìn)，下坡時(shí)千斤頂對(duì)管片有一個(gè)向上的分力，可控制高程在-20～-30mm內(nèi)，以減少后期上浮；2〕每環(huán)均勻糾偏，減少對(duì)土體的擾動(dòng)；3〕加強(qiáng)隧道縱向變形的監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行針對(duì)性的注漿糾正。如調(diào)整注漿漿液、注漿部位及注漿量，配制快凝及提高早期強(qiáng)度的漿液。8、風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急措施8.1沼氣含量超警戒線一旦隧道內(nèi)沼氣含量超過(guò)警戒值1.0％時(shí)，必須：(1)立即停止施工，關(guān)閉所有機(jī)電設(shè)備等易引起爆炸的電源和火源，啟動(dòng)應(yīng)急照明；并緊急上報(bào)工程部；(2)繼續(xù)加強(qiáng)隧道內(nèi)通風(fēng)。除正常開(kāi)啟壓入式風(fēng)機(jī)外，迅速開(kāi)啟防爆式吸出式風(fēng)機(jī)；(3)撤離隧道內(nèi)所有施工人員；(4)待加強(qiáng)通風(fēng)后，監(jiān)測(cè)人員應(yīng)佩戴防毒面具在平安位置，逐步深入進(jìn)行平安檢測(cè)。8.2噴涌一旦螺旋機(jī)發(fā)生噴涌時(shí)，應(yīng)：(1)立即關(guān)閉螺旋機(jī)出土口。假設(shè)液壓閘門(mén)關(guān)閉不暢，那么啟動(dòng)后續(xù)的手動(dòng)閘門(mén)進(jìn)行關(guān)閉；(2)往螺旋機(jī)內(nèi)加注膨潤(rùn)土或高分子聚合物等添加物，在螺旋機(jī)內(nèi)形成土塞效應(yīng)；(3)根據(jù)需要可同時(shí)往土倉(cāng)加注膨潤(rùn)土或高分子聚合物等添加物；(4)除含卵礫石層外，其他軟土層可采取閉口推進(jìn)一小段后，逐步開(kāi)啟螺旋機(jī)，逐步恢復(fù)推進(jìn)。假設(shè)采取上述方法噴涌還無(wú)法制止，無(wú)法迅速恢復(fù)推進(jìn)時(shí)，可采?。宏P(guān)閉螺旋機(jī)上面兩預(yù)留球閥，在外端法蘭盤(pán)上設(shè)置保壓泵。待保壓泵接好后，開(kāi)啟球閥，通過(guò)保壓泵進(jìn)行排渣推進(jìn)。8.3盾尾滲漏一旦在江底發(fā)生盾尾滲漏現(xiàn)象，必須采?。骸?〕減緩或停止推進(jìn)，對(duì)滲漏點(diǎn)集中加注盾尾油脂，并加大整體盾尾油脂的壓注量；〔2〕對(duì)盾尾滲漏嚴(yán)重處采用堵漏材料進(jìn)行應(yīng)急止水；〔3〕采取盾構(gòu)機(jī)上增設(shè)的注漿孔和盾尾后3環(huán)管片注漿孔進(jìn)行注漿，減緩盾尾止水壓力?！?〕如上述措施效果還不佳時(shí)，可采用聚氨脂在盾尾后一定距離處壓注，進(jìn)行集中、快速封堵。8.4刀具磨損過(guò)江段施工距離較長(zhǎng)，從江南風(fēng)井～江北風(fēng)井全長(zhǎng)約1600多米，其中1300米左右在錢(qián)塘江底下掘進(jìn)。且穿越地層中大多為砂性土，局部還有圓礫層。穿越地層對(duì)盾構(gòu)刀具非常不利，極有可能產(chǎn)生刀具磨損過(guò)度，影響盾構(gòu)掘進(jìn)。一般盾構(gòu)機(jī)換刀的方式：〔1〕土體或巖體自立性好，正面無(wú)承壓水或裂隙水等，可直接開(kāi)倉(cāng)進(jìn)行換刀；〔2〕假設(shè)正面巖體自立性差，或正面有承壓水或裂隙水等，可采取在盾構(gòu)機(jī)前端進(jìn)行地面注漿加固后，開(kāi)倉(cāng)進(jìn)行換刀；〔3〕假設(shè)無(wú)法進(jìn)行地面加固的，那么采取局部氣壓法進(jìn)行換刀?？紤]到本工程盾構(gòu)穿越圓礫層時(shí)，一、在錢(qián)塘江下〔無(wú)法進(jìn)行地面加固〕；二、斷面土體自立性差，且富含承壓水〔無(wú)法直接開(kāi)倉(cāng)換刀〕；三、斷面富含沼氣〔很難保障氣壓法施工的平安〕。故本工程的工況條件不符合地面加固開(kāi)倉(cāng)換刀和直接開(kāi)倉(cāng)換刀施工方法的要求。假設(shè)在江底刀具磨損嚴(yán)重，一定要在江底該區(qū)域進(jìn)行換刀，也只有采取局部氣壓法進(jìn)行換刀，但在含有沼氣層的江底圓礫層和砂土層地層內(nèi)進(jìn)行氣壓換刀，在國(guó)內(nèi)還不多見(jiàn)，施工風(fēng)險(xiǎn)極大,且工期較長(zhǎng)。8氣壓法換刀原理采取氣壓法輔助換刀施工措施，就是用氣壓來(lái)穩(wěn)定開(kāi)挖面的土體，防止水、土涌入隧道內(nèi)；當(dāng)開(kāi)挖面趨于穩(wěn)定后，進(jìn)入盾構(gòu)倉(cāng)內(nèi)的換刀工作。8氣壓法供氣方式及施工設(shè)備、材料供氣方式有地面供氣和隧道內(nèi)供氣兩種方式。隧道內(nèi)供氣好處在于整個(gè)氣體管路路徑比擬短，氣體壓力管理比擬集中，反響及時(shí)，但是這種方式涉及到設(shè)備擺放、用電配合等工作，故不準(zhǔn)備采用。地面供氣好處在于比擬簡(jiǎn)便易行，本工程假設(shè)采取氣壓換刀，那么準(zhǔn)備采用地面設(shè)置3臺(tái)20立方空壓機(jī)、3只6立方氣罐，以及油水別離器、空氣過(guò)濾器、后冷卻器、止逆閥、各類(lèi)閥門(mén)、壓力儀表等配套設(shè)施，來(lái)供給氣壓換刀所需壓縮空氣，空氣壓力保持3kg以上。隧道內(nèi)空氣管路采用6寸鋼管，將壓縮空氣直接送至變壓艙和穩(wěn)壓艙。通過(guò)土倉(cāng)壁上預(yù)留孔等，進(jìn)入土倉(cāng)內(nèi)以及刀盤(pán)正面，支護(hù)穩(wěn)定前方土體。耗氣量計(jì)算：在氣壓法施工中，壓縮空氣消耗量主要包括開(kāi)挖面的漏氣量、隧道襯砌與盾尾間的漏氣量、襯砌接縫漏氣量，以及人員和材料進(jìn)出氣閘時(shí)的消耗量等等。耗氣量采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)設(shè)計(jì)軸線資料，江中段隧道最深，結(jié)合水土合算，隧道最大埋深處〔隧道底部〕1Mpa。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，=，L=70m，K=0.3，P=0.3Q＝D2×(1+×P×10)×L×K/(4×60)=67m—土質(zhì)系數(shù)，當(dāng)壓力大于時(shí)，粘性土；砂性土。杭州地層暫考慮取。K為隧道長(zhǎng)度的漏氣系數(shù)。考慮到隧道內(nèi)管片接縫和手孔均已進(jìn)行封堵。目前配置的氣源供氣量為60～100m3/min，可以滿(mǎn)足使用要求。壓縮空氣站系統(tǒng)原理圖8.4.3氣壓換刀施工前期準(zhǔn)備工作(1)氣閘墻的設(shè)計(jì)及制造本次氣壓施工需要把隧道分隔成3個(gè)氣壓段，即氣壓段〔工作面〕、變壓段〔氣閘室〕、常壓段。設(shè)置1道氣閘墻來(lái)完成隔離。氣閘室設(shè)置在氣壓墻后。氣閘墻一般設(shè)置在車(chē)架后1～2環(huán)位置。氣閘墻的制造與安裝由加工密封構(gòu)件經(jīng)驗(yàn)豐富的機(jī)加工專(zhuān)業(yè)企業(yè)進(jìn)行，加工過(guò)程中，著重提出了如下要求：1)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行加工制造。2)嚴(yán)格保證各部件及氣閘墻整體的平整度。3)嚴(yán)格確保所有螺栓螺孔的精確度和配合度。4)所有密封件，如：橡膠板，密封墊圈等的材料在符合設(shè)計(jì)要求的前提下都必須進(jìn)行密封試驗(yàn)。5)必須保證在規(guī)定的節(jié)點(diǎn)之前完成加工制造任務(wù)。6)氣閘墻安裝的先后順序?yàn)椋鹤筮叞遄筮吜鹤髠?cè)板右側(cè)板右邊梁右邊板框梁密封門(mén)。(2)氣壓換刀相關(guān)配套設(shè)施檢修、保養(yǎng)1)水平運(yùn)輸系統(tǒng)保養(yǎng)對(duì)水平運(yùn)輸系統(tǒng)的檢查保養(yǎng)，對(duì)軌枕、軌道、電機(jī)車(chē)平板作重點(diǎn)檢查，對(duì)變形的軌枕、軌道及車(chē)輪受損嚴(yán)重的平板車(chē)進(jìn)行更換，電機(jī)車(chē)進(jìn)行一次二級(jí)例保，檢查所有監(jiān)控設(shè)施是否完好。2)垂直運(yùn)輸系統(tǒng)保養(yǎng)垂直運(yùn)輸系統(tǒng)的檢修保養(yǎng)，主要針對(duì)32t、5t行車(chē)進(jìn)行一次全面保養(yǎng)。3)供電系統(tǒng)對(duì)供電系統(tǒng)上下壓配電間，進(jìn)行一次檢查，如發(fā)生外部停電，應(yīng)確保盡快恢復(fù)。(3)技術(shù)交底對(duì)所有施工人員進(jìn)行詳細(xì)到位的技術(shù)交底，務(wù)求使每一位參加施工的人員清楚了解氣壓換刀的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)以及在氣壓換刀過(guò)程中應(yīng)當(dāng)采取的重要施工技術(shù)措施。(4)氣壓專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)在實(shí)行帶壓作業(yè)前，進(jìn)艙作業(yè)人員必須進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的高壓作業(yè)培訓(xùn)。1)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)帶壓作業(yè)的人員培訓(xùn)分為三個(gè)局部：理論知識(shí)培訓(xùn)；操作技能培訓(xùn)；心理培訓(xùn)。①理論知識(shí)培訓(xùn)：學(xué)習(xí)根本的醫(yī)學(xué)常識(shí)和急救方法。其培訓(xùn)的效果要到達(dá)：培訓(xùn)人員通過(guò)培訓(xùn)要知道整個(gè)加壓和降壓對(duì)身體的影響，以及整個(gè)過(guò)程中各自應(yīng)該遵循的規(guī)定和平衡外部氣壓和人體空腔內(nèi)氣壓所要做出的鼓氣動(dòng)作。熟悉在加減壓過(guò)程中，什么情況屬于正常什么情況屬于異常。并能在出現(xiàn)異常情況下做出正確的第一反響：知道根本的減壓病的發(fā)病病癥，并能根據(jù)自身情況做出判斷。②操作技能培訓(xùn)：對(duì)從事帶壓換刀人員進(jìn)行詳細(xì)的帶壓環(huán)境下的技能培訓(xùn)。帶壓環(huán)境下的技能培訓(xùn)顧名思義就是要在真正的帶壓環(huán)境下進(jìn)行培訓(xùn)其相關(guān)技能。要求：在培訓(xùn)過(guò)程中被培訓(xùn)人員要熟練掌握各種氣閥的使用方法以及理解各種儀表顯示的內(nèi)容代表什么情況，并可根據(jù)儀表的顯示對(duì)各種氣閥進(jìn)行正確操作，在艙內(nèi)人員還要清楚加熱系統(tǒng)的操作方法。另外還要清楚緊急逃生系統(tǒng)的各種功能和逃生步驟。③心理培訓(xùn)：高壓培訓(xùn)成功與否都是以成功的心理培訓(xùn)做為根底。由于大多數(shù)人員在加壓艙內(nèi)作業(yè)的經(jīng)驗(yàn)缺乏，會(huì)造成心情緊張。通過(guò)心理培訓(xùn)消除進(jìn)倉(cāng)人員的疑慮，緩解壓力，使得作業(yè)人員在艙內(nèi)能根本保持平穩(wěn)的心理狀態(tài)。(5)工人甄選首先盡量選定有換刀經(jīng)驗(yàn)且頭腦靈活的工人；其次，進(jìn)場(chǎng)工人必須進(jìn)行體檢，只有體檢合格者才能進(jìn)入土倉(cāng)帶壓作業(yè)。但凡忠有心臟、呼吸系統(tǒng)、耳喉鼻疾病者均不得進(jìn)倉(cāng)。(6)盾構(gòu)機(jī)周邊注漿固化考慮到氣壓法換刀時(shí)，氣體從隧道外圍逸竄，在盾構(gòu)機(jī)本體處利用盾構(gòu)預(yù)留注漿孔進(jìn)行周邊注漿充填，防止氣體從盾構(gòu)機(jī)本體外圍周邊漏氣。土體土體土體土體注漿充填盾構(gòu)機(jī)(7)氣壓段成形隧道密封氣壓墻安裝等準(zhǔn)備工作完成后，在正式進(jìn)行氣壓施工前，先對(duì)隧道縱、環(huán)縫和手孔等用水泥和環(huán)氧乙脂進(jìn)行密封。并先進(jìn)行試壓，滿(mǎn)足穩(wěn)壓要求前方可進(jìn)行氣壓換刀工作。(8)有毒有害氣體監(jiān)測(cè)氣壓換刀期間，全過(guò)程進(jìn)行有毒有害氣體監(jiān)測(cè)。人員進(jìn)入氣壓段前，必須先佩戴防毒面具〔或氧氣〕，待監(jiān)測(cè)人員檢測(cè)確定平安后，方可摘除。監(jiān)測(cè)在氣壓施工換刀時(shí)全過(guò)程進(jìn)行。8氣壓作業(yè)8.1氣壓作業(yè)流程．7．氣壓作業(yè)流程示意圖8.2建立氣壓平衡過(guò)程根據(jù)刀具磨損檢測(cè)裝置，初步確定盾構(gòu)機(jī)換刀位置。一旦確定盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)到達(dá)預(yù)定氣壓換刀位置后，進(jìn)行氣壓試驗(yàn)，土倉(cāng)建立氣壓。①到達(dá)前1環(huán)盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)土倉(cāng)壓力控制值在原有水平偏高0.2bar左右，保證土倉(cāng)內(nèi)充滿(mǎn)渣土，建立土壓平衡。在掘進(jìn)的同時(shí)，向刀盤(pán)正面前方注入膨潤(rùn)土。同時(shí)，在掘進(jìn)過(guò)程中保證同步注漿飽滿(mǎn)。防止形成氣體逃逸的通道。②推進(jìn)停止后，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)刀盤(pán)10分鐘，同時(shí)以一定壓力繼續(xù)向刀盤(pán)正面以及土倉(cāng)內(nèi)注入膨潤(rùn)土泥漿。③停止旋轉(zhuǎn)刀盤(pán)，繼續(xù)以相同壓力向刀盤(pán)正面注納基膨潤(rùn)土漿液。④接下來(lái)等待15分鐘并觀察開(kāi)挖倉(cāng)能否保壓且不能降低太快。如果在開(kāi)挖倉(cāng)中的空氣壓力能保住，進(jìn)行進(jìn)倉(cāng)換刀操作；否那么那就意味著掌子面上部仍然有些地方?jīng)]有形成泥膜。在這種情況下，有必要往掌子面前方繼續(xù)注膨潤(rùn)土漿液，重復(fù)進(jìn)行第③～④步操作：⑤盾構(gòu)機(jī)土艙內(nèi)需要平衡的壓力包括所在地層的水壓里和土壓力。通過(guò)計(jì)算可以得出土艙中需要建立的氣壓，但根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)和資料得出工作面最終壓力要求比設(shè)定土壓力高0．1～0．2bar左右：確定土艙壓力后，開(kāi)始對(duì)土艙進(jìn)行加壓操作。加壓過(guò)程采用分階段排土、分階段加壓的方式進(jìn)行，出土量按照所換刀具位置確定。如果壓力值穩(wěn)定，說(shuō)明土艙到達(dá)保壓要求，排土位置到刀盤(pán)中心線以下，如圖：如果壓力值出現(xiàn)明顯下降，必須停止出土再次注入膨潤(rùn)土轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤(pán)直到所形成泥膜到達(dá)保壓要求。緩慢出渣(刀盤(pán)不旋轉(zhuǎn))，同時(shí)往土壓艙內(nèi)注入壓縮空氣保證1號(hào)土壓傳感器的壓力值在預(yù)設(shè)壓力r左右。分析壓力保持以及出土情況，進(jìn)行針對(duì)行處理：a)壓力能夠保持，并能出渣到所需高度。在這種條件下，可以從人閘翻開(kāi)土壓艙閘門(mén)以進(jìn)行下一步帶壓換刀和刀具的維護(hù)保養(yǎng)工作。b)壓力不能保持但是出土正常。這就意味著掌子面某些地方泥膜并沒(méi)有成功形成。在這種情形，往掌子面注膨潤(rùn)土漿液，出土?xí)r再次檢查壓力。c)如果壓力不能保持并且出土也不正常，那么可能供氣量缺乏，氣體逃逸量過(guò)大，可增大供氣量后繼續(xù)試驗(yàn)。8.4.4.3進(jìn)出土倉(cāng)〔1〕出入土倉(cāng)程序工程部根據(jù)前期培訓(xùn)情況給作業(yè)人員建立檔案。把身體情況相近的人員盡量分配在一個(gè)工作組，每個(gè)工作組必須分配一名心理素質(zhì)過(guò)硬的作業(yè)人員作為組長(zhǎng)。在帶壓作業(yè)前根據(jù)每組人員的實(shí)際情況和所需建立的土艙壓力設(shè)計(jì)編寫(xiě)加減壓方案。方案中需列出需要建立的壓力值，降壓的步驟和每個(gè)步驟需要的時(shí)間以及在一個(gè)停留平臺(tái)需要停留的時(shí)間和總的加壓時(shí)間，具體編寫(xiě)數(shù)據(jù)參見(jiàn)隧道高氣壓作業(yè)減壓表〔如下〕。計(jì)算出從加壓到減壓結(jié)束各種環(huán)節(jié)所需要總的壓縮空氣用量，檢查儲(chǔ)藏壓縮空氣是否能滿(mǎn)足用氣量。儲(chǔ)藏壓縮空氣必須要留有足夠的富裕量，如果不能滿(mǎn)足要求必須加以解決才能進(jìn)行帶壓作業(yè)。我國(guó)0．6～4．Okgf／cm2隧道高氣壓作業(yè)減壓表注：各停留站間的移行時(shí)間為3min，已計(jì)入減壓總時(shí)間內(nèi)，如無(wú)第1停留站時(shí)的上升速率為每分鐘0．1kgf／cm。工作壓力在3.1～3.3bar時(shí)，減壓方案如下：工作壓力bar，工作時(shí)間2小時(shí)3.3bar―――――>bar，移行時(shí)間3分鐘，本站停留時(shí)間5分鐘bar―――――>bar，移行時(shí)間3分鐘，本站停留時(shí)間10分鐘―――――>1.2bar，移行時(shí)間3分鐘，本站停留時(shí)間15分鐘―――――>0.9bar，移行時(shí)間3分鐘，本站停留時(shí)間25分鐘―――――>0.6bar，移行時(shí)間3分鐘，本站停留時(shí)間35分鐘―――――>0.3bar，移行時(shí)間3分鐘，本站停留時(shí)間50分鐘―――――>0bar，移行時(shí)間5分鐘減壓總時(shí)間163分鐘?！?〕入閘考前須知1)入閘人員應(yīng)在進(jìn)閘作業(yè)前1個(gè)小時(shí)用餐完畢。應(yīng)防止暴食零吃不易消化和產(chǎn)氣的食物(如豆類(lèi)、蔥、蒜等)，以防止在消化過(guò)程中產(chǎn)生大量氣體，減壓時(shí)發(fā)生脹氣、腹痛等不適感覺(jué)。作業(yè)前禁止飲酒，也不要吃得太飽。不能飲用碳酸飲料。2)作業(yè)人員多飲水，否那么缺水可能導(dǎo)致氣壓疾病病癥加快出現(xiàn)。3)人員穿戴好干爽潔凈的衣服。4)入閘人員主動(dòng)向氣壓醫(yī)師或兼職衛(wèi)生員如實(shí)報(bào)告身體情況、主觀感覺(jué)。經(jīng)體檢合格后立即解好大、小便，更換工作服，并隨身攜帶保暖衣物(純棉)。收交火種(火柴、打火機(jī))；提前l(fā)O分鐘左右集體入閘。5)未經(jīng)醫(yī)師或兼職衛(wèi)生員許可，不得擅自進(jìn)閘。6)只能在氣閥操作順利的情況下工作。否那么通知輪班的工程師或者氣閥管理員。7)人員進(jìn)入氣壓段前，應(yīng)佩戴防毒面具〔或氧氣〕后進(jìn)入。并經(jīng)檢測(cè)人員檢測(cè)正常時(shí)，方可卸脫面具〔或氧氣〕?！?〕入閘人體變化壓力越高，吸入氣體就越多，尤其是氮?dú)?，首先溶解在身體血液里，然后進(jìn)入組織里。其飽和度取決于壓力、持續(xù)時(shí)間以及組織吸收氮?dú)獾哪芰ΑＶ窘M織尤其能吸收。從正常壓力倒高壓的沉淀物轉(zhuǎn)變，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的病癥(壓縮空氣疾病)，比方耳痛、頭痛、平衡性減弱和牙痛。如果空腔局部(例如鼻竇、耳膜、腸管、無(wú)效填充物)的空氣補(bǔ)償受阻(如感冒和鼻炎、咽炎等)，可能導(dǎo)致紊亂。〔4〕入閘步驟1)檢查所有顯示設(shè)備、應(yīng)急和閥等。檢查閘門(mén)密封件的清潔。2)入閘人員進(jìn)入變壓艙。3)關(guān)閉變壓艙和氣壓艙之間的閘門(mén)，并確保其正確關(guān)閉。4)確保閘操作員和閘內(nèi)人員之間的聯(lián)系。(5)緩慢向變壓艙內(nèi)增壓，直至到達(dá)操作壓力。(6)變壓艙內(nèi)的壓力等于作業(yè)氣壓艙內(nèi)的壓力后，變壓艙與氣壓艙之間的平衡球閥可以小心地翻開(kāi)。完成作業(yè)艙與主艙之間的壓力均衡后，球閥必須關(guān)閉。(7)翻開(kāi)通向作業(yè)氣壓艙的閘門(mén)。(8)在作業(yè)氣壓艙內(nèi)作業(yè)時(shí)，通向作業(yè)氣壓艙的閘門(mén)必須保持翻開(kāi)狀態(tài)。氣壓艙剖面示意圖人員進(jìn)入土艙流程圖．14．如下圖：①原始位置：P2=P1＝P0P0：大氣壓力：支撐壓力在開(kāi)始時(shí)，只向氣壓艙加壓。P2>P1＝PO②如果滿(mǎn)足所有入閘條件，即可開(kāi)始入閘過(guò)程。變壓艙加壓：P2>P1>POPO：大氣壓力P2：支撐壓力P1：P0和P2之間不同的壓力③壓力補(bǔ)償之后，進(jìn)入工作氣壓土艙：P1＝P2>PO人員及材料后續(xù)入閘流程圖．16．〔3〕出閘人體變化溶解到血液和組織里的氣體必須在出閘過(guò)程中釋放出來(lái)。出閘時(shí)壓力慢慢降低，要釋放的氣體可以通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)和肺排出體外。降壓太快會(huì)導(dǎo)致體液和組織產(chǎn)生氣泡(汽水瓶效應(yīng))。因此而引起的氣栓病是由于正壓而引發(fā)的最常見(jiàn)的健康損害。此外，細(xì)胞內(nèi)氣體的釋放會(huì)造成臨時(shí)性或永久性的組織損害?！?〕出閘考前須知出閘過(guò)程中，作業(yè)人員必須遵守以下指令：1)穿上保暖的干衣服，防止受凍或顫抖。當(dāng)感覺(jué)熱時(shí)不要輕易減衣。因?yàn)檩^高的溫度有利于氮?dú)獾闹脫Q，減低出現(xiàn)減壓病的幾率。2)防止淺呼吸或憋氣，此類(lèi)動(dòng)作可能會(huì)導(dǎo)致身體受損。3)防止不自然的姿勢(shì)。4)定期起立和活動(dòng)四肢做到以上幾點(diǎn)可以一定程度的改善氮?dú)獾闹脫Q減輕身體的不良反響。〔5〕出閘步驟(1)開(kāi)啟變壓艙與工作艙之間的閘門(mén)。