軟硬不均地層盾構(gòu)掘進技術(shù)交流匯報材料演示文稿

軟硬不均地層盾構(gòu)掘進技術(shù)交流匯報材料演示文稿當(dāng)前第1頁\共有41頁\編于星期二\14點優(yōu)選軟硬不均地層盾構(gòu)掘進技術(shù)交流匯報材料當(dāng)前第2頁\共有41頁\編于星期二\14點一、工程概況目錄七、結(jié)論、結(jié)語二、施工重難點分析三、上軟下硬段掘進前技術(shù)措施四、小里程段上軟下硬地層掘進五、大里程段上軟下硬地層掘進六、經(jīng)濟效果分析當(dāng)前第3頁\共有41頁\編于星期二\14點一、工程概況車~紅區(qū)間采取盾構(gòu)法施工，全長約5.5Km。采用4臺φ6980大盾構(gòu)由中部始發(fā)井向兩端車站掘進。當(dāng)前第4頁\共有41頁\編于星期二\14點1.1區(qū)間大里程段概況深圳地鐵11號線盾構(gòu)始發(fā)井至紅樹灣站起止里程左線總長1869.165米,右線總長1861.604米，該段線路最小曲線半徑600m，線間距13～37.6m；隧道最大縱坡24‰，最小縱坡4‰，區(qū)間共設(shè)3個聯(lián)絡(luò)通道，聯(lián)絡(luò)通道兼做換刀加固區(qū)。車紅區(qū)間盾構(gòu)井-紅樹灣站區(qū)間平面圖當(dāng)前第5頁\共有41頁\編于星期二\14點

車紅區(qū)間盾構(gòu)井-紅樹灣站區(qū)間地質(zhì)剖面圖1.2水文及地質(zhì)情況當(dāng)前第6頁\共有41頁\編于星期二\14點

1.2水文及地質(zhì)情況區(qū)間隧道穿越地質(zhì)主要為礫質(zhì)粘性土、全風(fēng)化粗?；◢弾r，在左右線里程DK7+480.5~DK7+764.7部位總計284m存在硬巖突起。

從取芯結(jié)果顯示，巖體完整性較好，巖層天然抗壓強度為37.3～126.1MPa，平均值為81.7MPa。左線地質(zhì)斷面圖如下所示：硬巖突起段取芯照片當(dāng)前第7頁\共有41頁\編于星期二\14點全斷面硬巖總計121m，頭尾兩側(cè)均為上軟下硬地層，基巖突起大里程段72m有條件施做預(yù)裂爆破注漿處理，該工作已于去年7月完成，小里程段由于地處歡樂海岸酒店綠化帶，未進行預(yù)處理。

上軟下硬大小里程段平面位置圖當(dāng)前第8頁\共有41頁\編于星期二\14點參數(shù)名稱單位數(shù)值最大轉(zhuǎn)速rpm3.6最大推力T5060刀盤開口率（中心開口率）%33（38）中心雙聯(lián)滾刀（數(shù)量）把6中心雙聯(lián)滾刀（高度）mm175單刃滾刀（數(shù)量）把38單刃滾刀（高度）mm175切刀（數(shù)量）把60切刀（高度）mm135最大工作壓力Bar3最大扭矩Kn.m9700盾構(gòu)機主要參數(shù)表1.3盾構(gòu)機設(shè)計概況本區(qū)間設(shè)計的兩臺盾構(gòu)機主要參數(shù)如下表：當(dāng)前第9頁\共有41頁\編于星期二\14點盾構(gòu)機刀盤布置圖1.3盾構(gòu)機設(shè)計概況針對軟硬不均地層掘進，盾構(gòu)機制作前已做如下設(shè)計優(yōu)化1、主驅(qū)動采用大功率設(shè)計。2、中心部位設(shè)有面積足夠大的開口率。3、6個泡沫口，2個膨潤土口，單管單泵。4、軸式雙碴門設(shè)計。當(dāng)前第10頁\共有41頁\編于星期二\14點1.4施工進展情況區(qū)間左線于2013年7月始發(fā)，右線9月始發(fā)，截止4月7日左線已累計完成826環(huán)，占總量66%，右線完成642環(huán)，占總量的52%。左右線盾構(gòu)已全部通過硬巖段及上軟下硬地層，上軟下硬地層平均掘進速度2.2m/d，單臺盾構(gòu)月平均掘進67m。盾構(gòu)機吊裝下井當(dāng)前第11頁\共有41頁\編于星期二\14點

二、施工重難點分析①軟硬不均地層掘進易造成地表沉降②軟硬不均地層掘進刀具磨損嚴(yán)重當(dāng)前第12頁\共有41頁\編于星期二\14點

二、施工重難點分析③硬巖段掘進邊滾刀磨損快，容易出現(xiàn)盾構(gòu)卡殼④軟硬不均地層掘進需頻繁開倉檢查刀具，開倉風(fēng)險大當(dāng)前第13頁\共有41頁\編于星期二\14點

二、施工重難點分析⑤軟硬不均段地處下坡，對掘進不利⑥爆破區(qū)掘進時，由于原有地表注漿孔可能存在封堵不密實，將會出現(xiàn)螺機噴涌、地表冒漿等問題⑦硬巖段人工換刀困難當(dāng)前第14頁\共有41頁\編于星期二\14點

三、軟硬不均地層掘進前技術(shù)措施3.1加密補勘在詳勘基礎(chǔ)上，加密布孔，保證沿線每5m有一個地質(zhì)取芯資料，充分了解巖面變化情況，盡可能排查孤石分部情況。當(dāng)前第15頁\共有41頁\編于星期二\14點

三、軟硬不均地層掘進前技術(shù)措施3.2孤石處理補勘過程中發(fā)現(xiàn)孤石，采用以下步驟處理。在歡樂海岸別墅區(qū)內(nèi)，我部在前期補勘施工過程中發(fā)現(xiàn)4處疑似孤石，證明該區(qū)段球狀風(fēng)化體非常發(fā)育，對孤石我部均提前采取破碎處理。發(fā)現(xiàn)取芯異常周邊加密勘察探孔大致確定孤石形狀沖樁機破碎砼回灌封堵沖樁機破碎孤石當(dāng)前第16頁\共有41頁\編于星期二\14點三、軟硬不均地層掘進前技術(shù)措施3.3小里程上軟下硬段預(yù)裂爆破及注漿處理上軟下硬段大里程部位前期具備預(yù)處理條件，設(shè)計采用地表鉆孔預(yù)裂爆破+深孔袖閥管預(yù)注漿工藝。要求預(yù)裂爆破后巖石塊徑≤30cm，滿足螺機出渣要求，現(xiàn)場爆破后檢驗孔顯示爆破效果滿足要求。爆破作業(yè)施工現(xiàn)場預(yù)注漿施工當(dāng)前第17頁\共有41頁\編于星期二\14點11號線車紅區(qū)間人工湖在建別墅局部爆破范圍硬巖分布范圍補勘范圍V6V14V15V12V13孤石發(fā)育范圍上軟下硬地層爆破施工平面示意圖當(dāng)前第18頁\共有41頁\編于星期二\14點巖面線右線隧道7m284m巖面線左線隧道6m271m補勘（間距5m）揭示微風(fēng)化巖抗壓強度為70～90MPa，極值為122Mpa。補勘范圍補勘范圍詳勘揭示微風(fēng)化巖天然抗壓強度為71～125MPa。地層分布從上到下主要為：素填土、砂層、淤泥層、礫質(zhì)粘性土層、全強中微風(fēng)化粗?；◢弾r。隧道洞身主要位于微風(fēng)化粗?；◢弾r中。15m15m當(dāng)前第19頁\共有41頁\編于星期二\14點V13棟別墅右線隧道10m左線隧道V13棟別墅16m15m10m袖閥管注漿袖閥管注漿26m80×8060×60換刀加固122MPa65m58MPa70MPa90MPa50×50換刀加固60×6080×8080×8073m當(dāng)前第20頁\共有41頁\編于星期二\14點別墅區(qū)內(nèi)人工湖蓄水現(xiàn)場照片別墅區(qū)人工湖現(xiàn)場照片當(dāng)前第21頁\共有41頁\編于星期二\14點3.4換刀點的設(shè)置及加固措施區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道范圍均設(shè)計為換刀檢查點，換刀點采用旋噴樁提前對隧道范圍進行預(yù)加固處理。采用旋噴樁密排孔對隧道范圍內(nèi)進行預(yù)加固。硬巖段前后換刀檢查點如下所示換刀檢查點平面位置圖爆破區(qū)換刀檢查點9#聯(lián)絡(luò)通道換刀檢查點預(yù)加固施工照片當(dāng)前第22頁\共有41頁\編于星期二\14點換刀加固區(qū)面積為9.1m*5.2m，加固高度為隧道底部下1米至隧道頂部上3米，施工平面圖和斷面圖如下所示：當(dāng)前第23頁\共有41頁\編于星期二\14點四、小里程段上軟下硬掘進4.1推進參數(shù)專家會擬定參數(shù)：上軟下硬段刀盤轉(zhuǎn)速≤1.2r/min，推力＜2000t，扭矩不超過2000KN·m。貫入度不小于5mm進行控制。邊滾刀最大磨損＜15mm，中心刀最大磨損＜25mm，超過該指標(biāo)立即更換。實際推進參數(shù)：左右線在上軟下硬地層中實際刀盤轉(zhuǎn)速1.5rpm，掘進速度8mm/min，貫入度4～6mm，上部土倉壓力1.0～1.3bar，扭矩1700~2000KN·m，實際掘進參數(shù)基本不脫離擬定值。當(dāng)前第24頁\共有41頁\編于星期二\14點四、小里程段上軟下硬掘進4.2刀具磨損情況小里程段上軟下硬地層中新更換的單刃滾刀可以使用約15-20環(huán)，中心刀15環(huán)左右。其中內(nèi)圈滾刀較多出現(xiàn)偏磨，外圈滾刀除偏磨外，還有斷刀圈及缺口等現(xiàn)象。刀具嚴(yán)重偏磨照片（單刃滾刀）當(dāng)前第25頁\共有41頁\編于星期二\14點刀具嚴(yán)重偏磨照片（中心滾刀）當(dāng)前第26頁\共有41頁\編于星期二\14點中心刀更換作業(yè)中心刀更換比較困難，遇螺栓斷裂時更換速度約2天/把。新刀安裝需掏挖刀槽，高強度微風(fēng)化巖層中，風(fēng)鎬作業(yè)效率低。我部采用取芯機取芯的輔助方式，提高了掏挖刀槽的效率。當(dāng)前第27頁\共有41頁\編于星期二\14點改良后渣土情況四、小里程段上軟下硬掘進4.3渣土改良碴土改良采用優(yōu)質(zhì)泡沫+膨潤土泥漿，泡沫原液比例1%，氣流量600L/min，注入率30%，膨脹率12%。膨潤土流量3m3/h。當(dāng)前第28頁\共有41頁\編于星期二\14點螺機噴涌及現(xiàn)場處理照片4.4防噴涌措施由于掌子面地下水含量豐富，隧道位于下坡段，盾構(gòu)外部水體匯集刀盤及土倉內(nèi)，為防止坍塌又需要保證較高土壓力，造成螺機噴涌。當(dāng)前第29頁\共有41頁\編于星期二\14點掘進過程中高粘度泥漿配合比4.4防噴涌措施①加入了高粘度泥漿，改變碴土的附著性，噴涌現(xiàn)象得到改善，碴土可以順利通過皮帶機輸送。鈉基膨潤土制漿劑1型制漿劑3型水粘度70102080093②縮短同步注漿初凝時間，調(diào)整后的漿液初凝時間為2.5h，基本吻合硬巖段每環(huán)純掘進時間3h。鈉基膨潤土水泥粉煤灰河砂水96120290400400調(diào)整后同步注漿配合比當(dāng)前第30頁\共有41頁\編于星期二\14點4.4防噴涌措施③及時進行二次注漿，管片外部每5環(huán)一道雙液漿止水環(huán)封堵。由于地層含水量豐富，同步注漿容易被稀釋，為保證二次注漿質(zhì)量，采用如下措施控制注漿效果

a:高粘度膨潤土泥漿填滿土倉b:高濃度膨潤土填充盾殼,從尾盾至前盾c:打開管片吊裝孔注漿，由下至上，由掌子面向后延伸至第五環(huán)d：間歇性注漿，注漿壓力小于1兆帕e：相鄰管片頂部吊裝孔打開，保證壓力不會瞬時過大造成管片受損。當(dāng)前第31頁\共有41頁\編于星期二\14點4.5小里程段上軟下硬掘進出現(xiàn)問題①地表沉降，尤其是管片脫出盾尾時尤為明顯，主要原因是同步注漿無法有效填充管片與土體空隙。左線ZK7+550脫出盾尾沉降照片現(xiàn)場注漿回填照片當(dāng)前第32頁\共有41頁\編于星期二\14點4.5小里程段上軟下硬掘進出現(xiàn)問題②刀具損壞嚴(yán)重，致使推力突然變大，推進速度降低主要原因為中心刀及外圈滾刀磨損嚴(yán)重，但該段區(qū)域地表無加固條件，帶壓進倉由于地下水影響，亦無條件作業(yè)，現(xiàn)場對地質(zhì)情況估計不充分。出現(xiàn)問題時刀盤位置該段地層地質(zhì)剖面圖當(dāng)前第33頁\共有41頁\編于星期二\14點刀具磨損照片填倉處理照片當(dāng)前第34頁\共有41頁\編于星期二\14點

小里程段上軟下硬地層施工小結(jié)①同步注漿效果不好，二次注漿要有及時跟進，做到常態(tài)化。②不斷嘗試渣土改良工藝，達到最佳效果③保證二次注漿工藝質(zhì)量的同時避免雙液漿對盾構(gòu)機的損害④不能盲目相信地質(zhì)情況，遇到異常情況時及時停機處理⑤刀具磨損量大，應(yīng)盡可能多的設(shè)置換刀加固區(qū)，進行常壓換刀。當(dāng)前第35頁\共有41頁\編于星期二\14點五、大里程段上軟下硬掘進5.1推進參數(shù)專家會擬定參數(shù)：刀盤轉(zhuǎn)速≤1.5r/min，全土壓掘進，貫入度不大于5mm進行控制。邊滾刀最大磨損＜15mm，中心刀最大磨損＜25mm，超過該指標(biāo)立即更換。實際推進參數(shù)：

刀盤轉(zhuǎn)速：1.5R貫入度8～10mm，扭矩<2300KN·m，推力＜2200t。當(dāng)前第36頁\共有41頁\編于星期二\14點五、大里程段上軟下硬掘進5.2大里程段上軟下硬掘進出現(xiàn)問題（1）保壓困難爆破處理以后，圍巖裂隙發(fā)育，地表處理過程中封孔不到位，掘進時土倉內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)漏氣等情況，在人工湖內(nèi)出現(xiàn)冒泡、冒漿。地表冒漿、湖面冒泡情況當(dāng)前第37頁\共有41頁\編于星期二\14點五、大里程段上軟下硬掘進5.2大里程段上軟下硬掘進出現(xiàn)問題（2）碴土中有鉆桿爆破及注漿過程中有殘留的鉆桿未完全排除，在盾構(gòu)掘進過程中，從螺機出來有鉆桿和鉆頭導(dǎo)致螺機故障，所幸未發(fā)生重大機械事故。螺機內(nèi)撿出的地質(zhì)鉆桿及鉆頭當(dāng)前第38頁\共有41頁\編于星期二\14點五、大里程段上軟下硬掘進5.2大里程段上軟下硬掘進出現(xiàn)問題