盾构掘进技术交底[详细]

1、昆 明 轨 道 交 通 工 程承包单位:中铁十六局集团有限公司 合同号:DT-J100-a-J1-SG-2015-004监理单位:华铁工程咨询有限责任公司 编 号: 技术交底记录 A3.12工程名称昆明市轨道交通6号线二期工程菊华站东部客运站区间交底部位盾构施工工序名称盾构掘进交底提要:盾构掘进交底内容:一、工程概况本区间线路自东部客运站出站后左、右线以R=650米半径沿着归十路西侧前进,期间下穿红塔集团烟草厂仓库,随后横穿归十路到达1号盾构井,在1号盾构井平移检修并2次始发,接着下穿农垦石油职工住宿大楼、黑土凹西仓库库群、云南外运集装箱有限公司;最后左、右线以R=350米半径右拐至凉亭路,最

2、后进入菊华站.线路最小线间距6.73米,最大线间距16米.管片采用通用型衬砌管片,错缝拼装,内径5.5米,厚度0.35米,外径6.2米.菊华站2号盾构井区间掘进示意图二、盾构掘进盾构掘进分为洞内运输、掘进施工及管片拼装等工序.1、 洞内运输从土仓排出的碴土通过螺旋输送机的出土闸门落在螺旋输送机下的皮带输送机上,通过皮带传送到后配套台车上的出土口落入电瓶车土箱内.电瓶车由牵引机车(车头电瓶组)、土箱车、砂浆车、管片车组成.土箱内装满碴土后,盾构机暂停掘进,螺旋输送机闸门关闭,电瓶车将碴土运至始发井口,由地面50T龙门吊将土箱吊上地面,将碴土倒入地面的碴土池.洞口垂直运输示意图电瓶车编组示意图2、

3、盾构掘进(1)盾构机掘进控制盾构施工必须根据隧道穿越的地质条件、地表环境等情况,通过试掘进确定合理的掘进参数和碴土改良的方法,确保盾构刀盘前方开挖面的稳定,做好掘进方向的控制,确保隧道轴线符合设计要求.盾构施工隧道贯通测量中误差应符合以下要求:横向贯通测量中误差(米米)50高程贯通测量中误差(米米)25盾构掘进由操作司机在1号台车操作室内进行,由现场技术人员经计算初设正面土压力+水压力值.土压力值根据隧道埋深、土层性质和地面超载计算.设定值约为计算值的1.051.1倍.开始施工时,在盾构机的正面及盾构体的上下方设置土、水压传感器监控平衡系统,在盾构机前面安装岩土勘探系统.打开出土闸门,依次开启

4、皮带输送机,螺旋机和刀盘,推进千斤顶,调整好各千斤顶工作油压,此时刀盘切削土体,盾构前进.盾构机根据设定的正面土压力自动控制出土速度或掘进速度.盾构机的行程、上下左右四个区域千斤顶压力、螺旋机转速、刀盘扭转、俯仰角等参数,将显示在显示屏上,盾构司机及时做好参数记录,并参照仪表显示以及其它人工测量和施工经验调整盾构机姿态和各项参数,使盾构始终按设计的轴线推进.(2)曲线段推进和地面变形的控制当盾构机在曲线段推进时,根据曲线的施工特点调整推力、推进速度、出土量和注浆量,并根据地层变形的信息数据及时调整各种施工参数,以期在尽量短的时间内将土压平衡值和注浆量调至曲线推进的最佳状态.盾构的曲线推进实际上

5、是将处于曲线的切线位置上的管片进行折线拟合.因此推进的关键是确保对盾构的头部的控制,由于曲线推进盾构环环都在纠偏,因此必须做到勤纠,而每次的纠偏量不能过大,确保封顶块的环面始终处于曲率半径的径向平面内,同时为控制管片的位移量,管片纠偏通过盾构机自动导向系统计算,利用标准型管片封顶块的转向来实现纠偏.从而达到有效地控制轴线和地层变形的目的,使隧道轴线始终控制在允许偏差范围内.(3)粉砂岩层段掘进的技术措施加强施工管理,优化掘进参数,尤其是土仓压力和注浆参数,使各个施工环节紧密结合,以便安全顺利快速通过.做好盾构机的维修和保养.盾构机通过前要对盾构机进行检查、维修和保养,确保盾构机能够快速地通过.

6、特别是要对盾尾刷要加强保护,保持盾尾刷有效,防止砂土、泥水从盾尾间隙冒出.通过对复合式盾构机滚刀,齿刀互换,组合不同的刀具配置形式,以满足该地层的掘进要求.注意土体改良.尽量使用高分子聚合物添加剂、膨润土来改良渣土,使水土混合以增加止水效果.控制盾构机分区油缸推力,采用硬岩区油缸推力大于软岩区油缸推力,进行试推,同时测量相应的偏转量,以调整推进油缸的油压差.加强对出土量的计量.及时掌握开挖面的地质情况和出土量,防止超挖而造成地表塌陷.加强监测工作及时反馈监测信息.根据地表沉降的监测数据结合地质状况、及时调整压力舱压力、千斤顶推力等施工参数,做到信息化施工.控制好盾构姿态,检核自动导向系统,加强

7、姿态控制及隧道线型控制.(4)控制地面沉降的措施为了 减小和防止地面沉降,在盾构掘进中,要尽快在脱出盾构后的衬砌背面环形建筑空隙中充填足量的浆液材料.其工作原理是:在盾构机推进过程中,保持一定压力(综合考虑注入量)不间断地从盾尾直接向壁后注浆,当盾构机推进结束时,停止注浆.这种方法是在环形空隙形成的同时用浆液将其填充的注浆方式.根据地质条件,确定浆液配比、注浆压力、注浆量及注浆起讫时间对同步注浆能否达到预期效果起关键作用.同步注浆原理图二次(或多次)压浆是弥补同步注浆的不足,减少地表沉降的有效辅助手段,可使盾构在穿越建筑物、地下管线时,大大降低地面沉降.(5)注浆目的使管片尽早支承地层,减少地

8、基沉陷量,保证环境安全;确保管片衬砌早期稳定性;作为隧道衬砌防水的第一道防线,提供长期、均质、稳定防水功能;作为隧道衬砌结构加强层,具有耐久性和一定强度.(6)注浆方式盾构机掘进过程中形成的管片与土体之间的空隙将采用注浆回填,浆液是通过运浆车送到洞内,注浆与掘进保持同步,采用同步注浆.盾构推进中的同步注浆和衬砌壁后补压浆是充填盾构壳体与管片圆环间的建筑间隙和减少后期土体变形的有效手段,同时也可加强隧道的稳定性,也是盾构推进施工中的一道重要工序,因此在盾构施工中的不同阶段,根据需要进行同步注浆,选择具有和易性好、泌水性小,具有一定强度的浆液进行及时、均匀、定量压注,确保其建筑空隙得以及时和足量的

9、充填,压浆量和压浆点视压浆时的压力值和地层变形监测数据而定.压浆属于一道重要工序,须指派专人负责,对压入位置、压入量、压力值均作详细记录,并根据地层变形监测信息及时调整,确保地面的沉降值控制的允许的范围内.浆液配比表(重量/千克) 砂膨润土粉煤灰水泥水300100320160470(7)所配出的浆液应具备以下性能:初始粘度低以更好地真充盾构推进造成的间隙;凝结速度快以避免沉陷;不堵塞盾尾密封;提供一个围绕隧道衬砌的长期、均质、稳定的防水层.注浆量可根据监测信息分析视情况而定,浆液配比也可视情况适当进行调整.在盾构掘进的过程中,每环注浆量控制在建筑空隙150%200%,为减少地下的后期变形,必要

10、时进行衬砌壁后注浆,注浆参数及注浆点的选择根据实际情况而定.(8)各项控制压力的选择考虑以下因素:注浆位置的水压力和土压力;管片的承压能力;不会对盾尾密封刷造成损害;既能防止地面下沉超限,又不导致地面隆起超限;浆液不会进入土仓.上述压力在初步确定以后,还要根据地质情况和地面监测结果等进行调整.每环掘进之前,都要确认注浆系统的工作状态处于正常,并且浆液储量足够,掘进中一旦注浆系统出现故障,立即停止掘进进行检查和修理.(9)二次注浆:注浆材料:根据招标文件要求,二次补浆采用水玻璃、水泥浆混合双液浆;人工手动进行注入.浆液配比:水玻璃用水稀释1:3,水泥浆水灰比1:1,水泥浆与水玻璃体积比1:1.注

11、浆时间:管片脱出盾尾5环开始注入,第7环管片脱出盾尾前注完.压力:0.30.5米Pa.胶凝时间:1550s.固结体强度:终凝强度不小于0.2米Pa(相当于软质岩层无侧限抗压强度),28天不小于1.5米Pa(略大于强风化岩天然抗压强度).浆液结石率:90%,即固结收缩率10%.质量控制:指派专人负责,对压入位置、压入量、压力值均作详细记录,并根据地层变形监测信息及时调整,确保施工质量.使用该浆液注浆前,一定要根据实际的需要进行试配,以达到既能顺利注入,又在较短的时间内达到预期的注浆效果.(10) 盾尾密封脂的压注盾构隧道掘进过程中,盾尾密封脂是盾构防水的一道重要屏障,在盾构掘进过程中,必须切实地

12、做好盾尾密封脂的压注工作.盾尾密封脂的压注由盾构机司机在控制室控制.盾尾密封脂可以由注脂泵根据计算机设定压力自动压注,也可以根据推进时间手动压注,盾尾油脂的消耗量控制在78环/桶.(11)添加剂的加入本工程区间隧道部分地段地质条件复杂,为了 改良土体、保护刀盘以及保证盾构机正面良好的隔水效果,推进过程中需加入添加剂. 主要的添加剂是泡沫剂和膨润土.(12)加注泡沫剂顺序:向泡沫剂箱中加入泡沫剂,打开泡沫剂输送泵及添加剂注入装置,同时打开水泵,将稀释后的泡沫剂注入输送管道.泡沫剂到达连接桥后,向泡沫管路中注入水和压缩空气,制成的泡沫分别由螺旋输送器、刀盘、密封仓隔板的喷头注入土体中.(13)加膨

13、润土顺序:向膨润土箱中加入膨润土,将水泵入膨润土箱中,压缩空气由管路进入膨润土箱对膨润土进行充分搅拌.打开膨润土输送泵,将搅拌好的膨润土浆通过泡沫剂管路由螺旋输送器、刀盘、密封仓隔板的喷头注入土体中.(14) 盾构掘进中的方向控制根据指定的坐标点,将每个区间组成的地面坐标和基准点建立独立的控制网,根据平面控制网点投影到工作井下,在始发井处设二个较远的精度高的控制点,再向隧道内引设导线点.导线点设于隧道中的吊篮上,高程控制点传递至隧道内,隧道上部吊篮每隔50米设置一个.根据导线点来测量盾构机及隧道衬砌与设计轴线相对偏差.确保盾构机沿着设计线路掘进是隧道施工的一个主要目标,因此,掘进中的方向控制十

14、分重要.盾构掘进中盾构机配备一套自动导向系统,主要由激光经纬仪、电子激光靶、控制箱、计算机及其它配套硬件和软件组成.三、管片拼装1、施工准备根据工程部下发的管片拼装类型顺序表,对下井的管片进行防水材料的粘贴,粘贴完成后依次备齐相应数量的螺栓、螺孔密封圈,运进洞内.并将盾尾杂物清理干净,吊装杆等设备经检查符合要求后方可进行管片拼装.每环管片配件数量表如下表.表4.1-1每环管片配件数量表材料名称单位数量纵向螺栓套12环向螺栓套16注:1、每套螺栓包括一个螺杆、一个螺母和两个垫圈. 2、每套螺栓配备两个螺孔密封圈.2、衬砌环连接衬砌环纵缝、环缝采用弯螺栓连接,其中每环纵缝采用12根米30螺栓,每个

15、环缝采用16根米30螺栓连接.钢筋混凝土管片拼装成环时,其连接螺栓应先逐片初步拧紧,脱出盾尾后再次拧紧.当后续盾构掘进至每环管片拼装之前,应对相邻已成环的3环范围内管片螺栓进行全面检查并复紧.3、管片拼装方式本工程管片拼装采用错缝拼装, 每环相邻管片均布摆匀并控制环面平整度和缝口尺寸,最后插入封顶管片成环.封顶管片拼装时搭接700米米径向推上,然后再纵向插入.管片成环大样图拼装顺序为:B2B3B1L2L1F.拼装过程中按各块管片位置,缩回相应位置的千斤顶,形成管片拼装空间,可有效防止盾构后移.管片运至拼装机下后,将管片吊装螺栓插入拼装机的举臂孔内,通过水平插销紧固,再由拼装机将管片运至相应位置

16、进行拼装.4、拼装作业注意事项(1)管片运输应平稳、不倾倒、管片间不碰撞.(2)管片安装头必须拧紧,避免拼装过程中螺栓头被拔出.(3)管片拼装过程中,管片拼装机的左右挟持油缸伸出长度要一致,以保证管片保持在整体圆上.每块管片被拼装上后,要保证管片的环面与上一环已拼装好的管片环面对齐.(4)管片拼装过程中,第一块管片的位置尤为重要,它决定了 本环其他管片的位置及缝的宽窄.管片高于相邻块,将会导致封顶块的位置不够;低于相邻块;纵缝过大; 防水性降低.同时,第一块应平整,防止形成喇叭口.(5)当拼装第五块时,应用尺子量封顶块空位的宽度,并调整第五块,保证封顶块的位置.(6)拧紧螺栓时应确保螺栓紧固.(7)同一环内各管片的相对位置应符合设计图纸要求,不可互换.每块管片上有管片类型标记、环类型标记和环、纵向螺栓孔