软硬不均地层盾构掘进技术交流汇报材料演示文稿

软硬不均地层盾构掘进技术交流汇报材料演示文稿当前第1页\共有41页\编于星期二\14点优选软硬不均地层盾构掘进技术交流汇报材料当前第2页\共有41页\编于星期二\14点一、工程概况目录七、结论、结语二、施工重难点分析三、上软下硬段掘进前技术措施四、小里程段上软下硬地层掘进五、大里程段上软下硬地层掘进六、经济效果分析当前第3页\共有41页\编于星期二\14点一、工程概况车~红区间采取盾构法施工，全长约5.5Km。采用4台φ6980大盾构由中部始发井向两端车站掘进。当前第4页\共有41页\编于星期二\14点1.1区间大里程段概况深圳地铁11号线盾构始发井至红树湾站起止里程左线总长1869.165米,右线总长1861.604米，该段线路最小曲线半径600m，线间距13～37.6m；隧道最大纵坡24‰，最小纵坡4‰，区间共设3个联络通道，联络通道兼做换刀加固区。车红区间盾构井-红树湾站区间平面图当前第5页\共有41页\编于星期二\14点

车红区间盾构井-红树湾站区间地质剖面图1.2水文及地质情况当前第6页\共有41页\编于星期二\14点

1.2水文及地质情况区间隧道穿越地质主要为砾质粘性土、全风化粗粒花岗岩，在左右线里程DK7+480.5~DK7+764.7部位总计284m存在硬岩突起。

从取芯结果显示，岩体完整性较好，岩层天然抗压强度为37.3～126.1MPa，平均值为81.7MPa。左线地质断面图如下所示：硬岩突起段取芯照片当前第7页\共有41页\编于星期二\14点全断面硬岩总计121m，头尾两侧均为上软下硬地层，基岩突起大里程段72m有条件施做预裂爆破注浆处理，该工作已于去年7月完成，小里程段由于地处欢乐海岸酒店绿化带，未进行预处理。

上软下硬大小里程段平面位置图当前第8页\共有41页\编于星期二\14点参数名称单位数值最大转速rpm3.6最大推力T5060刀盘开口率（中心开口率）%33（38）中心双联滚刀（数量）把6中心双联滚刀（高度）mm175单刃滚刀（数量）把38单刃滚刀（高度）mm175切刀（数量）把60切刀（高度）mm135最大工作压力Bar3最大扭矩Kn.m9700盾构机主要参数表1.3盾构机设计概况本区间设计的两台盾构机主要参数如下表：当前第9页\共有41页\编于星期二\14点盾构机刀盘布置图1.3盾构机设计概况针对软硬不均地层掘进，盾构机制作前已做如下设计优化1、主驱动采用大功率设计。2、中心部位设有面积足够大的开口率。3、6个泡沫口，2个膨润土口，单管单泵。4、轴式双碴门设计。当前第10页\共有41页\编于星期二\14点1.4施工进展情况区间左线于2013年7月始发，右线9月始发，截止4月7日左线已累计完成826环，占总量66%，右线完成642环，占总量的52%。左右线盾构已全部通过硬岩段及上软下硬地层，上软下硬地层平均掘进速度2.2m/d，单台盾构月平均掘进67m。盾构机吊装下井当前第11页\共有41页\编于星期二\14点

二、施工重难点分析①软硬不均地层掘进易造成地表沉降②软硬不均地层掘进刀具磨损严重当前第12页\共有41页\编于星期二\14点

二、施工重难点分析③硬岩段掘进边滚刀磨损快，容易出现盾构卡壳④软硬不均地层掘进需频繁开仓检查刀具，开仓风险大当前第13页\共有41页\编于星期二\14点

二、施工重难点分析⑤软硬不均段地处下坡，对掘进不利⑥爆破区掘进时，由于原有地表注浆孔可能存在封堵不密实，将会出现螺机喷涌、地表冒浆等问题⑦硬岩段人工换刀困难当前第14页\共有41页\编于星期二\14点

三、软硬不均地层掘进前技术措施3.1加密补勘在详勘基础上，加密布孔，保证沿线每5m有一个地质取芯资料，充分了解岩面变化情况，尽可能排查孤石分部情况。当前第15页\共有41页\编于星期二\14点

三、软硬不均地层掘进前技术措施3.2孤石处理补勘过程中发现孤石，采用以下步骤处理。在欢乐海岸别墅区内，我部在前期补勘施工过程中发现4处疑似孤石，证明该区段球状风化体非常发育，对孤石我部均提前采取破碎处理。发现取芯异常周边加密勘察探孔大致确定孤石形状冲桩机破碎砼回灌封堵冲桩机破碎孤石当前第16页\共有41页\编于星期二\14点三、软硬不均地层掘进前技术措施3.3小里程上软下硬段预裂爆破及注浆处理上软下硬段大里程部位前期具备预处理条件，设计采用地表钻孔预裂爆破+深孔袖阀管预注浆工艺。要求预裂爆破后岩石块径≤30cm，满足螺机出渣要求，现场爆破后检验孔显示爆破效果满足要求。爆破作业施工现场预注浆施工当前第17页\共有41页\编于星期二\14点11号线车红区间人工湖在建别墅局部爆破范围硬岩分布范围补勘范围V6V14V15V12V13孤石发育范围上软下硬地层爆破施工平面示意图当前第18页\共有41页\编于星期二\14点岩面线右线隧道7m284m岩面线左线隧道6m271m补勘（间距5m）揭示微风化岩抗压强度为70～90MPa，极值为122Mpa。补勘范围补勘范围详勘揭示微风化岩天然抗压强度为71～125MPa。地层分布从上到下主要为：素填土、砂层、淤泥层、砾质粘性土层、全强中微风化粗粒花岗岩。隧道洞身主要位于微风化粗粒花岗岩中。15m15m当前第19页\共有41页\编于星期二\14点V13栋别墅右线隧道10m左线隧道V13栋别墅16m15m10m袖阀管注浆袖阀管注浆26m80×8060×60换刀加固122MPa65m58MPa70MPa90MPa50×50换刀加固60×6080×8080×8073m当前第20页\共有41页\编于星期二\14点别墅区内人工湖蓄水现场照片别墅区人工湖现场照片当前第21页\共有41页\编于星期二\14点3.4换刀点的设置及加固措施区间联络通道范围均设计为换刀检查点，换刀点采用旋喷桩提前对隧道范围进行预加固处理。采用旋喷桩密排孔对隧道范围内进行预加固。硬岩段前后换刀检查点如下所示换刀检查点平面位置图爆破区换刀检查点9#联络通道换刀检查点预加固施工照片当前第22页\共有41页\编于星期二\14点换刀加固区面积为9.1m*5.2m，加固高度为隧道底部下1米至隧道顶部上3米，施工平面图和断面图如下所示：当前第23页\共有41页\编于星期二\14点四、小里程段上软下硬掘进4.1推进参数专家会拟定参数：上软下硬段刀盘转速≤1.2r/min，推力＜2000t，扭矩不超过2000KN·m。贯入度不小于5mm进行控制。边滚刀最大磨损＜15mm，中心刀最大磨损＜25mm，超过该指标立即更换。实际推进参数：左右线在上软下硬地层中实际刀盘转速1.5rpm，掘进速度8mm/min，贯入度4～6mm，上部土仓压力1.0～1.3bar，扭矩1700~2000KN·m，实际掘进参数基本不脱离拟定值。当前第24页\共有41页\编于星期二\14点四、小里程段上软下硬掘进4.2刀具磨损情况小里程段上软下硬地层中新更换的单刃滚刀可以使用约15-20环，中心刀15环左右。其中内圈滚刀较多出现偏磨，外圈滚刀除偏磨外，还有断刀圈及缺口等现象。刀具严重偏磨照片（单刃滚刀）当前第25页\共有41页\编于星期二\14点刀具严重偏磨照片（中心滚刀）当前第26页\共有41页\编于星期二\14点中心刀更换作业中心刀更换比较困难，遇螺栓断裂时更换速度约2天/把。新刀安装需掏挖刀槽，高强度微风化岩层中，风镐作业效率低。我部采用取芯机取芯的辅助方式，提高了掏挖刀槽的效率。当前第27页\共有41页\编于星期二\14点改良后渣土情况四、小里程段上软下硬掘进4.3渣土改良碴土改良采用优质泡沫+膨润土泥浆，泡沫原液比例1%，气流量600L/min，注入率30%，膨胀率12%。膨润土流量3m3/h。当前第28页\共有41页\编于星期二\14点螺机喷涌及现场处理照片4.4防喷涌措施由于掌子面地下水含量丰富，隧道位于下坡段，盾构外部水体汇集刀盘及土仓内，为防止坍塌又需要保证较高土压力，造成螺机喷涌。当前第29页\共有41页\编于星期二\14点掘进过程中高粘度泥浆配合比4.4防喷涌措施①加入了高粘度泥浆，改变碴土的附着性，喷涌现象得到改善，碴土可以顺利通过皮带机输送。钠基膨润土制浆剂1型制浆剂3型水粘度70102080093②缩短同步注浆初凝时间，调整后的浆液初凝时间为2.5h，基本吻合硬岩段每环纯掘进时间3h。钠基膨润土水泥粉煤灰河砂水96120290400400调整后同步注浆配合比当前第30页\共有41页\编于星期二\14点4.4防喷涌措施③及时进行二次注浆，管片外部每5环一道双液浆止水环封堵。由于地层含水量丰富，同步注浆容易被稀释，为保证二次注浆质量，采用如下措施控制注浆效果

a:高粘度膨润土泥浆填满土仓b:高浓度膨润土填充盾壳,从尾盾至前盾c:打开管片吊装孔注浆，由下至上，由掌子面向后延伸至第五环d：间歇性注浆，注浆压力小于1兆帕e：相邻管片顶部吊装孔打开，保证压力不会瞬时过大造成管片受损。当前第31页\共有41页\编于星期二\14点4.5小里程段上软下硬掘进出现问题①地表沉降，尤其是管片脱出盾尾时尤为明显，主要原因是同步注浆无法有效填充管片与土体空隙。左线ZK7+550脱出盾尾沉降照片现场注浆回填照片当前第32页\共有41页\编于星期二\14点4.5小里程段上软下硬掘进出现问题②刀具损坏严重，致使推力突然变大，推进速度降低主要原因为中心刀及外圈滚刀磨损严重，但该段区域地表无加固条件，带压进仓由于地下水影响，亦无条件作业，现场对地质情况估计不充分。出现问题时刀盘位置该段地层地质剖面图当前第33页\共有41页\编于星期二\14点刀具磨损照片填仓处理照片当前第34页\共有41页\编于星期二\14点

小里程段上软下硬地层施工小结①同步注浆效果不好，二次注浆要有及时跟进，做到常态化。②不断尝试渣土改良工艺，达到最佳效果③保证二次注浆工艺质量的同时避免双液浆对盾构机的损害④不能盲目相信地质情况，遇到异常情况时及时停机处理⑤刀具磨损量大，应尽可能多的设置换刀加固区，进行常压换刀。当前第35页\共有41页\编于星期二\14点五、大里程段上软下硬掘进5.1推进参数专家会拟定参数：刀盘转速≤1.5r/min，全土压掘进，贯入度不大于5mm进行控制。边滚刀最大磨损＜15mm，中心刀最大磨损＜25mm，超过该指标立即更换。实际推进参数：

刀盘转速：1.5R贯入度8～10mm，扭矩<2300KN·m，推力＜2200t。当前第36页\共有41页\编于星期二\14点五、大里程段上软下硬掘进5.2大里程段上软下硬掘进出现问题（1）保压困难爆破处理以后，围岩裂隙发育，地表处理过程中封孔不到位，掘进时土仓内经常出现漏气等情况，在人工湖内出现冒泡、冒浆。地表冒浆、湖面冒泡情况当前第37页\共有41页\编于星期二\14点五、大里程段上软下硬掘进5.2大里程段上软下硬掘进出现问题（2）碴土中有钻杆爆破及注浆过程中有残留的钻杆未完全排除，在盾构掘进过程中，从螺机出来有钻杆和钻头导致螺机故障，所幸未发生重大机械事故。螺机内捡出的地质钻杆及钻头当前第38页\共有41页\编于星期二\14点五、大里程段上软下硬掘进5.2大里程段上软下硬掘进出现问题