盾構(gòu)施工渣土改良專項(xiàng)方案講解學(xué)習(xí)

1、編制依據(jù)(1)隧道施工圖(2)鐵路隧道工程施工技術(shù)指南(TZ204-2021)(3)公司?質(zhì)量治理體系-要求?(GB/T19001-2000)一、工程概況本工程盾構(gòu)區(qū)間總長(zhǎng)度3566.5m,附屬工程包括7個(gè)聯(lián)絡(luò)通道、2個(gè)防淹門、12個(gè)洞門.盾構(gòu)區(qū)間采用德國(guó)進(jìn)口的兩臺(tái)直徑8.84米的海瑞克土壓平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工.二、工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件2.1 地形地貌本線地處廣東省中部,沿線經(jīng)過珠江三角洲海陸交互沉積平原區(qū),地形平坦,地面高程多為010m僅佛山西站附近有零星剝蝕殘丘分布,高程1020m區(qū)內(nèi)道路縱橫,水網(wǎng)興旺,河流縱多,主要河流有汾江、東平水道、吉利涌、潭洲水道、陳村水道等,均為通航河道.2

2、.2 工程地質(zhì)條件(1)洞身地層本標(biāo)段區(qū)間盾構(gòu)隧道范圍地層巖性按成因和時(shí)代分類主要有：第四系人工填土層1-1;第四系全新統(tǒng)海陸交互沉積層2-1、2-2、3-1、3-2、3-3、3-4、4-1;第四系全新統(tǒng)殘積層5;白堊系下統(tǒng)基巖7-1、7-2、7-3.在里程DK31+439DK32+26G同身范圍地層主要為上軟下硬,上部為砂層或全風(fēng)化或強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖W4W3(821m；里程DK32+260DK34+500身范圍地層主要為弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖W2(2240m；里程DK34+500DK35+005.銅身范圍地層主要為上軟下硬,上部為強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖W3下部為弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖W2(50

3、0.5m)o(2)洞身地層分布統(tǒng)計(jì)根據(jù)目前提供的地質(zhì)斷面圖,隧道洞身地層統(tǒng)計(jì)如下表所示：表2-1隧道地層統(tǒng)計(jì)地層比例折合長(zhǎng)度(項(xiàng)左線淤泥<2-2>3.48%124.1粉砂<3-1>0.33%11.3細(xì)砂<3-2>0.38%12.8中砂<3-3>0.29%9.8粉質(zhì)粘土殘積<5>0.25%8.5粉質(zhì)粘土沉積<4-1>2.10%74.9全風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖<7-1>4.98%168.6強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖<7-2>16.98%574.9弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖<7-3>76.26%2581.8合

4、計(jì)100%3566.5右線粉砂<3-1>3.46%123.3中砂<3-3>0.60%19.0粉質(zhì)粘土殘積<5>0.90%29.5粉質(zhì)粘土沉積<4-1>1.93%68.8全風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖<7-1>4.60%155.7強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖<7-2>10.8%365.6弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖<7-3>82.9%2804.6合計(jì)100%3566.53巖層特性全風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖W4灰色,棕紅色,原巖結(jié)構(gòu)已經(jīng)破壞,巖芯呈土狀,水浸易軟化崩解.強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖W3棕紅色、深灰色,泥質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié),裂隙很發(fā)育,巖芯呈碎塊

5、狀、局部短柱狀,錘擊易碎.弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖W2棕紅色、深灰色,泥質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié),中厚層狀構(gòu)造,裂隙稍發(fā)育,巖芯呈短柱狀、柱狀.4巖石的物理力學(xué)性質(zhì)根據(jù)我司的勘察報(bào)告,在巖樣中取樣進(jìn)行巖石試驗(yàn)及原位測(cè)試,結(jié)果如下所示：巖石弱風(fēng)化的天然抗壓強(qiáng)度最大值為53.0MPq最小值3.7MPa,平均值20.36MP3強(qiáng)風(fēng)化巖層的推薦根本承載力為400kPa.全風(fēng)化巖層的實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)值N=1(59擊,標(biāo)貫平均擊數(shù)36擊.級(jí)硬土,推薦根本承載力為200kPa.2.3 水文地質(zhì)條件2.3.1 地表水地表水：線路主要經(jīng)過河涌和陳村水道,地表水系主要為陳村水道水系.2.3.2 地下水地下水主要是第四系土層中的孔

6、隙水和基巖風(fēng)化裂隙水.勘測(cè)期間測(cè)得第四系孔隙潛水地下水水位埋深在0.46.1m；主要接受大氣降水、地表補(bǔ)給,通過地表蒸發(fā)、人工開采、地表徑流等方式排泄.第四系孔隙水主要賦存于海陸交互沉積層中的粉砂、細(xì)砂、中砂、粗砂中,海陸交互含水層厚度較大,分布較連續(xù),徑流暢通,滲透性好,水量較為豐富.基巖風(fēng)化裂隙水主要賦存于白堊系下統(tǒng)強(qiáng)、弱風(fēng)化砂巖、泥巖及泥巖夾砂巖風(fēng)化節(jié)理裂隙中,含水層埋深和厚度差異較大,砂巖、泥巖節(jié)烈裂隙較發(fā)育,水量一般.由于巖性及裂隙發(fā)育程度的差異,其富水程度與滲透性也不盡相同,裂隙發(fā)育,連通性較好,滲透性較強(qiáng)富水較好.三、設(shè)備配置本標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間采用德國(guó)進(jìn)口的兩臺(tái)直徑8.8米的海瑞克土

7、壓平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工,渣土改進(jìn)系統(tǒng)主要包括泡沫系統(tǒng)和膨潤(rùn)土系統(tǒng),同時(shí)刀盤形式對(duì)渣土能否順利進(jìn)入土倉有很大影響.3.1 泡沫系統(tǒng)泡沫系統(tǒng)主要包括泡沫劑桶、泡沫劑泵、水泵、溶液計(jì)量調(diào)節(jié)閥、空氣劑量調(diào)節(jié)閥液體流量計(jì)、氣體流量計(jì)、泡沫發(fā)生器及連接管路,泡沫系統(tǒng)有8條泡沫管,分別通往刀盤面,土倉,螺旋輸送機(jī),具泡沫發(fā)生原理見圖3-1,各部件連接示意圖見圖3-2.向盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)倉中注入泡沫發(fā)生裝置產(chǎn)生的泡沫,用于掘進(jìn)面土壤的性狀改進(jìn),掌子面土層在參加泡沫后,其塑性、流動(dòng)性、防滲性都得到改進(jìn),同時(shí)亦可減少刀具的磨損.圖3-1泡沫發(fā)生原理圖盾構(gòu)后配套泡沫及膨潤(rùn)土系統(tǒng)示意圖圖3-2泡沫及膨潤(rùn)土系統(tǒng)示意圖圖3-3泡

8、沫原液泵、水泵圖3-4泡沫劑混合系統(tǒng)泡沫系統(tǒng)有關(guān)參數(shù)介紹如下：稀釋液濃度(x):稀釋液中所含發(fā)泡劑原液的比例FER袍沫體積/稀釋液體積FIR=泡沫注入量/開挖土方量,即注入泡沫體積總量與盾構(gòu)機(jī)刀盤切削的原狀巖土的實(shí)方比3.2 膨潤(rùn)土系統(tǒng)盾構(gòu)機(jī)配置有一套膨潤(rùn)土注入系統(tǒng).在確定不使用泡沫劑的情況下,關(guān)閉泡沫輸送管道,同時(shí)將膨潤(rùn)土輸送管道翻開,通過輸送泵將膨潤(rùn)土壓入刀盤、磴倉和螺旋輸送機(jī)內(nèi),到達(dá)改進(jìn)磴土地目的.根據(jù)實(shí)際需要,可以把膨潤(rùn)土箱內(nèi)裝入泥漿注入土倉內(nèi).膨潤(rùn)土只應(yīng)用在一些特殊的工程下.圖3-5膨潤(rùn)土泵圖3-6膨潤(rùn)土罐四、渣土改進(jìn)方法4.1 渣土改進(jìn)必要性土壓平衡式盾構(gòu)的特點(diǎn)是用開挖出的渣土作為

9、支撐開挖面穩(wěn)定的介質(zhì),因此要求作為支撐介質(zhì)的渣土具有良好的塑性變形和軟稠度,以及內(nèi)摩擦角小及滲透率小等特點(diǎn).由于一般土壤不能完全滿足這些特性,所以要進(jìn)行改進(jìn),其技術(shù)要點(diǎn)是在刀盤前部和泥土倉中注入水、膨潤(rùn)土泥漿、粘土、聚合物或泡沫等混合添加材料,經(jīng)強(qiáng)力攪拌,改善開挖渣土的塑性、流動(dòng)性,降低渣土的透水性.在富水含砂地層的掘進(jìn)主要是要降低對(duì)刀具磨損、降低刀盤扭矩、螺旋輸送機(jī)的磨損,預(yù)防噴涌,采取向刀盤前和土倉內(nèi)及螺旋輸送機(jī)內(nèi)注入泥漿或泡沫混合物的方法來改進(jìn)磴土0并增加對(duì)螺旋輸送機(jī)內(nèi)注入量,以利于螺旋輸送機(jī)形成土塞效應(yīng),預(yù)防噴涌.根據(jù)設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)勘察報(bào)告可知,本工程盾構(gòu)前段區(qū)間820m左右和尾段區(qū)間

10、500m左右為砂層、淤泥層及全強(qiáng)風(fēng)化層,且地下水豐富,地下水位較高,精品文檔且上部砂層滲透性較好,粘性較小,不易形成密閉空間,盾構(gòu)在該區(qū)段掘進(jìn)存在噴涌的風(fēng)險(xiǎn),且盾構(gòu)機(jī)在砂層中掘進(jìn)時(shí)對(duì)刀具磨損較快,增大了開倉換刀頻率.同時(shí)該地層屬于軟弱地層,容易塌陷,且在始發(fā)和到達(dá)段附近,隧道埋深較淺,存在土倉漏氣而保不住氣壓的風(fēng)險(xiǎn).因此,在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中,要保證出渣順暢,維持倉內(nèi)土壓或氣壓平衡,快速通過.4.2 渣土改進(jìn)劑種類渣土改進(jìn)劑能較好解決以上問題,在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí),向開挖面、土倉等處加注改進(jìn)添加劑,其具體功能如下：對(duì)于富含水砂層,一方面止水,另一方面可以改善砂的和易性；在砂性土和砂礫土地層中,可以起到支

11、撐作用而且可以改善土的流動(dòng)性；在粘性土層,可以預(yù)防渣土附著刀盤和土倉室內(nèi)壁,另一方面,由于改進(jìn)劑中的微細(xì)氣泡可以置換土顆粒中的孔隙水,因而可以到達(dá)止水效果.目前常用的渣土改進(jìn)劑包括膨潤(rùn)土、泡沫劑、高分子聚合物、增粘劑等,不同種類改進(jìn)劑的適用范圍和改進(jìn)效果有很大差異,具體見下表4-1o表4-1各種改進(jìn)劑特點(diǎn)及適用范圍膨潤(rùn)土泡沫劑高吸水性樹脂聚合物增粘劑特性PH值7.510.0,粘度：210PasPH值7.38.0粘度:0.0030.2PasPH值7.510.0粘度：0.72.0PasPH值7.510.0粘度：0.515Pas適用范圍砂砂卵礫石地層粘土砂卵礫石地層固結(jié)粘土砂礫地層粗土粗砂地層特征制

12、漿和輸送設(shè)備需較大的空間輸送和使用便捷,消泡后渣土能恢復(fù)原來狀態(tài)在粘性軟土層有時(shí)會(huì)因粘土變硬而出現(xiàn)堵塞停止開挖時(shí),有時(shí)會(huì)堵塞.4.3泡沫劑的應(yīng)用在實(shí)際操作過程中,通過調(diào)整螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速,可以調(diào)整土倉內(nèi)土壓力,而在不同地層和操作條件下,渣土的類別和性質(zhì)都不一樣,必須參加外加劑來改良渣土.土壓平衡盾構(gòu)成功的關(guān)鍵是要將開挖面開挖下來的土體在土倉內(nèi)調(diào)整成一種“塑性流動(dòng)狀態(tài).1、 發(fā)泡劑的使用量參數(shù)主要取決于三個(gè)參數(shù)：稀釋液濃度x、發(fā)泡倍率FER、注入率FIR稀釋液濃度x稀釋液中所含發(fā)泡劑原液的比例,一般取值為2%-5%發(fā)泡倍率FER精品文檔FER袍沫體積/稀釋液體積,一般取值為815注入率FIRFI

13、R=泡沫注入量/開挖土方量.即注入泡沫體積總量與刀盤切削的原狀巖土的實(shí)方比,通常取值2045%表4-2不同地層中注入率土層FIR粘土2035%砂、粘土混合物2535%砂、礫石性土3045%砂性土3560%巖石100%2、泡沫用量計(jì)算泡沫流量Qf：Qf=A*V*FIR(1)泡沫總流量,以L/min為單位,式中,A=隧道開挖面積,A=3.14*(8.84/2)*(8.84/2)=61.3m2;丫=盾構(gòu)推進(jìn)速度；FIR-注入率.稀釋液流量QLQl=Qf/FER=A*V*FIR/FER(2)泡沫劑原液加水稀釋后的混合物,通常根據(jù)25%的比例進(jìn)行,以L/min為單位；式中,V盾構(gòu)推進(jìn)速度；FIR注入率；

14、FER發(fā)泡倍率.那么：原液流量Q=Ql*x(x=稀釋液濃度)壓縮空氣流量QAQa=Qf-Ql=A*V*FIR*(P+1)*(1-1/FER)(3)即注入壓縮空氣的流量.式中P=空氣支持壓力(相對(duì)壓力,一般P=0.20.3MPa)3、 本工程泡沫劑用量計(jì)算根據(jù)本工程實(shí)際情況確定以下參數(shù)：盾構(gòu)機(jī)開挖直徑R=8.84m,故A=61.3m2;盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)速度取V=0.03m/min.稀釋液濃度x=3%;注入率FIR=35%;發(fā)泡倍率FER=10空氣支持壓力P=0.3MPa根據(jù)公式(1):Qf=A*V*FIR求得泡沫流量Qf=643.7L/min；根據(jù)公式(2):Ql=A*V*FIR/FER求得稀釋液流量

15、QL=64.4L/min;根據(jù)公式(3):Qa=A*V*FIR*(P+1)*(1-1/FER)求得壓縮空氣量QA=2.317m3/min；原液流量Q=Ql*X=64.4L/min*3%=1.932L/min掘進(jìn)1米所需時(shí)間：1/0.03=33.33min每米用量為：33.33*1.932=64.39L每環(huán)用量為：64.39*1.6=103.0L4、 中控室電腦顯示操作：it'*rl|汽yht|HqWiyvultAfr-精I(xiàn)'L約*1*TlH|Aulmticj»r«tIpnK«o,-a0,0bwF0*mm,&la,件內(nèi)匚,Ifr«s

16、iLr*|tLltdCf/L._aJlxLiquid產(chǎn)門lOilMTMAlU*4AhrUqnddUne1U0.0bail(jI/Ellltl11.4>l/iT>lllUIuLinliiw.iaLmwiifpr0.0b»r0LmlnQDi/rrin0101PmmD.flIflwi#J0bar0IJmln.0l/rriiri010l/Eln0.0Ltnltium>*_|vubarHLM"1li1)l/ttifi而oi/imn0.01mmIlfiM勺1Anh;11rnfl.-niiFin0Ifminninj/minft«Lmirn00bitr?I,mi

17、nVrrin01Di/minfl.flLmmIIM*QBMabmin1o*l/rrin01oi.'minD.tiL>mviJUrmH-J406占.1Jmini<O1nI7trinFi口FEg0.0kmin1至1由曲V0圖4-1F2泡沫顯示圖圖4-2F2泡沫顯示圖泡沫預(yù)選：聚合物泵1設(shè)定點(diǎn)飛預(yù)選士最大允許土壓bar預(yù)選：泡沫數(shù)量自動(dòng)模式,%預(yù)選:泡沫HMK率,FER1I半自動(dòng)/自動(dòng)模式口預(yù)選：泡沫數(shù)鼻1半自動(dòng)模式)l/min預(yù)選：泡沫注入(FIR>%預(yù)選,高R聚合物線1、2圖4-3泡沫參數(shù)調(diào)整4.4 膨潤(rùn)土的使用膨潤(rùn)土漿液對(duì)土體的改進(jìn)作用主要表達(dá)在較好的潤(rùn)滑及降低抗剪強(qiáng)

18、度,漿液中的膨潤(rùn)土摻量、膨潤(rùn)土漿液的注入率均對(duì)土體改進(jìn)效果產(chǎn)生影響.一般情況下漿液中膨潤(rùn)土摻量越高,那么漿液的質(zhì)量性能越好,相應(yīng)的改進(jìn)作用也較明顯；漿液注入章越高,那么相應(yīng)的改進(jìn)作用也越大.但摻量不宜過大,否那么會(huì)造成土體的分層離析,不利于盾構(gòu)開挖而的穩(wěn)定.具體產(chǎn)摻入量和注入量要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地層條件和膨潤(rùn)土品質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn),以確定最正確配比.盾構(gòu)施工用膨潤(rùn)土必須保證膨潤(rùn)土的質(zhì)量,嚴(yán)禁膨潤(rùn)土泥漿中含有硬質(zhì)顆粒,以防損壞中央回轉(zhuǎn)體或卡死刀盤泡沫管路中的止回閥.4.5 兩種改進(jìn)方式適用地層適合使用膨潤(rùn)土改進(jìn)的地層,1細(xì)粒含沙量少的土體,膨潤(rùn)土泥漿能夠補(bǔ)充砂礫土中相對(duì)缺乏的微細(xì)粒含量,提升和易性,級(jí)配性,從而

19、可以提升止水性；2透水性高的土體,在高透水性土體中膨潤(rùn)土泥漿較易滲入,并形成具有氣密性的泥模,可有效改善渣土噴涌.本工程中,里程DK32+260DK34+500洞身范圍地層主要為弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖W22240m,用膨潤(rùn)土泥漿對(duì)渣土進(jìn)行改進(jìn)較為適合.適合使用泡沫改進(jìn)的地層,1泡沫更適合于顆粒級(jí)配相對(duì)良好的土體,在級(jí)配良好的土體中,泡沫和土體顆粒結(jié)合得更完整和致密,容易形成更多封閉的空間2泡沫更適合平均粒徑較大的土體3泡沫更適合含水量較高的土體.本工程中,前面800m左右和尾段500m左右上部為砂層、淤泥層及全/強(qiáng)風(fēng)化砂巖和泥巖,使用泡沫劑改進(jìn)能取得較好效果.五、防噴涌舉措本盾構(gòu)區(qū)間附近河涌、水

20、道較多,地下水豐富且水位較高,根據(jù)地質(zhì)剖面圖可知,線路洞身地層前800m左右主要為砂層、淤泥層及全/強(qiáng)風(fēng)化砂巖和泥巖,中間,尾段500m左右上軟下硬地層,上部為強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖,下部為弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、砂巖.砂層滲透系數(shù)大,難以形成封閉空間,較易發(fā)生噴涌.噴涌的發(fā)生不但影響正常施工排土和壓力艙壓力的限制,嚴(yán)重時(shí)會(huì)過多的將開挖面和管片四周的土、砂帶出,造成地表沉降、塌陷,管片漏水、移位等施工事故.5.1 噴涌產(chǎn)生原因地層條件、水壓、掘進(jìn)參數(shù)是噴涌發(fā)生的決定因素,在砂層、砂卵石等敏感地層,地下水的通路沒有阻斷,泡沫劑或膨潤(rùn)土易稀釋,土體改進(jìn)效果差,未能有效改變土體的滲透性.在水流量大或水力梯度大

21、的情況下,極易發(fā)生噴涌.在中風(fēng)化或者微風(fēng)化巖層中,假設(shè)裂隙水發(fā)育,前方水路又未封閉,土倉內(nèi)土體由于水流的影響難以改進(jìn)時(shí),也經(jīng)常會(huì)發(fā)生噴涌現(xiàn)象.高壓力的水體穿越土倉和螺旋輸送機(jī)形成集中滲流帶動(dòng)土倉內(nèi)的土顆粒一起涌動(dòng),較大水流量的滲流經(jīng)過土倉和螺旋輸送機(jī)后其壓力水頭沒有遞減到接近于零的范圍.滲流夾帶土顆粒在輸送至螺旋輸送機(jī)出口的一瞬間,由于前方是臨空的隧道內(nèi)部,處于無壓狀態(tài),滲流水便在突然降低的壓力下帶動(dòng)正常輸送的砂土噴涌而出.5.2 預(yù)防噴涌舉措(1)嚴(yán)格限制掘進(jìn)參數(shù),注重同步注漿,裂隙水發(fā)育的情況下,要分段做止水環(huán),預(yù)防水路連通；(2)認(rèn)真分析勘探資料,在隔水層缺失的地層掘進(jìn)要嚴(yán)格限制土倉壓力

22、,以免噴涌發(fā)生后土壓難以建立,引起地面的塌陷；(3)預(yù)防停機(jī)后開啟螺旋輸送機(jī)閘門引發(fā)的噴涌,在停機(jī)時(shí)要嚴(yán)格判斷土倉壓力顯示的是土壓還是水壓；(4)做好施工工序安排,減少盾構(gòu)機(jī)停機(jī)等待的時(shí)問,從而減少土倉內(nèi)的積水；(5)限制每環(huán)的出渣量,在停機(jī)時(shí)適當(dāng)建立土倉內(nèi)的土壓,使之大于停機(jī)處地層的水土壓力,必要時(shí)可通過泡沫管路向土倉內(nèi)適當(dāng)參加壓縮空氣.5.3 噴涌發(fā)生時(shí)的處理舉措(1)分析噴涌原因?qū)τ诼菪斔蜋C(jī)的噴涌現(xiàn)象,首先應(yīng)確認(rèn)螺旋輸送機(jī)噴涌的原因：水量增大導(dǎo)致渣土過稀不能在螺旋輸送機(jī)形成堵塞效果？那么嘗試加快速度,使渣土變得濃稠,渣土被土倉內(nèi)較大氣壓壓出而且螺旋輸送機(jī)內(nèi)不能形成堵塞效果？那么嘗試檢查

23、泡沫發(fā)生效果,是否由于泡沫在壓力狀態(tài)下壽命過短或注入泡沫量過大.土倉內(nèi)渣土的水量不能限制？那么應(yīng)首先通過管片二次注漿確定切斷水從管片后部匯流所致,再嘗試以泡沫會(huì)膨潤(rùn)土方式隔阻學(xué)子面來水(2)在螺旋輸送機(jī)停止旋轉(zhuǎn)并且螺旋輸送機(jī)后艙門開度無論如何調(diào)節(jié)仍無法滿足渣土出土量限制時(shí),應(yīng)嘗試反向旋轉(zhuǎn)螺旋輸送機(jī)出渣,預(yù)防所出渣土過量.(3)限制螺旋出土器的轉(zhuǎn)速,可以保證掘進(jìn)中遇到突發(fā)性地下涌水的時(shí)候,能使螺旋機(jī)中的磴土有效地形成“土塞,以便在封堵涌水的同時(shí),還能將土倉中的磴土帶出,繼續(xù)掘進(jìn).不會(huì)出現(xiàn)帶式螺旋從螺旋芯部不受限制地涌水的情況.(4)螺旋出土器出料口可以用滑動(dòng)閘門關(guān)上,然后向土艙內(nèi)注入添加劑進(jìn)行土

24、壤調(diào)節(jié)后,再翻開滑動(dòng)閘門出土.滑動(dòng)閘門靠液壓油缸限制,具有停電時(shí)自動(dòng)關(guān)閉的緊急功能,以防出現(xiàn)噴涌的時(shí)候恰逢停電,造成不可預(yù)料的事故.六、防結(jié)泥餅舉措泥餅是盾構(gòu)刀盤切削下來的細(xì)小砂土顆粒、碎屑在土倉內(nèi)重新聚集而成的半固結(jié)和固結(jié)狀的塊狀體,泥餅的存在加重了盾構(gòu)機(jī)刀盤和刀具的負(fù)荷,常常使掘進(jìn)參數(shù)出現(xiàn)突變,使施工效率大大降低.6.1 泥餅的成因(1)地層原因隧道穿越的復(fù)合地層多為全/強(qiáng)風(fēng)化的泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)砂巖,這幾類巖層富含粘土礦物顆粒,在刀具的切削和刀盤的沖擊作用下,巖塊變成碎屑和粉末狀,這些碎屑粉末狀的粘土顆粒是形成泥餅的根底材料.本盾構(gòu)區(qū)間在始發(fā)段和尾段上覆土為砂土和淤泥質(zhì)土,巖層為全/

25、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖,較易形成泥餅.(2)盾構(gòu)機(jī)刀盤和刀具的影響盾構(gòu)刀盤和刀具設(shè)計(jì)制造缺陷會(huì)導(dǎo)致施工掘進(jìn)中泥餅的產(chǎn)生,刀盤中央?yún)^(qū)開口率是泥巖和砂巖地層盾構(gòu)掘進(jìn)中結(jié)泥餅的重要因素.刀盤內(nèi)的攪拌棒及幅條型式、數(shù)量也是泥餅產(chǎn)生的因素.刀具布置不合理會(huì)導(dǎo)致切削下的砂土塊度不均、滾刀磨損,進(jìn)而降低掘進(jìn)和排土效率,使其產(chǎn)生泥餅.本區(qū)間盾構(gòu)機(jī)刀盤開口率為26%開口率較低,在掘進(jìn)過程中要采取有效舉措預(yù)防泥餅形成.(3)施工限制因素除地層地質(zhì)和刀盤刀具設(shè)計(jì)制造缺陷外,施工過程中操作手的行為也是刀盤結(jié)泥餅的一個(gè)不可無視的因素,歸結(jié)為以下幾條：a)未能正確判斷復(fù)合地層下的盾構(gòu)掘進(jìn)模式在土壓平衡模式時(shí)土倉內(nèi)土壓設(shè)定值過高,

26、導(dǎo)致切削下來的渣土不能順利通過螺旋機(jī)排出,在土倉內(nèi)堆積擠壓,密實(shí)度和密度越來越大,最終形成泥餅.b)掘進(jìn)施工中砂土改進(jìn)不到位為改善切削砂土的和易性(干稀度、流動(dòng)性),通常在刀盤和土倉內(nèi)參加水、膨潤(rùn)土和泡沫劑,泡沫劑是一種化學(xué)物質(zhì),它對(duì)砂土有膨化、潤(rùn)滑和降低附著力的作用,對(duì)降低砂土和刀盤刀具溫度也起主要作用.施工過程中因經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)判斷失誤,對(duì)參加的改進(jìn)劑的濃度配比、注入壓力、注入量等掌握不準(zhǔn),導(dǎo)致砂土得不到很好改進(jìn),促成泥餅產(chǎn)生.c)盾構(gòu)機(jī)械維護(hù)保養(yǎng)問題因系統(tǒng)冷卻水溫度偏高,或是刀盤高速旋轉(zhuǎn)后與周圍土體介質(zhì)摩擦生熱,使土倉內(nèi)溫度升高,對(duì)泥餅有燒結(jié)促成作用.設(shè)置在刀盤面板上的注入孔時(shí)常被堵塞,無法

27、適時(shí)按量參加泡沫劑,砂土和易性得不到有效改進(jìn).6.2 防結(jié)泥餅施工舉措設(shè)計(jì)上,在土倉內(nèi)設(shè)置土壓力傳感器,及時(shí)反映土倉內(nèi)泥土粘附情況,預(yù)防泥餅的形成.刀盤內(nèi)側(cè)(土倉側(cè))設(shè)有攪拌棒,隨刀盤一起轉(zhuǎn)動(dòng),可加速土體流動(dòng)及對(duì)螺旋機(jī)喂料,減少泥餅的形成.在施工中將采取如下舉措：(1)粘性土地層砂土的土體改進(jìn)在粘性土地層中的土壓平衡盾構(gòu)施工區(qū)段,為了降低土體間的粘聚力、減少土倉中土體壓實(shí)結(jié)密的可能性、減少掘削土體與盾構(gòu)機(jī)刀盤及結(jié)構(gòu)間的粘著力,應(yīng)改善土體的和易性,保證土倉內(nèi)土壓力的穩(wěn)定性和出土的順暢.在施工過程中,應(yīng)及時(shí)觀察所排土體的情況,分析土體粘性和含砂粒比例的情況,及時(shí)添加適量的土體改進(jìn)劑一一泡沫,進(jìn)行土

28、體改進(jìn),以減小土體粘性度和粘著力.(2)盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的設(shè)定在粘性土地層中的土壓平衡盾構(gòu)施工區(qū)段,土壓力的設(shè)定以理論的土壓力為根底,并作適當(dāng)降低,具體可根據(jù)實(shí)際操作作調(diào)整.但在施工過程中必須觀測(cè)分析盾構(gòu)穿越地層的特性,在推進(jìn)過程中應(yīng)充分了解施工速度、盾構(gòu)掘進(jìn)性能、泥土溫度之間的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系及其對(duì)泥餅形成的影響.限制好推進(jìn)速度,減少泥餅產(chǎn)生的機(jī)率.(3)土壓力傳感器的設(shè)置在土倉內(nèi)不同高度設(shè)置土壓力傳感器,通過兩個(gè)固定高度點(diǎn)的士壓力差可測(cè)出土體的表觀密度；在感覺有泥餅生成前應(yīng)用500X10-6/700X10-6漏斗法對(duì)土樣的粘度進(jìn)行測(cè)量,當(dāng)粘度指標(biāo)大于12s時(shí)應(yīng)在注入泡沫劑和膨潤(rùn)土方面增強(qiáng),改良砂土的和易性.(4)限制循環(huán)水溫度嚴(yán)格限制土砂密封溫度,其密封溫度與刀盤的冷卻程度有很大關(guān)系,循環(huán)水是刀盤冷卻系統(tǒng)的主要介質(zhì).當(dāng)外界氣溫高于30C、隧道內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)的功能較差時(shí),隨著單環(huán)掘進(jìn)時(shí)間的增加,土倉內(nèi)的溫度很容易上升,因此應(yīng)限制冷卻水的溫度,必要時(shí)需使用冰水.(5)快速均衡施工盾構(gòu)施工要求“連續(xù)、快速、穩(wěn)定,長(zhǎng)時(shí)間的停時(shí)機(jī)導(dǎo)致土倉內(nèi)土壓逐步升高、流動(dòng)性減弱、刀盤及刀具板結(jié)泥餅的可能性增加；