江大區(qū)間盾構(gòu)技術(shù)總結(jié)引言：武漢地鐵六號線13標(biāo)段江漢路到大智路區(qū)間是6號線工期緊、難度大、任務(wù)重、風(fēng)險高的盾構(gòu)施工段。工程前期由于拆遷耽誤較長時間，導(dǎo)致隊(duì)伍進(jìn)場延期1年工期非常緊。此區(qū)間濱臨長江；1300M的長區(qū)間；全斷面富水4-1、4-2粉細(xì)沙地層；29‰縱坡與350M平曲的復(fù)合軸線；下穿武漢長江隧道；上穿小間距的既有地鐵2號線；穿越歷史優(yōu)秀老建筑群（淺基礎(chǔ)）等諸多技術(shù)難點(diǎn)。在這樣復(fù)雜的工程施工還要保證節(jié)點(diǎn)工期對我們確實(shí)是一個嚴(yán)峻的考驗(yàn)。工程區(qū)間概況：江漢路站～大智路站區(qū)間線路自大智路站出發(fā)，沿大智路、中山大道敷設(shè)，為地下線路。線路沿線管線眾多、交通繁忙、建構(gòu)筑物密集且多為優(yōu)秀歷史建筑。本區(qū)間隧道穿越地層主要為黏土，粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂互層，粉砂層及粉細(xì)砂層。本區(qū)間起止里程為：K19+813.071～K21+158.172，左線隧道全長1331.336m，右線隧道全長1345.635m。隧道埋深范圍8.88m～27.6m。由江漢路站到大智路站，本區(qū)間共有5段曲線其半徑分別為：800m、3000m、900m、350m、1000m；最大縱坡29‰，最小縱坡2‰。工程名稱里程長度（m）備注江漢路站～大智路路站區(qū)間左線K19+813..071～K21+1158.17721331.3366右線1345.6355地質(zhì)情況根據(jù)地質(zhì)詳勘報(bào)告，本標(biāo)段區(qū)間部分地質(zhì)斷面圖與物理特性情況如下表所示：水文情況1）地下水類型擬建場區(qū)的地下水有上層滯水、孔隙承壓水、基巖裂隙水三種類型。（1）上層滯水主要賦存于填土層中，受大氣降水、地表水下滲及人類生產(chǎn)、生活用水排放影響，無統(tǒng)一自由水面?？辈炱陂g實(shí)測場區(qū)內(nèi)上層滯水穩(wěn)定水位埋深在0.80～4.20m之間，相當(dāng)于絕對標(biāo)高16.64～25.00m。（2）孔隙承壓水主要賦存于3-5層、4-1層、4-2層、4-3層、5層，基巖裂隙水賦存于粉砂巖及砂礫巖中。含水層滲透性一般隨深度的增加遞增，受側(cè)向地下水的補(bǔ)給，與長江水力聯(lián)系密切，呈互補(bǔ)關(guān)系，地下水位季節(jié)性變化規(guī)律明顯，水量較為豐富。根據(jù)2012年3月10日至2012年3月29日在二標(biāo)段測得的場區(qū)內(nèi)承壓水位標(biāo)高在12.73～16.05m之間。據(jù)漢口（武漢關(guān)）水文站實(shí)測資料，長江武漢段最高洪水位為29.73m（吳淞高程），最低枯水位8.87m，水位升降幅度20.86m。長江、漢江與其兩岸地下承壓水有較密切的水力聯(lián)系，愈靠近長江、漢江江邊地段，水位互補(bǔ)關(guān)系愈明顯。武漢地區(qū)長江、漢江兩岸I級階地第四系砂（卵石）土層孔隙承壓水儲量豐富，含水層頂板為上部粘性土，底板為基巖，含水層厚度14～45m，一般為30m左右，本車站含水層厚度約10.0m左右。承壓水水頭標(biāo)高一般為18.5～20.0m（黃海高程），年變幅3～4m。愈靠近河流河床地段，地下水年變幅愈大。本區(qū)間抗浮水位取最高洪水位27.855m（黃海高程）。建筑物及管線情況1）江漢路站～大智路站區(qū)江漢路站～大智路站區(qū)間沿大智路敷設(shè)，為地下線路。線路周邊主要建構(gòu)筑物具體如下表所示。江大區(qū)間周邊建構(gòu)筑物情況一覽表序號名稱與區(qū)間相對位置基礎(chǔ)形式結(jié)構(gòu)形式備注1軌道交通2號線上跨2號線隧道，與其距距離最小處為為1.31mm//隧道2大清銀行舊址隧道距房屋1.777m淺基礎(chǔ)鋼砼4層市文物保護(hù)單位3大陸坊距隧道邊線1.44m淺基礎(chǔ)砼3層優(yōu)秀歷史建筑4長江隧道下穿長江隧道，與與其抗拔樁距距離最小為1.9m//5榮寶齋在隧道上方淺基礎(chǔ)砼4層優(yōu)秀歷史建筑6美術(shù)館緊貼區(qū)間邊線淺基礎(chǔ)混3層優(yōu)秀歷史建筑7鹽業(yè)銀行大樓距隧道邊線10mm淺基礎(chǔ)砼4層優(yōu)秀歷史建筑8武漢數(shù)碼港距隧道邊線8.225m樁基礎(chǔ)砼27層9中興大酒店距隧道邊線3.114m淺基礎(chǔ)砼8層10大智公寓距隧道邊線0.44m樁基礎(chǔ)砼18層11大智路人行天橋橫跨區(qū)間，樁基距距隧道邊最近近為3.83mm樁基礎(chǔ)鋼結(jié)構(gòu)12輕軌1號線橫跨區(qū)間，樁基距距隧道邊最近近為2.37mm樁基礎(chǔ)現(xiàn)澆箱梁高架13翡冷翠婚紗攝影廣廣場距隧道邊線0.991m淺基礎(chǔ)砼6層14皇宮婚紗攝影距隧道邊線2.996m淺基礎(chǔ)砼6層15非常臺北距隧道邊線3.556m淺基礎(chǔ)砼5層16武漢電信廣場距隧道邊線約1mm樁基礎(chǔ)砼10層17吉慶嘉園距隧道邊線2.334m樁基礎(chǔ)砼13層另外在江大區(qū)間左線南段約130m長的隧道上方有大量1～5層的磚砌低矮房屋。大智路站南端頭井加固體上方有一根Φ1400和Φ600的自來水管。盾構(gòu)施工特點(diǎn)及難點(diǎn)：1）盾構(gòu)始發(fā)工序比較繁雜，交叉作業(yè)比較多。2）始發(fā)、接收前需鑿除車站的圍護(hù)結(jié)構(gòu)（主要是處理鋼筋砼結(jié)構(gòu)），鑿除圍護(hù)結(jié)構(gòu)后的土體在一定的時間段內(nèi)必須保持自穩(wěn)，不能有水土流失；3）1300M的富水沙層長區(qū)間，必須保證盾構(gòu)機(jī)在不更換刀具的情況下順利接收；4）上行線與下行線區(qū)間最小間距為2M,必須保證后行盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時不影響已成型隧道。5）盾構(gòu)機(jī)穿越帶有承壓水的4-1、4-2粉細(xì)沙層，這種地質(zhì)具有流動性強(qiáng)、承載能力差、內(nèi)摩擦角大等特點(diǎn)，容易發(fā)生螺旋機(jī)噴涌、改良注入口堵塞、盾尾漏漿漏沙等影響安全質(zhì)量的現(xiàn)象發(fā)生，也對盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)、地表沉降、背后注漿的控制有很大的難度。6）本標(biāo)段內(nèi)區(qū)間共設(shè)5個曲線段，曲線最小半徑為350m，最大坡度為29‰且為復(fù)合軸線。這種復(fù)合軸線容易產(chǎn)生盾構(gòu)機(jī)卡殼、姿態(tài)糾偏困難、管片錯臺破損、電瓶車溜車等嚴(yán)重影響施工安全質(zhì)量事件的發(fā)生。必須對施工安全技術(shù)質(zhì)量嚴(yán)格管理，采取有效的防范措施。7）江～大區(qū)間隧道盾構(gòu)施工需下穿長江隧道樁基,，且最小凈距僅為1.9m。安全風(fēng)險高，同時由于此位置隧道埋深最深，承壓水壓力大，掘進(jìn)要求高，施工難度大；江～大區(qū)間隧道盾構(gòu)施工需上穿既有2號線，最小凈距僅為1.3m。該地段位于江漢路站盾構(gòu)接收端頭加固區(qū)域內(nèi)，對端頭加固注漿的工藝措施要求高且盾構(gòu)掘進(jìn)時的外推力和注漿工藝對既有2號線隧道的影響大，變形量得不到保證；故盾構(gòu)通過特殊地段是也是本工程的難點(diǎn)。本標(biāo)段區(qū)間周邊建筑物（尤其是受保護(hù)的優(yōu)秀歷史建筑物）較多，且普遍離區(qū)間較近或者直接位于區(qū)間上方，確保盾構(gòu)施工下穿主要干道、建（構(gòu)）筑物，同時旁穿鄰近保護(hù)建筑物、地下管線時不對其造成大的影響是本工程難點(diǎn)。盾構(gòu)機(jī)改造本區(qū)間使用的盾構(gòu)機(jī)為：秦皇島天業(yè)通聯(lián)重工股份有限公司生產(chǎn)的6490復(fù)合土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，已經(jīng)掘進(jìn)4公里。主機(jī)結(jié)構(gòu)圖與參數(shù)表：推進(jìn)系統(tǒng)參數(shù)：刀盤設(shè)備：螺旋輸送機(jī)系統(tǒng)：為應(yīng)對本區(qū)間的風(fēng)險源與地層特點(diǎn)對盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行如下改造：防治渣土、承壓水進(jìn)入主驅(qū)動對主驅(qū)動與主軸承造成破壞在已有密封的注油點(diǎn)前（緊挨土倉唇形密封前）再加一道注油點(diǎn)，單管單泵單獨(dú)注入HBW，HBW比EP0密封效果要好很多。在內(nèi)外密封的測壓點(diǎn)上加安壓力傳感器，便于檢測密封內(nèi)油壓是否大于外面土倉渣土壓力。防治螺旋機(jī)噴涌措施：在原先螺旋機(jī)后閘門的基礎(chǔ)上再增加一道閘門，一旦噴涌時可以兩道閘門配合出渣，也可以防止一道閘門無法工作時用另一道即時關(guān)閉出土口。增加一個下料斗，開口與皮帶機(jī)方向一致的，渣土比較稀時防止掉渣。增加皮帶機(jī)速度，將之前的2.5米每秒增加到3.5米每秒，并將原先的電機(jī)改成變頻電機(jī)操作手可以控制皮帶機(jī)速度。增設(shè)高分子聚合物系統(tǒng)。防治盾尾漏漿漏沙措施：更換質(zhì)量好彈性好不易變形的盾尾刷。增加拼裝機(jī)平移臂的長度具備可以在隧道內(nèi)拆裝管片更換尾刷的能力。增加刀具壽命計(jì)算刀具得耐磨量，保證1300m不更換刀具，要求廠家增加刀具得耐磨性能。合理布置刀具，增加先行刀與齒刀得高差（≥10mm），增加周邊先行刀的數(shù)量保護(hù)周邊刮刀。增加渣土改良的能力：在刀盤前原有的5個注入口的基礎(chǔ)上再多增加一路注入口，此注入口設(shè)置刀盤最外側(cè)減小刀盤邊緣刀具的磨損。將原先的泡沫原液與水混合改成人工混合，增加一個2.5方的混合箱，這樣可以更精確的控制配比，也可以控制用量。將之前的一臺泡沫擠壓泵換成四臺螺桿泵，一拖四改成單管單泵，螺桿泵精度高、穩(wěn)定性好、維修頻率少等優(yōu)點(diǎn)。減小拼裝管片錯臺破碎概率1、將之前的25mm的盾尾間隙增加15mm改到40mm。預(yù)防小曲線半徑盾構(gòu)機(jī)盾尾憋管片。增加背后注漿能力備用一臺施威英注漿泵。將以前的四個注漿槍改成上四下二六個注漿槍，有兩個備用的。在七號臺車左側(cè)增加一個二次注漿平臺，以便二次注漿使用。防治接泥餅在胸板上加兩個萬向球閥，和一個高壓水泵，當(dāng)發(fā)現(xiàn)接泥餅時用一根鋼管接上高壓水泵通過萬向球閥探入土倉對準(zhǔn)刀盤背后開口用高壓水進(jìn)行沖洗。施工技術(shù)及問題總結(jié)：背后注漿經(jīng)常堵管問題由于粉細(xì)沙地層中承壓水壓力很大，在加之注漿槍是根直通管與出口鋼片擋漿板（單向閥）組成的裝置。這樣會造成當(dāng)背后注漿完成后鋼片單向閥密封不嚴(yán)，槍外的大壓力水帶粉細(xì)沙與漿液進(jìn)入注漿槍和注漿管里導(dǎo)致堵管。解決措施：1、增加漿液的粘稠度防止?jié){液中骨料離析。2、在注漿槍與注漿管連接位置增加球閥，注漿完成后及時關(guān)閉球閥，即使返沙進(jìn)來只會堵槍不會堵管，等下次注漿時注漿的壓力可以沖開堵槍的物質(zhì)。3、不宜只采用每隔一段時間注一下漿保持管路暢通，因?yàn)榉瞪车乃俣群芸?，很短的時間就會堵管堵槍。在長時間停機(jī)時應(yīng)與球閥一起使用效果才好。4、二次注漿的點(diǎn)位盡量遠(yuǎn)離同步注漿點(diǎn)位，防止二次注漿的漿液進(jìn)入注漿槍。在以上措施的實(shí)施后大大減小了堵管的次數(shù)，保證了正常施工。5、保護(hù)好備用注漿管道（在注漿管道內(nèi)打滿盾尾密封油脂），一旦堵管在沒有條件疏通時可以及時采用備用管道。盾尾漏漿漏沙問題在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)1000m左右時盾尾有漏漿漏沙現(xiàn)象，由于穿越建筑群不適合更換盾尾刷，但為防止地表沉降必須采取有效措施解決。分析產(chǎn)生盾尾漏漿漏沙的原因主要有以下幾個盾尾密封的盾尾刷部分已經(jīng)損壞。地層是富水粉細(xì)沙，粒徑小、流動性強(qiáng)容易穿透盾尾刷。漿液壓力大擊穿尾刷，為防止沉降注漿壓力大達(dá)到0.6MPa。盾尾油脂注入不均勻。盾尾間隙不均勻一邊大一邊小，間隙大的位置容易漏漿。二次注漿與盾尾距離太近，二次注漿壓力大會擊穿尾刷導(dǎo)致漏漿。解決措施：操作手與拼裝手及時調(diào)整盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)與管片姿態(tài)保證盾尾間隙均勻。同步注漿壓力嚴(yán)格控制不能大于0.4MPa，二次注漿壓力不能大于1.5MPa且距離盾尾10米以上。增加盾尾油脂注入量，先注盾尾油脂建立壓力再注漿液，注盾尾油脂要均勻（勤觀測注入壓力是否均勻，壓力是否大于注漿壓力）。拼裝管片前必須將盾尾清理干凈防止一些物體留到盾尾里損壞管片。在盾構(gòu)機(jī)里備用海綿條與盾尾油脂，防止突發(fā)性大流量的漏漿漏沙。進(jìn)過以上措施成功減少漏漿頻率與漏漿量。為順利穿越建筑群打好基礎(chǔ)。在深覆土富水4-1、4-2粉細(xì)沙地層渣土改良技術(shù)盾構(gòu)機(jī)所穿越4-1、4-2的粉細(xì)沙地層地下承壓水豐富最大覆土27M，在這種地層施工螺旋機(jī)易噴涌；盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)土壓、推力、扭矩都非常高，渣土改良是非常重要技術(shù)環(huán)節(jié)，渣土改良不好很難保證連續(xù)施工。渣土改良主要以膨潤土泡沫為主。采用向刀盤前加入兩路膨潤土與四路泡沫的方案，都是單管單泵。用膨潤土的目的是1、提高渣土的可塑性減小渣土的流動性；2增加渣土的粘稠度防止渣土在土倉離析沉底增加刀盤扭矩；3增加渣土的密水性防止噴涌；4膨潤土泥漿有一定的護(hù)壁作用可以地表沉降；5減小內(nèi)摩擦角降低渣土溫度；6可以用于停機(jī)保持土倉壓力。泡沫的主要目的是1減小渣土的內(nèi)摩擦角，降低刀盤扭矩提高掘進(jìn)速度；2泡沫有一定渣土分散作用可以預(yù)防板結(jié)泥餅。膨潤土選用高效納基膨潤土，嚴(yán)格控制膨潤土的含砂率等質(zhì)量因素。根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出土水比為1：4的質(zhì)量配比。發(fā)酵裝置為一臺攪拌機(jī)、兩個40方發(fā)酵池、一個柱塞送漿泵，保證膨潤土充分發(fā)酵與滿足掘進(jìn)的用量。大約每一延米用量為4方泡沫根據(jù)注入發(fā)泡效果得到混合液的原液與水流量比為1：10，泡沫的混合液與氣流量比為1：14，氣體越多，每延米大約泡沫用量為14方。通過膨潤土泡沫組合使用的方法刀盤扭矩降低20％左右；渣土流塑性合適；出渣連續(xù)穩(wěn)定。盾構(gòu)機(jī)穿越淺基礎(chǔ)建筑群施工技術(shù)江漢站～大智路站區(qū)間沿大智路敷設(shè)，為地下線路。線路沿線管線眾多、交通繁忙、建構(gòu)筑物密集。主要建（構(gòu)）筑物有軌道交通2號線（區(qū)間上跨）、大清銀行舊址（市文物保護(hù)單位）、大陸坊（優(yōu)秀歷史建筑）、長江隧道（下穿）、榮寶齋、美術(shù)館（優(yōu)秀歷史建筑）、鹽業(yè)銀行大樓（市文物保護(hù)單位）、武漢數(shù)碼港、吉祥大廈、中興大酒店、保定華池集團(tuán)有限公司、大智公寓、新鴻基花園、大智路人行天橋、京漢大道天橋和軌道交通1號線（高架線）等。能否順利穿越風(fēng)險源技術(shù)保證至關(guān)重要。區(qū)間施工對建筑物的影響分析：本區(qū)間盾構(gòu)隧道埋一般為8.8m~27.6m，穿越地層主要為砂層，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時或二次注漿前周圍砂層發(fā)生失水時，隧道周圍地面或下部地層可能發(fā)生沉降變形，從而影響周邊建（構(gòu)）筑物安全。穿越前準(zhǔn)備：對建筑物提前預(yù)加固;；加密地表沉降監(jiān)測點(diǎn)；制定盾構(gòu)機(jī)穿越方案；制定快速有效的安全應(yīng)急預(yù)案（具有可操作性）；保持設(shè)備的完好性盡量不要在建筑物下長時間停機(jī)；對相關(guān)人員進(jìn)行交底培訓(xùn)。對建筑物預(yù)加固與加強(qiáng)監(jiān)測采用從地面打鋼管樁；和加強(qiáng)監(jiān)測跟蹤注漿的方式保護(hù)建筑物基礎(chǔ)。下圖為對建筑物保護(hù)措施表：盾構(gòu)機(jī)穿越建筑物推進(jìn)技術(shù)：對盾構(gòu)機(jī)穿越建筑物首先控制沉降，控制沉降分為切口前控制；盾中控制；出盾尾后控制，切口前沉降主要靠建立合適的土倉壓力和控制超排的措施來控制，盾中與盾尾后沉降的控制主要依靠同步注漿與二次補(bǔ)漿措施來控制，同步注漿要求保質(zhì)保量，二次補(bǔ)漿要求及時跟進(jìn)。同時也要加強(qiáng)對地表的沉降點(diǎn)的監(jiān)測，及時的掌握沉降數(shù)據(jù)采取有效措施控制沉降。在盾構(gòu)機(jī)穿越過程中對掘進(jìn)參數(shù)的控制也直接影響地表建筑物的沉降。計(jì)算盾構(gòu)機(jī)穿越建筑物的土壓力，上土壓力公式：得，最后確定推進(jìn)時上土壓力為190-200kpa左右保持恒定，停機(jī)保壓為250kpa(泡沫逐漸減少使土壓力降低)確定理論出土量：控制出土量不會超過54方。控制渣土超排措施:1操作手在推進(jìn)過程中要做到推進(jìn)速度與出土速度的比值要保持恒定；2每出滿一斗都要操作手都要查看管理行程與之前數(shù)據(jù)比較，是否出現(xiàn)超排現(xiàn)象；3在土斗上做量尺以便觀察出渣體積，看土工人要平均分配每個土斗的裝土量；4吊渣土的龍門吊配置稱重裝置，對渣土質(zhì)量檢測是否超排渣土。推進(jìn)參數(shù)保持平穩(wěn):盾構(gòu)機(jī)在穿越建筑物的過程中必須嚴(yán)格控制盾構(gòu)機(jī)土壓力、姿態(tài)、推力、速度、扭矩、注漿量、注漿壓力、改良劑用量等參數(shù)的平穩(wěn)性，波動范圍在正常允許得范圍內(nèi)。這些參數(shù)平穩(wěn)是盾構(gòu)機(jī)順利通過風(fēng)險源的基礎(chǔ)。盾構(gòu)機(jī)部分參數(shù)請看下表：環(huán)號速度mm/minn上部土壓力kpaa推力kn扭矩百分比最大扭扭矩為56000knm出土量M3同步注漿量M3568192032525356546.5569171992800254536.9570181982699451536.7571191962712351536.4572171972659847546.7573162002753747536.7574172002687750526.8575162022624148546.9576151962567447526.9577151962496247527578161962497446546.9579192062535151536.858019208248825