宁波地区盾构施工关键技术及培训材料

宁波市轨道交通集团有限公司朱瑶宏,宁波地区盾构施工技术及相关问题处置案例,目录,8,PARTONE,宁波轨道交通盾构工程特点,宁波轨道交通盾构工程特点,宁波轨道交通在饱和软土地区全面采用错缝拼装带凹凸榫槽的通用环管片，且宁波土层总体软弱，而部分区段号土层与临近土层力学性质的较大差异，给盾构施工带来了许多难题。,宁波轨道交通工程范围内均为第四纪松散沉积物，属第四系滨海平原沉积层。线路穿越及下卧的典型土层以，、号淤泥及淤泥质土层、号软塑黏土层、号可塑到硬塑黏土层等。,典型性号淤泥质土,典型性号粉质粘土,宁波轨道交通盾构工程特点,特点一：高流变软土,与上海等典型软土地区的土层性质相比，宁波软土工程性质更差，具有明显的含水量高、流动性强、灵敏度高、压缩性高、抗剪能力差等特点。,宁波轨道交通盾构工程特点,特点一：高流变软土,宁波轨道交通盾构工程特点,典型性地质剖面,盾构穿越以淤泥质土为主剖面图,盾构穿越以半断面号土层剖面图,宁波盾构隧道管片全线采用通用环管片设计，为单层装配式钢筋混凝土衬砌，C50抗渗混凝土。衬砌圆环包括1块封顶块F，2块领接块L1、L2、3块标准块组成B1、B2、B3。管片内径为5500mm，外径为6200mm，厚度为350mm，环宽为1200mm。,宁波轨道交通盾构工程特点,特点二：通用环管片,F块,B块,L块,隧道衬砌采用通用楔型环错缝拼装。楔形衬砌环设计为双面楔形环，封顶块中间位置为管片环宽度最小处，宽度为1181.4mm；中间标准块(B3)的中间位置为管片环宽度最大处，宽度为1218.6mm,通用管片图注：F为封顶块；L1、L2为邻接块；B1、B2、B3为标准块。,宁波轨道交通盾构工程特点,特点二：通用环管片,封顶块平面图,宁波轨道交通盾构工程特点,特点二：通用环管片,领接块平面图,管片纵缝及环缝均采用M30弯螺栓连接。管片楔形角为2037.59，楔形量为37.2mm，管片拼装过程中可通过调整拼装角度来拟合不同的隧道线型。根据各类线型所需要的超前量选择合适的拼装点位及组合排版方式。,直线段衬砌拟合,转弯段衬砌拟合,宁波轨道交通盾构工程特点,特点二：通用环管片,宁波轨道交通所选管片形式根据封顶块的位置不同，每环管片可分为16个不同拼装点位，其中封顶块F块不能拼装在K8、K9、K10位置；共13个可拼装点位。,宁波轨道交通盾构工程特点,特点二：通用环管片,K13,K1,K2,K3,K4,K5,K6,K7,K8,K9,K10,K11,K12,K14,K15,K16,管片环缝采用凹凸榫槽结构，使得成型隧道结构刚度大大提升,宁波轨道交通盾构工程特点,特点三：凹凸榫槽,地下段沉降统计表,一号线地下区间段2015年出现渗漏水67处。2号线运营至今，地下区间段发现共出现渗漏水16处。,宁波轨道交通盾构工程特点,效果验证：运营期沉降数据统计,地下段收敛统计表,宁波轨道交通盾构工程特点,效果验证：运营期收敛数据统计,综上所述宁波所采用带凹凸榫槽的通用环管片有以下几个优点：管片形式统一，减少了管片模具的需求量，便于生产和调配，经济性好。通过管片错台控制较好，成环管片整圆度好，成型隧道美观。隧道结构整体刚度大，抗变形能力强，收敛变形，特别是竖向收敛变形小。长期沉降小，一号线运营至今，全线平均沉降5mm，沉降最大40mm。,宁波轨道交通盾构工程特点,同时也伴随着许多挑战管片拼装中出现碎、裂现象盾构姿态难以控制隧道施工过程中盾构机轴线急降和急升现象成形隧道管片上浮,宁波轨道交通盾构工程特点,为保证宁波轨道交通项目的施工质量与安全，宁波轨道交通提出了六不原则。即“不碎、不裂、不偏、不沉、不浮、不渗”，以六不原则指导控制通用管片的施工质量。,PARTTWO,宁波地区盾构施工技术,特殊问题的盾构施工技术,六大问题的盾构施工技术,六大问题的盾构施工技术,碎的问题,增加自由度管片精细化拼装,六大问题的盾构施工技术,管片轴向裂缝,管片棱角处破损碎裂,环向螺栓孔周边管片掉块,纵向连接螺栓孔周边管片掉块,表面内部的细裂纹,管片破损类型主要有以下几种：,管片边角碎裂,六大问题的盾构施工技术,确立盾构施工专业化、精细化管理理念尽可能提高管片的拼装精度，测量F块预留空间，如宽度不足，应重新拼装该环管片，避免管片拼装过程中的相互碰撞与挤压作用。将管片拼装头自由度由四个方向增至六个方向，保证管片精确到位。,管片精细化拼装,六大问题的盾构施工技术,裂的问题,盾尾间隙测量通用环管片自动排版与纠偏,六大问题的盾构施工技术,六大问题的盾构施工技术,六大问题的盾构施工技术,六大问题的盾构施工技术,偏的问题,早发现、早预警通用环管片自动排版与纠偏,六大问题的盾构施工技术,六大问题的盾构施工技术,六大问题的盾构施工技术,管片排版表,通用环管片排版理论基础,六大问题的盾构施工技术,六大问题的盾构施工技术,50100mm偏差的纠偏概况表,导向系统自动测量,计算当前管片位置,计算纠偏线,自动排环,隧道计划线,纠偏线,盾构机当前位置,六大问题的盾构施工技术,自动排版与纠偏,六大问题的盾构施工技术,选用通用环管片自动排版系统，每环必排。,通用环管片自动排版应用效果,目前管片自动排版系统应用良好，与人工选型符合度达到96.7%。,六大问题的盾构施工技术,沉的问题,认真研究地层剖面重视同步注浆技术实时监测,六大问题的盾构施工技术,.宁波地区、号存在：五高二低”特点：高含水率、高灵敏度、高压缩性、高流动性、高孔隙比、低渗透性、低强度.是引起各类沉降发生的根本原因.其土与号土的物理力学性能普遍存在35倍的差别。,成型管片下沉、盾构机下沉、地表沉降、冻结融沉,六大问题的盾构施工技术,所以应重视对地层的解读，特别是对土层软硬交替面的识别，做到“一读、二看、三测”：盾构掘进前读地质报告，盾构掘进时看出土情况，盾构掘进后测管片沉降，对土质问题早发现早处理。控制掘进速度，减少对土体扰动，对盾构机主体重量进行限制。,六大问题的盾构施工技术,六大问题的盾构施工技术,六大问题的盾构施工技术,浮的问题,盾构同步注浆盾构机适应性改造,六大问题的盾构施工技术,六大问题的盾构施工技术,各个上浮区上浮控制措施,六大问题的盾构施工技术,上浮控制技术,六大问题的盾构施工技术,六大问题的盾构施工技术,新型厚浆工艺标准,六大问题的盾构施工技术,盾构设备工艺标准,上浮控制技术1盾构同步注浆,六大问题的盾构施工技术,盾构设备工艺标准,图1德国Schwing泵样机,上浮控制技术1盾构同步注浆,六大问题的盾构施工技术,六大问题的盾构施工技术,六大问题的盾构施工技术,漏的问题,防堵结合综合治理,六大问题的盾构施工技术,管片止水胶条,通过盾构隧道同步壁后注浆，在控制隧道沉降，改善衬砌受力状况的同时起到盾尾间隙充填和防渗作用。,及时进行同步注浆回填,六大问题的盾构施工技术,增加第六节台车，直接配置二次注浆设备，确保及时有效二次补浆。,特殊问题的盾构施工技术,特殊问题的盾构施工技术,2b层与1层互层,1层全断面,宁波粉质粘土层盾构施工技术,土层特性宁波1粉质粘土为陆相沉积的中等压缩性土，“较硬”，物理力学性质较好，埋藏适中，分布较稳定。相较于其他土层，1土具有重度高、流动性差；孔隙比低，渗透性差；压缩模量高、变形模量高，粘塑性强；自稳定性好；内摩擦角大、内聚力大，粘性大；地基承载力特征值高，抗变形能力强等特点。,特殊问题的盾构施工技术,特殊问题的盾构施工技术,土体改良前（左）土体改良后（右）盾构出土情况对比,特殊问题的盾构施工技术,PARTTHREE,主要相关工程案例,盾构下穿既有铁路施工技术,盾构下穿古建筑物施工控制技术,主要相关工程案例,盾构下穿萧甬铁路工程概况,主要相关工程案例,盾构下穿萧甬铁路工程概况,主要相关工程案例,盾构下穿萧甬铁路技术,主要相关工程案例,盾构下穿萧甬铁路技术措施,1、穿越萧甬铁路时间安排在铁路运输量小的时间段，尽量减小施工对运营的影响，确保施工安全和铁路运输安全；2、在穿越萧甬铁路前，加强地面监测，隧道内与现场监测人员实时通讯，及时将监测信息传达给隧道内值班工程师及主司机，指导盾构施工；3、在盾构通过前，对穿越段土体进行加固并要求达到设计强度后方能进行隧道掘进施工，加固区沿线路方向长28m；4、根据铁路部门提供的控制标准，建立完善的预警机制，实行三级预警管理制度，在监测结果超过预警值时立即采取措施，将铁路隆沉控制在要求范围内；,施工过程中采取的主要技术措施如下：,主要相关工程案例,盾构下穿萧甬铁路技术措施,施工过程中采取的主要技术措施如下：,主要相关工程案例,盾构下穿萧甬铁路技术措施,8、根据搅拌站和同步注浆设备配置情况，同步注浆采用可硬性浆液，施工期间合理调整同步注浆配合比。根据左、右线盾构机型号的差异(左线为小松盾构，右线为中铁装备盾构)，穿越期间左线注浆量设定为2.5m/环，右线注浆量设定为3.8m/环，并在掘进过程中及时根据监测信息进行调整，注浆压力均控制在0.3MPa；9、在盾构穿越前(进入影响范围)监测频率为3次/天，在穿越过程中及穿越后5环期间2小时一次，当在施工过程中轨面变形较大或出现异常时，监测频率可根据工程需要随时进行调整，加密直至进行跟踪监测；,施工过程中采取的主要技术措施如下：,主要相关工程案例,盾构下穿萧甬铁路实施效果,盾构穿越铁路桥时轨面累积沉降量如右图所示，左线盾构穿越铁路桥时，轨面面累计最大沉降量为：-1.7mm；右线盾构穿越铁路桥时，轨面累计最大沉降量为：-1.6mm，盾构施工对铁路影响较小。,盾构穿越铁路桥时地面沉降变化如左图所示。地面隆沉变化均在-30mm+10mm范围内。,主要相关工程案例,盾构近穿古建筑概况,主要相关工程案例,盾构近穿古建筑概况,王宅与区间隧道相对位置关系,永丰库遗址与区间隧道相对位置关系,主要相关工程案例,盾构近穿古建筑概况,主要相关工程案例,盾构近穿古建筑控制措施,主要相关工程案例,盾构近穿古建筑控制措施,主要相关工程案例,3.盾构掘进速度及出土量控制,盾构近穿古建筑控制措施,主要相关工程案例,盾构近穿古建筑控制措施,主要相关工程案例,盾构近穿古建筑控制措施,主要相关工程案例,穿越后的控制措施主要为二次补浆技术。根据监测数据，在管片脱出盾尾5环后，对管片后的建筑空隙按照“少量、多次”的原则进行二次注浆来填充。注浆浆液采用水泥、水玻璃双液浆，注浆压力为0.3MPa0.5MPa。壁后二次注浆须根据地面监测情况实时调整，以使地层变形量减至最小。,盾构近穿古建筑控制措施,主要相关工程案例,盾构近穿古建筑实施效果,宁波轨道交通2号线一期工程丽云南路站云霞路站区间(简称丽云区间)、城隍庙站宁波火车站区间(简称城宁区间)盾构隧道均在施工期间因土层突变、施工控制不到位等原因在局部位置发生了较大的轴线偏差，而导致出现了调线困难、限界不足的问题。宁波轨道交通在该两工点进行了盾构隧道整体抬升的尝试，并取得了成功，最终形成了“下部注浆、内部支撑、实时监控、即使