土压平衡盾构在北京地铁

1、土压平衡盾构在北京地铁建设中的应用，报告者：北京城市建设集团有限责任公司王良，主要内容，1，北京地铁5号线盾构试验段概述2，地铁盾构工程主要技术问题的解决方案3，北京地铁盾构工程应注意的几个问题，1，北京地铁盾构工程概述，北京地铁5号线松家庄站柳窑其中北新站龙华宫站区间左侧线全长约688米，北京地铁5号线盾构试验区间工程将于2000年9月25日先到。北京地铁5号线盾构试验区平面图，该工程在北京首次采用盾构法进行地铁隧道工程、盾构试验区实施的目的是结合北京工程地质、水利地质及地面多危旧房的情况，全面掌握地铁工程的盾构施工技术，为北京全面普及盾构施工技术奠定基础，提高北京地铁隧道的建设水平和施工质

2、量，加快北京地铁建设速度。该项目的地面环境条件比较差，目前表面主要由龙和宫街和两侧密集的结构构成，道路宽度只有12米，南北交通繁忙，交通不畅。隧道线主要通过目前行情危殆的旧平房下，沿线还有龙和宫、成贤街等主要文化保护建筑。沿着隧道，地质条件变化范围广，穿越了粉质粘土地层、沙性地层、砂卵石地层等三个非常具代表性的北京地层。地质条件复杂，部分地区地下水水平高，建设困难。此外，本工程施工现场狭小，盾构施工生产组织具有一定的特殊性，必须组织好，合理调整，才能保证工程顺利进行。2，地铁盾构项目主要技术问题的解决方案2.1盾构机的启动工程，该工程在前期工程中因拆除条件的限制，包括建设用房在内的建设用地总面

3、积仅为2000平方米。根据整个项目计划，必须以屏蔽主机和辅助手推车分离的方式开始施工。即屏蔽主机在轴内完成装配后，辅助手推车必须在地面上完成装配，屏蔽主机和辅助手推车之间的相关液压，通过通信管道连接。参见下图，屏蔽隧道结构是因为分段输送机无法使用，屏蔽主机和后部辅助框架之间的分离中需要使用不同的机器和设备来完成这些功能，因此，在本项目中，可以解决研究和制造专用的管件输送机，传送到安全准确的管件组装机器工作区域，启动阶段孔内部分段运输问题。另一个重要问题是：如何在盾主机和后套框架之间连接100多个液压和通信管道，安全而及时地与盾主机一起前进。起初，将各种管道挂在隧道壁上，盾牌进行一定距离，然后在

4、工人的一定部分向前移动管线，这样既费时又有一定的安全风险。施工过程中，在隧道两侧采用了安装钢轨的方法，实现了多种管线的半自动前进，提高了工作效率，确保了施工安全。盾构机掘进60米后，将后配套框架二次组装，全部放入完成的隧道，直接挖掘带式输送机，同时将孔内单线运输改为双线运输，进一步提高了建设运输效率。2.2端土加固工程方案，隧道入口主要为-2中粗砂透镜体、潜水、-1文件夹粉土重粉土、中粗砂、有限水、粉土粘土粘土粘土粉土粉土，其中，中粗砂限制层对竖井施工和水平隧道开挖有很大影响，施工时在打开隧道入口之前，由于门土没有支撑，所以分析了端头土的自身稳定性，为了在开门时稳定土壤的体力，防止盾机进入洞内

5、的同时泥浆或水等流入隧道，需要加固端头土体。加实体范围必须满足盾构隧道周围3m，沿隧道长度6m，加实体强度和稳定性设计要求的同时，加实体完整性必须满足以下条件：1)端壁与加实体之间没有明显的间隙。(2)加固体内泄漏水和泥沙混合物的最大允许值是9洞的总和不大于30 l/h。龙和宫在接近北第二环海子的发情中地下水水平高，井点降水效果不太理想，首先考虑静压注浆加固方案，灌浆材料采用水泥-水玻璃。灌浆加固完成后，我们投入固体，加固基本达到了止水效果，土体强度也提高了，但强度未达到设计要求(现在看来要求指标高)，为了慎重，用旋转喷射加固法加固了设计加固范围内的土体，土体强度也达到了稳定性要求，保证了施工

6、安全。2.3加压舱操作程序，在盾构掘进中，为了检查盘前的土土情况，工具磨损等，工人必须进入盾构前的土房。为了保持盾构前土的稳定性，加压舱是有效措施。为此，本公司对特殊加压、减压和压力状态的操作进行了培训，如果需要加压舱，则按照以下程序进行。2.3.1开挖面土体的地层处理，为了加强地层的稳定性，减少气压加入过程中的气体泄漏，从前半环到1环停止泡沫充填，不完全充填膨润土浆，而是按水-水泥比7: 3制造膨润土的比例。在开挖过程中提高土压力，使膨润土浆液更深入地层，在开挖面形成较厚的优质泥层。2.3.2人体浇口、材料浇口和掩体压力测试首先，如果人员没有浇口、浇口和掩体，则压力测试的目的是：1)检查屏蔽

7、门、阀控组件是否正常运行；2)检查开挖面地层的渗漏量，确定空气压缩机的工作能力。3)在检查员工配置合理性的同时，让每位员工提前适应各自的工作，提高各工作及相互合作的熟练程度。对机内运营者主观感受的调查和综合评价也将进行。4)检查工具前，试验启动印门和土室加压设备，妥善保养使用设备，确保设备正常运行。2.3.3人事闸门1)压力前准备，检查闸门进气减压阀的压力设置是否正常，管道是否泄漏，排气控制阀，联系电话，压力指示设备，排气流量记录器，各室压力记录器，外部送风空气压缩机是否工作，照明系统是否连接，车门密封条是否良好。外部相关人员就位，包括蛇门的空气阀监测人员、空气压缩机控制联系人、紧急医疗援助人

8、员。有关人员进入人文大门，关门，准备加压。浇口外的VRLA将填写浇口压力前的设备检查表。2)因闸压力，闸外的管制员打电话通知闸内人员，准备压力。在盾构机中，打开控制主体内部大门空气供给的球阀，给闸门提供空气来源，同时，人门内的工作调节器打开吸气阀，开始施加压力。在0.03Mpa以下，必须降低boost速度，以适应internal hamwer的咽鼓管的电压调节。在0.03Mpa以上，提升速度相应地加快。3)人文内的冶炼在预定压力下负压时，人文内的压力与土房相同时，关闭吸气阀进入冶炼阶段。带领内的职员打开带领内的压力平衡阀，使托室和人文内的压力相等。然后打开浇口，转动刀具清单，工人就可以进行刀具

9、检查了。4)油罐清洗室是指人类闸门的通风工作。工人在土房和interina hamwer工作的时候会排出废气，在地层内也会排出有害气体，因此，为了在调节器进行过程中提供足够干净的空气，必须“清洗室”。在调节过程中，实施通风装置，稀释人员在人的大门内呼出的废气，提高人的大门内氧气的浓度。在此过程中，大门的工作人员会通过联系电话，给不在大门的工作人员打电话，进行联系。在制动外部的VRLA中，可以通过同时打开球阀或浇口的外部进气阀，并始终观察托室或浇口的压力显示，使压力动态平衡，来调节通风。5)人文内的减压管使人脱离门外，需要减压。目前我国有5种安全减压方法。等速减压法、阶段减压法、睡眠减压法、氧气

10、减压法、减压潜水法。盾构机检查氮ATA安全系数为1.6，小于1.8，故故人的闸门减压可以使用减压潜水法。2.4工具检查和更换方案，北京地铁5号线盾构机应滚动沙子和碎石，地层将使用压力进入土罐工具检查和工具更换，同时，确保盾牌刀具磨损严重，正常使用盾牌刀具，积累相关施工经验。加压工作必须严格按照加压操作规定进行，确保施工人员的安全。与刀具检查一起对刀具进行编号，以记录刀具的磨损量并提供刀具检查报告。刀具磨损更换标准为周边刀具磨损量5 10mm，齿刀具磨损量为12 20mm。在更换刀具的同时，工人必须检查螺栓是否损坏。每次更换时，工人先清除工具周围的泥土，确保一定的工作空间。在刀具外部逐个向内检查

11、刀具，如果需要更换，则使用标记的刀具替换。使用套筒和助推器拉杆拆卸固定螺栓，放入携带分离螺栓和附件的工具箱，防止丢失。将更换的工具传送到大门的同时，用水清洗固定螺栓和固定板，检查是否有裂纹。如果有裂纹，必须更换新螺栓，以确保新工具有足够的固定强度。将新工具安装在原始位置，拧紧固定螺栓。一次带一个工具和螺栓进去，在每个工具放置结束后，将废工具和未安装的新刀放入大门。同时，工人转动工具轮。员工在继续更换下一组刀具之前，将下一批刀具通过浇口发送到剖面线。每次更换部署，工作机器工程师都会检查安装质量，检查是否有遗漏或固定的东西。机械工程师在继续工作之前确认没有错误。2.5隧道壁后注浆、盾构隧道施工过程

12、中盾构隧道管片从盾尾分离，隧道段外壳与周围土体之间存在环隙，需要及时灌浆充填。有效控制地层沉降，约束隧道结构变形，提高隧道防水性等目的。墙注浆是盾构施工的关键技术之一。对于北京地铁5号线的工程和水利地质条件，结合盾构施工技术，我们采用了利用隧道墙的后洞灌浆。同步灌浆是在盾构推进过程中保持一定的灌浆压力(综合考虑注入量)，从盾构末端向墙边不间断地直接灌浆，即随着环形缝隙的形成，用浆液填充的灌浆方式。壁面灌浆的理论灌浆量Q，一般为Q=db，Q-ling的理论灌浆量；D-盾构机刀具直径；-屏蔽刀具直径和衬管段外径的差异；B-衬管环宽度；用于北京地铁5号线的土压平衡盾构刀具直径6.20m，内衬段外径6

13、.00m，分段环宽度1.20m。理论上，盾构开挖形成的空间和分段外墙之间空间的理论体积为Q=6.20(6.20-6.00)1.20=2.26m3实际浇筑灌浆量取决于形成情况、开挖情况、灌浆压力等，一般为理论灌浆量的1.3 2.0倍，在砂卵石地层中，灌浆压力计算：北京地铁5号线土压平衡盾构机在盾构末端有4个泥浆注入点，盾构尾部同步注浆的压力设置需要考虑灌浆入口的土压力，泵送时管道和盾构末端损失的压力，地层阻力等所需压力。盾构掘进时进行同步注浆，辅助台车的注浆泵可以在手动和自动模式之间选择。一般来说，屏蔽尾灌浆使用根据预设压力范围工作的自动模式。灌浆泵开始工作后，如果检测到的压力值超过了屏蔽尾注浆

14、管入口设定的传感器设定的最大注射压力，则泵停止工作，如果检测到低于传感器设定的最小注入压力的压力值，则泵启动，继续注入浆液。这样灌浆泵总是保持注入压力在设定范围内，可以保证盾尾灌浆量。构造经验表明，最小注射压力使用比计算的压力低25%的常规设置和比计算的压力高25%的最大注射压力设置，克服浆体和管道、浆体和地层摩擦，提供一定的安全系数。此外，如果将最大注射压力设定为高于理论计算值25%，则浆液可以充分填满形成间隙。实际运行中盾构尾部上部灌浆点的灌浆压力通常设置为2 2.54bar，下部灌浆点的灌浆压力通常设置为2.54bar。注射压力需要考虑不同地层的不同情况，注入压力一般为2-4 bar，由

15、于考虑了沙、沙、砾石地层中浆液的扩散因素，这两个地层的注入压力比注入黏土的压力略小。为了控制壁后注浆工程中的灌浆效果和质量，采用了严格控制注入压力和注入量这两个参数的方法，建立了考虑注入量的注入压力。该灌浆参数综合了采样分析结果和地面沉降的监测结果，控制方法是理想的。这项工程主要使用了不含水泥的惰性浆料，由沙子、粉煤灰、膨润土、石灰等组成。这避免了堵塞管道导致的项目进行延迟，同时也具有很好的沉降控制效果。2.6土地沉降观测，沿本项目危险旧房密集，地下管线，同时还有更多的文物，因此在建设过程中地表沉降观测尤为重要。根据隧道深度和形成情况，我们判断隧道轴线左右各有22米的沉降观测范围，沿隧道轴线30米的观测断面各有一个，每个观测断面有7个观测点(隧道中线上方1个，左右3个)。