膨胀土掘进施工总结课件

东洪路站深基坑施工安全

专项方案中铁二十三局集团有限公司二OO九年六月盾构掘进施工介绍

盾构项目部

2010年7月

本标段共一个区间，即站东广场站～东洪路站区间，区间隧道位于成都市龙泉区大面街办东洪社区三组、九组，起于站东广场站，经过四川拓展特种气体有限公司、四川弘扬印刷有限责任公司、长江紫东企业集团、成都市树枫工贸公司生产基地，穿越惠王陵东路，过凤凰水产市场和东干渠后止于东洪路站。区间线路隧道轨面最大埋深30m，最小埋深8m，最大曲线半径800m，最小曲线半径500m，最小坡度2‰（车站坡度2‰），最大坡度15‰。设计范围内盾构区间全长为2785.385m，其中右线为1386.45m；左线为1398.935m。一工程概况区间隧道总平面图二工程地质区间隧道地处成都平原区与龙泉山低山丘陵区过渡带的成都东部台地区，处于川西平原岷江水系Ⅲ级阶地，主要为山前台地地貌，次为侵蚀、剥蚀型丘、岗、谷地貌。区间内地形起伏较大，总趋势为由东向西倾伏。区间隧道上覆土层自上而下依次为杂填土、素填土、粉质粘土、全风化泥岩、强风化泥岩、中风化泥岩。盾构隧道穿越地层主要为强风化泥岩和中风化泥岩。区间隧道下伏土层主要为中风化泥岩。盾构穿越地层中含粘土卵石地层占隧道长度的14%，泥岩占隧道长度的86%。填土Q4ml粘土、砂卵石土Q2-1fgl风化泥岩K2g站东广场站～东洪路站区间地质纵断面区间内（4-2）粘土自由膨胀率（Fs）=40～82%，平均值为51%；蒙脱石含量M=7.6～18.9%，平均值为12.5%；阳离子交换量CEC(NH4+)=152～293mmol/kg，平均值为224mmol/kg。粘土按膨胀潜势分级综合判定为弱膨胀土，地基涨缩等级为Ⅰ～Ⅱ级。粘土的膨胀力为24～365kpa，标准值190kpa。区间内含卵石粘土（4-7-1）自由膨胀率（Fs）=40～64%，平均值为51%；蒙脱石含量M=7.5～17.9%，平均值为12.9%；阳离子交换量CEC(NH4+)=172～273mmol/kg，平均值为223mmol/kg。含卵石粘土按膨胀潜势分级综合判定为弱膨胀土。含卵石粘土的膨胀力为75～286kpa，平均值为155kpa。膨胀土具有遇水软化、膨胀、崩解，失水裂开、收缩的特点。2.1本区间膨胀土特性区段沿线下伏的基岩为红层泥岩，属易风化岩，强风化呈半岩半土、碎块状，软硬不均。具有遇水软化、崩解，强度急剧降低的特点。根据室内试验，全风化泥岩<5-1>自由膨胀率（Fs）为36～47%，平均值为42%；蒙脱石含量M=6.5～12.2%，平均值为9.0%；阳离子交换量CEC（NH4+）=152～215mmol/kg，平均值为187mmol/kg；膨胀力为38～263kpa，标准值为165kpa。全风化泥岩判定为弱膨胀土。根据室内试验，强风化泥岩<5-2>自由膨胀率（Fs）为24～37%，平均值为32%；膨胀力（Pp）12～146kpa，标准值为141kpa；饱和吸水率10.2～27.5%，平均值为22.1%；强风化泥岩属膨胀岩。根据室内试验，中等风化泥岩<5-3>自由膨胀率（Fs）为22～35%，平均值为26%；饱和吸水率7.7～16.8%，平均值为12.5%；膨胀力（Pp）13～162kpa，标准值为77kpa；中等风化泥岩属膨胀岩。2.2本区间膨胀岩特性三水文地质区间内距东洪路站北端30m左右有一条流向由东向西的南支三渠东干渠，河宽6.0m，河床深约2.7m，该区间范围内南支三渠东干渠表面呈封闭状。勘察期间，河水深约0.5m，流速0.50m/s。南支三渠东干渠堤身为人工条石U型河堤，边坡稳定。东干渠地下水类型类型富水性透水性赋存条件主要补给源特点备注上层滞水渗透系数差异较大赋存于粘土层之上人工填土中大气降水、沟渠和附近居民的生活用水水量水位变化大，且不稳定粘土的裂隙水弱不透水层粘土层中赋存有少量裂隙水靠上层滞水或粘土本身的毛细水补给水量受季节性变化明显，粘土裂隙水动态变化显著，无稳定水位，难以形成贯通的自由水面。对工程影响较小。松散土层的孔隙水弱较大含粘土卵石中赋存少量大气降水和区域地表水含水量较小对工程有一定影响基岩溶孔溶隙裂隙水较差属弱透水层赋存于红色泥岩、砂岩风化裂隙中大气降水和地表水该含水层地下水富集规律性较差，在一定条件下，某些地方可形成富水块段。区段大部分泥岩的含水量较小，对地铁开挖影响较小，但不排除区段局部地段有富水条件，储藏有一定裂隙水。四盾构区间施工总体筹划五盾构机选型针对本标段膨胀性中风化泥岩及成都较为普遍的砂卵石地层，经专家论证采用美国罗宾斯φ6260mm土压平衡盾构机，盾体总长8950mm，盾尾外径6260mm，盾尾内径6060，盾尾间隙（半径方向）30mm，盾尾钢板厚度100mm；刀盘驱动采用变频驱动，刀盘总功率900KW，开口率为33%，最大允许260mm砾石通过；最大推力3600t，额定扭矩为5628KN.m；铰接方式采用主动铰接。盾构机特点：1、变频电驱动：控制平稳、功率利用率高；2、刀盘开口率大：可减少刀盘结泥饼几率、有利于出渣；3、主动铰接：盾构机姿态调整更容易，且姿态调整时可减少对管片的损伤；罗宾斯刀盘图序号名称数量1单刃贝壳刀162双刃贝壳刀83单刃滚刀74刀箱保护刀205边缘保护刀246喷射头保护刀67导向刀48磨损检测刀19刮刀102刀具数量表六本区间盾构掘进6.1确定合理的盾构掘进参数盾构机在09年12月31日始发，截止到10年5月10日左线已经掘进1340m，单班最高掘进12环，日最高掘进19环，月最高掘进305环，月平均335m。

盾构掘进参数表掘进模式推力（t）扭矩（t.m）刀盘转速（rpm）土仓压力（bar）螺旋机转速（rpm）掘进速度（mm/min）出土量（m3）欠压500-80015-301.5-20.8-1.25-1040-60706.2严格控制出土量盾构机开挖外径为6300mm，每一环1500mm宽管片掘进理论出渣量为46.73m3。为严格控制出土量，保证掌子面稳定，控制地表变形，我们采取了丈量土箱渣土体积，龙门吊土箱称重等方式来确定每环掘进的出土量70m3，得出每环出土是比较合适的，渣土松散系数为1.5。盾构开挖直径与管片间有150mm间隙，理论同步注浆量为1.5（6.32－62）/4＝4.345m3，一环同步注浆量为6.5m3～8m3。根据掘进速度，我们对同步注浆浆液配比进行了调整，调整后浆液凝固速度与管片掘进速度相适应，保证了成形隧道的稳定。

同步注浆压力控制在1.2bar-1.8bar之间。6.3同步注浆6.4盾构机姿态控制本标段盾构机采用PPS导向系统与人工复测的方式来控制盾构机姿态，PPS系统配置了导向、自动定位、掘进程序软件和显示器等，能够全天候在盾构机主控室动态显示盾构机当前位置与隧道设计轴线的偏差以及趋势。在隧道掘进过程中误差始终保持在允许的偏差范围内。PPS界面6.5碴土改良碴土改良对于盾构施工至关重要。选择与膨胀性泥岩相适应的碴土改良参数，正确匹配泡沫系统CF、FRE、FIR参数，才能有效改良。

盾构掘进至75m左右时，发现盾构推进压力及刀盘扭矩均增大，决定开仓检查，结果发现土仓内结有泥饼。处理措施：1、开仓进行了人工清理泥饼；2、对盾构机的泡沫系统进行了重新设置和调试，重点调整了泡沫剂在不同地层中的注入率，调试后明显改善了碴土的流动性，避免了再次出现结泥饼现象的发生。土仓结泥饼泥岩三次开仓检查滚刀三次开仓检查滚刀三次开仓检查刮刀

三次开仓检查刮刀改良后渣土渣土螺旋机排出的卵石含粘土卵石适宜膨胀性泥岩的盾构机选型、合理的掘进参数及碴土改良措施，是膨胀性泥岩掘进施工的关键。

通过采取地面预注浆及跟踪注浆等施工措施后，本区间盾构机已经陆续安全穿越了两个特别重大危险源（东干渠、凤凰水产市场）及一个重大危险源（华西六层住宅楼）。

第三方监测数据表明：地面监测显示最大沉降量为-4mm。

8施工管理8.1班组建设8.2盾构监造8.3盾构吊装调试8.4盾构掘进

8.1班组建设2009年8月，项目部领导班子开会讨论了盾构掘进工作如何开展等事宜，为了贯彻落实好集团公司及我公司领导的指示，遵照公司“打造一流城市轨道交通专业化施工队伍”的战略发展大局，坚持“盾构施工要一变二，二变四，不断壮大自己施工队伍的方针”不动摇，结合兄弟单位的施工管理经验教训，决定本项目组建架子队.8.1班组建设首先要培养更多的“子弟兵”，熟悉并精通自己的岗位，再进行岗位交换，一专多能；其次，培养更多优秀的农民工，让他们深深的感受到我们的企业文化，我们施工到哪里，他们就跟随到哪里。8.1班组建设2009年11月，盾构架子队组建，共70人，其中公司职工18人，农民工52人，包括学员10名。分为掘进一班和掘进二班两个班组，每个班组由掘进工班和地面辅助工班组成。8.1班组建设掘进工班由班长、盾构司机、机械工程师、电气工程师、管片拼装手、注浆手、管道安装工、调车员、司索工、电瓶车司机组成，负责洞内掘进、设备维护等所有工作。地面工班龙门吊司机、司索工、拌合站、机修等组成，负责洞内物资供应和渣土垂直运输。8.2盾构监造8.3盾构吊装调试8.4盾构掘进9.体会1.好的经验：*着重于方案的论证和验算，在通风、供水、砂浆供给方面做了大量优化方案的工作，方案合理，节约费用；*用于探索，积极寻求最低成本的渣土改良方案；*立足结构件的自制，节约费用；*强化盾构机合同管理，争取利益（如刀具、服务等）2