泥水盾構(gòu)施工簡介

成都地鐵1號線一期工程盾構(gòu)4標盾構(gòu)過火車南站施工方案匯報中鐵隧道集團有限公司成都地鐵盾構(gòu)項目經(jīng)理部2006年11月主要內(nèi)容第一部分泥水盾構(gòu)機簡介第二部分盾構(gòu)通過火車南站的措施第三部分工程實例第一部分泥水盾構(gòu)簡介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)成保護掘削機的外殼。該外殼及殼內(nèi)各種作業(yè)機械、作業(yè)空間的組合體稱為盾構(gòu)機，簡稱盾構(gòu)。實際為一種既能支承地層的壓力、又能在地層中掘進的施工機具。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的土砂進入泥水艙，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。泥水倉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，可采用在泥水倉中加設(shè)隔板，并加壓縮空氣的方式。盾構(gòu)機每向前掘進一個支撐管片的寬度，停機進行管片的拼裝，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)向前掘進的同時，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。切削刀盤膨潤土溶液壓縮空氣地層進漿管排漿管連通管氣鎖室膨潤土液區(qū)優(yōu)點：

(1)適應性強，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，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，壓力波動小，可在覆土較淺的條件下進行盾構(gòu)法隧道施工。(5)挖土及出土等可全部實現(xiàn)機械化、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：

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

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

主要對泥水中攜帶出來的砂土進行分離。采用振動篩和旋流器進行分離。振動篩篩出大于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充填盾構(gòu)機外殼前移后留下的空間。包括管片安裝機、吊機、注漿泵和相應管路。管片安裝機結(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主要為客車通過及停靠股道，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。火車南站交通繁忙，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）細砂層、（3-7-1）稍密卵石層、（3-7-3）密實卵石層以及（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，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)強烈，水位恢復迅速的特點。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、施工指導思想

確立“泥水壓力合理、防范失水、快速掘進、注漿充分、嚴密監(jiān)測、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。成立以項目經(jīng)理為首的領(lǐng)導小組，協(xié)調(diào)解決過火車南站的各項事務(wù)。1.盾構(gòu)掘進控制主要控制掘進參數(shù)、同步注漿和泥水質(zhì)量來保證該段的施工安全。（1）通過試掘進，總結(jié)出較為合理的掘進參數(shù)。主要總結(jié)出總推力、上下推力差、推進速度、泥漿比重、泥水倉壓力、盾構(gòu)機轉(zhuǎn)速等參數(shù)。

（2）嚴格控制盾構(gòu)機壓力波動，保持有足量的壓縮空氣供應，以保證掘進時有穩(wěn)定的泥水壓力。

（3）避免盾構(gòu)機轉(zhuǎn)速過大,減少盾構(gòu)機對土體的擾動和對加固軌道的樁基的擾動，嚴格控制盾構(gòu)機的轉(zhuǎn)數(shù)，控制在1.5轉(zhuǎn)/分。

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

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

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

（7）過火車股道處管片采用特殊環(huán)管片，增大管片強度。

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

①合理布設(shè)監(jiān)測點。地面沉降測點沿隧道中心線上間隔30m布設(shè)一個監(jiān)測斷面，對影響范圍內(nèi)所有軌道進行埋設(shè)測點，每股軌道上布設(shè)3～5個測點。②采用精密的監(jiān)測方法。對于軌道的沉降觀測采用精密水準測量的方法進行量測作業(yè)。③加大監(jiān)測頻次。掘進面前后<20m時，測1～2次/天，掘進面前后<50m時，測1次/天，掘進面前后>50m時，測1次/周。2、做好施工監(jiān)控量測和反饋（2）信息反饋

①監(jiān)測發(fā)現(xiàn)變化較大時，及時通知值班工程師和盾構(gòu)司機調(diào)整掘進參數(shù)，確保地表不致因掘進而產(chǎn)生較大的沉降。

②監(jiān)測組隨時保證處于監(jiān)測準備狀態(tài)，每次監(jiān)測結(jié)束后2小時將監(jiān)測情況上報工程部，由工程部迅速傳達到項目部領(lǐng)導及施工現(xiàn)場，并根據(jù)監(jiān)測情況及時地調(diào)整盾構(gòu)掘進參數(shù)和采取相應措施。

（3）根據(jù)理論計算和試掘進情況，預測過火車南站時的變形量，并制定相應的應對措施。3.做好聯(lián)絡(luò)和預案

（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、掘進通過時，每天