科技交流材料—地鐵小曲線半徑盾構(gòu)施工技術(shù)培訓(xùn).ppt

1、武漢市軌道交通11號線,201709,光谷四路-光谷五路站區(qū)間右線 盾構(gòu)施工經(jīng)驗(yàn)交流,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,1、工程簡介 光谷四路站-光谷五路站位于武漢市東湖新技術(shù)開發(fā)區(qū)光谷四路至光谷五路之間,從高新大道弧形延伸至神墩一路；區(qū)間線路出光谷四路站后，沿高新大道向東行右轉(zhuǎn)，穿越低矮坡地后，再左轉(zhuǎn)下穿神墩一路，終于光谷五路站。,一、工程概況,區(qū)間設(shè)計(jì)里程范圍：右CK46+653.274m右CK47+675.421m（左CK46+654.325m左CK47+675.421m，長鏈0.881m），右線長約1022.147m。采用盾構(gòu)法施工，線

2、間距為13.021.20m。在右CK47+115.000m（左CK27+134.931m）處設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道。線路平面最小曲線半徑350m，豎曲線最小半徑3000m，縱坡為-6.062。 本區(qū)間沿線無建（構(gòu)）筑物影響。,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,2、地質(zhì)情況 隧道穿越的地層主要為（20a-2）中風(fēng)化泥巖，局部為（20c-2）中風(fēng)化鈣質(zhì)泥巖、 （20a-2s）強(qiáng)中風(fēng)化泥巖，巖石最大天然單軸抗壓強(qiáng)度30.85MPa（最小天然單軸抗壓強(qiáng)度2.14MPa），最大飽和單軸抗壓強(qiáng)度13.63MPa。隧道覆土厚度約11.95m27.86m。沿線地面有一定起伏，地面標(biāo)高一般在33.0049.64m

3、，局部高程低至20.0m，高至50.0m，堆積壟崗區(qū)老黏性土埋藏相對較淺，場地上部土層以一般黏性土與老黏性土組成，基巖埋藏較淺。,一、工程概況,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,一、工程概況,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,區(qū)間隧道采用C50 、P12鋼筋混凝土管片，管片內(nèi)徑5.5m、外徑6.2m、厚度350mm、寬度1.5m。采用通用型襯砌環(huán)形式，楔形量40mm，錯縫拼裝，六塊分塊方案（一塊封頂塊K，兩塊鄰接塊B1、B2，三塊標(biāo)準(zhǔn)塊A1、A2、A3），塊與塊、環(huán)與環(huán)之間均采用8.8級M30彎螺栓連接，縱縫設(shè)凹凸榫。,3、區(qū)間管片設(shè)計(jì)概況,一、工程概況,中國電建武漢地鐵11號

4、線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,一、工程概況,4、盾構(gòu)機(jī)概況 本區(qū)間右線隧道采用奧村復(fù)合式土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)（上海力行LX-13）施工，統(tǒng)一編號為：4號盾構(gòu)機(jī)，主要技術(shù)參數(shù)如下。,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,二、施工過程情況,區(qū)間右線因進(jìn)入隧道3.412m后由緩和曲線變?yōu)閳A曲線，平曲線半徑350m，考慮能合理的擬合隧道線路，采取割線始發(fā)方式，在始發(fā)后短距離糾偏，使刀盤中心回到設(shè)計(jì)隧道中線上；始發(fā)托架安裝時按照刀盤中心在洞門鋼環(huán)位置向隧道中心線右側(cè)偏移20mm及盾尾后部中心向隧道中心線左側(cè)偏移300mm進(jìn)行安裝，在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)16.8m后刀盤中心與隧道中心線重合，隨后根據(jù)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)、管片姿態(tài)、曲線

5、擬合計(jì)算參數(shù)控制掘進(jìn)。 2015年11月2日開始掘進(jìn)拼裝正1環(huán)，11月4日掘進(jìn)拼裝正6環(huán)，刀盤前點(diǎn)與隧道中心線相交，在掘進(jìn)過程中收到測量中心反饋原提供的測量導(dǎo)線控制點(diǎn)坐標(biāo)存在向隧道中心線偏移右側(cè)30mm，要求按照后期復(fù)核提供的控制坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行施工，至2015年11月7日掘進(jìn)拼裝正20環(huán)時渣土中存在大塊中等風(fēng)化鈣質(zhì)泥巖，盾構(gòu)機(jī)前點(diǎn)姿態(tài)向左偏移加大，隨即增加盾構(gòu)機(jī)左側(cè)千斤頂推力，減小盾構(gòu)機(jī)右側(cè)千斤頂推力，加大糾偏量后，由于處在350m小半徑曲線掘進(jìn)，管片脫出盾尾時受到向左的側(cè)向力加大，導(dǎo)致管片環(huán)與管片環(huán)之間產(chǎn)生輕微錯動，造成個別部位管片螺栓將內(nèi)弧面?zhèn)葔毫选?至2015年11月17日掘進(jìn)拼裝正63環(huán)，

6、自查統(tǒng)計(jì)有28環(huán)成型管片存在不同程度的破損與錯臺，集中在23環(huán)40環(huán)（因盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)偏左糾偏處理導(dǎo)致15環(huán)30環(huán)成型管片局部錯臺達(dá)2.5cm，31環(huán)40環(huán)成型管片局部錯臺達(dá)2.9cm，破損17環(huán)）、54環(huán)61環(huán)（成型管片局部錯臺達(dá)1.7cm，破損5環(huán)）。壓裂破損嚴(yán)重部位主要分布于隧道腰線附近及拱頂部位的管片部分內(nèi)弧面?zhèn)嚷菟撞课弧?中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,二、施工過程情況,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,第2123環(huán)管片破損位置5點(diǎn)位 第2930環(huán)管片破損位置11點(diǎn)位 針對21環(huán)30環(huán)管片破損、錯臺原因，項(xiàng)目經(jīng)理部于2015年11月10日在現(xiàn)場召開專題會議，進(jìn)行認(rèn)真討

7、論分析總結(jié)，同時邀請項(xiàng)目公司領(lǐng)導(dǎo)、監(jiān)理單位領(lǐng)導(dǎo)、專家等參加，提出寶貴意見與建議措施如下： 1）控制盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)推力在10000KN左右，根據(jù)現(xiàn)場情況控制掘進(jìn)速度控制在1520mm/min； 2）控制盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，前點(diǎn)控制不超過左偏-30mm；,二、施工過程情況,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,3）根據(jù)端面平整情況在環(huán)向縫上增加軟木襯墊； 4）下部盾構(gòu)鉸接油缸微收，控制垂直方向姿態(tài)； 5）加強(qiáng)同步注漿、二次注漿質(zhì)量控制、加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)督管理； 6）加強(qiáng)人員組織管理措施，盾構(gòu)司機(jī)與管片拼裝人員之間對盾構(gòu)姿態(tài)、管片姿態(tài)、推進(jìn)千斤頂行程差等參數(shù)進(jìn)行交流溝通，確定K塊管片拼裝位置，盾構(gòu)司機(jī)要清楚成型管

8、片環(huán)質(zhì)量、上環(huán)掘進(jìn)時的推力、鉸接行程差、盾構(gòu)姿態(tài)及渣樣，及時調(diào)整下環(huán)掘進(jìn)參數(shù)。 通過以上控制，盾構(gòu)姿態(tài)由刀盤水平偏差-28mm，刀盤垂直偏差-20mm，盾尾水平偏差-84mm，盾尾垂直偏差-15mm糾偏調(diào)整至刀盤水平偏差21mm，刀盤垂直偏差17mm，盾尾水平偏差-27mm，盾尾垂直偏差-32mm。管片安裝質(zhì)量有所好轉(zhuǎn)。,二、施工過程情況,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,二、施工過程情況,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,2015年11月21日負(fù)環(huán)管片拆除恢復(fù)掘進(jìn)，至11月23日掘進(jìn)5環(huán)（累計(jì)正68環(huán)），盾構(gòu)姿態(tài)出現(xiàn)向左偏移的趨勢，64環(huán)68環(huán)管片部分內(nèi)弧面螺栓孔部位再次出現(xiàn)

9、脫出盾尾后壓裂破損現(xiàn)象，主要分布于頂拱部位。 在原來采取措施的基礎(chǔ)上增加1次掘進(jìn)過程中收縮推進(jìn)油缸釋放應(yīng)力、加強(qiáng)二次注漿跟進(jìn)（在盾尾已拼裝成型的倒數(shù)第三環(huán)、第五環(huán)管片進(jìn)行二次注漿形成環(huán)箍，增強(qiáng)成型隧道的穩(wěn)定性，抵抗掘進(jìn)與糾偏引起的管片移位）、項(xiàng)目班子成員現(xiàn)場跟機(jī)值班，督促及時調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)。至2015年11月30日掘進(jìn)到正106環(huán)，盾構(gòu)姿態(tài)由刀盤水平偏差-7mm、垂直偏差21mm，盾尾水平偏差-55mm、垂直偏差18mm糾偏調(diào)整至刀盤水平偏差24mm、垂直偏差-18mm，盾尾水平偏差-42mm、垂直偏差-35mm。盾構(gòu)姿態(tài)、管片安裝質(zhì)量逐步改善，但管片脫出盾尾后仍存在局部邊角破裂、錯臺現(xiàn)象。 7

10、1環(huán)85環(huán)盾構(gòu)施工掘進(jìn)主要技術(shù)參數(shù)如下表：,二、施工過程情況,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,二、施工過程情況,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,針對本次盾構(gòu)姿態(tài)、管片破損質(zhì)量問題重復(fù)出現(xiàn)，公司領(lǐng)導(dǎo)高度重視，在此期間也得到項(xiàng)目公司領(lǐng)導(dǎo)的大力支持與幫扶，多次組織項(xiàng)目經(jīng)理部管理人員、盾構(gòu)司機(jī)、拼裝手召開原因分析會，提出改進(jìn)措施并安排具有多年盾構(gòu)施工經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)工程師到現(xiàn)場跟機(jī)值班指導(dǎo)。并于2015年12月3日邀請盾構(gòu)專業(yè)土木工程與機(jī)械設(shè)備工程專家到現(xiàn)場進(jìn)行咨詢、分析，根據(jù)專家意見歸納采取措施如下： 1）定期檢查邊緣滾刀（磨耗控制在5mm以內(nèi)）和刮刀，及時更換，保證開挖直徑以便降低摩

11、擦阻力，減小推力，從而降低管片所受到的縱向壓力，所受的橫向側(cè)壓力減小，環(huán)向錯臺減小，管片內(nèi)弧面?zhèn)缺宦菟▔罕懒训臋C(jī)率減??； 2）在全斷面中風(fēng)化泥巖段采取半倉掘進(jìn)模式，降低推力和扭矩，從而使管片所受的橫向側(cè)壓力減小； 3）從前盾體上的910點(diǎn)位徑向孔往盾殼外注入泡沫劑或膨潤土或水，降低前盾體及中盾一殼體與掘削面之間的摩擦阻力，加大作用在前盾體及中盾一沿其中軸線方向前進(jìn)的推力，減少了向設(shè)計(jì)軸線外側(cè)的分力，從而使中盾二和盾尾能快速帶入設(shè)計(jì)軸線的內(nèi)側(cè)，減小盾體漂移； 4）在每環(huán)掘進(jìn)至900mm和1400mm時停止推進(jìn)，在管片拼裝模式下逐個收伸推進(jìn)千斤頂，釋放推進(jìn)千斤頂撐靴與管片環(huán)面之間的橫向應(yīng)力及因刀盤

12、旋轉(zhuǎn)作用于盾體的環(huán)向扭力，從而減小管片脫出盾尾后的一次錯動量，避免因一次錯臺過大造成管片崩裂； 5）根據(jù)盾尾間隙及盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)合理選擇K塊拼裝點(diǎn)位；,二、施工過程情況,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,6）管片螺栓在脫出盾尾后再次復(fù)緊到位； 7）同步注漿量及時跟進(jìn)，二次注漿從脫出盾尾的第5環(huán)管片的1011點(diǎn)位開始注水泥水玻璃雙液漿，在雙液漿混合處安裝壓力表，注入壓力為0.3MPa，減小管片漂移； 8）在中盾二和盾尾帶入設(shè)計(jì)軸線的內(nèi)側(cè)后，調(diào)整鉸接角度（左右鉸接行程差控制在75mm左右），使盾體前中后三點(diǎn)所在圓的半徑為350m，然后不再調(diào)整鉸接角度，通過調(diào)整左側(cè)推進(jìn)千斤頂推力來保持盾體沿設(shè)計(jì)

13、軸線內(nèi)側(cè)偏離20-30mm掘進(jìn)，從而保持成型隧道軸線與設(shè)計(jì)軸線基本重合。 按照專家意見與措施落實(shí)，公司安排兩名具有多年盾構(gòu)施工經(jīng)驗(yàn)的部門負(fù)責(zé)人在現(xiàn)場進(jìn)行跟機(jī)值班，并聘請專家現(xiàn)場指導(dǎo)了近半個月，至2015年12月10日掘進(jìn)正163環(huán)，存在刀盤扭矩持續(xù)增大、掘進(jìn)速度降低（掘進(jìn)速度約10mm/min）、盾構(gòu)機(jī)糾偏困難的現(xiàn)象，停機(jī)開倉檢查，有少量結(jié)泥餅現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)有18把刀具損壞嚴(yán)重，其中7把中心滾刀、11把正面滾刀均為刀圈斷裂、合金齒脫落，初步判定刀具質(zhì)量存在一定問題。 更換刀具后，至2015年12月25日221、222環(huán)、223環(huán)、224環(huán)、225環(huán)推進(jìn)過程中，刀盤扭矩偶爾出現(xiàn)增大現(xiàn)象；至2015年

14、12月26日掘進(jìn)正232環(huán)，存在刀盤扭矩增大（刀盤扭矩由2.0MN.m增加到4.0MN.m），掘進(jìn)速度降低，停機(jī)開倉檢查，有少量結(jié)泥餅現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)2把刀具損壞嚴(yán)重，1把正面滾刀刀圈破裂、合金齒斷裂脫落，1把邊緣滾刀刀圈斷裂，均為原裝刀具。 隨后調(diào)整泡沫劑參數(shù)，目前渣土改良效果較好。,二、施工過程情況,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,刀圈斷裂情況（第一次刀具檢查） 合金齒斷裂脫落情況 刀圈破裂 合金齒斷裂脫落情況（第二次刀具檢查）,二、施工過程情況,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,252環(huán)258環(huán)盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)與管片封頂塊拼裝位置 252環(huán)258環(huán)盾構(gòu)掘進(jìn)施工管片破損情況

15、,二、施工過程情況,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,264環(huán)273環(huán)盾構(gòu)掘進(jìn)施工技術(shù)參數(shù) 通過外請專家組現(xiàn)場咨詢，項(xiàng)目部對專家組提出的針對盾構(gòu)管片破損整改意見認(rèn)真落實(shí)，同時加強(qiáng)現(xiàn)場施工管理、有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員現(xiàn)場盯守、加強(qiáng)施工質(zhì)量過程管控，并收集整理掘進(jìn)原始記錄資料，對掘進(jìn)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分析，盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)出現(xiàn)異常時及時組織召開分析會，總結(jié)出與地層相適應(yīng)的盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)。,二、施工過程情況,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,計(jì)算并擬定掘進(jìn)過程指標(biāo)及技術(shù)參數(shù) K塊管片安裝在不同點(diǎn)位時成環(huán)管片上下左右楔形量（超前）統(tǒng)計(jì)表,二、施工過程情況,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,計(jì)算并擬

16、定掘進(jìn)過程指標(biāo)及技術(shù)參數(shù) 管片拼裝封頂塊位置選擇表,二、施工過程情況,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,計(jì)算并擬定掘進(jìn)過程指標(biāo)及技術(shù)參數(shù)：,二、施工過程情況,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,第433環(huán)掘進(jìn)過程指標(biāo)及技術(shù)參數(shù)： 盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)中 推進(jìn)中鉸接、注漿、泡沫情況,二、施工過程情況,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,第433環(huán)掘進(jìn)過程指標(biāo)及技術(shù)參數(shù)： 掘進(jìn)中盾構(gòu)機(jī)姿態(tài) 地質(zhì)條件核查（渣樣情況）,二、施工過程情況,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,第433環(huán)掘進(jìn)過程指標(biāo)及技術(shù)參數(shù)： 掘進(jìn)完成后情況 管片螺栓安裝中,二、施工過程情況,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)

17、段項(xiàng)目經(jīng)理部,組織盾構(gòu)司機(jī)、管片拼裝手、現(xiàn)場管理人員總結(jié)學(xué)習(xí),二、施工過程情況,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,右線第463環(huán)第473環(huán)盾構(gòu)施工掘進(jìn)主要技術(shù)參數(shù)：,二、施工過程情況,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,右線第499環(huán)第523環(huán) 盾構(gòu)施工掘進(jìn)主要技術(shù)參數(shù)： 第514環(huán)未掘進(jìn)時盾構(gòu)機(jī)姿態(tài) 第514環(huán)掘進(jìn)完成后情況,二、施工過程情況,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,第514環(huán)掘進(jìn)完成后鉸接情況 二次注漿過程,二、施工過程情況,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,管片拼裝完成后成型隧道,三、總結(jié)經(jīng)驗(yàn),在實(shí)施過程中總結(jié)已施工經(jīng)驗(yàn)與分析： 1）盾構(gòu)機(jī)選型，根

18、據(jù)設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)計(jì)算盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)、管片姿態(tài)、曲線擬合情況，能滿足施工要求。 2）盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)參數(shù)，割線始發(fā)方式符合曲線盾構(gòu)施工要求，盾構(gòu)掘進(jìn)約22m左右盾構(gòu)前點(diǎn)中心與隧道中心線重合。 3）根據(jù)推力、扭矩、掘進(jìn)速度、油缸行程差，進(jìn)行測量復(fù)測工作，控制糾偏量3mm/m。推進(jìn)千斤頂左右行程差控制在20mm40mm以內(nèi)，過程中勤糾偏，每次鉸接調(diào)整量為3mm左右，掘進(jìn)1環(huán)鉸接調(diào)整量在10mm以內(nèi)。 4）結(jié)合盾構(gòu)姿態(tài)（推進(jìn)千斤頂行程差、掘進(jìn)趨向）、管片姿態(tài)、曲線擬合、盾尾間隙合理進(jìn)行管片封頂塊（K塊）拼裝點(diǎn)位選擇。 5）在轉(zhuǎn)彎段擬合盾構(gòu)機(jī)刀盤、盾尾中心與隧道中心線位置，并預(yù)控在30mm以內(nèi)。刀盤姿態(tài)：水平方向控制在曲線內(nèi)側(cè)2030mm之間、垂直方向控制在下偏0-30mm之間。,中國電建武漢地鐵11號線一標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部,三、總結(jié)經(jīng)驗(yàn),6）嚴(yán)格執(zhí)行每環(huán)掘進(jìn)至900mm和1400mm左右時停止推進(jìn)，分兩次收伸千斤頂釋放應(yīng)力的措施； 7）明確盾構(gòu)姿態(tài)、管片姿態(tài)后，進(jìn)行隧道測量復(fù)核、VMT校核，管片上浮預(yù)留量控制在10mm以內(nèi)；加強(qiáng)同步注漿及二次注漿工作跟進(jìn)，在盾尾已拼裝成型的倒數(shù)第五環(huán)進(jìn)行二次注漿形成環(huán)箍，增強(qiáng)成型隧道的穩(wěn)定性，抵抗掘進(jìn)與糾偏引起的管片移位。 8）刀具磨損更換控制指標(biāo)：邊滾刀7mm、正面滾刀15mm。定期檢查邊緣滾刀（磨耗控制在4mm7mm）和刮刀，及時更換，保證開挖直徑以便降