盾构掘进技术交底 - 图文

技术交底记录 （表式C2－5） 工程名称 部位名称 施工单位 编 号 广州市轨道交通三号线北延段施工区间2标【南方医院站～同和站盾构区间】土建工程 南同区间左线隧道 北京城建集团广州市轨道交通三号线北延段 施工区间2标项目经理部 工序名称 交底日期 盾构掘进 2009年03月23日 交底内容： 1、 工程概况： 南～同左线隧道起止里程为ZDK-3-878.500～ZDK-5-105.200长1239.380m，本区间隧道线间距为13m，最小曲线半径为400m，隧道埋深约9.78～14.20m，区间纵坡为V形节能坡，最大坡度9 ‰。 2、 地面环境: 本工程从南方医院站始发后，向北沿广州大道北路行进，穿越南方医院天桥和旧广从公路4＃人行天桥后到达同和站，隧道左线结构处于旧广从公路(兴华路～同和)道路排水工程箱形框架结构暗渠之下。 3、 地质情况: 左线隧道主要穿越：<5H-1>层可塑状花岗岩残积土：呈土黄色、棕红色、褐红色等，由砾质粘性土、砂质粘性土及粘性土组成，含风化残留石英颗粒，呈可塑状，遇水易软化、崩解，层厚1.10～9.20m，平均厚度5.76m。 <5H-2>层硬塑或坚硬状花岗岩残积土：呈土黄色、棕红色、褐黄色等，组成物主要为砂质粘性土、砾质粘性土及粘性土，含风化石英颗粒及岩石碎屑，呈硬塑状，遇水易软化、崩解。层厚1.00～33.30m，平均厚度9.05m。 4、 本区间施工重难点: （1）本区间围岩类别为Ⅰ～Ⅲ类，主要为〈5H-1〉、〈5H-2〉、〈6Z〉、〈7Z〉，易掘进，地下水不丰富，但围岩自稳性差,部分隧道位于复合地层中，隧道断面范围内有中风化混合花岗岩或微风化球状花岗岩孤石存在，给盾构掘进带来难度。(经补勘大块孤石已被钻孔取出,当刀盘面接触大块孤石时,刀盘扭矩会增大,小块会进入土仓由螺旋输送机带出,此时需加大螺旋机出闸门土开口率;且大于刀盘开口的孤石不易被刀具切碎,会随刀盘一起向盾构掘进方向前行,此时盾构推力会加大,对刀具也有可能造成破坏,盾构操作人员要及时停机上报,以便处理) （2）沿线地下管线杂乱密布，且建筑物干扰多，施工控制要求高,(应选择合理的掘进参数, 严格控制土仓压力和注浆量、注浆压力并对地面加强测量监测) （3）盾构机在粘性土层中掘进容易产生泥饼，需要加强施工动态管理，进行防治。(在掘进过程中由于刀具与土体产生摩擦，温度升高，在加上在掘进过程中岩土含水量低，外加注入水也不充足，导致岩土结块完全封堵住刀盘的开口，相应盾构推力增大，刀盘扭矩增大，即使用高转速也无法甩掉泥饼，在本区间也不具备常压开仓清理泥饼的条件，因此在掘进过程中要观察岩土的干湿，注入泡沫剂和膨润土，减少岩土对刀盘的摩擦和降低刀盘和土仓的温度，防止泥饼的产生。 1

同南左线盾构掘进技术交底

（4）在上软下硬复合地层掘进中，需要对盾构姿态进行严格控制；合理使用灌入度，防止超挖或欠挖引起地面沉降和隆起； （5）通过富水地层时，需要防止喷涌的发生，同时需要防止管片上浮。（富水带注浆不及时、饱满，在下坡段会形成汇水通道，浆液浓度降低，凝结速度极慢，在加上管片是完全封闭，根据浮力计算，水产生的浮力大约为28吨的，管片自重约为22吨，管片会完全被水托举，产生上浮；当汇水通道形成后，水会顺着盾构外壳岩土切削空隙流入土仓，当达到一定压力后，螺旋机仓门打开后会形成喷涌）。 （6）盾构通过人行天桥和排水暗渠等（构）建筑物下方时，对地面沉降的控制见（专项方案）。 5、盾构掘进姿态控制： （1）盾构掘进中，由于其行走轨迹受到地层不均、隧道曲线与坡度变化，以及设备操作 等原因的影响，盾构的推进将与设计轴线发生一定的偏差。当这个偏差超过一定限界时就会使盾尾间隙变小，同时会使管片局部受力过大，严重时会导致管片错台超标、管片开裂甚至漏水等不良后果的发生。 （2）根据线路条件所做的分段轴线拟合控制计划、导向系统反映的盾构姿态信息，结合隧道地层情况，通过分区调整盾构机推进油缸推力来控制掘进的方向。 具体操作原理是，加大盾构所需转弯方向外弧线一侧油缸的推力，并时时调整压力分配情况。同时应该注意分区千斤顶的压力差不宜过大，通常要求对应千斤顶压力差一组不宜大于另一组的80%，以免在大推力的情况下，因压力差过大对隧道管片造成破损， （3）在盾构掘进前必须扶正单顶千斤顶，避免因偏心受压而导致管片破碎，提醒3、9点位置。 (4) 计量千斤顶行程差，正确判断盾构走向趋势，不要被导向系统可能产生的错误导向给误导。 （5）正常掘进参数设定： ——油缸行程：1755cm～1850cm； ——掘进速度：30～50mm/min； ——盾构推力：600×10KN～1100×10KN； ——土压力：上部土仓0.08MPa～0.12MPa(在拼装期间土仓压力不能小于0.1 MPa) ——刀盘：1.0～1.3rp/min； ——螺旋机转速：4～10rp/min； ——盾构内壁与管片外侧环形空隙（盾尾内测有一道40mm厚的钢环，为了管片不至于被盾尾压坏，盾尾间隙55mm、100mm为预警值，标准盾尾间隙：上75mm、下75mm、左75mm、右75mm）。 (7)遇孤石时掘进参数控制： ——油缸行程：1755cm～1850cm； ——掘进速度：5～10mm/min； 2 同南左线盾构掘进技术交底 ——盾构推力：600×10KN～1000×10KN（遇孤石后，刀盘扭矩会增大，在盾构机能前进的情况下尽可能的减小盾构推力，致使孤石被刀盘慢慢切屑掉，如推力过大，会直接导致刀具损坏或者整个刀盘被卡住）； ——土压力：上部土仓0.08MPa～0.12MPa(在拼装期间土仓压力不能小于0.1 MPa) ——刀盘：0.8～1.1rp/min； 6、隧道测量和地面检测 （1）自动导向系统能显示的盾构垂直和水平姿态、盾构倾斜角度，掘进人员根据岩土的软硬，地层的承载力综合考虑后，在控制分区油压，设定盾构姿态，以提高隧道成型的质量。 （2）为了在掘进中更好的及时了解盾构的走向趋势，需每隔3分钟自动测量一次。 （3）为减小导向系统的累计误差，掘进人员需每环点‘终了’、‘开始’。 （4）盾构主体上测量所需棱境的请勿动，棱境上如有油污和污泥请及时擦拭干净。 （5）结合地层和左右线的经验，盾构掘进水平方向盾构走线为拟合导线内弦，垂直方向俯仰角控制在(-0.3～+0.2)，水平方向：（后：-20～10，前：-30～0 ）， 垂直方向：（后：-20～5， 前：-15～20）， （6）自动导向测量无法测量或数据变化差值太大，请立即通知测量部门，不能擅自修改或操作；内部数据和有关设置只能是测量人员经过计算复核后方能改动，其他部门无权操作改动。 （7）为了加强人工对隧道线路的复核，请生产部门大力配合测量部门工作，清理有关场地和器具调派人工帮助测量。 （8）有关隧道行走线路，测量部门已做了书面提示，请掘进人员严格、预先调整盾构行走路线。 （9）掘进人员要注意每天地面沉降的检测数据，根据沉降大小、速率以及地面建（构）筑物情况，在掘进、注浆等操作上做出正确的判断。 7、出碴量的控制 每掘进一环理论出碴量为：单位时间（min）出碴量为：式中：Q?k?D2?L/4=3.14?6.282?1.5/4k?46.43k(m3)， q?k?D2?v/4?0.31kv v——掘进速度，单位cm；k——膨胀系数，取1.2~1.5； 掘进中，根据土层情况和外加剂情况，出土量比实际稍多，在式掘进期间根据对地面层间观测情况，寻找控制出土量上限经验数据，一般出土量在60m3~70m3。 8、注浆 （1） 注浆量 同步注浆量根据盾构施工背衬注浆量经验计算公式： 3 同南左线盾构掘进技术交底 Q=?V 其中：λ——注浆率系数（取1.5~2） V——开挖直径与管片间间隙体积（m3） 22V=?（D-d）?L/4 其中：D——开挖直径（m），取6.28m d——管片外径（m），取6m L——掘进距离（m），取一环1.5m （6.28?6）?1.5/4?4.05m 将数据带入4-5-2得：V=??3Q??V?1.5?4.05?6.08m所以： 223如上所示，一般情况下，每环注浆量在6.0m3左右。在同步注浆不足的情况下，掘进完成管片脱离盾位三环以后进行二次注浆，注浆量由现场决定（以压力控制为主，依照管片的抗剪强度和隧道工况、安全度推断，原则上最终压力不超过0.35 Mpa，瞬时不超过0.6MPa）。 （2） 注浆压力 根据计算和经验同步注浆压力控制在：0.25 Mpa～0.32 Mpa。 （3） 二次补浆 当盾构行走路线上方的路面和建筑物出现沉降值和沉降速率超过规范允许范围后，必需进行二次补浆，二次补浆浆液为水泥浆和水玻璃。 9、质量标准 土压平衡盾构掘进质量检验标准 项序目 号 检查项目 单位 允许偏差 检查方法 数值 ±50 不小于开挖面土压 (0.12MPa) （-20,+10） 匹配 ±5 预警值（50，100） ±9 ±50 导向系统 土压计 水准仪 量测千斤顶伸长量和出土量 导向系统 直尺 导向系统 行程仪 1 主控项目 2 3 4 5 一般项目 6 7 8 盾构机轴线偏差 土压 地面隆陷值 出土量与进尺量 盾构机俯仰姿态 盾尾间隙 盾构机侧倾 千斤顶行程差 mm mm mm/m mm/m mm 4

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9、注意事项： （1）盾构掘进人员要随时注意刀盘扭矩和盾构总推力的变化，发现异常情况要停机及时报告， （2）在掘进过程中要观察外加剂泡沫的效果，要记录每环泡沫使用量大约为：100L～150L（泡沫桶刻度为10cm～15cm）。 （3）加大盾尾油脂注入量，防止盾尾刷过快磨损，以及盾尾漏浆（盾尾漏浆在拼装时在管片与盾构机壳体之间塞堵海绵条），盾尾油脂用量（5～６环/桶） （4）同步注浆和二次补浆后必须向盾尾注入膨润土，以防止管路的堵塞。 （5）每次停机后盾构操作人员必须在中间间歇时间向前掘进(1、防止盾构机被岩土和水泥浆包裹住，2、土仓建压)并向盾尾注入膨润土。 审核人 交底人 接受交底人 由交底单位填写，交底单位和接受单位共同保存。 5

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