泥水平衡盾構(gòu)機施工總結(jié)

1、泥水平衡盾構(gòu)機施工總結(jié)本工程是我單位常規(guī)直徑地鐵盾構(gòu)第一次采用泥水盾構(gòu)機施工。在施工、操作方面可借鑒經(jīng)驗不多，造成在施工中走過了不少彎路， 出現(xiàn)了許多問題。泥水盾構(gòu)機操作的基本原則是：控制切口壓力在技 術(shù)交底范圍內(nèi)穩(wěn)定和盾構(gòu)機姿態(tài)在設(shè)計要求范圍內(nèi)的前提下，實現(xiàn)盾構(gòu)機正常掘進。切口壓力的穩(wěn)定是保證地面沉降、 安全掘進的前提條 件，而盾構(gòu)機姿態(tài)決定隧道走向是否與設(shè)計路線符合，成型隧道符合設(shè)計要求的先決條件。如果在掘進期間，切口壓力不穩(wěn)定，波動較大 的話，輕則沉降較大，重則引起地面塌方。所以在操作泥水盾構(gòu)機的 時候，每一個操作手必須清楚的明白，保證切口壓力穩(wěn)定的重要性。而盾構(gòu)機姿態(tài)是決定我們的施工是

2、否按設(shè)計路線施工，如果出現(xiàn)姿態(tài) 超限，輕則隧道管片出現(xiàn)錯臺、開裂、漏水等質(zhì)量問題，重則需要聯(lián) 系設(shè)計單位和業(yè)主，進行調(diào)線。通過一年多的泥水盾構(gòu)機施工經(jīng)驗， 結(jié)合自己以前土壓平衡盾構(gòu)機的操作經(jīng)驗， 對泥水盾構(gòu)機的施工和質(zhì) 量控制方面的一些想法做如下總結(jié)。一.工程概況：東莞市城市快速軌道交通 R2線工程（東莞火車站東莞虎門站 段）2303A標(biāo)：榴花公園站、茶山站榴花公園站區(qū)間土建工程施 工項目，位于方中路上的茶山站后，正線隧道與出入段線隧道并行約 100m由東向西穿越寬約200米的寒溪河，進入東岸大片農(nóng)田（此時 出入段線進入寒溪河?xùn)|岸的東城車輛段）、通過中間風(fēng)井及河西岸的 數(shù)幢別墅后進入莞龍路。線

3、路繼續(xù)沿莞龍路前行，繞避了數(shù)架人行天橋后到達榴花公園前的榴花公園站結(jié)束本標(biāo)段起訖里程 YDK2+298.728YDK5+502,598 ,包含1個明挖 車站（【榴花公園站】）和1個區(qū)間（【茶山站榴花公園站區(qū)間】），1 條出段線盾構(gòu)隧道（【中間風(fēng)井出段線盾構(gòu)井】），1條入段線盾構(gòu)隧 道（【茶山站入段線盾構(gòu)井】）。其中正線段茶山站榴花公園站區(qū)間 左線起訖里程為：ZDK2+301.000ZDK3+497.720、ZDK3+653.485ZDK4+118.812 ,左線長 1662.041m;右線起訖里程 為 ：YDK2+298.728YDK3+434.162、YDK3+601.659YDK4+110

4、.000,右線長 1643、775m;區(qū)間正線總長 3406.628m。其 中 ZDK3+653.485ZDK3+746.000、YDK3+601.659YDK3+690.000 采用礦山法開挖，盾構(gòu)管片襯砌。二.操作注意事項：（一）泥漿粘度控制在泥水盾構(gòu)中，泥漿的作用有兩種：維持開挖面穩(wěn)定和運送棄土。 泥水盾構(gòu)機施工時穩(wěn)定開挖面的原理為：以泥水壓力來抵抗開挖面的 土壓力和水壓力以保持開挖面的穩(wěn)定，同時，控制掌子面變形和地面沉降；在掌子面形成弱透水性泥膜，保持泥水壓力有效作用于掌子面。 泥漿作為一種運輸介質(zhì)將開挖下來的渣土以流體形式輸送，經(jīng)地面泥水處離處理設(shè)備分離，將處理過的渣土運至棄土場。泥

5、漿的比重和粘度等性能決定它穩(wěn)定開挖面和攜帶渣土的能力。（1）泥漿比重為保持開挖面的穩(wěn)定，即把開挖面的變形控制到最小限度，泥漿比重應(yīng)比較高。從理論上講，泥水比重最好能達到開挖土體的密度。但是，泥漿比重大會引起泥漿泵超負(fù)荷運轉(zhuǎn)以及地面泥水分離設(shè)備處 理困難；泥漿比重小雖可減輕泥漿泵的負(fù)荷，但因泥粒滲走量增加， 泥膜形成慢，對掌子面穩(wěn)定不利，容易造成地面沉降。因此，在選定 泥漿比重時，必須充分考慮土體的地層結(jié)構(gòu)， 在保證開挖面的穩(wěn)定的 同時也要考慮泥水分離設(shè)備的處理能力。一般情況下，在砂層中，泥 漿比重要求偏大一些，在1.201.25g/cm3在粘土層中應(yīng)當(dāng)偏小一點， 一般在 1.101.15g/c

6、m3o(2)泥水粘度泥水必須具有適當(dāng)?shù)恼承?，以收到以下效果：防止泥水中的粘土、砂粒在土倉內(nèi)的沉積，保持開挖面穩(wěn)定；提高粘性；使開挖下來的棄土以流體輸送，經(jīng)泥水分離設(shè)備處理后濾除廢 渣，將泥水分離。泥漿粘度太低，達不到攜帶棄土能力和穩(wěn)定開挖面 的要求，粘度太高會影響它的運輸能力，并造成刀盤及土倉結(jié)泥餅。 在實際掘進中，我們應(yīng)當(dāng)結(jié)合地層分布情況、泥水分離系統(tǒng)的出渣情 況、進出口泥漿粘度和比重的差值、環(huán)流系統(tǒng)是否順暢、地表沉降等 原因綜合考慮。(二)環(huán)流系統(tǒng)控制環(huán)流系統(tǒng)控制受外界影響較大，有的可控，有的無法控制。1、地層因素地層的影響對切口的壓力最為關(guān)鍵，而我們環(huán)流操作的目的就是 穩(wěn)定切口壓力。不同

7、的地層、埋深需要的切口壓力值不一樣，所以每 一個操作手必須了解和熟悉在掘進狀態(tài)下盾構(gòu)機所處在的地層、埋 深。當(dāng)?shù)貙影l(fā)生改變時，操作手提前做好掘進數(shù)據(jù)記錄，方便在相應(yīng) 的地層中尋求最佳的掘進參數(shù)。2、環(huán)流液位的控制環(huán)流液位的上升與下降直觀的反映出切口環(huán)壓力的波動，客觀的反映出土倉里面泥渣的堆積情況。A、當(dāng)液位上升快時，如果進出管流量差不大時，應(yīng)留意切口環(huán) 壓力和你的推進速度，當(dāng)切口環(huán)壓力也隨液位上升而上升時， 適當(dāng)?shù)?降低掘進速度，通過閥的切換和泵的轉(zhuǎn)速來重新保持環(huán)流平衡。B、當(dāng)液位上升快時，如果進出管流量差大時，應(yīng)當(dāng)減少進出管流量差（加大出漿量或者減少進漿量，一般采用加大排漿量） ，或 者少開

8、閥來慢慢穩(wěn)定環(huán)流平衡（對于易結(jié)泥餅的 6、7、8號地層，在 開閥的時候必要保證一定的進漿壓力，否則容易刀盤結(jié)泥餅） 。C、液位下降快時，應(yīng)減少進出管流量差，對于6、7、8號易結(jié)泥餅地層，進漿流量應(yīng)該保持在800900立方每小時的高流量（海瑞 克盾構(gòu)機），進漿壓力不小于2.2bar。全斷面砂層中流量保持在500650立方每小時，進漿壓力保持在 1.52.0bar。3、環(huán)流系統(tǒng)控制泥水盾構(gòu)機操作最重要的就是環(huán)流控制， 環(huán)流控制是否適當(dāng)直接 影響切口壓力的穩(wěn)定。環(huán)流的控制主要靠泵和閥來控制，一般來說， 在環(huán)流不怎么堵管的時候，盡量不要調(diào)動泵的轉(zhuǎn)速，多切換閥，順利 的將土倉中的泥渣帶出，來保證切口環(huán)壓

9、力的穩(wěn)定進行正常掘進。 對 于不同的地層，環(huán)流的控制手法應(yīng)該是有所不同的， 掘進速度有快慢 之分。一般在全斷面的砂層中，速度控制在 2835mm/mim,進漿流量控 制在550650立方每小時，進出管流量差宜在6080立方每小時。泥 漿粘度宜控制在3238秒。中部底部以7#, 8#為主，上部存在 3-1#, 4-1#,在隧道上部依 然是3-1#,屬于典型的上軟下硬地層，這種復(fù)合地層中盾構(gòu)機土倉內(nèi) 和刀盤最容易結(jié)泥餅，在進行環(huán)流操作時，盡量控制流量高點，一般 來說，流量控制到800900m3/ h時，土倉內(nèi)不會有泥渣積累造成堵 管現(xiàn)象。泥漿粘度情況需根據(jù)出渣比例進行調(diào)節(jié)。為防止刀盤結(jié)泥餅， 盡可

10、能的將通向土倉的閥全開，或者頻繁切換土倉進漿閥，適當(dāng)選用 高轉(zhuǎn)速（刀盤轉(zhuǎn)速必須結(jié)合當(dāng)前的地質(zhì)實際情況，需防止由于轉(zhuǎn)速高引起超挖造成地表沉降過大）。對于全斷面的7#、8#地層，掘進速度不宜過快，1520mm/min 為宜，泥漿粘度控制在 2025s。環(huán)流重點要注意的部位是在土倉與 氣泡倉的出口處，所以通向土倉底部的閥門可以全開啟，或者開一個， 頻繁切換。進出漿的流量要大，一般控制在850950 m3/h,而沖洗碎 石機和出口格柵兩旁的漿管至少各開一個，以保持出口處通暢。在掘進期間要注意土倉壓力，土倉壓力慢慢上升，適當(dāng)?shù)募哟筮M 漿壓力，多沖洗土倉，同時加大排漿量，通過液位升降來維持切口環(huán) 壓力（加

11、大排漿量的同時防止液位抽空）穩(wěn)定。等土倉壓力慢慢回落 到原來設(shè)定值時再重新調(diào)節(jié)環(huán)流平衡。若土倉壓力瞬間上升，馬上打開旁路，等到土倉壓力回落到原來 掘進數(shù)值時再切換到掘進模式，并清洗格柵處。等到壓力穩(wěn)定后恢復(fù) 掘進，先以慢速推進(實現(xiàn)一邊推進一邊清洗土倉和氣壓倉)，在環(huán)流比較穩(wěn)定的條件下再適當(dāng)加快推進速度。(4)液位計聯(lián)鎖控制液位連鎖原理是當(dāng)液位上升或者下降到某一液位指示等亮?xí)r，循環(huán)系統(tǒng)自動切換到旁路，停止掘進。其原理時防止液位在人為操作情 況下繼續(xù)上升或下降，引起切口環(huán)壓力大的波動，從而關(guān)閉或者開啟 進漿閥。液位連鎖還有一個優(yōu)點是，可以更好的協(xié)調(diào)交接班，防止上 一個班組由于操作不當(dāng)引起氣壓倉或

12、者土倉堵塞問題。(5)刀具配置應(yīng)盡量避免滾刀的偏磨，順利通過軟弱地層及上軟下硬地層地 段，進入到全斷面巖層。因此如何防止?jié)L刀偏磨是一個重要問題。根 據(jù)經(jīng)驗，在軟土地層中，滾刀磨損量很少，幾乎沒有。因此，重點控 制在上軟下硬地層中的掘進。根據(jù)本項目掘進情況，滾刀偏磨可能主 要由泥餅引起，由于形成泥餅后使?jié)L刀無法滾動，從而造成偏磨，特 別是中心滾刀，由于開口率小，刀具布置密集，容易形成泥餅，因此 在推進時應(yīng)注意控制環(huán)流，采取各項措施防止泥餅形成。另外，在上 軟下硬地層中，滾刀容易產(chǎn)生破壞，應(yīng)合理控制刀盤轉(zhuǎn)速和推進速度， 若發(fā)現(xiàn)異常及時上報。(三)盾構(gòu)機姿態(tài)控制1、影響盾構(gòu)機姿態(tài)的主要原因: (1)

13、地層變化，(2)掘進參數(shù)不合理，(3)設(shè)備存在缺陷(如刀具配置不合理)。2、在正常掘進過程中應(yīng)當(dāng)保持盾構(gòu)機水平和垂直姿態(tài)在士 30mm,垂直姿態(tài)控制在030mm更理想，這樣的姿態(tài)無論對于超 限和隧道上浮都有一定糾偏余地。 在上軟下硬的復(fù)合地層中，盾構(gòu)機 保證一定的俯角(-2-5)推進，在沙層中保持+2+4的仰俯角推進， 這樣更有利于姿態(tài)的控制。3、滾動角應(yīng)當(dāng)控制在士 5,根據(jù)滾動角的變化隨時更換刀盤轉(zhuǎn)向， 一環(huán)中有需要的話可以多次轉(zhuǎn)變刀盤轉(zhuǎn)向， 這樣可以防止由于滾動角 大造成隧道管片扭轉(zhuǎn)。4、在曲線掘進時，在盾構(gòu)機進入暖和曲線前，做好盾構(gòu)機姿態(tài) 調(diào)節(jié)，常規(guī)下一般姿態(tài)向曲線內(nèi)側(cè)偏移-10-25m

14、m比較合適。5、推進油缸行程原則上控制在至 1730mm至1760mm的時候應(yīng) 停止掘進，除非特殊情況下推進油缸行程可以適當(dāng)多走一點(如需接大管)但行程不宜過長，如果行程到 1850后不能接大管要求，等管 片拼裝后再往前推進到滿足要求。推進油缸行程差不宜超過50mm,行程差過大，則盾尾刷容易露出，管片脫離盾尾較多，變形較大，易 導(dǎo)致管片姿態(tài)變差；行程差過大，易使盾體與盾尾之間的夾角增大， 如果推進油缸行程差比較大時，應(yīng)當(dāng)合理的進行管片選型，通過管片 楔形量來調(diào)整推進油缸的行程差。6、錢接油缸伸出的長度，直接影響到掘進時盾構(gòu)機的姿態(tài)，應(yīng)減少錢接油缸的長度差，盡量將長度差控制在20mm以內(nèi)，將錢接

15、油 缸的行程控制在4060mm之間為宜。錢接油缸行程差加大，盾構(gòu)機 推力增大，同時造成管片選型困難。7、管片選型要合理，在管片選型上，不能僅憑盾尾間隙草率選 定管片，應(yīng)當(dāng)以盾尾間隙為原則，結(jié)合較接油缸行程和盾構(gòu)機走向趨 勢來進行綜合選型。（三）質(zhì)量控制質(zhì)量控制主要體現(xiàn)在三個方面：1、管片選型控制管片選型的兩個原則：第一，管片選型要適合隧道設(shè)計線路；第 二，管片選型要適應(yīng)盾構(gòu)機姿態(tài)。這兩者是相輔相成的，前者影響整 個隧道管片的需求計劃，后都影響隧道掘進和隧道軸線與設(shè)計軸線的 偏差。所以在管片選型上，我們要結(jié)合盾尾間隙、推進油缸行程差、 較接油缸行程、設(shè)計軸線等方面原因進行正確選型。2、管片拼裝控

16、制管片拼裝時，必須將盾尾清理干凈，將管片沖洗干凈，避免管 片間夾有雜物，使相鄰管片環(huán)面不平整，使管片局部受力過大產(chǎn)生開 裂、破損。檢查管片止水條是否有脫落現(xiàn)象，管片拼裝時先就位底部 管片，然后自下而上左右交叉安裝，每環(huán)相鄰管片均布擺勻并控制環(huán) 面平整度和封口尺寸，最后插入封頂管片成環(huán)。管片拼裝成環(huán)時，其 連接螺栓應(yīng)先逐片初步擰緊，脫出盾尾后再次復(fù)緊。拼裝完后及時調(diào)整千斤頂撐靴，防止千斤頂撐靴壓壞止水條，造成管片拼縫位置滲漏在曲線段管片拼裝時，人為意識的將管片向曲線內(nèi)側(cè)水平偏移 2mm-3mm,這樣有利于減少管片在轉(zhuǎn)彎處出現(xiàn)錯臺。3、注漿控制注漿按其注漿方式為同步注漿和二次補漿，按漿液性能分單

17、夜?jié){和雙液漿。(1)同步注漿同步注漿是指在盾構(gòu)掘進過程中，盾構(gòu)機向前行進，管片脫出盾 尾與圍巖形成建空隙的同時，從位于盾尾的注漿管路注入漿液填充形 成的建筑空隙。管片之間的連接相對管片的剛度而言表現(xiàn)為柔性，因此在同步注漿時必須控制好注漿壓力和注漿量，使之既能達到有效的 填充建筑空隙，又不會對管片的成環(huán)質(zhì)量產(chǎn)生影響。 由于在盾構(gòu)掘進 中，對周圍土體產(chǎn)生一定的擾動，因此，在注漿時，不僅考慮到漿液 要充滿管片背后的空隙，同時還要滲透至周邊的土層中，所以要求注 漿量比計算的空隙要大些，一般取為理論空隙體積的130%180%為系數(shù)，甚至更大。注漿的速度要結(jié)合掘進速度，而注漿量需結(jié)合地 表沉降。同步注漿施

18、工時應(yīng)注意以下事項：在推進油缸行程達到1600 - 1650mm之間時，停止注入漿液， 改打膨潤土液清洗注漿管并將管內(nèi)漿液壓入開挖空隙，以免漿液在管路中停滯過久堵塞注漿管路；每掘進完成一環(huán)應(yīng)檢查清洗注漿管路一次；注漿壓力不能大于盾尾油脂腔的壓力，一般在5bar以內(nèi)；(2)二次注漿盾構(gòu)施工過程中，因同步注漿效果不理想，漿液未能有效填充管片襯背后建筑空隙，造成地面沉降大，管片上浮，漏水等缺陷。為 改善這種現(xiàn)象，利用管片吊裝孔二次補充注入漿液。 二次注漿一般以 雙液漿為主，也有部分采用二次補充注單液漿。在控制管片上浮、控 制地表沉降時多采用注雙液漿。二次注漿量和壓力要視情況而定。一般以注漿壓力來控制

19、。二次注漿時應(yīng)注意一下事項：在注漿前應(yīng)查看管片情況并在注漿過程中進行跟蹤觀察，如有異常情況應(yīng)立即停止注漿。在注入過程中應(yīng)嚴(yán)格控制注漿壓力。在注入過程中出現(xiàn)壓力過高但注入效果不明顯的情況時應(yīng)檢查注漿泵及注漿管路是否有堵管現(xiàn)象，并立即進行清理。在進行二次雙液注漿前應(yīng)將同步注漿管路的所有球閥全部關(guān)閉。注漿前應(yīng)查看盾尾油脂腔的壓力，如果壓力偏低，應(yīng)適當(dāng)手動 注入盾尾油脂，以保證在注漿過程中有足夠的壓力避免盾尾漏漿在注漿前應(yīng)查看管片情況及土倉壓力情況并在注漿過程中進行跟蹤觀察，如有異常情況應(yīng)立即停止注漿。注漿位置一般選定在盾尾內(nèi)數(shù)倒數(shù)第五環(huán)管片以后， 避免漿液 流向盾構(gòu)機，造成盾尾固死。除了注漿方式不一

20、樣以外，在不同地層中掘進其漿液類型也有所 區(qū)別，在砂層中用雙液漿效果更為理想。(四)掘進中常見事故處理1、盾尾漏漿處理盾尾漏漿是盾構(gòu)施工最常見的，也是最麻煩的問題。特別是在富 水層中掘進，如果盾尾刷受損，盾尾間隙差，漿液凝固時間長，注漿 壓力大等原因，漏漿的頻率高很多。盾尾漏漿有兩種形式：漏泥漿和漏砂漿(實際掘進中盾尾還會漏 水)。造成盾尾漏漿的主要原因：(1)盾尾刷在掘進過程中由于盾尾間隙差，盾尾刷受管片擠壓 導(dǎo)致失去彈性或者脫落造成盾尾漏泥漿和砂漿及清水。(2)漿液凝固時間過短，造成漿液不能充分填充管片后空隙，而是 堆積在注漿口附近，造成注漿通道受限制，后續(xù)漿液壓力必然劇增，當(dāng) 漿液壓力高

21、于盾尾刷和油脂的抗壓力時，就會擊穿盾尾刷和油脂襯背 而造成盾尾漏砂漿，長期下去就會導(dǎo)致盾尾漏泥漿和砂漿及清水。所以在防止盾尾漏漿最有效的措施是保護好盾尾刷和控制好注 漿壓力與漿液的凝固時間。在掘進過程中盾尾漏漿，首先應(yīng)當(dāng)了解漏 漿情況，具體位置在哪個部位，漏漿量有多大，盾尾間隙如何，注漿 壓力有多大，根據(jù)情況進行處理。(1)如果漏漿量不大，而盾尾間隙比較合理的情況下，對漏漿 位置進行手動補盾尾密封油脂(對漏泥漿或者砂漿都可行)，漏漿部位嶄停注漿(2)如果漏漿量大，而盾尾間隙比較合理的情況下，在對漏漿 位置進行手動補盾尾油脂的同時往盾尾曬海綿條，漏漿部位嶄停注 漿。(3)如果漏漿量大，而盾構(gòu)間隙差的情況下，在手動補盾尾油 脂的同時往盾尾塞海綿條，漏漿部位嶄停注漿。管片選型往間隙大的 部位走，在掘進下一環(huán)過程中注意盾構(gòu)機姿態(tài)盡量不要擺動來進行糾 偏。(4)控制好盾尾密封油脂的注入，盾尾油脂的損耗與掘進速度 成正比，速度過快則注入盾尾的密封油脂在單位時間內(nèi)不能滿足其消 耗量,若不及時調(diào)整油脂泵注脂率，則盾尾刷內(nèi)的油