盾构吊出作业指导书.doc

盾构到达作业指导书1前言1.1工艺工法概况当盾构掘进至洞口加固土体段时，降低盾构掘进的控制土压值，既要最大程度地防止因土压低而造成管片外围岩的下沉，又要最大程度防止因土压高而造成洞口土体的提前破坏；当盾构掘进至离洞口46m时，降低加泥压力，根据洞口泥浆的渗漏情况，随时停止泥浆加入；预先在洞口中央凿出一观察孔，确定盾构是否到达洞门。当盾构机刀头到达洞门后，停止掘进，进行洞门凿除;当盾构机进洞后，及时进行洞口密封，并从洞口端面进行注浆，控制洞口后期沉降，也有利于洞口段隧道的防水。盾构进洞拼装完最后一环管片后，千斤顶不要立即回收，及时安装拉紧联系，将洞口段20环管片联系成一体，同时拧紧所有管片连接螺栓，防止盾构机与隧道管片脱离时洞口端管环应力释放，导致管环间的松动，造成管环间渗水；盾构进洞后，应及时封堵洞口，封洞口的钢板必须满焊，以防止洞口漏浆、渗水；盾构机从隧道落到接收基座上时，为防止洞口处管片的错台、松动等，应即时调整管片，反复拧紧螺栓。1.2工艺原理盾构机到达端头土体高压旋喷桩加固是在地表利用工程钻机钻孔至要求深度后，用高压旋喷台车把安有水平喷嘴的注浆管下到设计标高，利用高压设备使喷嘴以一定的压力（一般大于20MPa）把浆液喷射出去，高压射流冲击切割土体，使一定范围内的土体结构破坏，浆液与土体搅拌混合固化，随着注浆管的旋转和提升而形成圆柱形桩体，凝固后便在土体中形成圆柱形状、有一定强度、相邻桩体相互咬合成一体的固结体，该固结体有一定的抗剪与抗压强度，能保持一定的自稳性。2工艺工法特点2.1 盾构到达掘进端头土体高压旋喷桩加固与一般地基加固、建筑物纠偏等高压旋喷注浆施工不同，盾构端头土体高压旋喷桩加固主要是对端头一定范围内的土体进行改良，使土体的抗剪、抗压强度适当提高，透水性减弱，能保持短时间的自稳。2.2经高压旋喷桩加固后的土体单轴无侧限抗压强度以0.31.0MPa为宜，太高则盾构机刀盘切土困难，易引起机器故障。2.3 高压旋喷桩施工设备简单、轻便，结构紧凑、机动性强、占地少，适合地铁工程施工场地狭小的特点。2.4 盾构始发与到达掘进端头高压旋喷桩所形成的土体与其它加固方法如注浆法、冻结法等工法所形成的加固土体相比，质量均匀、加固体形状可控，有利于始发与到达时盾构机各项参数的稳定控制；3适用范围本工法适用于南水北调东干渠施工第十二标段施工的区间隧道4施工方法当盾构机到达盾构接收井外并当其刀盘的鱼尾刀刀尖顶住围护结构的外侧时，盾构机暂时停止掘进；将凿除洞门所需的风炮从地面采用机械吊入盾构井内，然后利用风炮机在井内对洞门范围内的围护结构进行机械凿除；当洞门凿除完毕后，盾构机到达接收架上。风炮机直接对洞门范围内的围护结构进行凿除，既安全快捷，减少了洞门坍塌的危险，又使其施工工期只要12天，保证其工艺快捷简便，且在到达时盾构机无需减速前进，加快了隧道施工进度。而待洞门凿除完毕后盾构机可直接进入盾构接收井内。洞门密封的安装固定掘进参数的调整接收基座的安装与固定到达段掘进贯通后进入接收基座掘进方向的控制洞门凿除 端头加固碴土清理5工艺流程及操作特点5.1施工工艺流程 到达施工工艺框图5.2操作要点5.2.1 施工准备1端头高压旋喷加固盾构到达井端头采用800600旋喷桩进行端头地层加固,旋喷桩按梅花形布置。（1）加固参数端头地基纵向加固长度为9.0m（设计加固长度为6米，盾构机主机长度为8.105米，为保证出洞安全，加固区长度增加到9米），加固宽度为盾构隧道轮廓线左右各3.0m，竖向加固范围为盾构隧道结构轮廓线上下各3.0m（-6-18m），详见下图所示。（2）注浆施工及检查情况 A开孔涌水情况B、注浆情况 C、理论与实际情况对比 D、浆液填充率反算 根据Q =Vn(1+)反算出地层填充率。 接收井总注浆量Q=1031.6m3；加固体体积V=3793.3m3；n地层孔隙率，取0.37；浆液损失率(%)，取15%。 计算得浆液填充率=1.48，远远超过设计值。分析原因有两点：1、地层里面有空洞，裂隙较大；2、有很大一部分浆液跑出了设计加固范围，有的沿着裂隙窜至地表。 E、注浆检查情况 选择可能出现的薄弱环节进行钻孔检查，计划待洞门加固完成后沿洞门周边钻8个孔（其中4、5、2、7号孔检查开孔以45度角向外倾斜，具体孔位布置见下图洞门注浆水平探孔检测布置），中间1个孔进行注浆加固效果检查，检查孔无涌泥、涌砂，不塌孔，涌水量小于0.2L/minm。洞门注浆水平探孔检测布置（3）垂直取芯情况 为了近一步确保，端头加固的质量，在水平取芯的基础上增设了垂直取芯，垂直取心情况如下图垂直取芯位置图2施工测量（1）进洞复测在盾构机头距洞门约100米时，进行洞门复测，复测内容包括：洞门的中心坐标、洞门环向直径以及接收井高程等。要求在洞门复测前，首先应进行平面和高程控制网联测，确保在控制点位精度符合规范要求的情况下，实施洞门复测，以保证复核结果的正确性。本区间进行2次复测，即距到达洞门100米和60米位置处，且更换测量人员。复测结果及时报送监理单位，进行复核。（2）到达环定位测量到达环的里程位置直接关系到洞门防水密封装置的设计、加工、制作与密封做法，为此，在盾构进洞前，首先应较为准确地确定出进洞环的里程位置，为制定方案和前期物资准备提供依据。本区间两次对到达环管片位置进行定位测量，即距到达洞门100米和60米位置处。3盾构姿态的复核测量 盾构贯通前的复核测量是复核盾构所处的方位、确认盾构姿态、评估盾构进洞时的姿态和拟定盾构进洞段的施工轴线、推进坡度的控制值和施工方案等的重要依据，以使盾构在此阶段的施工中始终按预定的方案实施，以良好的姿态进洞，准确就位在盾构接收基座上。尤其进洞前，盾构刀盘与洞圈的里程位置关系等十分重要。由于盾构在加固区内很难进行纠偏，因此必须保证盾构以良好的姿态进入加固区。在到达洞门复测完成之前，盾构与接收井之间保持一定的距离，以保证盾构能顺利调整姿态开始到达段施工。4盾构基座安装盾构基座由型钢支座拼接而成。基座必须根据到达洞门的复测结果就位。基座就位时，延轴线方向紧贴到达井结构内衬墙，两侧用型钢支撑在内衬上，确保施工过程盾构基座不产生位移及变形。基座安放过程中，必须由测量人员对基座轨道的标高和走向进行精确定位（定位时基座面标高比设计标高低2cm）。为防止刀盘面因偏低而铲到轨道，在基座轨道端部与洞圈之间放置两根有一定坡度的楔型轨道，轨道面尽量平直，并在上面涂抹适量油脂，便于盾构顺利滑到基座轨道上。5 止水槽施工为增加盾构到达的安全系数，在钢洞圈内增设一道20cm宽的环形止水槽，内设高密度海绵。增加了盾构到达时，与洞圈之间的防水系数。 6到达材料准备（1）加工制作加强连接条：按照设计图纸要求，提前加工制作盾构进洞段连系最后20环片的加强连系条，以备工程之需。（2）加工制作洞门防水装置：根据进洞环定位测量结果，制定洞门封堵钢板的形式，并提前安排加工制作。（3）洞门封堵浆液材料和设备：洞门封堵所用的双液浆原材料和注浆泵应预先进入施工现场，以便及时注浆封闭洞门。6.2.2到达段盾构掘进措施1严格控制盾构施工参数 （1）严格控制盾构正面平衡压力到达段盾构施工过程中必须严格控制切口平衡土压力，尽量减少平衡压力的波动。在盾构机机头进入加固区前，土仓压力按实际降低，当刀盘进入加固区后，土仓压力适当减小。（2）严格控制推进速度及刀盘扭矩 到达施工时，正面土体为加固区，土质较硬，为控制推进轴线和洞门安全，必须慢慢磨削加固区，使加固区土体充分得到切削，因此推进速度应放慢，尽量做到均衡施工，推进速度控制在10mm/min左右，同时刀盘扭矩控制在3000KN.m以内，当刀盘出加固区后应快速到达。（3）严格控制出土量当盾构机刀盘进入加固区后，应尽量减少出土。尽可能的使实际出土方量与理论量一致。（4）土体改良 在穿越土体加固区时，将通过添加膨润土泥浆来改良土体性能，加泥浆液浓度515之间，添加量视推进情况调整。2严格控制同步注浆量 通过同步注浆及时充填建筑空隙，减少施工过程中的土体变形。同步注浆量取建筑空隙的200，即为3.2m3.当盾尾进入加固区后同步注浆量逐渐减少，在盾尾脱出后停止注浆（同步注浆配合比见下表）。3严格控制盾尾油脂的压注 在同步注浆量充足的前提下，盾构机的盾尾密封功能就显得尤为重要，为了顺利、安全的进洞，必须切实的做好盾尾油脂的压注工作。每班上班时保证储桶内有充足的油脂4严格控制盾构掘进轴线因盾构与洞门钢环间间隙较小，为预防刀具与洞圈冲突，故在到达时，盾构轴线宜控制在设计轴线以上10mm范围内。5.2.3到达段盾构施工1穿越加固区施工经过里程核算，当盾构切口开始进入加固区，此时必须放慢推进速度，以控制刀盘油压和推进油压在正常范围内。（1）加固区内刀盘转速控制在1rad/min，推进速度控制在10mm/min以内.（2）盾构在穿越加固区时，要密切注意刀盘油压、螺旋机油压等参数，可根据现场情况酌情加水或加泥来改良正面土体。（3）安排专人密切观察洞门变形和水土流失情况，加快信息反馈速度，有异常情况立即停止推进，采取相应对策。2洞门凿除 接收井洞门厚度为100cm。当盾构机刀盘到达围护结构边时进行洞门破除，洞门破除前先将盾构机土仓内土出净，再进行洞门破除，洞门破除自上而下，一次破除完成。详情见洞门破除示意图。在整个作业过程中，由专职安全员进行全过程监督，杜绝安全事故发生，确保人身安全。在洞门凿除的过程中，还应做好如下工作： (1）对成环管片连接件予以复紧。最后20环管片用14号槽钢进行连接，每环4个点，以防止在管片脱出盾尾后，环与环间隙被拉大。（2）通过洞门混凝土上的探孔，进一步检查加固区加固情况及防水效果洞门探孔布置图（3）洞门凿除过程中，须采取措施对洞门止水装置进行保护。3盾构靠上洞门当盾构刀盘鼻尖靠上槽壁后准备凿除槽壁混凝土。此时盾尾进加固区约3m。考虑到盾构到达期间采用壁后注浆工艺进行同步注浆，注浆孔位距盾尾尚有2环距离，并且浆液凝结速度较慢，在盾构到达过程中，盾壳与管片之间的间隙容易成为盾尾脱出管片后的渗漏通道。因此，在刀盘靠上槽壁后，在盾尾后第五环开始通过管片的注浆孔压注环箍，浆液为双液浆。环箍注浆为5孔/环（封顶块无注浆孔），每孔注浆量为0.40.5m3，可根据注浆压力及时调整注浆量。压注顺序为从下到上。为防止浆液在土体中的流动路径过长，浆液的初凝时间不能过长。4盾构到达洞门混凝土板块吊除完成和洞圈内清理干净后，盾构应尽快推进并拼装管片，尽量缩短盾构到达时间。在到达过程中，在盾尾进入加固区之前都要进行同步注浆。由于浆液硬化速度慢，为了防止浆液从洞门圈冒出，同步注浆量减少为2m3/环。盾构加固区与原状土的分界面环处。为充分填补该位置的建筑孔隙，在该处压注环箍来封闭间隙，但注浆压力不得过高。天津盾构到达可采用二次到达施工工艺。第一次到达：当盾构刀盘进入到达井20cm时，用事先加工好的弧形板，将盾构机壳体与洞门钢环焊接密封，等密封完全后，在预设注浆孔向土体内注浆，完成第一次到达。第二次到达：等注浆完成后，在弧形钢板上开孔观察，在注浆效果良好的情况下，割除弧形钢板，开始第二次到达施工。等到达环管片脱出盾尾后，立即用弧形钢板与封洞环焊接成一个整体，并通过注浆孔压注单液浆，尽量减少水土流失。二次到达密封5管片拼装（1）管片拼装在刀盘露出洞门后，宜加快管片拼装速度。此时，由于盾构机空载运行，前方不存在阻力，盾构只要稍有推力，盾构即可前行，此时应注意千斤顶的选择不宜多，控制在23个即可，且不可加压过大。并在管片拼装后迅速实施管片连接。（2）管片连接盾构机到达时，由于前方失力，易引起盾尾管片松动，使得管片环与环之间的间隙被拉大，造成漏水或漏泥现象，固在盾构主机到达前采用14b槽钢加强连接条将盾构出洞位置20环范围内管片连接拉紧。管片连接示意图6劳动力组织盾构司机2拼装手2电瓶车司机4电工3吊车司机2焊工3门吊司机2防水工4盾构维修人员3注浆工6测量工2碴土车司机6机修工4普工6合计497主要机具设备机械设备名称型号规格数量备注土压平衡盾构机1套带有铰接装置和超挖刀龙门吊40 t1台电瓶机车1825t直-交2台根据牵引负荷选取碴土车818m356台运浆车57m31台用于同步注浆蓄电池组4组与电瓶车配套接收托架承重400500t6台与盾构配套砂浆搅拌机3m31台惰性浆液浆液搅拌系统25m3/h1台水泥砂浆通风机237KW1台密封运碴车15t以上46辆自卸汽车1辆潜水泵36台卷扬机5 t2台砂轮机1台台钻1台电焊机24台8质量控制8.1易出现的质量问题9.1.1洞门失稳9.1.2密封效果不好9.1.3地面沉降较大9.1.4洞门附近管片松弛8.2保证措施9.2.1对洞门加固进行取芯，根据取芯效果来判断洞门是否破除1调整配合比，注浆后及早封闭，同时调整紧固钢丝绳，使帘布紧贴管片2 在洞门密封外侧向洞门内部注快凝的砂浆3严格控制注浆量和注浆压力4加大监测频率，并严密注意出土量及土压力情况5多次紧固螺栓6用槽钢纵向将管片连接整体9安全措施9.1主要安全风险分析9.1.1进入施工现场严格执行国家强制性标准，必须遵守有关安全生产的单项法规及国家标准和地方标准。9.1.2文明施工严格执行天津市政工程局颁布的文明施工检查评分标准及我公司文明施工标准；9.1.3切实做好管片拼装过程中的安全预防工作；9.1.4在凿除洞门前，对凿除洞门的施工人员进行安全交底工作，严格按国家强制性标准搭设脚手架；在洞门凿除过程中应杜绝安全事故隐患，确保人身安全；9.1.5洞门砼凿除前，用取芯的办法对加固土体进行探摸，保证到达段土体具有足够的强度后进行，避免发生洞口土体塌方现象，保证安全；9.1.6在施工过程中，吊运大型的机械设备、重物时配备相应的起重索具，严格禁止人员在下部交错作业；9.1.7及时处理流失于地面的浆液，保持施工场地整洁；10.2保证措施 9.2.1隧道贯通后，由于盾构刀盘前部没有了支撑反力，必将造成推进压力降低或消失，导致管片环缝防水材料的性能不能得到充分的发挥，从而产生环缝漏水等质量缺陷。为确保管片接缝防水要求，在到站地段安装每一环管片时，在每环管片的72、144、226、312位置用60X60X6的角钢与上一环管片相连，并点焊连接牢固。9.2.2盾构刀盘距离贯通里程小于10时，在掘进过程中，要派专人负责时刻观察出洞洞口的变化情况。如发现加固的混凝土或维护桩有较大的振动时，立即通知主司机进一步降低推力、刀盘转速、以及推进速度，避免由于刀盘前部土体太薄，造成刀盘前部形成坍塌。9.2.3盾构贯通前后，应通过降低推进速度、降低刀盘转速、调整刀盘转速方向等方法使刀盘尽量靠近或到达贯通岩面，停机后清除洞口渣土，割除洞口最后的支撑结构，支撑结构切割顺序为先切割底部，后切割上部。隧道贯通之后，要使盾构尽快全部出洞，避免盾构在洞口长时间停留，以保证洞口地段围岩稳定。9.2.4合理的管片选型应坚持到盾构完全出洞，以确保洞口地段管片拼装质量。9.2.5在盾构主机出洞时，设备桥及管片安装下部严禁站人，以防隧道上部砂浆脱落伤人。10环保措施施工前，对工作井周围及隧道轴线沿途建筑物、构筑物进行调查；采用低噪音设备，音源配置合理或采用隔音设备；防止振动；防止水质污染；采取有效技术措施，控制地表下沉，尽量减少对沿线建筑物的影响。对沿线居民、厂家单位等事先讲明情况，争取多方面的理解和支持。11应用实例11.1工程简介本工程为红旗路站青年路站区间隧道左线，里程为左DK7+931.203左DK7+200.