泥水平衡盾構(gòu)穿越錨索區(qū)施工工藝

泥水平衡盾構(gòu)穿越錨索區(qū)施工工藝1前言近年來，泥水盾構(gòu)越來越多的應用于富水地區(qū)隧道施工中，由于城市建筑物集中，且其基坑圍護結(jié)構(gòu)施工工藝具有不確定性，隧道在一定區(qū)域內(nèi)難免存在錨索，從而加大盾構(gòu)施工風險和施工技術(shù)難度。盾構(gòu)在錨索區(qū)掘進時，一方面須嚴格控制地面沉降量，合理控制切口壓力，保證盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定；另一方面須加強盾構(gòu)機掘進速度監(jiān)測，間接判斷刀盤磨損情況。在施工過程中對盾構(gòu)穿越錨索區(qū)施工技術(shù)進行創(chuàng)新，解決了泥水盾構(gòu)機穿越錨索區(qū)的難題，并有效減少了刀具的磨損，保證了盾構(gòu)機在穿越錨索區(qū)后的正常施工，取得了良好的經(jīng)濟與社會效益，可供類似工程參考。2工藝特點對錨索區(qū)調(diào)查，根據(jù)錨索與盾構(gòu)開挖面關(guān)系，采取有效方法在盾構(gòu)穿越前對錨索區(qū)進行預處理；對盾構(gòu)機閘閥、采石箱等設(shè)備進行適應性改造，保證施工安全順利進行；在施工前檢查泥水循環(huán)系統(tǒng)各項參數(shù)并記錄，結(jié)合地質(zhì)條件設(shè)定泥漿循環(huán)系統(tǒng)壓力值，發(fā)現(xiàn)異常時，及時開啟采石箱觀察情況；盾構(gòu)機在掘進中隔時段改變刀盤旋轉(zhuǎn)方向，減少錨索對刀盤的纏繞趨勢；定時進行環(huán)流系統(tǒng)逆送模式，減少錨索鋼絞線進入管道，降低管道堵塞頻率。3適用范圍本工藝適用于泥水盾構(gòu)穿越錨索區(qū)域施工的情況。4工藝原理在盾構(gòu)施工前，對錨索區(qū)進行預處理，先采用高壓旋噴樁對土體加固，加固完成后采用旋挖干鉆孔排除錨索再對盾構(gòu)機采石箱進行適應性改造一方面防止錨索通過采石箱堵塞管路，一方面使得錨索便于清理；最后在施工中采用優(yōu)質(zhì)泥漿、選用合理的配比進行環(huán)流，將刀盤前方的錨索障礙物攜至采石箱；掘進期間，定時改變刀盤旋轉(zhuǎn)方向，減弱錨索對刀具的纏繞，預防刀盤刀具的磨損量；對各設(shè)備參數(shù)進行監(jiān)測，一旦某設(shè)備參數(shù)異常，立即停止掘進，對設(shè)備進行檢查維修，及時處理，保證設(shè)備正常安全運行；同時，在施工中合理設(shè)置切口壓力，加強對地表沉降監(jiān)測，建立數(shù)據(jù)預警機制，及時有效的進行同步注漿，將地表沉降控制在允許范圍之內(nèi)。5施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程5.2操作要點5.2.1錨索影響區(qū)調(diào)查1.根據(jù)錨索設(shè)計圖紙，確定錨索影響范圍及錨索與隧道開挖面的位置關(guān)系。3.施工前，對錨索影響區(qū)域周邊環(huán)境進行調(diào)查，采集地面監(jiān)測初始值，實施動態(tài)信息化施工管理。5.2.2錨索影響區(qū)地層加固1.根據(jù)錨索區(qū)域地質(zhì)條件，對地層加固，保證錨索排除時土體穩(wěn)定。2.在隧道線路中心線兩側(cè)各6m范圍內(nèi)施做旋噴樁加固，加固深度進入隔水層1m。3.旋噴樁漿采用.45水泥水漿液的水灰比為08～1水泥漿液力大于2Ma。5.2.3錨索排除1.在錨索處理區(qū)地層加固后、盾構(gòu)施工前，對盾構(gòu)施工影響區(qū)域內(nèi)的錨索進行拔除。2.錨索排除采用旋挖鉆干鉆孔進行排索，鉆孔至設(shè)計錨索地下1m。3.旋挖干鉆孔在垂直于隧道方向的線路左、右輪廓線及中線布設(shè)三排，每排沿隧道方向的鉆孔交疊密布。4.錨索排除施工完成后，豎井采用水泥土進行回填，水泥與土的體積配合比為填完成后采用雙管旋噴樁進行復噴處理。施工完成28側(cè)限抗壓強度不得小于1.0MPa，滲透系數(shù)應小于1.0×10-5cm/s。5.2.4盾構(gòu)機適應性改造雖然在施工前采取了錨索排除措施，但實際排除量約占理論10%錨索殘留在地層中，且原地層全為旋噴樁加固后的地層，盾構(gòu)掘進過程中切削下的水泥塊都將對盾構(gòu)施工造成影響。為保證盾構(gòu)施工順利安全進行，特對盾構(gòu)機的適應性進行改造。1.管路安裝閘閥在采石箱與土倉排漿閘閥間安裝一道手動閘閥，排漿閘閥因錨索被卡、損壞，或開采石箱清理錨索時可關(guān)閉此閘閥，保證盾構(gòu)機前方切口環(huán)壓力穩(wěn)定性，避免土倉失壓地層失穩(wěn)，導致地面沉陷。2.采石箱改造為防止殘留錨索鋼絞線進入排漿泵造成泵殼及葉輪損壞，且錨索進入后續(xù)管路堵塞位置難以確定，清理難度較大，特對采石箱的容積與內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行改造，保證盾構(gòu)正常掘進施工。次數(shù)，減短盾構(gòu)停機時間，保證盾構(gòu)機以最短時間穿越錨索區(qū)。效果與采石箱清理效率，（3）采石箱內(nèi)底板由里往外設(shè)置15°坡度，有利于采石箱內(nèi)滯排物清理。5.2.5設(shè)定初始掘進參數(shù)在穿越錨索區(qū)前，結(jié)合錨索區(qū)所在地層情況、錨索排除殘留量及地層加固水泥塊等因素，設(shè)定合理的掘進參數(shù)，以保證盾構(gòu)機在錨索區(qū)域的平穩(wěn)運行。掘進速度：10～20mm/min；刀盤轉(zhuǎn)速：1.3～1.5r/min；3.總推力：8000～9000KN；4.刀盤扭矩：700～800KN·m；5.泥漿參數(shù)：采用優(yōu)質(zhì)泥漿進行環(huán)流，增大進漿漿液粘度值，提高泥漿的攜渣能力，便于將鋼絞線排出。泥漿參數(shù)如表5.2.5-1、5.2.5-2。表5.2.5-1膨潤土造漿配比表（占水百分比）水黏土CMC膨潤土燒堿1按照比重要求加入0.03%~0.05%10%0.4%~0.5%表5.2..5-2制備泥漿的性能指標項次項目性能指標檢驗方法1比重1.2~1.25泥漿比重計2粘度25~35蘇式漏斗法3含砂率<5%含砂量法4膠體率>95%量杯法5失水量30ml/30min失水量儀6PH值7~9PH試紙6.泥水壓力設(shè)定在泥水加壓式盾構(gòu)施工中，加在開挖面上的力，即用泥水使開挖面保持穩(wěn)定的力，通常應與作用在開挖面上的土壓在對抗中保持平衡，水壓與開挖面上含水土體的垂直作用的重力和土的內(nèi)摩擦角大小有關(guān)。切口水壓的設(shè)定如下：切口水壓=P0十0.01MPa～0.02MPaP0：水土壓，自然狀態(tài)下盾構(gòu)機頭部2/3高度處的壓力。7.同步注漿確定（1）漿液配比根據(jù)錨索區(qū)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、漿液材料及性能、周邊環(huán)境要求等確定漿液配比如下（13：水泥：150kg細砂：625kg粉煤灰：400kg膨潤土：75kg水：475kg（2）注漿量確定同步注漿應密實填充管片與地層間空隙，根據(jù)錨索區(qū)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，注漿量控制在理論建筑空隙的1%~50每掘進一環(huán)同步注漿量理論值可按下式計算：V漿=π/4×（122）式中：V漿——每掘進一環(huán)管片的同步注漿量（3；L——環(huán)寬（m）D1——盾構(gòu)開挖直徑（m）D——管片外徑（m）（3）注漿速度注漿速度與掘進速度相匹配，并在掘進一環(huán)的時間內(nèi)完成設(shè)定注漿量的注入，同步注漿速度可按下式計算：V漿速=V掘速×V漿/L式中：V漿——同步注漿速度（/in；L——環(huán)（；V掘速——構(gòu)掘進速度（/in；V漿——每掘進一環(huán)管片的同步注漿量（3。5..6錨索區(qū)掘進管理掘進前對盾構(gòu)機設(shè)備易損件提前儲備如閘（手動閘閥和電控閘閥泥漿葉輪泥漿（軟管泥漿泵聯(lián)軸器傳感器等保證在設(shè)備損壞情況下能及時更換盾構(gòu)推進是一個均衡、連續(xù)的施工過程，推進管理是一個系統(tǒng)的管理，中央控制室是系統(tǒng)管理的中樞，在錨索區(qū)掘進中要密切注意各個施工參數(shù)的變化情況，合理調(diào)整掘進參數(shù)。1.掘進參數(shù)管理（1刀盤轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)方向控制由于錨索區(qū)中仍有10%錨索留預防有錨索纏繞刀盤時，刀盤轉(zhuǎn)速過快造成刀齒崩掉。同時，在掘進過程中當環(huán)隔時段更換刀盤轉(zhuǎn)向，可以有效防止錨索過度纏繞在刀盤上。塞管路。以及在泥漿環(huán)流不暢時，掘進速度過快，容易在泥水倉內(nèi)堆積渣土，增加對泥漿環(huán)流不暢的影響。漿不暢時，大直徑渣土無法正常通過，長時間堆積使排漿管到堵死?？梢约皶r對掘進參數(shù)進行調(diào)整，避免錨索對刀盤過度、過多纏繞。如錨索在刀盤上纏繞過多，減小刀盤開口縫隙，影響盾構(gòu)排渣。暢。如吸口水壓變?yōu)樨撝禃r，表明排漿泵前端管路已經(jīng)堵塞，此時應立即停止推進，清理堵塞管道，防止長時間在堆積造成管道堵死，增加清理難度。（6）盾構(gòu)姿態(tài)：盾構(gòu)平面軸線偏差及高程宜控制在+20mm擾動。2.同步注漿控制（1）注入口壓力應大于該點靜止水壓及土壓力之和，盡量控制為填充注漿而非劈裂注漿；（2）注漿壓力可設(shè)定為：注入口處地層側(cè)壓力+0.1～0.2MPa；管片等；（4）注漿壓力不超過0.5bar，太高時應查明原因，并采取針對性措施。190%但注漿壓力增大≥1.5bar避免地表隆起或漏漿；當注漿量超過理論值250%但注漿壓力不變時，應停止注漿，查明原因是否有空洞，并及時二次補漿。3.泥漿環(huán)流管理（1）盾構(gòu)在錨索區(qū)掘進時，應以穩(wěn)定開挖面為主，緩慢掘進。+0.02MPa之間，以保證開挖面土體穩(wěn)定。（3）定時進行環(huán)流系統(tǒng)逆送模式，減少錨索鋼絞線進入管道，降低管道堵塞頻率。參數(shù)，初步確認錨索鋼絞線、水泥塊堵塞，及時開啟采石箱觀察清理。（5）出渣量量應與理論出渣量相符，禁止超排超挖。4.泥水管理（1)在掘進時加強泥漿檢查，及時調(diào)整泥水指標。（2)泥水處理系統(tǒng)因故需要較長時間停機時，應待循環(huán)后進行泥水指標復測，然后進行掘進。5.地表沉降觀測點監(jiān)測實際情況確定數(shù)據(jù)監(jiān)測方案。（2嚴格按照有關(guān)技術(shù)規(guī)范標準進行施工全過程跟蹤監(jiān)測日常監(jiān)測范圍為盾構(gòu)機切口前50m至盾尾后50m內(nèi)的監(jiān)測點監(jiān)測頻率應不少于2次/出現(xiàn)異常情況或經(jīng)過重要管線、建構(gòu)筑物時應加大監(jiān)測頻率。基礎(chǔ)上及時調(diào)整盾構(gòu)施工參數(shù)或者采取必要的施工技術(shù)措施。5.2.7盾構(gòu)氣壓開倉檢查在盾構(gòu)穿越錨索處理區(qū)時，因原錨索處理區(qū)等原因可能會導致盾構(gòu)無法掘進施工，則需采用氣壓開倉的方式清理倉內(nèi)滯排物、疏通泥漿管路及閘閥、檢查或更換刀具以及清除刀盤上附著的殘留錨索。在掘進過程中，當?shù)侗P扭矩持續(xù)大于3000KN.m、掘進速度小于5mm/min，泥漿環(huán)流不暢（排漿管口處被堵塞逆洗無法解決出現(xiàn)結(jié)泥餅征兆時根據(jù)以上施工參數(shù)綜合判斷確定具體停機開倉位置，進行帶壓開倉作業(yè)。1.開倉準備工作在盾構(gòu)氣壓開倉檢查前，首先做好盾構(gòu)機停機準備工作；接著，進行盾構(gòu)機密封保護、衡盾泥置換泥水倉泥漿；再施作盾尾止水環(huán)，同時，為保證泥水倉內(nèi)建泥膜時地層氣密性效果，進行地面注漿加固；然后，為保證氣壓開倉作業(yè)的密閉性和防水效果，采用衡盾泥建泥膜；最后，進行氣壓開倉作業(yè)，作業(yè)中應確保安全，待存在問題處理完成后恢復掘進施工。地面注漿加固和泥水倉內(nèi)建泥膜的目的和方法簡述如下：開倉的地層保壓性。層中的水隔離，使土體穩(wěn)定。2.氣壓開倉作業(yè)（1）倉內(nèi)作業(yè)要求1）倉內(nèi)作業(yè)時，人倉與泥水倉之間閘門必須保持敞開。2）滯排物及錨索清理。3）檢查、更換刀具。（2）注意事項1）開倉后先觀察掌子面、切口環(huán)的穩(wěn)定情況，經(jīng)判斷穩(wěn)定后，再進入泥水倉作業(yè)。2）開倉前及施工過程中，確保現(xiàn)場形成安全通道。3）進入倉內(nèi)的施工人員不得超過3人。4）所有電氣開關(guān)都應裝在倉外，防止開啟時產(chǎn)生電火花。5）泥水倉內(nèi)用于照明的燈具必須使用安全防爆類型，照明所使用的電壓不能超過電線路必須使用密閉電纜，嚴禁使用絕緣不良的電線或裸體線輸電。裂等而受到損壞。6材料與設(shè)備表6.1主要材料表序號材料名稱規(guī)格型號單位數(shù)量用途備注1水泥P.O42.5Kg150隧道同步注漿每m32河沙細紗Kg625隧道同步注漿每m33粉煤灰二級Kg400隧道同步注漿每m34膨潤土鈉基Kg/百分比75/10%隧道同步注漿/泥漿制備每m3/占水百分比5CMC9000-11-7百分比0.03%～0.05%泥漿制備占水百分比6燒堿IS-DT-Ⅰ百分比0.4～0.5%泥漿制備占水百分比7黏土/百分比按比重要求泥漿制備占水百分比8磷酸102-71-6T8地面注漿加固一次開倉使用量9水泥P.O42.5T/與水比例50/1:1地面注漿加固/盾尾止水環(huán)A液一次開倉使用量10水玻璃40°BéT/與A液比例80/1:1地面注漿加固/盾尾止水環(huán)B液一次開倉使用量11衡盾泥A粉/T20開倉建泥膜一次開倉使用量12衡盾泥B液/T2開倉建泥膜一次開倉使用量6.2設(shè)備主要機械設(shè)備見表6.2。序號設(shè)備名稱設(shè)備型號單位數(shù)量用途備注1盾構(gòu)機Φ6260泥水盾構(gòu)機臺1盾構(gòu)施工2電瓶車25t/45t臺2盾構(gòu)施工3泥水處理系統(tǒng)ZXSⅡ-500/20套1盾構(gòu)施工4拌漿設(shè)備35m3/h套1同步注漿5門式吊車32t臺1垂直運輸6注漿泵施維英KSP12-2D臺1隧道注漿7全站儀TS15臺1測量8水準儀DiNi03臺1測量9液壓鉆機ZJ-1500/2500臺1地面注漿加固開倉作業(yè)10注漿機含配套管路及接頭臺1地面注漿加固開倉作業(yè)11立體式攪機及高壓清洗機WB-1800套1地面注漿加固開倉作業(yè)12剪切泵WJQ5X6J/37KW臺1開倉建泥膜開倉作業(yè)13砂漿車（含抽漿泵）中鐵裝備SJ7.5-9臺2開倉建泥膜開倉作業(yè)14螺桿式空壓機55KW臺1開倉建泥膜開倉作業(yè)15發(fā)電機120KW以上套1備用電源開倉作業(yè)16備用螺桿式空壓機55KW套1備用氣源開倉作業(yè)17防爆燈24V電源盞4照明開倉作業(yè)18氣體檢測儀便攜式部2氣體檢測開倉作業(yè)19撬棍尖頭+扁頭把4清理錨索開倉作業(yè)20液壓鉗CPC-28把2清理錨索開倉作業(yè)21導鏈1噸個5清理錨索開倉作業(yè)22導鏈2噸個4換刀施工開倉作業(yè)23套筒M30個2拆裝刀具開倉作業(yè)7質(zhì)量控制7.1錨索區(qū)盾構(gòu)推進施工質(zhì)量控制標準7.1.1《市政地下工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》DG/TJ08-236-2006。7.1.2《盾構(gòu)法開倉及氣壓作業(yè)技術(shù)規(guī)范》CJJ217-2014。7.1.3《密閉空間作業(yè)職業(yè)危害防護規(guī)范》GBZ/T205-2007。7.1.4《城市軌道交通工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》GB50911-2013。7.1.5《盾構(gòu)法隧道施工及驗收規(guī)范》GB50446-2008。7.1.6圖紙中相關(guān)設(shè)計規(guī)定。7.2錨索區(qū)預處理質(zhì)量控制標準7.2.1組織技術(shù)力量對旋噴樁樁位進行復測，復測精度須符合有關(guān)規(guī)定。7.2.2技術(shù)人員負責施工放樣、定位、控制樁點護樁測量、工序間檢查復核測量。7.2.3堅持工序交接檢查制度。堅持上道工序末經(jīng)檢查不準進行下道工序的原則，上道工序完成后，先由該作業(yè)班組自檢，質(zhì)量員專職檢查，認為合格后通知現(xiàn)場監(jiān)理到場會同檢驗，檢驗合格后驗證認可，方能進行下道工序。7.3錨索區(qū)盾構(gòu)推進施工質(zhì)量控制要求7.3.1原材料及半成品質(zhì)量控制。1.水泥、河沙及粉煤灰等原材料聯(lián)系具有檢驗資質(zhì)的監(jiān)測單位進行監(jiān)測。2.同步注漿漿液嚴格按照規(guī)定進行配置，在運輸上應嚴格控制運輸漿液時間，保證漿液質(zhì)量。3.管片按照圖紙進行粘貼止水條、遇水膨脹止水條，保證隧道防水質(zhì)量。7.3.2穩(wěn)推進，減少糾偏，降低對土體的擾動，禁止操作手自行調(diào)整。7.3錨索掘進前對拼裝手進行技術(shù)交底嚴格執(zhí)行交底要求按照規(guī)范使用拼裝設(shè)備，保證拼裝質(zhì)量。7.3.4在推進過程中，密切關(guān)注泥漿粘度及比重，及時調(diào)整泥性能，保證泥漿質(zhì)量。7.4過程控制7.4.1沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時調(diào)整施工參數(shù)。7.4.2加強施工測量，采取盾構(gòu)自動測量先行，人工測量隨時校核的措施，確保隧道線性正確，位置精度滿足要求。隧道內(nèi)的監(jiān)測點應定期進行復核，發(fā)現(xiàn)變化應及時調(diào)整。7.4.3設(shè)計線路中線方向推進。7.4.4盾構(gòu)掘進時應足量壓注盾尾油脂，確保盾尾密封性能。7.4.5同步注漿前應檢查盾尾的密封性，保證漿液不泄漏，同時保證注漿量滿足設(shè)計要求。8安全措施施工前由主管人員對鉆機施工人員進行安全交底并辦理簽字手續(xù)施工中各種工序、工種，都要嚴格遵守本工種的技術(shù)質(zhì)量安全等操作規(guī)程。規(guī)劃。建立健全各種安全責任規(guī)章制度，各工作崗位設(shè)專人操作，持證上崗。編制盾構(gòu)應急預案，發(fā)現(xiàn)問題立即執(zhí)行應急預案。加強對地面及周邊管線、建筑物的監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)采取適當措施進行保護。加強對盾構(gòu)機的巡查，在掘進時，須安排專人負責排漿泵的檢查。對龍門吊的索具、鋼絲繩、管片吊鉤等做到定期檢查，按照規(guī)范使用各種安全裝置。電瓶車司機嚴格執(zhí)行安全行車規(guī)程