泥水平衡施工技术操作规范

泥水平衡施工技术操作规范1总则1.1目的为规范泥水平衡施工技术操作，保障施工安全、质量及效率，预防工程事故，特制定本规范。1.2适用范围本规范适用于地铁区间隧道、市政排水管道、综合管廊等地下工程的泥水平衡盾构法施工，不适用于浅埋暗挖或明挖法施工。1.3引用标准《盾构法施工及验收规范》（GB____）《建筑地基基础工程施工质量验收标准》（GB____）《地下铁道工程施工质量验收标准》（GB____）《泥浆性能测试方法》（SY/T5621）1.4基本原则遵循“安全第一、质量优先、环保达标”的施工方针；根据地质条件（如砂土、粘土、卵石层）优化掘进参数；实时监测泥浆性能、地表沉降及盾构姿态，实现动态控制。2术语定义2.1泥水平衡盾构机通过泥水舱内的泥浆压力平衡开挖面水土压力，同时利用泥浆携带渣土的盾构机械，主要由刀盘、泥水舱、推进系统、管片拼装系统及泥浆循环系统组成。2.2泥水舱盾构机前端用于存储泥浆及渣土的封闭空间，其压力通过泥浆循环系统调节，维持开挖面稳定。2.3泥浆性能泥浆的物理化学特性，关键指标包括比重、粘度、含砂率、失水量，直接影响开挖面稳定性及渣土输送效率。2.4泥浆循环系统由泥浆池、泥浆泵、管道、分离设备（如振动筛、旋流器）组成，实现泥浆的循环利用及渣土分离。2.5地表沉降控制值施工过程中地表允许的最大沉降量（一般不超过30mm）及隆起量（一般不超过10mm），需符合设计及规范要求。3施工准备3.1人员准备操作人员：盾构机司机、泥浆工、管片拼装工需持特种作业操作证，且具有1年以上同类工程经验；技术人员：项目总工、盾构工程师需具备中级及以上职称，熟悉泥水平衡施工工艺；安全人员：专职安全员需持注册安全工程师证，负责施工安全监督。3.2设备准备3.2.1盾构机组装与调试盾构机到达现场后，需按厂家说明书组装刀盘、推进油缸、管片拼装机等部件；调试内容包括：刀盘转速（0-6rpm）、推进速度（0-80mm/min）、泥浆泵压力（0-1.5MPa）及管片拼装精度（错台≤2mm）；调试合格后，需进行空载试运转（不少于2小时），确认设备无异常。3.2.2泥浆系统检查泥浆池容量需满足3倍循环量（如盾构机每环掘进需泥浆10m³，则泥浆池容量≥30m³）；泥浆泵、管道及分离设备需进行压力试验（试验压力为工作压力的1.5倍），确保无泄漏；振动筛、旋流器的分离精度需符合要求（如旋流器分离粒径≤0.075mm）。3.3材料准备泥浆原料：膨润土（蒙脱石含量≥70%）、纯碱（Na₂CO₃，纯度≥98%）、CMC（羧甲基纤维素，粘度≥500mPa·s）；管片：采用预制钢筋混凝土管片，强度等级≥C50，抗渗等级≥P10，出厂前需进行外观检查（无裂缝、缺角）；注浆材料：同步注浆采用水泥-水玻璃双液浆，凝结时间≤30min；二次注浆采用水泥浆，水灰比0.5-0.6。3.4场地准备施工场地需平整，承载力≥200kPa（满足盾构机组装及泥浆池放置要求）；泥浆池需做防渗漏处理（采用HDPE膜或混凝土垫层），防止污染地下水；场地内设置临时排水系统，避免雨水浸泡泥浆池或盾构机。3.5技术准备编制施工组织设计，明确掘进参数、泥浆性能指标及地表沉降控制措施；进行地质勘察，获取土层分布、地下水水位及渗透系数等数据；对施工人员进行技术交底，明确岗位职责及操作要点。4施工流程及操作要点4.1盾构始发4.1.1洞门密封洞门钢环安装前，需清理洞口周边松散土体，采用喷射混凝土（厚度≥100mm）加固；安装洞门密封装置（如橡胶帘布+钢压板），确保密封性能（试验压力≥0.3MPa）。4.1.2盾构机始发盾构机推进前，需向泥水舱注入稠泥浆（比重1.15-1.20，粘度25-30s），平衡开挖面压力；推进速度控制在10-20mm/min，刀盘转速控制在1-2rpm，避免扰动洞口土体；当盾构机刀盘进入洞门1m后，开始注入同步注浆（注浆压力≥0.2MPa）。4.2掘进施工4.2.1泥浆压力控制泥浆压力需大于开挖面水土压力（水土压力=土重度×埋深+地下水压力），一般控制在0.1-0.3MPa（砂土层取上限，粘土层取下限）；实时监测泥水舱压力，当压力波动超过±0.05MPa时，需调整泥浆泵流量或推进速度。4.2.2掘进参数优化推进速度：根据地质条件调整，砂土层30-50mm/min，粘土层20-40mm/min，卵石层10-20mm/min；刀盘扭矩：控制在额定扭矩的70%以内，避免刀盘卡顿；渣土出土量：每环出土量需与理论开挖量（πD²L/4，D为盾构直径，L为环宽）偏差≤5%，防止超挖或欠挖。4.2.3泥浆性能调整比重：砂土层1.10-1.15，粘土层1.05-1.10，卵石层1.15-1.20；粘度：18-25s（用马氏漏斗测试）；含砂率：≤5%（用含砂率计测试）；当泥浆性能超标时，需添加膨润土（提高比重）、纯碱（调节pH值）或CMC（增加粘度）。4.3管片拼装4.3.1管片定位采用液压拼装机拼装管片，拼装前需清理盾尾内的渣土及泥浆；管片定位误差：环向≤5mm，轴向≤3mm，径向≤2mm；相邻管片的错台量≤2mm，避免出现通缝。4.3.2止水条安装管片止水条采用遇水膨胀橡胶，安装前需清理管片沟槽内的杂物；止水条需粘贴牢固，不得有翘边或断裂，安装后需检查其压缩量（≥30%）。4.3.3同步注浆注浆压力：≥0.2MPa（大于地层孔隙水压力）；注浆量：每环注浆量为理论空隙量的120%-150%（理论空隙量=π(D²-d²)L/4，d为管片外径）；注浆速度：与推进速度匹配（如推进速度30mm/min，注浆速度≥0.5m³/min）。4.4泥浆处理与循环4.4.1渣土分离掘进产生的渣土通过泥浆泵输送至地面，经振动筛（分离粒径≥5mm的渣土）、旋流器（分离粒径0.075-5mm的渣土）处理；分离后的干净泥浆返回泥浆池，循环利用；渣土需运至指定地点填埋，避免污染环境。4.4.2泥浆净化定期检测泥浆性能，当含砂率超过5%时，需采用离心分离机进一步净化；泥浆池需定期清理（每掘进100环清理一次），去除池底的沉淀渣土。4.5盾构接收4.5.1接收准备接收前10环，需加强地表沉降监测（监测频率≥2次/天）；接收洞门需采用深层搅拌桩或旋喷桩加固（加固范围：洞门周边3m×3m），防止坍塌。4.5.2盾构机接收推进速度控制在10-15mm/min，刀盘转速控制在1rpm；当盾构机刀盘进入接收洞门1m后，停止泥浆循环，排出泥水舱内的泥浆；盾构机完全进入接收井后，拆除洞门密封装置，清理盾尾内的管片。5关键技术要点5.1泥浆系统管理建立泥浆性能监测台账，每2小时测试一次比重、粘度、含砂率，记录测试结果；泥浆池需设置液位计，实时监测泥浆量，避免泥浆不足或溢出；冬季施工时，泥浆池需采取保温措施（如覆盖保温棉），防止泥浆冻结。5.2掘进参数优化根据地质雷达或超前钻探结果，调整掘进参数（如在卵石层增加刀盘扭矩，降低推进速度）；采用自动控制系统（如PLC），实现泥浆压力、推进速度的自动调节，提高施工精度。5.3地表沉降控制地表沉降监测点需沿隧道轴线布置，间距≤5m，每环掘进后监测一次；当沉降量超过20mm时，需采取二次注浆（注浆压力0.3-0.5MPa）或调整泥浆压力（提高0.05MPa）等措施；避免在建筑物或地下管线附近超挖（超挖量≤1%）。5.4异常情况处理5.4.1泥浆泄漏原因：洞门密封失效、管道破裂；处理措施：停止推进，关闭泥浆泵，采用棉絮+环氧树脂封堵泄漏点，修复后重新启动。5.4.2刀盘卡顿原因：渣土结块、卵石卡住刀盘；处理措施：反转刀盘（转速1rpm），注入分散剂（如纯碱溶液），松动渣土，若无法解决，需打开舱门清理。5.4.3地表隆起原因：泥浆压力过高、推进速度过快；处理措施：降低泥浆压力（0.05MPa），减慢推进速度（10mm/min），加强地表监测。6质量控制6.1质量标准管片拼装精度：环向错台≤2mm，轴向错台≤3mm，径向偏差≤5mm；地表沉降：最大值≤30mm，隆起值≤10mm；泥浆性能：比重1.05-1.20，粘度18-25s，含砂率≤5%；同步注浆：注浆量≥120%理论空隙量，注浆压力≥0.2MPa。6.2检测方法管片拼装精度：采用全站仪或激光测距仪检测；地表沉降：采用水准仪或GPS检测；泥浆性能：采用马氏漏斗（粘度）、比重计（比重）、含砂率计（含砂率）检测；同步注浆：采用流量计（注浆量）、压力表（注浆压力）检测。6.3质量验收每掘进10环，需进行中间验收，检查管片拼装精度、地表沉降及泥浆性能；工程竣工后，需进行竣工验收，提交施工记录、监测报告及质量检测报告，符合《盾构法施工及验收规范》（GB____）要求。7安全与环保7.1安全操作要求盾构机内的电气设备需接地（接地电阻≤4Ω），避免触电事故；泥浆池周边需设置防护护栏（高度≥1.2m）及警示标志，防止人员坠落；操作人员需佩戴安全帽、防护手套及防毒面具（当泥浆中含有有害气体时）；定期对盾构机、泥浆泵等设备进行维护保养，避免设备故障引发安全事故。7.2环保措施泥浆处理后的废水需经沉淀池沉淀（沉淀时间≥2