泥岩地层掘进参数选择

成都地铁四号线二期土建五标泥岩地层掘进参数选择一、工程概况1、工程概况2、工程地质及水文地质三、掘进参数的选择1、掘进参数的设定2、掘进参数的选择一、工程概况1、工程范围十陵东站～2#3#明挖区间。盾构区间起讫里程为YDK43+999.3～YDK44+900.700，ZDK43+001.135～894.3m7.105m1785m。区间隧道拱顶最大覆土埋深‰，16‰(2‰)4个洞门、1个联、ZDK44+530.078)。盾构区间下穿的主要建筑物有绕城高速、燃气管线及成花铁路等；十西盾构区间线路图2、工程地质及水文地质区间位于成都平原区与龙泉山低山丘陵区过渡带的成都东部台地区，属川西平原岷江水系Ⅲ级阶地，主要为山前台地地貌，次为侵蚀、积存型丘、岗、谷地貌。随着城市的进展，测区范围地表大多已被人工改造，房屋密集分布，道路纵横穿插。区间范围上覆第四系全统人工填土l冲积成因的〔Q2fgl+al〕黏土夹卵石、卵石土；下伏白垩系上统灌口组〔K2g〕泥岩。层描述如下：-人工素填土：黄褐、灰褐等杂色，松散～稍密，稍多为欠压密土，构造疏松，多具强度低，压缩性高，受压易变形的特0～3.8m。-->软黏性土〔：灰黑色，软塑，粘性强，有臭味，IL=0.76～0.79C=8～18kPa，内摩Φ=6.9～14.2°。该层仅在3个钻孔中提醒，厚度变化较大，层厚0～1.0m。-->黏土〔：棕黄、黄褐色，可塑～硬塑，粘性强，3～5mm0～3.8mN=15.6击/30cm自然密度ρ=1.72～2.08g/cm3，自然含水量ω=17.6～34.9%，自然孔～%～，av=0.110～0.375MPa-1，压缩模量Esv=4.87～12.78MPa。自由膨Fs=37～61%，属弱～中等膨胀土。-～45%的卵石，卵石粒径以30～80mm为主，石质成分主要为砂岩、石异较大。颗粒分析试验显示，0.075～0.005mm的黏粒含量为一般19.8～33.4%，局部含量较高。该层主要分布于<3-2-1>黏土之下，层0～12.2m6.3～13.2m。该层黏土具有弱～中等膨胀。--细砂：褐黄色，饱和，中密，主要成分以石英为主，长石次之，分选性和磨圆度较好，黏粒含量约25%。该层呈透0～1.5m12.2～16.2m。--卵石土：棕黄色、灰褐色，饱和，密实，卵石50～70%2～10cm，夹少量圆砾，余为细砂、黏土充填，石质成分主要为砂岩、石英砂岩、灰岩及花岗岩等，卵石以亚圆形为主，少量圆形，分选性差。依据一样地质单元的点荷载试验结果，换算岩石单轴抗压强度平均值R抗压强度＝～～。--全风化泥岩：紫红、褐红、肉红等色，呈土状，原岩构造已破坏，偶夹少量碎石、角砾。该层层厚0～11.4m，顶板埋0～21.7mN=15.9击/30cm。--〔岩芯呈土状、碎块状、饼状，少量短柱状。该层层厚0～7.9m，顶板12.5~33.1m。--〔中～厚层状构造，风化裂隙较发育，岩质软，锤击声哑，局部夹砂质18.1～32.1m。依据～3～，ωsa=5.9%～31.7%，膨胀力~软岩，岩体根本质量等级分类为Ⅳ。二、各掘进参数的相对关系并保证盾构机良好的工作状态等。在掘进过程中主要考虑的参数有：土仓压力、刀盘转速、推动油缸各分区油压、掘进速度、螺旋机转速、刀盘扭矩、出渣口仓门开口大小、铰接油缸行程、同步注浆压力及速度、渣土改进添加剂等。参数有：刀盘转速，推动系统推力，螺旋机转速等。刀盘转速及推力转速调整出渣速度，通过刀盘转速、推力、螺旋机转速等来调整盾构掘进的出渣量，同时又影响刀盘扭矩、掘进速度、土仓压力等相关掘道的质量。三、掘进参数的选择掘进参数的选择主要包括：刀盘转速、推力、土仓压力、螺旋机转速、同步注浆压力及速度、渣土改进添加剂参数等。不同地层，掘进参数的选择。1、掘进参数的设定P1P1按深埋隧道与浅埋隧道两种状况进展计算。当隧道H<2D时，为浅埋隧道；否则，为深埋隧道。在浅埋隧道中，因隧道埋深较小，上覆水土产生的压力全部作用于开挖面。其土仓压力计算如下。准，按下式计算：P1=k0×γ×h式中：P1——土仓压力k0——侧压力系数γ——土的容重D——为盾构外径H>2D时，由于隧道埋深较大，土体在隧道上方压力计算如下：土仓压力计算取值示意图由上图可见：盾构顶部埋深为H因H＞2D，故可确定盾构在土层中属于深埋状态，可按太沙基〔Terzaghi〕理论计算盾构所受的垂直载荷。先按以下图所示松动圈土压计算模式计算出松动圈宽度B：松动圈计算模型ha：B C /ha tg

1

Htg P B

e

HtgB式中：λ—地层的侧压系数γ—为上覆地层的平均浮容重C—分散力φ—内摩擦角盾构顶部所受垂直土压力：P1=ha·γ1.0～2.0kg/cm2将取决于地面的监测结果。千斤顶推力F盘前的水土压力。掘进速度。管片的承受力量。掌握掘进方向。最大扭矩。最大推力〔0个千斤顶，初始掘进阶段时，F=800～1500t,F=2023～3000t,n1，n2～～3。扭矩水平较高时，使用n2段，扭矩水平较低时使用n16〉及强〉的地层，刀盘转速一般为～2〉地层2～2.5rpm。刀盘扭矩T刀盘将停顿转动，如屡次正反转启动未果，即可启动脱困扭矩，使刀，3750kN·m。n3n3=0～19rpm，依据维持土仓压力的需要或出土口处的出土状况进展调整。掘进速度v。P22是在注浆处的水土压力的根底上相应提高5～2，-。V1V1是在管片与土体之间的空隙体积的根底上，再考虑1.2～1.5V1≈6m3。m1m2m1m2主要依据地质状况确定，一般状况下，m1=2～6%，m2=10:1～20:1左右推动千斤顶行程差ΔSΔS主要依据线路特点和盾构机在水平方向偏离设计轴线的程ΔS条件下ΔS的大小确定了盾构机方向转变的急缓程度。盾构机俯仰角αα依据线路特点和盾构机在竖直方向偏离设计轴线的程度来确定的。α的保持靠合理使用上部和下部的推动千斤顶。盾构机滚转角ββ和使用稳定器来掌握，一般状况下，β值不应超过±0.50º。δ1～δ4δ1～δ4可由人工测量，它反映了管片和盾构机的相对位置关δ1=δ2=δ3=δ4=75mm45～90mm之间波动。铰接千斤顶拟合线路。直线。在线路的曲线或者缓和曲线段〔上、下坡〕时，铰接千斤顶顺角(3度)，与线路的弧线根本保持全都。2、掘进参数选择YDK43+999.3(ZDK44+001.135〔左线起止里程为线起止里程为YDK44+027.592～YDK44+087.08，隧道顶部距板底1.31.52m绕城高速〔左右线Z(Y)DK44+170~22；燃气管线群〔Z(Y)DK44+465~47；成花铁路〔Y(Z)DK44+670~690〕险源后到达区间终止里程Y(Z)DK44+900.7。始发段掘进参数选择掘进速度扭矩刀盘转速1#土仓压力备注承受泡沫剂对渣掘进速度扭矩刀盘转速1#土仓压力备注承受泡沫剂对渣沫混合液中原液的比例为0.5%—1.5%和压缩空气流量比例为1:8～1:12操作手可依据每环的渣土改进效果再做调整。环数mm/mintt.mrpmbar-75--15≦500t≦1500.9--1.20-65--15≦500t≦1500.9--1.20--0.2-510--20≦600t≦1801.0--1.30--0.2-410--20≦600t≦2001.0--1.30--0.2-320--30≦700t≦2001.0--1.30.2--0.3-220--30≦700t≦3001.0--1.30.2--0.3-120--30≦800t≦3001.0--1.30.3--0.5030--40≦1000t≦3001.0--1.50.3--0.5当盾尾全部进入洞门之后，停顿掘进，开头封堵洞门，待洞门封量与注浆压力双控措施。每方浆液协作比方下：水泥水泥砂粉煤灰膨润土水200Kg600Kg320Kg60Kg500Kg掘进。穿越抗浮压板掘进参数选择盾构隧道下穿成安渝高速E压板宽10m60m1.0m，左线抗浮压板起止里程为ZDK44+011.485～ZDK44+070.080.8～1.05m，右线YDK44+027.592～YDK44+087.08，隧道顶部距板1.33～1.52m20～60环。隧道与抗浮压板位置关系图层为黏土和卵石土。地质示意图序工程内容序工程内容号掌握盾构机水平姿势±20mm；掌握盾构机垂直姿势前点不超过-95，后点1掘进原则不超过-130mm；掌握管片错台、内部破损和裂纹。20～40mm/min0.9～1.2rpm；0.6～2掘进参数0.8bar800～1200t，削减管片破损的机率。3.0％，保前方底部渣土偏干，便于盾构机抬头。3力

然后卸除顶部油缸压力；当推动至1000mm时，按上述方法再一次进展卸力。②目的：释放管片集中应力防止管片破损。①管片选型按“推动油缸形成差不大于50mm、盾尾间隙65-85mm、紧跟盾认真做好管4

构机姿势”三原则进展；片选型 导进展复核。鉴于目前盾构机水平和垂直姿势状况，在掘进过程中，纠偏原则为“少量5 纠偏原则 屡次，水平纠偏量不大于3mm/环，竖向纠偏量不大于5mm/环，防止因纠偏量过大造成管片错台和破损。6注膨润土

2削减盾体的摩擦力，逐步减小铰接力。12060035060、500。7浆方法

5.5～6.5m3③主要目的为最大程度上抬管片，保证管片姿势不超-100mm。8法

824～80.5～0.8m3/3.5bar，注浆量和注浆压力双控。③主要目的为最大程度上抬管片，保证管片姿势不超-100mm。③主要目的为最大程度上抬管片，保证管片姿势不超-100mm。延迟管片螺9栓的复紧时间再进展复紧。削减脱出盾尾管片的破损程度。调整管片螺M27、5.610栓破损，待盾构掘进和管片质量正常后按设计进展更换曹勇监视实施。②当班治理人员负责制，依据以上分工，各岗位治理人员紧盯施工过程，11治理制度觉察问题准时分析准时处理。③严格交接班治理制度。主司机或值班工程师、工班长、管片拼装手、值班领导、技术负责人进展严格交接班，总结分析当天的掘进状况，觉察问题及时订正。盾构进入抗浮压板后，15--36环盾构机垂直姿势消灭下掉现象，15环的前点-13mm后点-15mm21环的前点-24mm后点-60mm(1600～1800t)、高土压(1.1～1.3bar)、大趋向(+8～+10)的方式掘进，右线盾表皮破损，我部马上停机并邀请专家召开分析会，内容如下：盾构机在抗浮压板下不管片破损。38.8级，拉伸率较小，管片略有错台即造成管片破损。(0-500mm期间)，2023-2150t。专家会议制定的技术措施为：①降低土压，做好渣土改进，保证土仓内为实土压，土压掌握在0.5bar～0.6bar，逐步降低推力；减小铰接力；缸行程差分析，综合考虑后确定管片类型及拼装饰位；60bar，制止纠偏过激；⑤注浆压力略高于土仓压力，4路注浆管路均匀注浆；⑥螺栓复紧承受棘轮扳手，扭矩不宜过大，8.8600～700N•m，5.6460N•m左右。214日，右线盾构复推，并严格依据制定的措施进展推动。37~3929mm，后点共17mm，趋向从+1降到-1。223日召开盾构机姿势纠偏专家分析会议，对盾构机姿势持续下掉的缘由进展分析，并制定纠偏措施。主要缘由为：部土体受挤压至极限后，反作用于盾体，导致抬头困难；②停机时间过长(22日-14日5m³4m³2～3环管片四周布满膨润土，管片壁后填充物刚性较差，未能很好的对盾构机供给反力，盾构抬头困难；④盾尾可能被浆液包裹，铰接压力过大，导致姿势上抬困难；⑤施工不连续性造成盾构机姿势下掉严峻。制定的主要措施为：①人工挖除盾构机顶部覆土，排解上部土体挤压盾体因素；②更换两把刀具，扩大开挖直径，提高盾构上抬的机率；摩擦力；④制定纠偏方案，通过40环～60环掘进缓慢实现纠偏，假设姿势偏差较大，可进展调线调坡。40～60环+8～+10才能平稳推动或保持缓慢到掌握直至盾尾脱出抗浮压板。上部土压(mm)上部土压(mm)推力(t)刀盘转速(rpm)扭矩(t•m)(bar)800~100030~401.4~1.71.2~1.5100(总推力-铰接拉力)注浆压力(mm/m)盾尾间隙〔mm〕注浆量〔m³〕行程差〔mm〕(bar)±460~802.0~2.5≥6.0≤50AC垂直趋向压差〔bar〕 (mm/m)〔bar〕 〔mm/m)以趋向为准以趋向为准5~7±3≤57一般地段掘进参数的选择随着盾构埋深渐渐增加，我部制定了以下掘进参数：掘进速度mm/min

t.m

刀盘转速rpm

1#土仓压bar

同步注浆30--50 ≦1000t ≦300 1.0--1.5 0.6--0.8

四根管路均匀注浆17方，以确保盾构施工间隙能填充饱满。2、调整上下同步注浆速度及压力差。上部注浆压力不低于2.5bar1.5bar。上部注浆量至少两倍于下部注浆量。3、增大二次注浆频率，每两环进展一次二次注浆，注浆位置为管片上部。4、降低盾构机掘进姿势，姿势掌握在-20——-30之间，确保管片在脱出盾尾后管片姿势不超限。量在可控范围之内。盾构穿越绕城高速掘进参数选择Z(Y)DK44+170~220速路基段，环号114～147，盾构隧道覆土约13.5m，盾构顶部距绕7m5-1-3实卵石土,局部有砂层。隧道与绕城高速位置平面图穿越绕城地质断面图掘进过程中土压力(bar)注浆量掘进过程中土压力(bar)注浆量(m3)推动速度(mm/min)刀盘转速(r/min)待机土压(bar)出土量(m3)0.9～1.16～7.035～401.2--1.51.0～1.256刀盘扭t.m注浆压力〔bar〕泡沫比例≤2502.0--2.52.0%--3.0%同步注浆与二次注浆浆液的配比盾构和四周土体的建筑间隙是否填充饱满直接关系到地面沉降1：11：1。具体同步注浆协作比方表所示。同步注浆浆液协作比〔单位：kg/m3〕水泥水泥砂粉煤灰膨润土水250kg600kg320kg60kg530kg稳步推动削减地层损失35～40mm/min，避开速度频繁变化。加强沉降监测，信息化施工测频率，并做到准时反响，为掘进参数的优化调整供给牢靠依据。掘进掌握措施土体改进的塑性变形、软稠度、内摩擦角小及渗透率小。由于一般土壤不能完仓中注入水、膨润土泥浆、粘土、聚合物或泡沫等材料，经搅拌，改善开挖的土砂塑性、流淌性，降低渣土的透水性。改进选用优良泡沫剂或膨润土泥浆作为渣土改进材料。土仓压力的掌握波动过大引起开挖面的不稳定。纠偏掌握掌握好盾构推动轴线，盾构机前后端和设计轴线偏差掌握在30mm以内，并严格掌握盾构姿势，避开盾构机频繁或大幅度调整姿势保盾构机推动轴线和设计轴线的偏差在设计允许范围内。推动速度掌握大了对土体的扰动，因此将速度严格掌握在35mm/min～40mm/min之间。盾尾防漏将引起同步注浆浆液损失，甚至泥水进入隧道，造成地层损失，引起效果。同步注浆与二次补浆同步注浆同步注浆直接影响地面沉降掌握效果，是地面沉降掌握的根本。150%～250%，依据该注入率每环注浆量为3到为宜。二次注浆次注浆泵将水泥浆和水玻璃通过管片吊装孔注入管片与四周土体之间，二次注浆承受压力掌握，压力掌握在2～3bar之间。二次注浆泵5环后的管片进展二次注浆。54mm时应准时进展二次注浆。二次注浆时应作好记录，要求内容真实有效，详实全面，包括注浆量，注浆压力值，注浆材料，协作比，注浆持续的时间等内容。窜至地表。〔持续时间等参数将依据地面沉降监测状况准时进展调整并严格执行。地表及管线沉降监测掌握地面沉降，确保地面、建构筑物的安全稳定。在穿越绕城高速期间，派专人实行4~6h/次监测，测量结果准时反响给主掌握室。实行有效的地面与盾构掌握室通信联络方式，联系内容包括盾构掘进的里程、隧道内的作业状况等。准时对监测数据进展分析和整理，每天按时上报给业主、监理等部门。构安全、快速、稳定的穿越绕城高速。盾构穿越燃气管线群掘进参数选择Z(Y)DK44+465~4754根燃气管Q钢中压Q钢9〔中压、成德线Q钢0高压Q钢0〔高压，A型管片，环号306～312，盾构隧道覆土约12.5m，盾构顶部距离7208.1m4-5-25-1-2强风化泥岩中。隧道与燃气管线平面关系图燃气管线群段地质图序号工程内容序号工程内容备注。1掘进原则②掌握地面沉降量。沉降隆起目标：隆起≯+10，沉降≮-10。2掘进模式土压平衡模式1/2。3上部土压值0.6～0.8bar掘进过程中应结合各类掘进4掘进速度30～40mm/min参数综合考虑。5总推力800t～1000t6刀盘转速1.2～1.5rpm水平：±15mm确保姿势略微上抬。7盾构机姿势垂直：前点≮-25mm，后点≮-40mm3mm/环。0～+48油压上部油压≯60bar100～160bar40～100bar依据“盾构机姿势、盾尾间隙、油缸行程差”9管片拼装三方面综合考虑。但目前盾构机为向上纠偏，管片拼装要准时跟随。片拼装要准时跟随。10螺栓复紧主司机检查渣斗空斗状况和11渣量掌握满斗状况，认真统计出渣量。同步注浆管6m³，注浆压力2～2.5bar，注浆量分依据管片姿势和地面隆起情12理况适当调整。地表及管线每2小时监测一次管线及地表沉降并准时上司机依据地表及管线的检测13检测报数据实时调整掘进参数次形变量较大，我部马上调整了掘进参数：上部土压不低于0.8bar，并加大同步注浆量不低于7方后逐步掌握管线及地面沉降在标准的可控范围内直至盾尾安全脱离燃气管线群。盾构穿越成花客运铁路段掘进参数选择Y(Z)DK44+670~690范围内左右线正穿成花货运专线铁路。盾构掘进方向与铁路股道正线斜交，铁路轨道为碎石道床,已通车运营。铁路桥跨为32.7m，根底为桩根底，桩径分别为1.0m1.5m。左线盾构区间距离223.5~5.1m，右线盾构区间距离3号墩桥桩距离为0～453。隧道与成花铁路位置关系图成花铁路段地质状况图盾构穿越成花铁路前，我部依据此段地质、隧道埋深等状况，制定了以下掘进参数并交底，交底内容如下：序号 工程 内容 备注①掌握盾构机掘进姿势盾构机水平姿势掌握目标：±15mm。盾构机垂直姿势掌握目标：垂直前点-10～-20mm，后点-40～-50mm。1掘进原则②掌握地面沉降量沉降隆起目标：隆起≯+10mm，沉降≮-10mm。③掌握管片错台破损2掘进模式土压平衡模式 最少土仓存土1/2。3上部土压值0.