地铁盾构施工技术(施工工艺与控制要点).ppt

盾构施工技术第二部分 施工工艺及控制要点 目录一 盾构始发施工技术二 盾构到达施工技术三 盾构掘进施工技术四 事故案例简介 1 1盾构始发定义 1盾构始发施工 盾构始发 是指在盾构始发工作竖井内利用反力架和临时组装的负环管片等设备或设施 将处于始发基座上的盾构推入端头加固土体 然后进入地层原状土区段 并沿着设计线路掘进的一系列作业过程 盾构始发现场图 条件要求 车站站台层结构施工完成的长度能够容纳整机摆放的空间 一般须75米 另外离端头75米左右处预留出土口 地面提供管片堆放和出土吊机行走的场地 整机始发 指盾构机整机均放在车站底板上组装并连接 始发掘进时整机整体向前移动的方式 始发阶段管片 材料 渣土均从出土口吊运 整机始发和延长管线始发两种模式 盾构始发模式 盾构始发模式 始发和正常掘进阶段管片 材料 渣土均从盾构井吊运 施工效率低 费用高 在没有整机始发的条件时才不得不采用 延长管线始发 延长管线始发模式 始发时将后配套车架放在地面 主机吊放到井下 通过主机和车架之间的延长管线提供主机前进的电 气 液等动力 待掘进约60环后 拆除延长管线和负环管片 将后配套车架和连接桥吊放到洞内和主机连接 进入正常掘进状态 始发场地布置形式 1 渣土池前置式 中空翻 中侧翻 2 渣土池侧置式 地侧翻 2020 1 30 盾构始发施工工艺流程图 1 2盾构始发施工工艺 1 3始发前端头加固 软土地层不能自稳 加固一是保证始发时围护结构凿除后掌子面土体能够保持自稳 二是在盾尾进入洞门密封装置前防止洞口地层涌砂涌水 地基加固应满足进出洞时土体在一定时间内的自立性和隔水性 常用的具体处理方法有 1 深层搅拌桩 2 高压旋喷桩 3 降水法 4 冷冻法 5 化学注浆法 6 SMW工法 在选择加固方法时要综合考虑各种影响因素 如1 地基土的类别 2 加固深度 3 周围环境条件 4 施工工期 5 施工队伍技术素质与施工技术条件 6 设备状况和经济指标等 尤其对地基条件复杂 还要详细调查施工区内地形及地质成因 地基层状况 软弱土层厚度及不均匀性的分布范围 地下水情况及地基土的物理和力学性质等相关资料 端头加固 加固范围 加固范围以包裹盾构主机并预留一定的封堵渗漏通道的区域为原则 结合上海 南京 苏州等长三角软土地层加固范围一般为隧道纵向方向为8m 到达端头9米 横向为隧道轮廓线外3m 旋喷桩加固 以石家庄地铁为例 加固区尺寸为 长6m 宽12m 旋喷深度12m 地基加固需重点加强水泥的掺量 桩位的位置 垂直度 两侧包角和搭接情况控制 端头加固质量控制参数表 地基加固检测 地基加固强度 抗渗指标等必须按规范经过现场取样进行复试 包括抗压试块 取芯 渗透系数 复试指标 复试频率必须满足设计等要求 施工现场取芯 在洞门破除之前需打设水平探孔 若发现透水现象 应立即将探水孔塞住 并进行盾构始发端头加固处理 1 4洞门凿除 为保证始发井或接收井支护结构的稳定 凿洞分两阶段进行 第一阶段在端头井土体加固检验合格 水平探孔打设后开始凿除 盾构始发设施下井前完成 第二阶段在盾构机组装调试好和其他始发准备完成后快速进行 开凿前 搭设双排脚手架 由上往下分层凿除 洞门凿除顺序 首先将开挖面钢筋凿出裸露并用氧焊切割掉 然后继续凿至迎土面钢筋外露为止 当盾构机刀盘抵达混凝土桩前约0 5m时停止掘进 然后再将余下的钢筋割掉 打穿剩余围护结构 并检查确定无钢筋 洞门凿除顺序图 始发架的作用 1 为盾构机提供井内支托 2 导向 确保盾构中心 隧道中心 洞口密封中心 三心合一 3 为负环管片提供约束和支撑 1 5盾构基座安装 始发托架按照隧道设计轴线安装定位好并对始发托架两侧用H型钢进行加固 若盾构始发段处于曲线段 加设半径为1200米的曲线段 始发时反力架 负环管片及始发基座难以配合曲线线路设置成曲线 在始发时需采取割线始发 以减小始发段轴线偏差 从始发洞门开始其中心路径前10m沿隧道设计中心线 1200m曲线 的内弦线推进 待盾尾脱离基座后逐步调整盾构姿态使盾构沿隧道设计线路推进 盾构沿内弦线掘进最大偏移量 盾构机轴线与始发井轴线夹角 arcsin 5 1200 0 0224 0 238度 设计曲线内偏移量为22 4mm 曲线始发示意图 始发基座平剖面图 始发基座安装图 1 6洞口密封安装 洞口密封的作用 1 在始发时在盾构机外壳与混凝土洞口之间形成一个柔性止水密封 2 在试掘进阶段 在管片与混凝土洞口之间形成止水 止浆密封 洞口密封结构图 始发洞口密封原理图 折叶式密封环 洞门防水装置安装顺序为 洞门圈预埋钢环 帘布橡胶板 折页压板 垫圈 螺母 在安装帘布橡胶板前先检查螺栓丝扣 同时必须确保螺栓栓结牢固 螺栓检查后 安装帘布橡胶板 帘布橡胶板安装完成后安装折页压板 折页压板外侧加垫圈并以螺母栓结固定折页压板 施工时必须确保螺母栓结牢固 防止盾构始发后同步注浆的浆液泄露 为防止盾构机推进时 刀盘损伤帘布橡胶板 在盾构向前推进前应在帘布橡胶板外侧及边刀上涂抹黄油 1 7反力架安装反力架的作用 1 传递盾构推进反力到井体或车站结构上 2 提供盾构后配套台车 或系统 通行空间 3 标准环定位 反力架立面布置图1 反力架立面布置图2 盾构主机与后配套连接之前 开始进行反力架的安装 反力架端面应与始发台水平轴垂直 反力架与竖井结构上预埋的钢板焊接牢固 保证反力架脚板安全稳定 反力架的型式反力架的加固 反力架计算有限元模型 1 空载调试盾构机组装和连接完毕后 即可进行空载调试 主要调试内容为 液压系统 润滑系统 冷却系统 配电系统 注浆系统 以及各种仪表的校正 着重观测刀盘转动和端面跳动是否符合要求 2 负载调试空载调试证明盾构机具有工作能力后即可进行负荷调试 负荷调试的主要目的是检查各种管线及密封的负载能力 使盾构机的各个工作系统和辅助系统达到满足正常生产要求的工作状态 通常试掘进时间即为对设备负载调试时间 负荷调试时将采取严格的技术和管理措施保证工程安全 质量和隧道线型 1 8盾构机调试 1 9始发条件验收 始发条件验收主要内容 a 各项方案已编制并审批 已向工班交底 b 加固体强度 渗透系数测试满足设计要求 c 洞门 控制点已经三方复测并满足施工设计要求 d 反力架 始发架结构已通过验算并固定牢固 e 盾构机及配套设备到位并通过验收 f 各项物资 材料 包括应急物资 已到位并已通过质量检测 g 地表和建筑物 管线监测点已布置并取得初始值 h 沿线建筑物 管线已调查并制定了相应的保护措施 2020 1 30 2020 1 30 1 10负环拼装负环的作用 1 传递盾构推进反力到反力架 推进垫块 2 盾构推进导向 盾构始发阶段 盾构始发时负环管片周围没有约束 必须在管片四周尽可能地加上各种支撑 保证盾构机向前推进时负环管片不会失稳 1 11盾构试掘进 特点 内容多 空间小 时间长 效率低 风险大 试掘进还需要解决的问题 1 临时出土口和出渣运输 2 管片运输和负环拼装 3 台车与车站的空间干涉 4 临时管线布置 5 电瓶机车编制 盾构试掘进是指盾构机的适应性掘进 在试掘进阶段主要是四个适应 1 盾构机控制系统 机械结构相互间的磨合 设备自适应性 2 操作人员与盾构机操作功能系统使用的磨合 人机适应性 3 盾构机功能系统对地质的适应性 简称地适应性 4 盾构设备全功能与环境空间的适应性 盾构试掘进 地质是基础设备是关键人员是根本 完成盾构试掘进的标志 1 基本掌握盾构机在当前地层的掘进技术 清晰掘进参数的设置和相互关系 能够通过掘进参数来调控盾构姿态 隧道偏差 地面沉降 管片姿态 控制条件2 盾构机的所有系统设备负载运行和功能正常 功能条件3 盾构机的推进力反力完全由隧道管片与土体摩阻力承担 反力架不受推力的反作用 受力条件4 盾构机及后配套台车完全进入隧道内 机车编制完成 空间条件 初始掘进参数设定 盾构机在完成试掘进后 将对掘进参数进行必要的调整 为后续的正常掘进提供条件 并做好施工记录 记录内容有 隧道掘进 施工进度 油缸行程 掘进速度 盾构推力 土压力 刀盘 螺旋机转速 盾构内壁与管片外侧环形空隙 上 下 左 右 同步注浆 注浆压力 数量 稠度 注浆材料配比 注浆试块强度 每天取样试验 测量 盾构倾斜度 隧道椭圆度 推进总距离 隧道每环衬砌环轴心的确切位置 X Y Z 试掘进参数的选择分析 1 反力架 反力架安装前要有计算书 技术交底时要细化到每一侧支撑的根数 规格 焊接标准 2 始发架定位 高程比中心线高20mm以上 但不得超过50mm 平面定位与隧道轴线以模拟掘进9m处与设计偏差不大于4cm为宜 始发架与反力架夹角小于2 3 负环拼装 负环管片安装后 在其管片与始发托架之间每侧加设两个木楔 负环管片紧固钢丝绳要拉紧 4 防扭块 盾构外壳上安设防扭块 随掘进时切除 5 导轨及垫条 始发推进前抬高盾构机的始发姿态 在洞门圈底部合理安装始发导轨 推进过程中加强盾构姿态控制 尽量避免盾构栽头 导轨的长度根据现场实际情况进行计算确定 始发架定位一般前端略高2cm 开始安装负环之前 需要在盾构下部安装4根垫条 防止负环管片下沉 1 12始发注意事项 6 洞门密封 盾尾刷进入洞门 立即进行同步注浆 若漏浆 及时封堵 随掘进环数增加 注浆压力同步增加 7 测量 录取电脑的线形数据必须经过复核 录入数据时需经监理 第三方测量审核确认 并旁站监督 8 渣土改良 混合液的流量与膨胀率的大小根据渣样稠度确定 渣土改良原则 宁稀勿干 保证渣土改良各路添加剂管路的畅通 尤其刀盘中心区域 9 盾构姿态控制 采取 勤纠 少纠 原则 每环掘进偏移量不宜大于5mm 2盾构接收施工2 1盾构接收定义 盾构的接收 是指盾构在掘进过程中由原状土进入到达竖井端头加固土体区域 然后将盾构推进至到达竖井的围护结构处后 从竖井外侧破除井壁进入竖井内接收台架上的一系列作业过程 盾构接收现场图 2020 1 30 盾构到达施工工艺流程图 盾构接收施工流程图 2 2盾构接收工艺流程 2 3盾构接收端头加固 盾构接收时洞口段需进行加固 一般采取高压旋喷桩加固处理以保证盾构机接收的安全 盾构接收端加固区尺寸 长8m 宽12m 旋喷深度12m 盾构机接收端加固图 2 4盾构到达掘进参数 1 盾构在到达掘进过程中 要密切关注盾构掘进参数的变化 特别是注浆量 出渣量 推力 扭矩等参数 当发现参数异常要先分析原因 做出判断 不能盲目掘进 盾构机进接近洞门5环位置时应减小推力 推力逐渐降低 缓慢均匀的切屑土体 宜控制在20mm min以下 及时饱满的回填注浆 在盾构机碰壁过程更需密切监视掘进参数的变化 一有异常 立即停机 2 盾构机在接收前5米范围内掘进时要求每环注浆量在4 5m 以上 并要求每环都要进行二次注浆 3 盾构机刀盘距离贯通里程小于10米时 在掘进过程中 专人负责观察洞门口的变化 始终保持与盾构机操作手联系 及时调整掘进参数 2 5 1盾构机姿态人工复核测量盾构到达接收端前100m 要对洞内所有的测量控制点进行一次系统的控制测量复测 对所有控制点的坐标进行精密 准确的平差计算 精确测量测站 后视点的坐标和高程 测量全站仪和后视棱镜的坐标和高程 每一测量点的测量不少于8个测回 在100m和50m处对ZED导向系统进行复核测量 同时 在贯通前50m时 进一步加强加强盾构姿态和管片测量 根据复测结果及时纠正偏差 并结合实测的竖井洞门位置适当调整隧道贯通时的盾构姿态 2 5盾构机定位及接收洞门位置复核测量 2 5 2到达洞门复核测量在盾构贯通前对盾构到达洞门进行复核测量 测量项目包括 洞门中心位置偏差 洞门全圆半径等 必要时根据测量结果对洞门进行相应的处理 接收托架高程测设及水平测设 2 6盾构姿态调整根据盾构姿态测量和洞门复测结果 逐渐将盾构姿态调整至预计的位置 在确认盾构机的贯通姿态时注意两点 一是盾构机贯通时的中心轴线与隧道设计轴线的偏差 二是接收洞门位置的偏差 综合这些因素在隧道设计中心轴线的基础上进行适当调整 纠偏要逐步完成 每一环纠偏量不能过大 盾构机推至围护结构后 通过径向孔及盾尾注浆来防止机头尾部水流进入前仓 1 径向孔注浆当盾构机刀盘碰壁以后 在破洞门前先进行一次径向孔注浆 将筒体周围空隙填充密实 采用双液浆注浆 注浆完毕后方可开始洞门凿除施工 2 盾尾管片注浆当盾构机刀盘碰壁以后 对盾尾5环再进行一次注浆 采用双液补充注浆 注浆初凝时间为40s 尽量多注浆 将管片与后部间隙封堵密实 注浆压力控制在0 3Mpa以下 2 7径向孔 盾尾管片注浆 在施工分两步进行 第一步在接收端头墙施工过程中 做好接收洞门预埋件的埋设工作 预埋件必须与端头墙结构钢筋连接在一起 第二步在盾构接收之前 完成洞口活动钢板 橡胶帘布的安装 在盾构接收时 很有可能因为刀盘旋转损坏帘布橡胶板或使钢板发生位移 所以要注意橡胶帘板的防护工作 并及时调整洞口活动板 2 8盾构接收洞门帘布安装 帘布 压板安装图 水平探孔位置及取芯样品 在最后100环加强管片姿态监测频率 并及时告知土建工程师 以便及时作出判断 保证盾构机显示屏上的姿态更接近实际管片姿态 由于盾构到站推力逐渐减小 至洞门附近的管片环与环之间连接不够紧密 因此做好后30环管片螺栓紧固和复紧工作 特别在最后20环应及时加强拧紧和复紧螺栓 防止管片松弛而影响密封防水效果 2 9管片拼装控制 1 为了确保盾构机顺利接收 盾构机接收的姿态应平顺 在盾构机破除洞门砼后即可实测盾构机的中心高程 以确定托架的安装位置 2 根据接收端的底板高程 洞门环板实测中心高程调整接收托架高度 接收托架的轨面标高除适应于线路情况外 适当降低20mm 以便盾构机顺利上托架 接收基座的中心轴线应与隧道设计轴线一致 使盾构机按洞门实际中心接收 3 要特别注意对接收托架的加固 尤其是纵向的加固 保证盾构机能顺利到达接收托架上 2 10托架安装定位加固 接收托架的纵向支撑和横向支撑图 62 刀盘顶出图 盾构机上托架图 2 11盾构到达注意事项 1 加强盾构姿态和隧道线形测量 确保盾构机姿态和位置精度 根据盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划进行推进 纠偏要逐步完成 每一环纠偏量不能过大 2 在盾构机距离端头墙50m时 选择合理的掘进参数 逐渐放慢掘进速度 逐渐降低推力 缓慢均匀地切削洞口土体 以确保围护结构的稳定和防止地层坍塌 3 进入加固范围后浆液改为快硬性浆液 提前在加固范围内将泥水堵在加固区外 当最后一环管片拼装完成后 根据地下水情况必要时通过管片的二次注浆孔 注入双液浆进行封堵 4 作好后20环管片的螺栓紧固和复紧工作 防止管片松弛而影响密封防水效果 最后8 10环 设置管片拉紧装置 确保管片压紧力 5 最后5 6环 进一步降低盾构机推力至400t左右 最后3环 掘进速度控制在5 10mm min 将接收段最后一段管片上半圈部位用槽钢相互连结 增加隧道刚度 在最后十几环管片拼装时 及时复紧管片拼装螺栓 提高抗变形的能力 6 当刀盘距离洞门10m起应保证出土量 刀盘离洞门结构30 50cm时盾构应停止掘进 并使刀盘正面土压力降到最低值 以确保洞门破除施工安全 7 加强地表沉降监测 及时反馈信息以指导盾构机掘进 8 盾构到达之 四个到位 1 端头加固到位 2 洞口密封止水到位 3 盾构接收架安装到位 4 洞里井内联络到位 9 盾构到达之 三个尽快 1 尽快将盾构机推入井内 2 尽快完成管片止水 3 尽快注浆充填管片外周空隙 渗水 带出大量细砂 地表塌陷 围护桩推出 2020 1 30 3盾构正常掘进 3 1施工工艺流程盾构机在完成试验段掘进后 对始发设施进行必要的调整 为正常掘进准备条件 调整工作包括 拆除负环管片 始发基座和反力架 在始发井内铺设双线轨道 其他各种管线的延伸和连接 盾构正常掘进施工工序如下 2020 1 30 盾构正常掘进施工工艺流程 3 2掘进模式的选择土压平衡盾构机具有敞开式 半敞开式及土压平衡三种掘进模式 如果开挖地层自稳性较好采用敞开式模式 如果开挖地层稳定性不好或有较大水时 采用土压平衡模式 如果地层有一定自稳能力 地下水的压力不太高 可采用半敞开模式 重点有六个施工管理指标来进行掘进控制管理 a 土仓压力 b 推进速度 c 总推力 d 排土量 e 刀盘转速和扭矩 f 注浆压力和注浆量 其中土仓压力是主要的管理指标 在盾构掘进过程中 根据监测成果修正 调整 并合理匹配盾构掘进参数 如土仓压力 出渣量 盾构姿态修正和纠偏量 注浆参数等 建立有效的土压平衡 同时确保同步注浆效果 减少对地层的扰动及减少地层损失 以控制地面的沉降和隆起 保证盾构推进速度快 隧道管片拼装质量好 2020 1 30 敞开掘进模式控制流程图 2020 1 30 半敞开掘进模式控制流程图 2020 1 30 土压平衡掘进模式控制流程图 3 3土仓压力控制土压平衡盾构是靠土仓压力P来平衡掌子面前方土压和静水压的 设刀盘中心地层静水压力 土压力之和为P0 则P K P0 K一般取1 0 1 3 如土仓压力P设置过大 则会引起盾构刀盘前方土体隆起 如土仓压力P设置过小 又会引起盾构刀盘前方土体坍塌 根据地表沉降监测结果 对施工土压力及时进行总结调整 得出比较合理的施工土压力值 如在透气性较好的地层如砂卵石地层 在掘进停机时 土仓压力要略高于设定压力 2020 1 30 2020 1 30 土仓压力 水压力 土压力 地面隆起 土仓压力 水压力 土压力 地面下陷 土仓压力控制因素 3 4渣土改良 1 目的 1 使渣土具有较好的土压平衡效果 利于稳定开挖面 控制地表沉降 2 使渣土具有较好的止水性 以控制地下水流失 3 使切削下来的渣土顺利快速进入土仓 并利于螺旋输送机顺利排土 4 可有效防止土渣粘结刀盘而产生泥饼 5 可防止或减轻螺旋输送机排土时的喷涌现象 6 可有效降低刀盘扭矩及螺旋输送机扭矩 降低对刀具和螺旋输送机的磨损 提高盾构机掘进效率 理想的改良碴土状态 3 4渣土改良为了保证盾构机顺畅排土 需对掘削下来的土砂加泥或加化学泡沫等添加剂以控制土仓内土砂的塑性 流动性处于适当的范围内 以保证盾构机能够顺畅排土 每环泡沫剂用量与地质条件有很大关系 富水砂卵石地层35 40L 泥岩地层一般在50 60L 同时需根据地层颗粒级配情况考虑添加膨润土泥浆 2020 1 30 膨润土洞外膨化装置及大流量膨润土泵 3 5出碴量控制管理重点 不同地层条件下进尺与出土量的平衡 即时控制 及时进行土质状态记录与分析 并及时调整每环总出土量 保证掘进过程中进尺与出土量的对应统一 出土量管理 1 严格执行渣土体积及渣土量双控制度 2 盾构掘进前 土木工程师必须对渣斗内的残留量进行准确量测 并通过龙门吊称重装置进行复核 3 土木工程师对每斗渣土进行准确量测记录出土量 并通过龙门吊称重装置称重量进行对比分析 4 对每斗渣量及其油缸行程进行一次记录 分析出渣情况 5 每20环或地质发生变化时进行渣样采集并测算渣土比重 6 严格执行出土量预警制度 出渣量超过理论出渣量1m3上报工程部 超出2m3上报总工 超出3m3进行停机分析 3 6盾构姿态控制盾构姿态包括纵向 水平及自身的转角三个参数 影响盾构姿态的因素有 出土量的多少 覆土厚度的大小 推进时盾壳周围的注浆情况 开挖面土层的分布情况 千斤顶作用力的分布情况等 盾构掘进的轨迹一般为蛇形 要保持盾构按设计轴线掘进 必须在推进过程中及时对盾构姿态进行修正和纠偏 调整姿态遵循 量小 勤纠原则 每环姿态调整量在10mm以内 蛇行修正及纠偏应缓慢进行 如修正过程过急 蛇行反而更加明显 同时在施工过程中要做到勤测勤纠 避免因纠偏量过大引起过多的超挖 影响周围土体的稳定 以便更好地控制地层位移 2020 1 30 纠偏措施 1 滚动纠偏刀盘切削土体的扭矩主要是由盾构壳体与洞壁之间形成的摩擦力矩来平衡 当摩擦力矩无法平衡刀盘切削土体产生的扭矩时将引起盾构本体的滚动 盾构滚动偏差可通过转换刀盘旋转方向来实现 2 竖直方向纠偏控制盾构机方向的主要因素是千斤顶的单侧推力 它与盾构机姿态变化量间的关系非常离散 需靠经验来掌握 当盾构机出现下俯时 加大下侧千斤顶的推力 当盾构机出现上仰时 则加大上侧千斤顶的推力来进行纠偏 同时考虑到刀盘前面地质因素的影响综合来调节 从而到达一个比较理想的控制效果 3 水平方向纠偏与竖直方向纠偏的原理一样 左偏时则加大左侧千斤顶的推进压力 右偏时则加大右侧千斤顶的推进压力 并兼顾地质因素 2020 1 30 84 盾构轴线控制 盾构掘进 盾构推进千斤顶分为几个压力区 通过改变分区千斤顶的压力实现盾构的转弯或纠偏 盾构掘进纠偏施工过程 已建隧道 设计轴线 盾构机 纠偏曲线 盾构方位 纠偏曲线隧道 3 7同步注浆控制盾构同步注浆目的 1 尽早填充地层 减少地表沉降量 确保周边环境安全 2 确保管片衬砌的早期稳定性和间隙的密实性 3 作为衬砌防水的第一道防线 提供长期 均质 稳定的防水功能 4 作为隧道衬砌结构的加强层 使其具有耐久性和一定的强度 壁后注浆浆液分为单液砂浆和双液化学浆液 其中单浆液常用的为水泥砂浆浆液 单液砂浆浆液应具备良好的长时间稳定性及流动性 并能保证适当的初凝时间 以适应盾构施工以及远距离输送的要求 浆液固结后需收缩率小 泌水率低 双浆液通常是指化学浆液 即A液 水泥类 和B液 通常是水玻璃类作硬化剂 两种液体混合 双液型浆液胶凝时间通常很短 0 60S 按凝结时间来分又分为缓凝型 通常为30 60S 可塑型 通常为5 20S 瞬凝型 同步注浆 拌浆配合比 根据所处土质 施工环境选择适合本地区的浆液配比 A 胶凝时间 一般为3 10h 根据地层条件和掘进速度 通过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间 对于强透水地层和需要注浆提供较高的早期强度的地段 可通过现场试验进一步调整配比和加入早强剂 进一步缩短胶凝时间 B 固结体强度 一天不小于0 2MPa 28天不小于2 5MPa C 浆液结石率 95 即固结收缩率 5 C 浆液稠度 8 12cm 浆液的参考配比如下 Kg m3 在施工过程中 根据地面监测情况和设备情况对浆液的性能进行适当调整 满足不同地层 设备对浆液性能的要求 采用注浆压力和注浆量双指标控制标准 即当注浆压力达到设定值 注浆量达到设计值的85 以上时 即可认为达到了质量要求 注浆量的计算 同步注浆 注浆量控制 盾构掘进 同步注浆 注浆压力选择 注浆压力选择为1 1 1 2倍周围水土压力 一般选择0 3 0 5MPa 并根据监测数据 施工情况 隧道埋深 地面建筑物特点等 进行确定和调整 同步注浆结束标准 注浆压力达到设计压力 注浆量达到设计注浆量的85 以上 对注浆不足或注浆效果不好的地方进行补强注浆 以增加注浆量的密实性 提高防水效果 2020 1 30 管片拼装施工工艺流程图 3 8管片拼装质量控制 管片拼装主要注意事项 严格进场管片的检查 破损 裂缝的管片不得使用 吊装管片下井和隧道内运输时注意保护管片和止水条 以免损坏 管片安装前管片表面进行彻底清洁 确保止水条及软木衬垫粘贴牢固 管片拼装顺序一般是拼装A块 然后B块 最后是K块 管片选型要满足隧道线型 考虑盾尾间隙限值 防盾尾接触管片 损坏管片 管片拼装期间要对即将拼装的管片型号进行核实 严格按照指令选型的管片点位进行拼装 防止管片拼装型号有误 造成管片姿态出现相反的纠偏趋势 管片拼装第一块管片的定位尤为重要 管片高于相邻块 将会导致封顶块的位置不够 低于相邻块 纵缝过大 防水性降低 第一块定位要平整 防止形成喇叭口 出现喇叭口要及时采用石棉板进行纠偏 封顶块安装前 对止水条进行润滑处理 安装时先搭 接2 3L径向推上 调整位置后缓慢纵向顶推插入 管片每块安装到位后 应及时伸出相应位置的推进油 缸顶紧管片 然后方可移开管片拼装机 在推进下一环管片脱离盾尾前 采用扳手一次再次紧 固 防止因管片脱出盾尾后自身上浮 造成管片环与环之间出现错动 管片发生破损现象 管片拼装前对吊装孔进行检查 确保吊装孔螺旋管连 接牢固 防止在拼装过程中螺旋管脱出 管片掉落 造成安全隐患 管片拼装过程中切忌野蛮操作 强行插入和敲打 现场加强旁站监控 控制拼装质量 安装邻接块时 要保证封顶块的安装净空 安装第五块管片时一定要测量两邻接块前后两端的距离 分别大于K块的宽度 且误差小于 10mm 管片安装时必须运用管片安装机的微调装置将待装的管片与已安装管片块的内弧面纵面调整到平顺相接以减少错台 调整时动作要平稳 避免管片碰撞破损 严禁非管片安装位置的推进液压缸与管片安装位置的推进液压缸同时收缩 掘进过程中必须严格控制好盾尾间隙 盾尾间隙低于50mm必须进行调整 管片拼装前盾尾必须清理干净 不得有杂物 必须对管片螺栓一次拧紧多次复紧 每次紧固螺栓扭距不得小于300N M 管片拼装质量标准 根据设计及相关技术规范 拼装精度下表 要求管片表面不得出现裂缝 破损 掉角等现象 序号 项 目 允许偏差 备注 123456 纵缝相邻块的块间隙相邻环的环面间隙纵向螺栓孔孔位 孔径相邻环直径椭圆度相邻管片的径向错台相邻环片环面错台 1 5 2 5mm0 6 0 8mm 1mm 5 D 5mm 6mm 设计要求设计要求设计要求规范要求规范要求规范要求 D指隧道的外直径 单位 mm 2020 1 30 盾构法隧道施工与验收规范 GB50446 2008 规定 成型隧道轴线平面位置和高程允许偏差为 100mm 衬砌环直径椭圆度 0 5 D 相邻管片径向错台10mm 相邻管片环向错台15mm 管片拼装允许偏差和检验方法 注 D指隧道的外直径 单位 mm 3 9管片拼装主要质量通病及措施 管片环面不平整 管片整环旋转 管片椭圆度过大 管片错台 管片碎损 管片接缝渗漏 管片拼装主要质量通病内容有 主要原因 拼装时前后两环管片间夹有杂物 千斤顶的顶力不均匀 使环缝止水条压缩量不同 止水条粘贴不牢 引起管片凸出 成环管片的环 纵向螺栓没有及时拧紧及复紧 解决方法 拼装前检查前一环管片环面情况 清除杂物 控制千斤顶推力 使千斤顶推力分布均匀 检查止水条的粘贴情况 保证粘贴可靠 采用石棉板对管片环面进行纠偏调整 1 圆环管片环面不平整 主要原因 千斤顶编组不合理 管片受力不均匀 管片环面不平 推进时产生使管片转动 拼装时管片的位置安放不准确 解决方法 定期复测管片旋转量 查看调整状态 控制好姿态 推力均匀 减小转动力矩 管片拼装位置正确 经常变换管片拼装的的左右顺序 2 管片整环旋转 主要原因 管片与盾尾中心不同心 只能拼装成椭圆形 管片的环面与盾构轴线不垂直 盾尾间隙小 单边注浆使管片受力不均匀 解决办法 采用楔形环管片调整 使管片与盾尾同心 控制盾构纠偏 使管片能在盾尾内居中拼装 对管片的环总向螺栓进行复紧 管片间连接可靠 注浆管位置对称 使管片均匀受力 3 管片椭圆度过大 4 管片错台管片错台包括环向错台和纵向错台 环向错台是指一环管片内 两相邻管片块接缝处存在的径向相对位移 纵向错台是指相邻两环管片之间纵向接缝处存在的径向相对位移 纵向错台 环向错台 4 管片错台主要原因 拼装人员未按照要求拼装盾尾间隙不均匀 管片拼装的椭圆度较大 盾尾残留的渣土未清理 就位困难 管片的法面与隧道轴线不垂直 管片上浮 注浆量和注浆压力不均 4 管片错台应对措施 加强监控 做好质量教育培训及交底 做好管片纠偏 调整盾尾间隙至均匀 控制管片略微呈 竖鸭蛋 忌 横鸭蛋 清理盾尾残留渣土 选型纠偏 将管片法面与隧道轴线垂直 精细化微调拼装每块管片 螺栓紧固严格执行 三次紧固 的原则 5 管片破损 主要原因 拼装人员野蛮拼装 管片环面不平整 盾构推力大 受力不均匀 管片有上翘或下翻 局部受力不匀 造成破碎 封顶块开口不够 挤压产生碎裂 管片上浮 成形后位移 管片选型偏差 盾尾间隙小 盾尾挤裂管片 5 管片破损应对措施 加强监控 做好质量教育培训及交底 做好管片纠偏 调整盾尾间隙至均匀 清理管片环面残留渣土 选型纠偏 将管片法面与隧道轴线垂直 精细化微调拼装每块管片 粘贴石棉板 及时纠平整管片环面 螺栓紧固严格执行 三次紧固 的原则 6 管片渗漏 主要原因 管片拼装接缝有杂物 间隙不均匀 管片拼装错台 造成破损 形成渗漏通道 止水条粘贴不牢固或提前膨胀 应对措施 清理杂物 在纠偏时 加贴一层遇水膨胀橡胶条 拼装前检查止水条出现脱落或已膨胀 重新粘贴等 渗漏部位的管片接缝进行注浆 管片的纵缝和环缝进行嵌缝 堵漏 管片安装 管片地面运输 管片卸车 止水条粘帖 管片井下水平运输 施工图片 一 管片安装 施工图片 二 2020 1 30 3 9盾构测量1 施工控制测量 1 地面控制测量 每个井 洞 口或车站附近布设不少于三个平面控制点并作为向隧道内传递坐标和方位的联系测量依据 每个井 洞 口或车站附近布设不少于二个高程控制点并作为向隧道内传递高程的依据 2 联系测量 定向和传递高程测量在隧道掘进150m 300m时和距贯通面150 200m时分别进行一次 取三次测量成果的加权平均值指导隧道贯通 地下定向边不少于2条 地下近井高程点不少于2个 并加强对定向边间和高程点间几何关系的检核 3 地下控制测量1 导线测量 施工控制导线的平均边长在直线段为150m 在曲线段尽可能长并不少于60m 最远点点位横向中误差不超过 25mm 当区间长度超过1500m时 在其1 2处通过钻孔投测坐标点或加测陀螺方位角 当具备条件时 将施工控制导线布设成附合导线 网 2 水准测量 地下控制水准测量与竖井联系测量同步 3 当贯通时进行贯通测量 严密平差地下平面 高程施工控制网 2020 1 30 2 施工导线测量和施工水准测量 1 施工导线测量 导线形式对于车站应布设成附合路线 对于地下隧道起于施工控制导线 由于布设成支导线 应加强校核 并在布设新点时 应对原有的 不少于三点进行检测 有条件时也应布设成附合路线 2 施工水准测量 施工水准测量必须按规范规定进行施测 路线形式为闭合 附合路线 3 盾构法区间第三方检测内容始发前包括联系测量在内的基线及地下水准 在隧道掘进至150m 300m 至距离贯通面150m 200m处时包括联系测量在内的地下导线及水准 进行地下精密导线 精密水准的检测 管片姿态测量示意图管片姿态测量 为了确保管片姿态 首先是提高控制测量的精度外 其次是提高导线系统的精度 最后就是通过每天的管环测量 实测出管环的位移趋势 采取措施尽量减小位移量 另外管环测量还起到复核导向系统的作用 每次管环测量时 重叠5环管环总结出管片随时间变化规律 2020 1 30 在隧道内布置 三管 三线 一走道 三管即 100的冷却水管 100的排污管和 1000的通风管 三线即10KV高压电缆 380 220V动力照明线和24Kg的运输轨线 3 10特殊地层掘进措施A 断裂带地层1 根据围岩的变化及时更换刀具 随时监测刀具和刀盘受力状态 确保不超载 2 螺旋输送机出口设置防喷涌设施 发生涌水涌砂 3 及时调整土仓压力 确保土压平衡 4 随时调整掘进参数防止出现过多的方向偏差 同时使岩石得到充分的切削 避免大的岩块堵塞或损坏螺旋输送机 5 掘进过程中向土仓内注入泥浆或泡沫等改良剂 防止螺旋输送机堵塞和水涌入隧道 6 对地表和建筑物连续监测 及时注浆充填管片与地层之间的环形间隙 控制地表沉陷 7 地下水压较大时 增大尾刷油脂注入量 防止盾尾密封击穿 8 启动盾构稳定装置 减小盾构的振动和防止盾构产生超限扭转 B 球状风化地层施工控制措施1 超前钻探或地质雷达探测 提前采取一些诸如地表或洞内深孔爆破等必要的处埋措施 2 关注掘进参数的异常变化 防止推力下掘进缓慢或滞迟不前 应立即停机 不可强行推进 3 以低掘进速度和高刀盘转速掘进球状风化岩体 随时监测刀具和刀盘受力状态 避免刀盘刀具超载及受力不均变形 4 掘进中球状风化岩体在随刀盘一起滚动 可利用地质超前钻机对周围软地层加固后掘进 5 及时足量进行同步注浆 球状风化是发生在花岗岩的 和地层中一种较常见的地质现象 施工过程中在水的作用下易造成地层失稳 并对刀盘存在发卡或变形现象 孤石 盾构隧道 C 富水岩层管片上浮 1 姿态预偏适当降低盾构机的轴线高度 一般15 35mm 有意识地压低管片高程 以补偿管片上浮量 2 掘进速度控制通过控制日掘进量来控制未稳固管片环数 将管片上浮的影响降低到最低程度 3 注浆控制 选用不易稀释 稠度高且初凝时间短的同步浆液 保证同步注浆注浆量充足 由盾尾后每3 5环管片间隔左右 在拱部一点和十五点位置注入双液浆使顶部空间能够瞬间填充凝固 限制管片继续上浮 设置双浆液止水环 减少汇集至前端的地下水水量 提高前方同步注浆质量 4 用注浆孔合理纠偏根据实际需要确定注浆孔位及每个注浆孔的注浆压力和注入量 在隧道左右侧注浆 可对水平轴线纠偏 在隧道拱顶或拱底注浆可进行竖向轴线纠偏 5 开泄水口在管片下部砂浆未固结前 打开下部管片注浆孔泄水 泄水孔 管片姿态测量示意图管片姿态测量 6 测量控制措施首先提高控制测量精度 其次提高导线系统精度 最后就是提高管环测量频率 实测出管环的位移趋势 采取措施尽量减小位移量 由于位于切口上半部分的土层较硬 切口上半部分阻力较大 下部土层较软 切口下半部分阻力较小 这样形成了一个向上的弯距 容易使盾构出现仰头现象 造成上部管片外弧刮碎 另外可能会出现盾构下部土体流失过多导致盾构下沉 在推进时 应该注意上 下部千斤顶的行程差的变化 当发现盾构出现仰头现象时可采取以下措施 1 进行千斤顶编组 停用下部千斤顶 2 加大上部千斤顶区域油压或降低下部千斤顶油压 3 使用泡沫剂或局部气压法 减小地下水的渗透 流动 保持下部土体的稳定 硬土 软土 D 下软上硬 1 严格控制盾构正面平衡压力使盾构切口处的地层有微小的隆起量来平衡盾构背土时的地层沉降量 同时也必须严格控制与切口平衡压力有关的施工参数 如出土量 推进速度 总推力 实际土压力围绕设定土压力波动的差值等 防止超挖 欠挖尽量减少平衡压力的波动 2 严格控制盾构的推进速度在穿越建筑物施工时 推进速度应控制在1 2cm min 尽量做到均衡施工 避免在途中有较长时间耽搁 3 严格控制盾构纠偏量在确保盾构正面沉降控制良好的情况下 使盾构均衡匀速施工 盾构姿态变化不可过大 过频 推进时不急纠 不猛纠 多注意观察管片与盾壳的间隙 相对区域油压的变化量随出土箱数和千斤顶行程逐渐变化 采用稳坡法 缓坡法推进 以减少盾构施工对地面的影响 4 严格控制出土量 5 严格控制同步注浆量和浆液质量 6 做好二次补压浆的准备工作当盾构穿越过后 隧道上方地面及建筑物会有不同程度的后期沉降 因此必须准备足量的二次补压浆材料以及设备 根据后期沉降观测结果 及时进行二次补压浆 以便能有效控制后期沉降 确保地面建筑物的安全 E 穿越建筑物 1 土压力设定盾构在下穿河底时 通常隧道覆土厚度变化较大 需根据覆土厚度 水深和监测数据及时调整土压力的设定值 减少对土体的扰动 保证施工安全 2 纠偏控制轴线纠偏要做到 勤纠 少纠 避免大幅度纠偏 减少因轴线纠偏而形成的土体超挖量 避免因超挖量过大造成土体损失 引起过大沉降 甚至导致池塘水涌入土仓 3 出土量控制施工时必须在土压平衡状态下进行盾构掘进 过程中严格控制出土量 4 同步注浆量控制严格控制同步注浆量和浆液质量 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 盾构推进施工中的注浆 选择具有和易性好 泌水性小 且具有一定强度的浆液进行及时 均匀 足量压注 确保其建筑空隙得以及时和足量的充填 5 防止盾构后退盾构在推进及拼装时严禁后退 管片拼装压力适当提高 确保盾构刀盘对正面土体的支护作用 F 穿越江河流 2020 1 30 地层为无水粉细砂层 2020 1 30 成都地铁盾构掘进地层主要为富水密实砂卵石地层 掘进参数