膨脹土掘進施工總結課件

東洪路站深基坑施工安全

專項方案中鐵二十三局集團有限公司二OO九年六月盾構掘進施工介紹

盾構項目部

2010年7月

本標段共一個區(qū)間，即站東廣場站～東洪路站區(qū)間，區(qū)間隧道位于成都市龍泉區(qū)大面街辦東洪社區(qū)三組、九組，起于站東廣場站，經(jīng)過四川拓展特種氣體有限公司、四川弘揚印刷有限責任公司、長江紫東企業(yè)集團、成都市樹楓工貿(mào)公司生產(chǎn)基地，穿越惠王陵東路，過鳳凰水產(chǎn)市場和東干渠后止于東洪路站。區(qū)間線路隧道軌面最大埋深30m，最小埋深8m，最大曲線半徑800m，最小曲線半徑500m，最小坡度2‰（車站坡度2‰），最大坡度15‰。設計范圍內(nèi)盾構區(qū)間全長為2785.385m，其中右線為1386.45m；左線為1398.935m。一工程概況區(qū)間隧道總平面圖二工程地質區(qū)間隧道地處成都平原區(qū)與龍泉山低山丘陵區(qū)過渡帶的成都東部臺地區(qū)，處于川西平原岷江水系Ⅲ級階地，主要為山前臺地地貌，次為侵蝕、剝蝕型丘、崗、谷地貌。區(qū)間內(nèi)地形起伏較大，總趨勢為由東向西傾伏。區(qū)間隧道上覆土層自上而下依次為雜填土、素填土、粉質粘土、全風化泥巖、強風化泥巖、中風化泥巖。盾構隧道穿越地層主要為強風化泥巖和中風化泥巖。區(qū)間隧道下伏土層主要為中風化泥巖。盾構穿越地層中含粘土卵石地層占隧道長度的14%，泥巖占隧道長度的86%。填土Q4ml粘土、砂卵石土Q2-1fgl風化泥巖K2g站東廣場站～東洪路站區(qū)間地質縱斷面區(qū)間內(nèi)（4-2）粘土自由膨脹率（Fs）=40～82%，平均值為51%；蒙脫石含量M=7.6～18.9%，平均值為12.5%；陽離子交換量CEC(NH4+)=152～293mmol/kg，平均值為224mmol/kg。粘土按膨脹潛勢分級綜合判定為弱膨脹土，地基漲縮等級為Ⅰ～Ⅱ級。粘土的膨脹力為24～365kpa，標準值190kpa。區(qū)間內(nèi)含卵石粘土（4-7-1）自由膨脹率（Fs）=40～64%，平均值為51%；蒙脫石含量M=7.5～17.9%，平均值為12.9%；陽離子交換量CEC(NH4+)=172～273mmol/kg，平均值為223mmol/kg。含卵石粘土按膨脹潛勢分級綜合判定為弱膨脹土。含卵石粘土的膨脹力為75～286kpa，平均值為155kpa。膨脹土具有遇水軟化、膨脹、崩解，失水裂開、收縮的特點。2.1本區(qū)間膨脹土特性區(qū)段沿線下伏的基巖為紅層泥巖，屬易風化巖，強風化呈半巖半土、碎塊狀，軟硬不均。具有遇水軟化、崩解，強度急劇降低的特點。根據(jù)室內(nèi)試驗，全風化泥巖<5-1>自由膨脹率（Fs）為36～47%，平均值為42%；蒙脫石含量M=6.5～12.2%，平均值為9.0%；陽離子交換量CEC（NH4+）=152～215mmol/kg，平均值為187mmol/kg；膨脹力為38～263kpa，標準值為165kpa。全風化泥巖判定為弱膨脹土。根據(jù)室內(nèi)試驗，強風化泥巖<5-2>自由膨脹率（Fs）為24～37%，平均值為32%；膨脹力（Pp）12～146kpa，標準值為141kpa；飽和吸水率10.2～27.5%，平均值為22.1%；強風化泥巖屬膨脹巖。根據(jù)室內(nèi)試驗，中等風化泥巖<5-3>自由膨脹率（Fs）為22～35%，平均值為26%；飽和吸水率7.7～16.8%，平均值為12.5%；膨脹力（Pp）13～162kpa，標準值為77kpa；中等風化泥巖屬膨脹巖。2.2本區(qū)間膨脹巖特性三水文地質區(qū)間內(nèi)距東洪路站北端30m左右有一條流向由東向西的南支三渠東干渠，河寬6.0m，河床深約2.7m，該區(qū)間范圍內(nèi)南支三渠東干渠表面呈封閉狀?？辈炱陂g，河水深約0.5m，流速0.50m/s。南支三渠東干渠堤身為人工條石U型河堤，邊坡穩(wěn)定。東干渠地下水類型類型富水性透水性賦存條件主要補給源特點備注上層滯水滲透系數(shù)差異較大賦存于粘土層之上人工填土中大氣降水、溝渠和附近居民的生活用水水量水位變化大，且不穩(wěn)定粘土的裂隙水弱不透水層粘土層中賦存有少量裂隙水靠上層滯水或粘土本身的毛細水補給水量受季節(jié)性變化明顯，粘土裂隙水動態(tài)變化顯著，無穩(wěn)定水位，難以形成貫通的自由水面。對工程影響較小。松散土層的孔隙水弱較大含粘土卵石中賦存少量大氣降水和區(qū)域地表水含水量較小對工程有一定影響基巖溶孔溶隙裂隙水較差屬弱透水層賦存于紅色泥巖、砂巖風化裂隙中大氣降水和地表水該含水層地下水富集規(guī)律性較差，在一定條件下，某些地方可形成富水塊段。區(qū)段大部分泥巖的含水量較小，對地鐵開挖影響較小，但不排除區(qū)段局部地段有富水條件，儲藏有一定裂隙水。四盾構區(qū)間施工總體籌劃五盾構機選型針對本標段膨脹性中風化泥巖及成都較為普遍的砂卵石地層，經(jīng)專家論證采用美國羅賓斯φ6260mm土壓平衡盾構機，盾體總長8950mm，盾尾外徑6260mm，盾尾內(nèi)徑6060，盾尾間隙（半徑方向）30mm，盾尾鋼板厚度100mm；刀盤驅動采用變頻驅動，刀盤總功率900KW，開口率為33%，最大允許260mm礫石通過；最大推力3600t，額定扭矩為5628KN.m；鉸接方式采用主動鉸接。盾構機特點：1、變頻電驅動：控制平穩(wěn)、功率利用率高；2、刀盤開口率大：可減少刀盤結泥餅幾率、有利于出渣；3、主動鉸接：盾構機姿態(tài)調(diào)整更容易，且姿態(tài)調(diào)整時可減少對管片的損傷；羅賓斯刀盤圖序號名稱數(shù)量1單刃貝殼刀162雙刃貝殼刀83單刃滾刀74刀箱保護刀205邊緣保護刀246噴射頭保護刀67導向刀48磨損檢測刀19刮刀102刀具數(shù)量表六本區(qū)間盾構掘進6.1確定合理的盾構掘進參數(shù)盾構機在09年12月31日始發(fā)，截止到10年5月10日左線已經(jīng)掘進1340m，單班最高掘進12環(huán)，日最高掘進19環(huán)，月最高掘進305環(huán)，月平均335m。

盾構掘進參數(shù)表掘進模式推力（t）扭矩（t.m）刀盤轉速（rpm）土倉壓力（bar）螺旋機轉速（rpm）掘進速度（mm/min）出土量（m3）欠壓500-80015-301.5-20.8-1.25-1040-60706.2嚴格控制出土量盾構機開挖外徑為6300mm，每一環(huán)1500mm寬管片掘進理論出渣量為46.73m3。為嚴格控制出土量，保證掌子面穩(wěn)定，控制地表變形，我們采取了丈量土箱渣土體積，龍門吊土箱稱重等方式來確定每環(huán)掘進的出土量70m3，得出每環(huán)出土是比較合適的，渣土松散系數(shù)為1.5。盾構開挖直徑與管片間有150mm間隙，理論同步注漿量為1.5（6.32－62）/4＝4.345m3，一環(huán)同步注漿量為6.5m3～8m3。根據(jù)掘進速度，我們對同步注漿漿液配比進行了調(diào)整，調(diào)整后漿液凝固速度與管片掘進速度相適應，保證了成形隧道的穩(wěn)定。

同步注漿壓力控制在1.2bar-1.8bar之間。6.3同步注漿6.4盾構機姿態(tài)控制本標段盾構機采用PPS導向系統(tǒng)與人工復測的方式來控制盾構機姿態(tài)，PPS系統(tǒng)配置了導向、自動定位、掘進程序軟件和顯示器等，能夠全天候在盾構機主控室動態(tài)顯示盾構機當前位置與隧道設計軸線的偏差以及趨勢。在隧道掘進過程中誤差始終保持在允許的偏差范圍內(nèi)。PPS界面6.5碴土改良碴土改良對于盾構施工至關重要。選擇與膨脹性泥巖相適應的碴土改良參數(shù)，正確匹配泡沫系統(tǒng)CF、FRE、FIR參數(shù)，才能有效改良。

盾構掘進至75m左右時，發(fā)現(xiàn)盾構推進壓力及刀盤扭矩均增大，決定開倉檢查，結果發(fā)現(xiàn)土倉內(nèi)結有泥餅。處理措施：1、開倉進行了人工清理泥餅；2、對盾構機的泡沫系統(tǒng)進行了重新設置和調(diào)試，重點調(diào)整了泡沫劑在不同地層中的注入率，調(diào)試后明顯改善了碴土的流動性，避免了再次出現(xiàn)結泥餅現(xiàn)象的發(fā)生。土倉結泥餅泥巖三次開倉檢查滾刀三次開倉檢查滾刀三次開倉檢查刮刀

三次開倉檢查刮刀改良后渣土渣土螺旋機排出的卵石含粘土卵石適宜膨脹性泥巖的盾構機選型、合理的掘進參數(shù)及碴土改良措施，是膨脹性泥巖掘進施工的關鍵。

通過采取地面預注漿及跟蹤注漿等施工措施后，本區(qū)間盾構機已經(jīng)陸續(xù)安全穿越了兩個特別重大危險源（東干渠、鳳凰水產(chǎn)市場）及一個重大危險源（華西六層住宅樓）。

第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)表明：地面監(jiān)測顯示最大沉降量為-4mm。

8施工管理8.1班組建設8.2盾構監(jiān)造8.3盾構吊裝調(diào)試8.4盾構掘進

8.1班組建設2009年8月，項目部領導班子開會討論了盾構掘進工作如何開展等事宜，為了貫徹落實好集團公司及我公司領導的指示，遵照公司“打造一流城市軌道交通專業(yè)化施工隊伍”的戰(zhàn)略發(fā)展大局，堅持“盾構施工要一變二，二變四，不斷壯大自己施工隊伍的方針”不動搖，結合兄弟單位的施工管理經(jīng)驗教訓，決定本項目組建架子隊.8.1班組建設首先要培養(yǎng)更多的“子弟兵”，熟悉并精通自己的崗位，再進行崗位交換，一專多能；其次，培養(yǎng)更多優(yōu)秀的農(nóng)民工，讓他們深深的感受到我們的企業(yè)文化，我們施工到哪里，他們就跟隨到哪里。8.1班組建設2009年11月，盾構架子隊組建，共70人，其中公司職工18人，農(nóng)民工52人，包括學員10名。分為掘進一班和掘進二班兩個班組，每個班組由掘進工班和地面輔助工班組成。8.1班組建設掘進工班由班長、盾構司機、機械工程師、電氣工程師、管片拼裝手、注漿手、管道安裝工、調(diào)車員、司索工、電瓶車司機組成，負責洞內(nèi)掘進、設備維護等所有工作。地面工班龍門吊司機、司索工、拌合站、機修等組成，負責洞內(nèi)物資供應和渣土垂直運輸。8.2盾構監(jiān)造8.3盾構吊裝調(diào)試8.4盾構掘進9.體會1.好的經(jīng)驗：*著重于方案的論證和驗算，在通風、供水、砂漿供給方面做了大量優(yōu)化方案的工作，方案合理，節(jié)約費用；*用于探索，積極尋求最低成本的渣土改良方案；*立足結構件的自制，節(jié)約費用；*強化盾構機合同管理，爭取利益（如刀具、服務等）2