泥水盾構(gòu)施工簡(jiǎn)介

成都地鐵1號(hào)線一期工程盾構(gòu)4標(biāo)盾構(gòu)過火車南站施工方案匯報(bào)中鐵隧道集團(tuán)有限公司成都地鐵盾構(gòu)項(xiàng)目經(jīng)理部2006年11月主要內(nèi)容第一部分泥水盾構(gòu)機(jī)簡(jiǎn)介第二部分盾構(gòu)通過火車南站的措施第三部分工程實(shí)例第一部分泥水盾構(gòu)簡(jiǎn)介1、盾構(gòu)

外形與隧道橫截面相同，但尺寸比隧道外形稍大的鋼筒或框架壓入地中構(gòu)成保護(hù)掘削機(jī)的外殼。該外殼及殼內(nèi)各種作業(yè)機(jī)械、作業(yè)空間的組合體稱為盾構(gòu)機(jī)，簡(jiǎn)稱盾構(gòu)。實(shí)際為一種既能支承地層的壓力、又能在地層中掘進(jìn)的施工機(jī)具。目前主要使用的有泥水盾構(gòu)、土壓平衡盾構(gòu)等。（一）、盾構(gòu)的定義1、泥水盾構(gòu)的工作原理由切削刀盤掘削下來(lái)的土砂進(jìn)入泥水艙，經(jīng)攪拌裝置攪拌后形成含土砂的高濃度泥水，經(jīng)泥漿泵泵送到地表的泥水分離系統(tǒng)，待砂土、泥水分離后，再把濾除掘削土砂的泥水重新壓送回泥水艙。如此不斷循環(huán)完成掘削、排土、推進(jìn)。泥水倉(cāng)和刀盤前方采用泥水并施加壓力使掘削面和周邊土體穩(wěn)定。為保持泥水壓力的穩(wěn)定，可采用在泥水倉(cāng)中加設(shè)隔板，并加壓縮空氣的方式。盾構(gòu)機(jī)每向前掘進(jìn)一個(gè)支撐管片的寬度，停機(jī)進(jìn)行管片的拼裝，形成隧道的襯砌結(jié)構(gòu)，依次循環(huán)完成整條隧道的襯砌施工。在盾構(gòu)向前掘進(jìn)的同時(shí)，向盾構(gòu)前移造成的地層與管片間的孔隙內(nèi)注入砂漿，進(jìn)行填充。以防止地層發(fā)生坍塌和大的變形。（二）、泥水盾構(gòu)的工作原理2、泥水盾構(gòu)穩(wěn)定地層的原理

泥水盾構(gòu)開挖面土體是依靠泥水壓力對(duì)開挖面上的水土壓力發(fā)揮平衡作用以求得穩(wěn)定。泥水壓力設(shè)置時(shí)大于周邊土體的水壓和土壓之和，泥水中的粘粒受到上述壓力差作用在開挖面形成一層泥膜，起到對(duì)開挖面的穩(wěn)定性的重要作用，尤其在透水性高的砂性地層中的穩(wěn)定作用尤為顯著。切削刀盤膨潤(rùn)土溶液壓縮空氣地層進(jìn)漿管排漿管連通管氣鎖室膨潤(rùn)土液區(qū)優(yōu)點(diǎn)：

(1)適應(yīng)性強(qiáng)，適用范圍廣?？蛇m用于砂卵石、砂層、沖、洪積土層、巖石等多種地層。適用于常壓下、地下水位以下和以上、高水壓力等條件下施工。

(2)由于泥水在土層中的滲透性比空氣在土中的透氣性小，施工中可減少地下水的移動(dòng)，從而減少由此而引起的地表沉降。

(3)因采用管路排泥，井下施工作業(yè)環(huán)境能保持清潔良好，提高了作業(yè)人員的施工安全性；(4)采用氣壓保持泥水壓力的穩(wěn)定，調(diào)節(jié)速度快，壓力波動(dòng)小，可在覆土較淺的條件下進(jìn)行盾構(gòu)法隧道施工。(5)挖土及出土等可全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、管道化水力輸送，并可在地面上控制，從而改善隧道內(nèi)作業(yè)條件，提高了施工效率。缺點(diǎn)：

(1)需要砂土分離裝置，其設(shè)備費(fèi)用高，占地面積大。（三）泥水盾構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)

（四）泥水盾構(gòu)施工管理系統(tǒng)1、盾構(gòu)掘進(jìn)系統(tǒng)包括泥水盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)（即主機(jī)、刀盤）和使其運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力設(shè)備、裝載動(dòng)力設(shè)備以及與掘進(jìn)機(jī)同時(shí)前進(jìn)的后配套拖車。刀盤主機(jī)拖車雙刃滾刀切刀刮刀2、泥水加壓和循環(huán)系統(tǒng)包括進(jìn)排泥泵、保壓系統(tǒng)、進(jìn)排漿管路及相關(guān)設(shè)備。3、泥水分離處理系統(tǒng)

主要對(duì)泥水中攜帶出來(lái)的砂土進(jìn)行分離。采用振動(dòng)篩和旋流器進(jìn)行分離。振動(dòng)篩篩出大于3mm的砂土，旋流器除去大于0.074mm的砂。4、管片安裝和盾尾壁后注漿系統(tǒng)

主要作用是為開挖后的空間提供支撐和及時(shí)充填盾構(gòu)機(jī)外殼前移后留下的空間。包括管片安裝機(jī)、吊機(jī)、注漿泵和相應(yīng)管路。管片安裝機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖同步注漿示意圖第二部分盾構(gòu)通過火車南站的措施1、位置關(guān)系和火車南站的交通情況火車南站位于盾構(gòu)井北端頭30m處，鐵路線路呈東西走向，地鐵線路呈南北走向，地鐵線路下穿火車南站股道，火車南站股道與地鐵線路近垂直相交，地鐵隧道頂距地面7.69m。該區(qū)間隧道右線在YCK14+461～YCK14+400，長(zhǎng)61m，該區(qū)段下穿成都火車南站10根股道，其中股道3為正線，股道10為廢棄股道，其余股道為到發(fā)線；股道1，2，3，4主要為客車通過及?？抗傻?，股道5，6，7主要為貨車通過及停靠股道，股道8，9主要為閑置火車車箱停放股道，股道10為廢棄股道，其中股道3，4，5最為繁忙?；疖嚹险窘煌ǚ泵?，每天通過該站的車次共84次。（一）、工程概況右線盾構(gòu)隧道與軌道的位置圖2、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況

工程地質(zhì)盾構(gòu)過火車南站段隧道穿越地層為（2-5）細(xì)砂層、（3-7-1）稍密卵石層、（3-7-3）密實(shí)卵石層以及（3-4）粉砂層。上覆地層主要為（1）人工填筑土、（2-3）粉質(zhì)粘土、（2-5）細(xì)砂。

車站盾構(gòu)隧道水文地質(zhì)地下水主要為第四系松散堆積砂礫卵石層孔隙潛水，孔隙潛水富水性較好，透水性強(qiáng)，滲透系數(shù)為2.31×10-4～2.89×10-4m/s，且潛水具有交替循環(huán)強(qiáng)烈，水位恢復(fù)迅速的特點(diǎn)。地下水位3.8～6.8m，豐水期地下水位正常埋深約3m，歷史最高水位2m，水位年變幅約為1～2.5m；地下水自北西向南東流，水力坡度0.002。3、施工指導(dǎo)思想

確立“泥水壓力合理、防范失水、快速掘進(jìn)、注漿充分、嚴(yán)密監(jiān)測(cè)、快速反饋”的施工原則，保證安全、連續(xù)、快速的通過成都火車南站股道。成立以項(xiàng)目經(jīng)理為首的領(lǐng)導(dǎo)小組，協(xié)調(diào)解決過火車南站的各項(xiàng)事務(wù)。1.盾構(gòu)掘進(jìn)控制主要控制掘進(jìn)參數(shù)、同步注漿和泥水質(zhì)量來(lái)保證該段的施工安全。（1）通過試掘進(jìn)，總結(jié)出較為合理的掘進(jìn)參數(shù)。主要總結(jié)出總推力、上下推力差、推進(jìn)速度、泥漿比重、泥水倉(cāng)壓力、盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)速等參數(shù)。

（2）嚴(yán)格控制盾構(gòu)機(jī)壓力波動(dòng)，保持有足量的壓縮空氣供應(yīng)，以保證掘進(jìn)時(shí)有穩(wěn)定的泥水壓力。

（3）避免盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)速過大,減少盾構(gòu)機(jī)對(duì)土體的擾動(dòng)和對(duì)加固軌道的樁基的擾動(dòng)，嚴(yán)格控制盾構(gòu)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，控制在1.5轉(zhuǎn)/分。

（4）盾構(gòu)機(jī)控制盾構(gòu)機(jī)的推力，采用相對(duì)較小的推力，根據(jù)試掘進(jìn)段調(diào)整合理的推力。（二）過火車南站的主要措施

1.盾構(gòu)掘進(jìn)控制（5）采用合適的掘進(jìn)速度施工，速度確定為20～40mm/分鐘。

（6）同步注漿漿液采用凝結(jié)時(shí)間較短的漿液，漿液的稠度小和抗稀釋能力強(qiáng)，收縮率小，強(qiáng)度高。

（7）過火車股道處管片采用特殊環(huán)管片，增大管片強(qiáng)度。

（8）泥漿有效形成泥膜時(shí)間短，性能好，減少地層失水。（9）做好監(jiān)控量測(cè)及反饋。（10）加強(qiáng)勞動(dòng)組織，保證過火車南站時(shí)的人員、材料和設(shè)備。2、做好施工監(jiān)控量測(cè)和反饋（1）監(jiān)測(cè)

①合理布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。地面沉降測(cè)點(diǎn)沿隧道中心線上間隔30m布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，對(duì)影響范圍內(nèi)所有軌道進(jìn)行埋設(shè)測(cè)點(diǎn)，每股軌道上布設(shè)3～5個(gè)測(cè)點(diǎn)。②采用精密的監(jiān)測(cè)方法。對(duì)于軌道的沉降觀測(cè)采用精密水準(zhǔn)測(cè)量的方法進(jìn)行量測(cè)作業(yè)。③加大監(jiān)測(cè)頻次。掘進(jìn)面前后<20m時(shí)，測(cè)1～2次/天，掘進(jìn)面前后<50m時(shí)，測(cè)1次/天，掘進(jìn)面前后>50m時(shí)，測(cè)1次/周。2、做好施工監(jiān)控量測(cè)和反饋（2）信息反饋

①監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)變化較大時(shí)，及時(shí)通知值班工程師和盾構(gòu)司機(jī)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，確保地表不致因掘進(jìn)而產(chǎn)生較大的沉降。

②監(jiān)測(cè)組隨時(shí)保證處于監(jiān)測(cè)準(zhǔn)備狀態(tài)，每次監(jiān)測(cè)結(jié)束后2小時(shí)將監(jiān)測(cè)情況上報(bào)工程部，由工程部迅速傳達(dá)到項(xiàng)目部領(lǐng)導(dǎo)及施工現(xiàn)場(chǎng)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)情況及時(shí)地調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)和采取相應(yīng)措施。

（3）根據(jù)理論計(jì)算和試掘進(jìn)情況，預(yù)測(cè)過火車南站時(shí)的變形量，并制定相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。3.做好聯(lián)絡(luò)和預(yù)案

（1）做好與車站的聯(lián)絡(luò)①、施工前，與成都鐵路局及工務(wù)段建立良好的合作關(guān)系，便于信息的交流與溝通。②、掘進(jìn)通過時(shí)，每天