1、.,1,廣州軌道交通建設(shè)監(jiān)理有限公司祝各位領(lǐng)導(dǎo)、專家身體健康!萬事如意!,.,2,盾構(gòu)過江、過河施工技術(shù)研究,廣州軌道交通建設(shè)監(jiān)理有限公司廣州市地下鐵道設(shè)計(jì)研究院盾構(gòu)技術(shù)研究所魏康林,.,3,一、盾構(gòu)過江風(fēng)險(xiǎn)分析二、工程案例（以廣州過珠江為例）1、工程概況水文地質(zhì)2、施工重難點(diǎn)分析3、掘進(jìn)模式4、施工方法及主要技術(shù)措施5、施工管理措施6、異常情況及處理措施三、盾構(gòu)過江的監(jiān)測方法探討四、對于過錢塘江和新塘河的建議,匯報(bào)的主要問題:,.,4,一、盾構(gòu)過江風(fēng)險(xiǎn)分析,2、盾構(gòu)機(jī)自身防水系統(tǒng)是最大的風(fēng)險(xiǎn)：（否則即使不在江底，同樣也有風(fēng)險(xiǎn)）盾尾密封失效；鉸接密封失效；螺旋輸送機(jī)密封失效；水壓力超過軸承最大

2、密封壓力，造成軸承密封壓力失效；,1、過江出現(xiàn)的種種問題涉及到盾構(gòu)施工問題的各個(gè)方面；,3、江底特殊地層（上軟下硬、沼氣、古河道等）,.,5,一、盾構(gòu)過江風(fēng)險(xiǎn)分析,3、若要避免盾構(gòu)過江風(fēng)險(xiǎn)，要把絕大部分精力投入到對盾構(gòu)機(jī)的維修和保養(yǎng)方面，即“保頭、護(hù)尾、防密封”，要保證過江時(shí)盾構(gòu)機(jī)是在完全正常和安全狀態(tài)下運(yùn)行；4、基本的施工措施要保證：盾構(gòu)機(jī)正確的掘進(jìn)姿態(tài)（避免擾動）；開倉或換刀時(shí)必要的保障和地層加固措施；正確地控制各種施工參數(shù)，如出土量、注漿量、泡沫量、油脂量等等；準(zhǔn)備充足的搶險(xiǎn)材料和物質(zhì)；在鉸接密封之前的盾殼上預(yù)設(shè)徑向注漿孔。當(dāng)機(jī)頭前方塌方時(shí)，可以通過這些孔注入化學(xué)漿液或者水泥漿力保鉸接密

3、封和盾尾密封的完好；成立必要的指揮和決策機(jī)構(gòu)等（突發(fā)事件）。,.,6,區(qū)間從侖頭盾構(gòu)始發(fā)井出發(fā)經(jīng)侖頭村后底崗?fù)ㄟ^侖頭村穿越侖頭海，到達(dá)官洲站；盾構(gòu)過站后再次始發(fā)經(jīng)官洲村穿越官洲河，到達(dá)盾構(gòu)吊出井。,二、盾構(gòu)過江典型案例分析（土壓平衡式盾構(gòu)）,1、工程概況,.,7,區(qū)間隧道穿越侖頭海,侖頭海起止里程為YDK16+790YDK17+360,全長570m，水面寬度418.87m，最大水深12.55m，隧道頂部距河底最小距離12.68m。,.,8,區(qū)間隧道穿越官洲河,官州河起止里程為YDK18+100YDK18+383.5,全長283.5m，水面寬度約182.61m，最大水深9.71m，隧道頂部距河底

4、最小距離7.1m。,.,9,2、工程水文地質(zhì),地質(zhì)構(gòu)造,本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造為華南褶皺系湘桂粵褶皺帶粵中拗陷增城-臺山隆斷束的東莞盆地西端，構(gòu)造格架由近東西向的白堊系紅層組成的珠江向斜褶皺南翼及上元古界震旦系變質(zhì)巖東西向片麻巖理褶皺組成，并被北西向北亭斷裂，化龍斷裂所切割，廣三斷層在本區(qū)間穿過，破碎帶寬46m,其直接影響帶約150m。,.,10,.,11,工程地質(zhì),.,12,.,13,水文地質(zhì),本段線路按地下水賦存方式分為第四系砂層弱承壓水及基巖裂隙承壓水，地下水對鋼筋混凝土無腐蝕性。隧道穿越的地層主要為、地層，滲透系數(shù)為0.7m/d。,.,14,3、施工重、難點(diǎn)分析,根據(jù)工程地質(zhì)情況，盾構(gòu)掘進(jìn)通過侖

5、頭海、官洲河段掘進(jìn)有以下幾個(gè)難點(diǎn)：1）工程水文地質(zhì)條件復(fù)雜，易出現(xiàn)涌水、涌砂現(xiàn)象，施工難度大；2）地層軟硬不均，對刀具磨損大，合理設(shè)定掘進(jìn)參數(shù)、推力、刀具配置等參數(shù)；3）換刀位置選擇及換刀作業(yè)；4）粉粒含量高，盾構(gòu)掘進(jìn)防結(jié)泥餅；5）盾構(gòu)機(jī)穿過侖頭海河堤對沉降的控制。,.,15,4、掘進(jìn)模式,1）侖頭海段掘進(jìn)模式,YDK16+790YDK16+840盾構(gòu)穿過地層，盾構(gòu)穿越地層單一，該段采用氣壓平衡模式掘進(jìn)。YDK16+840YDK16+900盾構(gòu)主要穿過、地層,施工時(shí)采用氣壓平衡模式掘進(jìn)。YDK16+900YDK17+080盾構(gòu)主要穿過、地層，屬穿越硬巖地層，采用氣壓平衡模式掘進(jìn)。YDK17+0

6、80YDK17+360盾構(gòu)主要穿越、復(fù)合地層，洞頂上覆蓋、很薄，最薄處僅為30cm，在ZDK17+210230段洞頂切穿透水砂層。該段既有上軟下硬地層，又有洞外水通過透水砂層進(jìn)入洞內(nèi)可能。采用土壓平衡掘進(jìn)模式。,.,16,2）官洲河段掘進(jìn)模式,YDK18+100YDK18+270盾構(gòu)主要穿過、地層，隧道頂板以上有地層出露，采用土壓平衡模式掘進(jìn)，施工時(shí)防止結(jié)泥餅。YDK18+270YDK18+383.5盾構(gòu)主要穿過、地層,采用土壓平衡模式掘進(jìn)，施工時(shí)防止結(jié)泥餅。,.,17,5、施工方法及主要技術(shù)措施,1）施工總體措施概述,盾構(gòu)過侖頭海根據(jù)侖頭海段工程水文地質(zhì)條件及盾構(gòu)施工特點(diǎn)：進(jìn)入侖頭海前YDK

7、16+785處開倉換刀進(jìn)入侖頭海段掘進(jìn)（260m）侖頭海底YDK17+050處開倉換刀繼續(xù)掘進(jìn)盾構(gòu)過侖頭海施工結(jié)束。盾構(gòu)過官洲河根據(jù)官洲河段工程水文地質(zhì)條件及盾構(gòu)施工特點(diǎn)：進(jìn)入官洲河前YDK18+100處開倉換刀進(jìn)入官洲河段掘進(jìn)（260m）YDK18+383.5處換刀盾構(gòu)過官洲河施工結(jié)束。,.,18,2）具體技術(shù)措施,認(rèn)真做好試掘進(jìn)及進(jìn)海、進(jìn)河前掘進(jìn)的總結(jié)工作，摸索出盾構(gòu)對不同地層的適應(yīng)情況，總結(jié)出不同地層盾構(gòu)機(jī)刀具的合理配置及掘進(jìn)參數(shù)；在過海、過河前對盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行一次全面的保養(yǎng)檢修、更換刀具，安裝保壓泵渣系統(tǒng)（防噴涌）。盾構(gòu)機(jī)在海底、河底掘進(jìn)中，要每天進(jìn)行渣土性質(zhì)分析，嚴(yán)密監(jiān)視渣土的成分變化，

8、判斷前方地層情況，及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)。盾構(gòu)機(jī)在海底、河底掘進(jìn)中，要建立嚴(yán)格的渣土管理制度。對出渣量進(jìn)行認(rèn)真統(tǒng)計(jì)，每環(huán)出渣量與臨近的一個(gè)掘進(jìn)環(huán)出土量進(jìn)行比較。嚴(yán)格控制掘進(jìn)參數(shù)，按設(shè)定的壓力掘進(jìn)。為保護(hù)刀盤和刀具，在掘進(jìn)過程中推進(jìn)速度控制在1535mm/min，刀盤轉(zhuǎn)速控制在1.71.9r/min。盾構(gòu)過侖頭海在半徑為800m的曲線上掘進(jìn)時(shí)，嚴(yán)格控制鉸接油缸行程及行程差。在過海、過河之前，對盾尾密封刷進(jìn)行檢修并加足油脂，確保盾尾的密封性。,.,19,6、施工管理措施,1）土壓平衡管理,土倉土壓力設(shè)定是土壓平衡掘進(jìn)模式的最重要的參數(shù)，土倉土壓力值的設(shè)定要充分考慮水頭壓力及水土壓力（及其變化，尤其是漲落

9、潮），并應(yīng)實(shí)時(shí)調(diào)整，隨水頭、土層的變化而變化，以保證土倉的土壓力足以平衡開挖面的壓力。土倉壓力設(shè)定為0.160.24Mpa。,.,20,在海底、河底掘進(jìn)時(shí)，由于地層含水量高，水壓力高，注漿時(shí)遵循“同步注入，快速凝結(jié)，信息反饋，適當(dāng)補(bǔ)充”的原則。注漿方式：盾尾同步注漿方式；注漿材料：選用水泥、粉煤灰、膨潤土、砂混合漿液；初凝時(shí)間：初凝時(shí)間5小時(shí)8小時(shí)。在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過程中對漿液進(jìn)行動態(tài)管理，摸索漿液在不同地層中適應(yīng)性；注漿壓力：注漿壓力控制在0.20.3MPa（不可過大）。注漿量：每環(huán)同步注漿量為理論注漿量的150180，Q=6.1m37.3m3。注漿量還應(yīng)根據(jù)江底隆陷監(jiān)測情況隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整和動態(tài)管

10、理。,2）同步注漿管理,.,21,3）刀具配置及更換侖頭海段盾構(gòu)區(qū)間隧道穿越、地層，以、地層為主，單軸抗壓強(qiáng)度為26.290Mpa。此地層采用硬巖掘進(jìn)刀盤布置。,刀盤布置：4把中心滾刀，31把單刃滾刀，64把切刀，8把弧形刮刀，1把超挖刀。,.,22,官洲河段盾構(gòu)區(qū)間隧道穿越、地層，以、地層為主，單軸抗壓強(qiáng)度為8.85Mpa。此地層采用軟巖刀盤布置。,刀具配置：2把中心滾刀，18把正面齒刀，15把單刃滾刀，64把切刀，8把弧形刮刀，1把超挖刀。,.,23,.,24,在檢修刀具的同時(shí)，要對盾構(gòu)機(jī)的液壓、電氣、水循環(huán)、潤滑、注脂、注漿、泡沫、鉸接等系統(tǒng)進(jìn)行檢修，重點(diǎn)內(nèi)容包括：空壓機(jī)的檢測與維修螺旋

11、輸送機(jī)閘門檢測與維修注脂系統(tǒng)的檢測與維修管片拼裝機(jī)的檢測與維修泡沫系統(tǒng)的檢測與維修盾尾密封檢查與維護(hù)鉸接密封檢查對液壓系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測檢查備件情況,）系統(tǒng)檢修,.,25,7、異常情況及處理措施,1）噴涌及處理措施,a、控制好同步注漿，使?jié){液達(dá)到完全封閉襯砌空隙并的目的，避免土倉與管片背后形成水力通道。b、盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，嚴(yán)格控制進(jìn)尺、出土量，保證盾構(gòu)機(jī)連續(xù)、均衡、快速通過。c、向土倉中加入泡沫進(jìn)行碴土改良。d、在噴水涌砂不嚴(yán)重時(shí)，采用螺旋輸送機(jī)尾部的雙平板閘門，交替啟閉，間隔排渣。當(dāng)噴水涌砂嚴(yán)重時(shí)，啟用保壓泵渣裝置排渣。,.,26,2）管片上浮及處理措施,a、選擇合適的漿液性能。根據(jù)注漿效

12、果隨時(shí)調(diào)整漿液配比，不斷調(diào)整漿液性能。b.控制好同步注漿壓力，在略高于注入面的水土壓力下保壓注漿，達(dá)到漿液保滿密實(shí)。c.控制盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，發(fā)現(xiàn)偏差時(shí)應(yīng)及時(shí)逐步糾正，不得過急過猛，以免造成管片環(huán)面受力嚴(yán)重不均，使管片錯(cuò)位或上浮。當(dāng)管片上浮嚴(yán)重時(shí)，可將盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的洞軸線比隧道設(shè)計(jì)軸心線降低2030mm掘進(jìn)。,.,27,3）防止盾構(gòu)機(jī)鉸接密封滲漏,a、進(jìn)入侖頭海前，對盾構(gòu)機(jī)的鉸接密封進(jìn)行檢查，填料磨損嚴(yán)重、通過緊固密封很難恢復(fù)時(shí)，更換預(yù)應(yīng)力填料。b、鉸接千斤頂?shù)男谐虘?yīng)設(shè)置在中位（75m）。行程伸出量不大于100mm，同時(shí)控制行程差不大于40。以防止千斤活塞接近兩端。c.向鉸接密封處注入足夠的潤滑脂，以

13、保證密封良好。,.,28,4）刀具磨損量大及防止措施,a、選擇適當(dāng)?shù)木蜻M(jìn)參數(shù)，保護(hù)好刀盤、刀具；b、在刀盤面板處加入足量的泡沫，以增加渣土流塑性，防止在開口處結(jié)餅，同時(shí)為刀具降溫，減小刀具磨損；c、選用強(qiáng)度和耐磨性高的滾刀安裝在刀盤邊緣及刀盤圓弧過度處，以保持掘進(jìn)直徑；強(qiáng)度和韌性較好的滾刀安裝在刀盤正面，承擔(dān)繁重地破巖任務(wù)；d.盡量控制刀盤的振動，也是減小刀具和機(jī)器損壞的重要措施；e、選擇適當(dāng)位置進(jìn)行刀具檢查及換刀作業(yè)。,.,29,5）泥餅的預(yù)防及處理,a在到達(dá)易結(jié)泥餅地層前，采用軟巖掘進(jìn)刀盤布置，增大刀盤的開口率，減少結(jié)泥餅的機(jī)率。b向刀盤切割面注射足夠的泡沫,改良渣土,防止在刀盤開口處結(jié)餅

14、。c必要時(shí)，可向螺旋輸送機(jī)內(nèi)注入泡沫，以減輕碴土的栓塞作用。d采用2/3倉土加氣壓模式掘進(jìn)，以便渣土流動。e加強(qiáng)盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)的出土管理，密切注意開挖面的地質(zhì)情況和刀盤的工作狀態(tài)。f一旦產(chǎn)生泥餅，必需盡快開倉清除。,.,30,三、盾構(gòu)過江的監(jiān)測,最常用的兩種過江監(jiān)測方法:1、聲納法監(jiān)測原理：聲納法是一種較普遍用于監(jiān)測江底沉降的方法，其特征是利用船只和衛(wèi)星定位系統(tǒng)在江面上的指定監(jiān)測點(diǎn)上通過聲納儀器對河床水深進(jìn)行測量，通過比較同一點(diǎn)前后兩次測量的數(shù)據(jù)得出江底的沉降情況。測量精度：定位測量精度為200mm，水深測量精度為100mm。2、傳感器法監(jiān)測原理：傳感器法是一種用于隧道過江施工中監(jiān)測河床沉降的方法

15、，其特征在于通過采集沉入江底固定的水壓傳感裝置的信號，通過比較前后兩次所采集到的數(shù)據(jù)而得到傳感器埋設(shè)深度的變化，從而得到河床沉降的數(shù)據(jù)。測量精度：測量精度為20mm。,江底檢測水位記錄儀,.,31,三、盾構(gòu)過江的監(jiān)測,3、測點(diǎn)布置測線的布設(shè)（每條隧道）有兩種：沿隧道軸線方向布設(shè)，即在每條隧道的中軸線上布設(shè)一條中軸測線，然后左右兩邊每相隔5m布設(shè)一條測線，共布設(shè)2條平行于中軸線的測線；垂直于中軸線方向布設(shè)，即在垂直于中軸線方向布設(shè)測線，測線間距為3m。測量范圍為沿遂道軸線方向左右各15m，盾構(gòu)機(jī)刀盤前20m后40m。,4、監(jiān)測頻率基本上為1天1次。,.,32,四、對于盾構(gòu)過錢塘江和新塘河的建議,1、錢塘江特殊地質(zhì)條件下的掘進(jìn)：上部淤泥質(zhì)土，下部存在圓卵石，必須控制盾構(gòu)機(jī)以正確的掘進(jìn)姿態(tài)，避免對上覆淤泥質(zhì)土體、粉質(zhì)粘土的過大擾動；需要儲備一定的膨潤土或泡沫，以補(bǔ)充缺失的細(xì)粒含量，保證土壓穩(wěn)定均衡，有效防止噴涌；在鉸接密封之前的盾殼上預(yù)設(shè)注漿孔，這一點(diǎn)可以在盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)階段的時(shí)候要求施工單位和盾構(gòu)生產(chǎn)廠家預(yù)設(shè)。當(dāng)機(jī)頭前方塌方時(shí)，可以通過這些孔往機(jī)頭注入化學(xué)漿液或者水泥漿以封堵盾殼外的地層開挖間隙，保證鉸接密封和盾尾密封的完好；根據(jù)潮水潮差的監(jiān)測情況，合理設(shè)定和適時(shí)、動態(tài)的調(diào)整土倉壓力；可能需要對江底