盾构施工监理要点及注意事项(内部学习资料)

.,厦门市轨道交通1号线一期工程土建施工JL-04标段,盾构施工掘进监理控制要点,.,盾构轴线控制基本操作要领：,2、盾构轴线控制过程中可采用的4种纠偏方法：,盾构纠偏,千斤顶编组,区域油压控制,超挖刀的使用,绞接千斤顶的使用,1、盾构推进模式的选择：,盾构轴线控制之基本技术要领,盾构推进模式,手动操作模式,联动操作模式,.,盾构推进过程中的操作模式有两种：一种是联动方式，一种是手动方式。,1、联动方式：优点：操作简单，避免了操作上可能存在的操作失误。缺点：PLC读取正面土压数据和自动调整螺旋机转速这一过程具有时间上的滞后性，如当正面土压过低时，螺旋机会自动停止，致使正面土压迅速上升并超过设定土压，螺旋机又会进入启动及高速旋转状态，迅速把土压降至设定土压以下，这样就形成了一个正面土压控制不稳定，土压变化幅度较大。,2、手动方式：优点：操作员可根据正面土压值的变化迅速调整推进速度和螺旋机转速，正面土压基本能保持设定土压值，土压控制比较稳定。缺点：操作相对比较烦琐，操作时，必须不断调整螺旋机转速或推进速度。,盾构轴线控制之基本技术要领,盾构推进模式,两种推进的操作方式的优缺点比选：,.,千斤顶编组是通过对千斤顶的选用，使千斤顶合力位置和外力合力位置组成一个有利于纠偏的力偶，从而调整高程位置和平面位置。对千斤顶进行编组时必须注意以下几点：,千斤顶只数应尽量多；,管片纵缝处骑缝千斤顶（红色标注千斤顶）一定要用；,不得停用作用于封顶块的千斤顶；,应避免一次性大幅度纠偏，纠偏要做到“勤纠、少纠”，避免大幅度纠偏。,每块管片（除封顶块外）保证至少2个千斤顶受力；,由于作用于封顶块的千斤顶只有一个，如停用该千斤顶，在盾尾的磨擦作用下，封顶块环缝将出现开裂现象。,纠偏量数值不得超过操作规程的规定值；,防止相邻管片纵缝两侧受力不同，产生环面不平整。,盾构轴线控制之基本技术要领,千斤顶编组,.,千斤顶区域油压调整,盾构轴线控制之基本技术要领,区域油压控制,盾构将千斤顶分为上、下、左、右四个区域，每个区域为一个油压系统。通过对各区域油压开度的调整，并结合各区段显示的推力值增加或减小各区域油压。当增加某区域或减小某区域油压的方法无法达到纠偏量时，我们采取降低其它3个区域油压，以此来进一步增加纠偏力偶。,推力,Gr.A,2906,KN,Gr.D,2806,KN,Gr.B,1845,KN,Gr.C,3543,KN,总推力,11100,KN,推进千斤顶行程,速度,0.0,cm/分,17号,30%,30%,90%,70%,10：30,掘进中不能追加选择同步以外的千斤顶,液压泵起动,推进J选择,补助操作,.,当无法通过千斤顶区域油压的调整和编组的方法完成纠偏时，我们通常采用超挖刀来改变前方阻力的合力位置，从而得到一个理想的纠偏力偶，来达到控制盾构轴线的目的，特别是在加固区域推进时，这种方法是非常有效的。,盾构轴线控制之基本技术要领,超挖刀的使用,但超挖刀的使用必须要注意以下几点：1、在加固区刚开始开启超挖刀时，超挖刀的伸出量应该由小到大逐级调整，避免超挖刀的损伤；,刀盘,泵,运转中,伸出,副,主,设定值,现在值,50,mm,-9,mm,0,50,100,超挖刀操作,超挖刀角度,超挖刀操作,OFF,ON,165度,液压泵起动,推进J选择,补助操作,25,如右图，当在加固区开始采用超挖刀并初定超挖刀伸出设定值为50mm时，我们先开启刀盘先设定初始超挖量25mm，等刀盘旋转数转后，然后再把设定值调至50mm。,.,刀盘,泵,运转中,伸出,副,主,设定值,现在值,50,mm,-9,mm,0,50,100,超挖刀操作,超挖刀角度,超挖刀操作,OFF,ON,165度,设定超挖区,实际超挖区,液压泵起动,推进J选择,补助操作,超挖刀的使用,盾构轴线控制之基本技术要领,2、由于超挖区域设定时，超挖起始点即为超挖刀开始伸出的位置，超挖终点即为超挖刀开始缩进的位置，因此在设定超挖区域时，应充分考虑超挖刀因伸出和缩进的对起始点超挖产生的滞后性和超挖终点区域的扩大性。,如下图所示，刀盘顺时针旋转时，设定超挖区域11、12、13、14，但实际上超挖区域与设定超挖区有一定的偏差，实际超挖区域为12、13、14、15区域，而且偏差量还跟刀盘的转速和刀盘旋转方向有关，实际设定超挖区域时，考虑以上情况。,.,3、当超挖区域较小，超挖刀伸出设定值较大时，如刀盘转速太快，会产生超挖刀还未伸至设定值就已经转过设定区域开始收缩，造成无法完成预期超挖量。,刀盘,泵,运转中,伸出,副,主,设定值,现在值,100,mm,-9,mm,0,50,100,超挖刀操作,超挖刀角度,超挖刀操作,OFF,ON,165度,液压泵起动,推进J选择,补助操作,超挖刀的使用,盾构轴线控制之基本技术要领,如右图所示，由于刀盘转速太快，超挖区域的超挖量只能达到50mm，而实际设定超挖量为100mm；当出现以上情况时，我们可以适当降低刀盘切削转速，使超挖刀的伸出达到预先设定值。,.,盾构轴线控制之基本技术要领,绞接千斤顶的使用,绞接千斤顶是安装在盾构推进千斤顶前方，用于改变刀盘切削方向的千斤顶，绞接千斤顶的操作主要有以下几种：1、左绞：以左半区域绞接千斤顶回缩，右半区域绞接千斤顶伸出的方式使盾构切口向左转；2、右绞：以右半区域绞接千斤顶回缩，左半区域绞接千斤顶伸出的方式使盾构切口向右转；3、上绞：以上半区域绞接千斤顶回缩，下半区域绞接千斤顶伸出的方式使盾构切口上仰；4、下绞：以下半区域绞接千斤顶回缩，上半区域绞接千斤顶伸出的方式使盾构切口下磕。操作员可通过控制左绞（右绞、上绞、下绞）量的大小，来完成盾构的纠偏量。,采用绞接千斤顶纠偏的优缺点：采用绞接千斤顶纠偏具有纠偏效果良好，灵活性强等特点，但由于在开启绞接千斤顶时对周围土体扰动比较大，不利于地面沉降的控制。,.,盾构出洞段推进技术,盾构出洞段推进控制要点：,2、盾构出洞段盾构总推力和区域油压的控制；,3、盾构曲线段出洞的掘进措施；,4、盾构出洞段管片上浮现象的原因和解决措施；,5、盾构出加固区时的磕头现象和解决措施；,1、盾构出洞段推进参数特点和解决方法；,.,盾构出洞段推进技术,盾构出洞段推进参数特点,.,盾构出洞段推进技术,盾构出洞段推力控制,由于盾构进入加固区时，正面土体强度较大，往往造成推进油压过高，加大了钢支撑承受的荷载，为了防止盾构后靠支撑及变形过大，必须严格控制盾构推力的大小。,（1）把盾构总推力控制在允许范围内，避免因盾构总推力过大，造成后靠变形过大或破坏，导致管片位移。解决方法：根据后靠支撑的受力特点，进行受力计算，把总推力控制在允许的范围内。为了减少注浆孔与加固土体间的摩擦作用，我们通常采用超挖刀对注浆孔所在位置进行超挖。,.,盾构出洞段推进技术,（2）合理调整各区域油压开度，避免某区域压力过大。例如左区油压开度太小，虽然总油压并不大，但集中于其他区域的油压，特别是右区油压很大，于是右侧单跟竖向H型钢会受力过大而产生大幅度变形，造成右侧管片后移，影响管片与轴线间的垂直度，影响盾构平面控制。如上部区域油压过大会产生成环管片上翻现象，使管片高程偏离轴线。解决方法：严格控制各区域油压大小及油压，防止油压集中于某个区域，使该区域对应的后靠受力过大。由于拼装第一环闭口管片时，可使整环管片适当下翻来平衡千斤顶推力作用下的上翻量。,左区油压,右区油压,盾构出洞段推力控制,.,盾构出洞段推进技术,盾构曲线段出洞,由于加固区内土体加固强度较高，在出洞加固区段进行曲线段推进无疑给盾构纠偏带来很大的困难，势必会通过左右区域油压差和千斤顶编组来达到曲线段的轴线控制，然而油压过分的集中在某个区域会增加单列竖向立柱后靠支撑的负载。针对以上情况解决方法主要有以下两点：,（1）以直线推进来代替盾构进洞段曲线推进考虑到加固区距离只有9米，距离相对较短，以直线段推进来代替必须以洞门中心作为起始点，以加固区外边缘与隧道轴线间的交点作为终点，并且通过计算保证盾构及管片报表不会超标的前提下采取这种方法的。这种推进方法比较容易控制，起点报表接近设计轴线，当盾构开始穿越加固区时，推进轴线逐渐偏离设计轴线，推进至加固区的一半长度以后推进轴线逐渐又向设计轴线靠近。,.,盾构出洞段推进技术,盾构曲线段出洞,（2）采用超挖刀调整盾构推进的趋势在推进时，我们可以通过超挖盾构小曲率半径内侧加固土体来达到盾构纠偏的目的。超挖量的多少可根据实际的纠偏效果，伸长或缩短超挖刀的伸出长度，并根据超挖刀的伸出长度调整刀盘转速。,.,盾构出洞段推进技术,盾构出洞段盾构上浮现象的原因：,盾构出洞段管片上浮,洞口土体加固强度太高，使盾构推进的推力提高，在进洞段推进时，特别时下坡推进时，往往会出现管片上浮现象。,在出洞段下坡推进时，盾构在加固区压坡时上部千斤顶往往大于下部千斤顶的油压，这样就形成了一个向上偏心的轴向力，当下坡坡度变大时，千斤顶对出洞段管片的作用力会形成一个向上的分力，导致隧道管片上浮。,解决方法：1、根据隧道上浮的量，适当降低盾构推进高程，如上浮量为40mm时，可把盾构掘进高程控制在30左右，来抵消管片上浮的高程量；2、加强盾构上部区域的注浆，及时填充上部区域盾构与管片间的空隙，防止管片上部产生空隙。,另外，由于加固区土体自立性比较强，管片推出盾尾后，加固土体可能不会对管片产生套箍作用，导致此段隧道自由变形余量比较大。,.,盾构出洞段磕头现象,盾构出洞段推进技术,盾构出加固区阶段的磕头现象产生的原因：,由于盾构推出加固区时刀盘正面土体的变化，前方土体对盾构的反作用力及千斤顶推力未能及时平衡盾构自重而产生盾构高程急剧下降的现象。,解决方法：根据加固区范围及盾构切口里程结合盾构刀盘的油压，总推力的变化来判断盾构是否已经推出加固区，并适当加大下部千斤顶油压的开度，并把盾构推进坡度进行适当抬高。,.,正常推进段推进,平面直线段推进,平面曲线段推进,纵坡推进控制,盾构正常段推进技术,盾构正常段轴线控制主要包括以下几点：,.,平面直线段推进过程中的轴线控制一般情况下，当盾构直线段推进时，左右千斤顶行程差值不会很大，其差值往往是因为计程设备的读数误差所产生的，因此直线段推进具有轴线控制比较简单，只要考虑千斤顶行程差与盾构姿态的关系，无需考虑轴线变化时，盾构推进应该做怎样的调整。具体操作要点如下：（1）在土质比较均匀以及盾构姿态良好的情况下，保持盾构左右区域油压不变，千斤顶左、右区长度差值变化不会很大，盾构将能保持良好的姿态。（2）在土质比较复杂或者土质突然变化的情况下，保持相同的区域油压往往会产生意想不到的姿态变化，因此，这种情况下，必须注意左右千斤顶的长度差的变化量，并及时加以调整。（3）在推进过程中如发现小幅度长度差值变化时，直接进行千斤顶油压的调整，使千斤顶长度差值与前一环保持一致，如发现千斤顶行程差与前一环变化很大时，说明此时盾构姿态已经偏离轴线，必须向反方向推进相同长度后再加以调整。如前一环推进行程差为“0”时，推进过程中发现千斤顶左行程比右行程长30cm，在这种情况下必须调大右区油压（减小左区油压），使盾构千斤顶右行程比左行程长30cm后，最后再调整左右区域油压使千斤顶行程差复原为“0”。,平面直线段推进技术,盾构正常段推进技术,.,（1）盾尾与管片间的间隙控制小曲率半径段内盾构与管片间的间隙控制不仅会影响到管片的拼装质量，也会影响盾构轴线的控制，如各区域间隙分布均匀（如图1所示），将便于盾构进行纠偏，但在纠偏时千斤顶长度差值不可过大，防止盾构尾与管片产生挤压、摩擦作用，引起管片碎裂。如当盾构向左进行纠偏时，必须考虑管片左右侧的间隙量，如左侧间隙量太小，在纠偏时不可过猛（如图2所示）。,平面曲线段推进轴线纠偏的控制要点：,图2,平面曲线段推进技术,盾构正常段推进技术,.,（2）左右油压差值及左右千斤顶长度差值的控制,在小曲率半径轴线推进过程中，调整左右油压的差值是完成左右纠偏量的主要方法，在具体的纠偏过程中，操作员可根据左右千斤顶的长度差来判断盾构现状是否将完成预计的纠偏量（根据上一环的报表、千斤顶左右长度差及当前推进环的设计轴线变化），当盾构切口刚由直线段进入曲线段（缓和曲线段进入圆弧曲线段）时，由于盾尾管片还未进行曲线段管片的拼装，即管片还未作超前量调整，应通过增加左右千斤顶长度的差值来使盾构正好处于曲线段设计轴线的切线位置，而在同一曲线段推进时，管片的超前量调整正好起到一个调整盾构推进方向的作用，如盾构姿态良好，保持原有的千斤顶差值即能使盾构保持良好姿态。,L,平面曲线段推进技术,盾构正常段推进技术,.,由于小曲率半径内侧管片对盾尾的限制作用，在纠偏时盾尾平面变化将很小，但这样也同时造成了管片外弧面的碎裂，有图中箭头为管片对盾构产生的反力作用线。,1、小曲率半径内侧管片外弧紧贴盾构外壳当盾构由直线段进入曲线段时，往往会出现管片超前于盾构机转弯，隧道内侧的盾尾间隙就相对较小，如不采取有效措施将会造成小曲率半径内侧管片紧贴盾构外壳的现象，导致盾尾跟管片间产生挤压，使管片产生变形、碎裂。,小曲率半径段推进出现的一系列难点,小曲率半径内侧,小曲率半径外侧,平面曲线段推进技术,盾构正常段推进技术,.,小曲率内侧管片外弧紧贴盾构外壳时的推进难点：1、盾构纠偏会造成盾尾与管片间的挤压磨擦作用，使小曲率半径内侧管片外弧碎裂或管片产生变形，形成竖鸭蛋形状；2、一次纠偏量不可过大，而且又要防止盾构逐渐偏离轴线的现象，因此纠偏量要做到适中；3、左右油压不可相差太悬殊，左右油压相差越悬殊，盾尾对管片外弧造成的摩擦力越大，当外弧向前方作用的摩擦力大于作用于小曲率半径内侧管片环面上的千斤顶作用力时，管片会被盾尾外拉开裂。,小曲率半径内侧,小曲率半径外侧,平面曲线段推进技术,盾构正常段推进技术,图中箭头为盾尾及千斤顶对管片的作用力,.,解决小曲率内侧管片外弧紧贴盾构外壳的方法：1、采用超挖刀；对隧道断面，小曲率半径内侧部分进行超挖，从而达到盾构纠偏的效果。2、采用绞接千斤顶；通过绞接千斤顶来改变盾构切口的切削方向，来达到盾构纠偏的目的。3、对前3环管片进行复紧，防止因管片纵向螺栓连接不紧密，而被盾构外拉，环缝开裂。4、增加管片小曲率半径外侧的注浆量，防止管片在小曲率半径内侧盾尾挤压作用下产生整体向外位移。5、盾壳内侧涂抹润滑油通过对盾壳内侧涂抹润滑油来减小盾尾与管片间的摩擦力。,预防此类现象的措施：1、通过计算初步确定曲线段轴线推进时左右千斤顶长度差值，并根据报表的实际情况加以调整；2、盾构提前进行纠偏，当盾构由直线段进入曲线段时，如由直线段进入右转R300曲线段时，可在直线段将盾构姿态推至+20左右，来避免进入曲线段后的大幅度纠偏；,平面曲线段推进技术,盾构正常段推进技术,.,盾构推进过程中的纵坡的控制方法有两种：一种是变坡法，一种是稳坡法推进。,盾构正常段推进技术,盾构纵坡控制,1、变坡法：是指在每一环推进施工中，用不同的盾构推进坡度进行施工，最终达到预先指定的纵坡。,优点：可根据管片与盾构的相对位置，采用先抬后压或先压后抬的措施来完成提高盾构高程和降低盾构高程，推进结束时盾构坡度调整至与隧道轴线坡度相近，因此盾构四周间隙不受因盾构与管片间折角的影响，便于拼装；缺点：盾构坡度变化较大，加大了盾构周围土体的扰动。,.,2、稳坡法：是指盾构每推一环用一个纵坡进行推进，以符合纠坡要求。优点：对土体扰动比较小。操作员可根据上环稳坡法推进时，推进坡度与高程的变化关系确定当前环的推进坡度。缺点：在盾构稳坡法推进过程中，特别是在软土地层，盾构与隧道间往往会存在一个夹角，因此，盾构推进结束时，盾构与管片间的夹角会影响管片的四周间隙，影响管片的拼装。,盾构正常段推进技术,盾构纵坡控制,.,盾构推进过程中的几种特殊情况,盾构特殊段推进,盾构穿越建筑物,盾构穿越河流,盾构下穿重要管线,盾构穿越上硬下软地层,盾构穿越上硬下软地层,.,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。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12cm/min，尽量做到均衡施工，避免在途中有较长时间耽搁。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。严格控制同步注浆量和浆液质量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。,盾构穿越建筑物的操作重点,盾构特殊段推进,.,盾构穿越河流的操作重点,盾构特殊段推进,（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。,.,（1）严格控制盾构正面土压力在盾构穿越重要管线过程中要严格按照实际情况进行土压力控制。施工过程中，由于盾构前方土体可能不均匀，因此在盾构推进过程中，根据地面监测信息的反馈，及时调整土压力设定。（2）推进速度控制在穿越原水管过程中，盾构机推进速度不宜