标盾尾刷洞内更换（换一道）要点

武武汉汉市市轨轨道交通四号道交通四号线线二期工程土建第六二期工程土建第六标标段段 十里 十里铺铺 七里 七里庙庙区区间间 盾尾刷洞内更盾尾刷洞内更换换施工方案施工方案 编编制 制 审审核 核 武武汉汉市市轨轨道交通四号道交通四号线线二期六二期六标标项项目目经经理部理部 二 一三年八月二 一三年八月 武汉市轨道交通四号线二期六标土建工程 盾尾刷洞内更换施工方案 1 目目 录录 一 工程概况一 工程概况 1 二 地二 地质质概况概况 2 三 水文概况三 水文概况 3 四 盾尾刷更四 盾尾刷更换换原因原因 3 五 盾尾刷的破五 盾尾刷的破损损位置及程度位置及程度检查检查 3 六 六 实实施方案施方案 4 七 盾尾刷更七 盾尾刷更换换方案方案 5 九 密封刷更九 密封刷更换换后的保后的保护护措施措施 8 十 安全保十 安全保证证措施措施 8 十一 十一 应应急措施急措施 9 一 工程概况一 工程概况 武汉市轨道交通四号线二期六标十里铺 七里庙区间由十里铺站出发以直线 武汉市轨道交通四号线二期六标土建工程 盾尾刷洞内更换施工方案 2 段前行 然后接曲线半径为 1200m 的曲线段 最后以直线段进入七里庙站 隧道 区间左线长度为 1037 404 m 右线长度为 1039m 隧道埋深 10 16 2 m 盾构区间 圆形隧道外径为 6m 内径为 5 4 m 管片宽度为 1 5 m 厚为 300mm 管片的分割 数是 3 2 1 即分块形式为 3A 67 5 2B 68 K 21 5 盾构推进过程中 盾尾间隙单侧较小 盾尾刷长期受管片外弧面磨损 对盾尾 刷钢丝磨损极其严重 直接影响盾尾密封效果 为了保证同步注浆量及注浆压力 控制地表沉降 经研究采取对盾尾第一道尾刷进行更换的措施 根据目前掘进情 况 对区间左右线盾构机盾尾刷进行更换 由于盾尾密封刷的更换是在隧道内进行 盾尾密封刷始终位于管片背后 而且 水文地质条件复杂 更换具有较大难度 管片 60 30 200 50 30 50 200 200 50 30 120140 125350350 140 图图 1 盾尾刷构造盾尾刷构造 二 地二 地质质概况概况 此处地质情况为 隧道埋深 14 5m 隧道范围土层为 6 2 层粘土 10 1 层粘 土 10 3 层粘土 11 2 层含粘土粉细砂 管片顶部 底部为 10 1 层粘土 6 2 层粘土 黄褐色 褐灰色 稍湿 可塑偏硬塑状态 压缩性中等 含氧化 al Q4 铁及灰白色高岭土 场地局部缺失 层顶埋深 0 60 5 8 0 米 层厚 1 00 11 50 米 10 1 层粘土 黄褐色 稍湿 硬塑状态 压缩性中偏低 含氧化铁及灰白 plal Q 2 色高岭土 在整个场区均有分布 层顶埋深 0 90 15 50 米 层厚 3 80 24 50 米 10 2 层粘土 褐黄 黄褐色 稍湿 硬塑状态 压缩性中偏低 含少量灰白 plal Q 2 色高岭土及大量铁 锰质氧化物及其结核 局部可塑状态 底部局部夹少量碎石约 10 碎石粒径 0 3 2 5cm 成份为硅质岩 在里程 AK6 900 AK7 500 均有分布 武汉市轨道交通四号线二期六标土建工程 盾尾刷洞内更换施工方案 3 层顶埋深 18 50 25 50 米 层厚 2 50 14 40 米 10 3 层粘土 褐黄 黄褐色 稍湿 硬塑 压缩性中偏低 含少量灰白色高 plal Q 2 岭土及大量铁 锰质氧化物及其结核 局部为可偏硬塑 间夹 5 左右碎石 粒径 0 2 1 8cm 成份为硅质岩 AK7 500 AK8 063 均有分布 顶埋深 22 00 30 00 米 层厚 4 50 14 00 米 11 2 层含粘土粉细砂 褐黄 灰黄色 饱和 中密到密实状态 压缩性中偏 plal Q 2 低 粘土呈褐黄 棕红色 可塑 粉细砂呈中密 密实状态 在场地内均有分布 层 顶埋深 29 00 39 00 米 层厚 1 70 28 00 米 三 水文概况三 水文概况 十七区间左线主要穿越 10 1 粘土层 10 2 粘土层 右线主要穿越 10 1 粘土 层 其中 6 1 层粉质粘土 6 2 层粘土 10 1 层粘土 10 2 层粘土 10 3 层粘土 属相对隔水层 11 2 层在垂直方向上属微透水 弱透水层 孔隙承压水主要位于 11 2 含粘土粉细砂层及以下各砂类土含水层中 其对隧道底板突涌稳定性有一 定影响 是盾构推进的不利土层 四 盾尾刷更四 盾尾刷更换换原因原因 盾构机在掘进过程中 特别是在长距离在硬土质下掘进时 往往会由于盾尾密 封油脂加注量不足 泡沫改良不好土质较硬等原因 致使盾尾密封刷损坏 盾构机 盾尾密封刷构造见图 1 从图 1 可以看出 盾尾有 3 道密封刷 盾尾密封刷之间的 间隙通过注入盾尾密封油脂 保证盾尾管片背后同步注浆的浆液不会从管片和盾 构机之间的间隙漏出 同时防止地下水渗漏到盾构机内 如果盾尾密封性能不良 会给施工带来很多不利因素 十七区间敷设于汉阳大道正方 车流量大 若处理不当 影响注浆效果 导致 地面大幅度的沉降 后果不堪设想 所以我们必须解决盾尾密封问题 五 盾尾刷的破五 盾尾刷的破损损位置及程度位置及程度检查检查 根据盾尾密封失效时盾尾涌水的位置和涌水量的大小来确定密封刷的损坏部 位和损坏情况 从而确定所需更换密封刷的数量及需要的时间 进行合理安排 一 般情况下为盾尾底部及下部左右 450位置的密封刷损坏情况较为严重 由于检修 更换盾尾密封刷存在一定的施工风险 所以施工前务必掌握盾构机 武汉市轨道交通四号线二期六标土建工程 盾尾刷洞内更换施工方案 4 所处的位置 结合地质条件 必要时提前进行地面加固后再筹划检查 更换盾尾刷 盾尾一共有三道密封刷 第三道 最后一道 密封刷在推进施工中是无法检修的 中 间那道密封刷的检修风险较高 一般情况下 检修盾尾密封刷只检查第一道 鉴于 本区间的实际情况 通过综合风险评价 决定对第一道盾尾刷进行更换 确保对汉 阳大道地面沉降有力控制 六 六 实实施方案施方案 1 更换前掘进及管片拼装 1 1 纠偏 在更换盾尾钢丝刷前 需要保证盾构机与管片有一个较好的姿态 保证盾尾与 管片四周的间隙 7cm 左右 均匀 通过 4 5 环左右盾构调整姿态 管片纠偏使之 得以实现 1 2 盾尾注浆 由于盾构机在更换盾尾刷阶段接近软土层 盾尾密封处于薄弱阶段 为了防止 露出尾刷后 地下水从盾尾直接进人隧道 影响作业 所以要进行管片背后注浆 即在停止推进前 3 4 环中加强二次注浆 从每块管片的注浆孔内进行二次注浆 停 止推进后对后 5 6 环再次进行二次注浆 注浆配比水 水泥 1 1 2 待水泥浆注入 6 小时后 再注入注发泡聚氨酯 注入压力为 0 5Mpa 保证其理想状态下的整环密 封 形成第一道挡水环箍 可采取跳环注浆 穿插进行 为防止盾构机涌水的风险 在停止掘进前采用注发泡聚氨酯 在盾尾后的一环管片压注聚氨酯 形成第二道 挡水环箍 水溶性聚氨酯注浆材料物理性能 序号性能单位指标 1比重g cm31 067 1 088 2黏度25 度 No2 60rpm50 150 3与水混合比g cm31 1 1 12 4硬化泡沫密度g cm30 5 1 5 膨胀率倍数 1 12 6 混合时间与 80 水混合 秒 10 30 7 硬化时间与 80 水混合 秒 100 120 武汉市轨道交通四号线二期六标土建工程 盾尾刷洞内更换施工方案 5 8操作温度 摄氏度 10 40 9 PH 值 5 0 5 5 七 盾尾刷更七 盾尾刷更换换方案方案 小松盾构机有三排尾刷 三排尾刷之间形成了 2 个腔 腔内注满密封油脂 它 的作用是防止同步注入的砂浆与地下水通过盾尾流入隧道 拟采用在盾尾千斤顶焊接一个临时圆管 将盾构机向前掘进 使盾尾第一道 尾刷露出已成环管片外 直接将第一道盾尾刷进行整圈进行更换 1 推进 盾构机完成当前环管片 第一环管片 掘进后继续推进 直至达到盾构机推进 千斤顶的最大行程 2150mm 要控制管片与密封刷的相对位置 可以通过控制油缸 的行程来间接控制 即油缸行程 圆管长度 第一道密封刷到推进油缸撑靴的距离 换密封刷的间距 使用圆管 8 个长 50cm 直径 30cm 壁厚 20mm 的临时圆管 盾构机共有 22 个 推进千斤顶 每隔二个千斤顶焊接一个临时圆管 加长推进千斤顶的行程 临时圆管焊接完毕后继续掘进 直至第一道盾尾钢丝刷完全暴露 2 更换盾尾刷 注浆完成后 需对注浆止水效果进行检查 通过 2 号 3 号管片的注浆孔进行 检查 确定无水后可实施盾尾刷更换 在拆除 l 号管片前 2 号 3 号管片必须做好 内支撑 盾尾刷更换施工流程下图所示 武汉市轨道交通四号线二期六标土建工程 盾尾刷洞内更换施工方案 6 施工准备 正常推进至 1m 推进千斤顶圆管焊接 正常推进至第一道盾尾刷完全露出 盾尾刷更换若盾尾漏水可用瞬 凝水泥堵水 测量定位 加焊盾尾间隙支垫 拼装管片 顶推管片滑行 与上一环距离 100mm 对孔 穿螺栓 顶推 新老管片对接 螺栓紧固 推进 圆管支撑脱出后割除 图图 2 更更换换盾尾刷施工流程盾尾刷施工流程图图 3 更换过程 在上述的准备工作完毕后 即可进行盾尾密封刷更换 先正常推进 推进到 1m 左右 进行圆管的焊接加长千金顶 再进行推进 直到第一道盾尾砂完全露出 停止推进 直接进行整圈跟换 跟换完毕后 测量定位 加焊盾尾间隙支垫 在用加 长臂进行管片拼装 顶推管片滑行 与上一环距离 100mm 对孔 穿螺栓 顶推 新 老管片对接 螺栓紧固推进 圆管支撑脱出后割除 3 1 更换盾尾刷时预留出盾环向后 3 环范围下半圆 2 3 个注浆孔 并安装球阀 备用漏水后注浆或注入聚氨酯 3 2 暴露盾尾刷 清除盾尾刷之间密封槽内的废油脂与砂浆 3 3 对盾尾刚进行检查 对磨损严重没有使用价值的盾尾刷直接割除 并对割 除区域进行磨光处理 耐磨损较轻只是被砂浆固结的盾尾刷进行清理 清理时采 用钢筋钩梳理盾尾刷 盾尾刷清理要彻底 割除的部分要重新焊接新的盾尾刷 用 武汉市轨道交通四号线二期六标土建工程 盾尾刷洞内更换施工方案 7 5mm506 焊条对密封盾尾刷进行重新焊接 焊接质量要求相邻盾尾刷之间的间距 不大于 3mm 对盾尾刷和盾尾刷之间的密封槽重新涂抹盾尾密封油脂 3 4 量测盾尾四周间隙并记录 制做尾盾上加焊盾尾间隙支撑圆管 圆管对管 片起到支撑作用 避免管片下落到盾壳上 使管片与上一环保持相同的盾尾间隙 确保新安装环与上一环同心 3 5 安装管片 安装管片遵循从下向上安装的顺序 封顶 K 块选择 ll 点或 l 点 位置 当整环拼装完成后 便向后推移管片 顶推整环拼装管片 与上一环距 1OOmm 在两环管片相距 10mm 时开始穿入螺栓 管片螺栓从已安装管片穿向新 拼管片 当管片到位时 10 组千斤顶同时加力 以便两环管片接触紧密 反复紧固 整环所有螺栓 3 6 管片安装到位后 要用盾尾油脂泵泵送盾尾密封油脂 填充人工涂抹不密 实的盾尾刷凹槽和盾尾刷 3 7 可设置盾尾油脂泵的工作压力 达到设定压力值后方可停止 恢复正常推 进 焊接的支撑钢板脱出管片后 进行割除 对盾壳做打磨处理 3 8 更换中采取土压保持措施 防止机体重心前移 造成姿态 间隙 盾尾整圆 度发生变化 3 8 注意事项 3 8 1 在盾构推进到 1m 左右进行圆管焊接 正常推进至盾尾刷完全暴露后 停 止掘进 临时圆管的推进千斤顶顶紧管片不后缩 防止盾构机后退 3 8 2 首先将盾尾刷上及其盾尾密封空腔的油脂 砂浆等清除干净 将盾尾油 脂注入口也进行清理 保证油脂管路的畅通 3 8 3 缩回底部 2 个推进千斤顶 开始割除盾尾刷 其它千斤顶继续顶紧 露出 的盾尾刷割除后 把盾尾刷割除的疤痕打磨干净 开始焊接新的盾尾刷 焊接完毕 在新的盾尾刷上涂抹盾尾油脂 3 8 4 更换完毕后 千斤顶伸出 顶紧 再缩回 2 个推进千斤顶 重复上述步骤 由底部至顶部的顺序更换 直至第一道盾尾刷全部更换完毕 3 9 安装管片 恢复掘进 完成一系列工作后 拼装管片 管片拼装前量测盾 尾间隙 进行管片选型 由于盾尾底部长时间受力 底部盾尾间隙较大 而上部盾 武汉市轨道交通四号线二期六标土建工程 盾尾刷洞内更换施工方案 8 尾间隙过小 管片安装时 按先上后下进行 管片完成安装后 对盾尾注入足量油 脂后方可恢复掘进 九 密封刷更九 密封刷更换换后的保后的保护护措施措施 保护密封刷的工作应该与更换密封刷同步进行 为防止密封刷的再次损坏 应 采取以下防范措施 1 填充油脂 为了防止密封刷的损坏 同时增加密封的效果 在进行更换密封刷的过程中 需要给每块密封刷的钢丝重新手工填注油脂 一般采用遇水不易分解的油脂 2 密封刷抹油 在管片重新安装的过程中 给弹簧钢板 和管片接触的一面 抹上黄油 增加管 片与弹簧钢板间的润滑 3 密封槽填充油脂 更换完密封刷并重新拼装好管片后 在盾构机推进前 先通过盾尾注脂系统给 密封刷之问注入密封油脂 4 及时清理盾壳底部 在掘进过程中安装每环管片时 必需将盾壳底部清理干净 防止碎石夹在管片 与盾壳之间 随着管片的后移而损伤到密封刷 同时尽量避免盾构姿态突变 十 安全保十 安全保证证措施措施 1 更换钢丝刷期间 应保证推进千斤顶顶紧第二环管片 防止地表土体沉降过 大以及盾构机发生后退现象 2 在盾尾涮更换时 注意高空作业安全 电焊工焊接时 注意带好安全带 3 如在操作过程中出现较为严重的涌水现象 必须立即停止施工并进行盾尾 双液浆压注 必要时需要立即安装管片 恢复推进 4 盾尾刷割除工作应在机械臂安装完毕后进行 保证发生异常现象后能立即 安装管片恢复推进 5 在施工过程中 要加强对设备的保护 避免对盾构设备造成损坏 6 隧道内切割 焊接动用明火须按照瓦斯隧道要求进行通风和有害气体浓度 监测 确认具备动火条件后办理三级动火审批手续 所有操作人员必须持证上岗 无证者不得进行操作 武汉市轨道交通四号线二期六标土建工程 盾尾刷洞内更换施工方案 9 7 进行焊割作业时 须将作业时产生的废气和散发的有毒气体及时排到隧道 外 隧道内保证有良好的通风条件 保证轴流风机持续向隧道内送风 十一 十一 应应急措施急措施 1 盾尾漏浆处理措施 为防止盾尾漏浆 在更换前推进过程中 应视情况在管片外侧垫放止水海绵 封堵管片与盾构机盾尾之间的间隙 必要时可以在管片和盾壳间的空隙内填塞钢 丝球 以加强盾尾钢刷的止水效果 如堵漏材料措施效果不佳时 可采用聚氨酯在 盾尾后已提前放置球