1、盾構(gòu)掘進(jìn)、管片拼裝及壁后注漿質(zhì)量控制1.1 盾構(gòu)掘進(jìn)2.1.1掘進(jìn)流程掘進(jìn)流程見圖2-1-1.2.1.2掘進(jìn)模式用于本合同段掘進(jìn)施工的 土壓平衡盾構(gòu)的 開挖土倉(cāng)由刀盤、切口環(huán)、隔板、土壓傳感器及膨潤(rùn)土添加、泡沫注入系統(tǒng)組成.根據(jù)本合同段隧道地層條件,需選擇土壓平衡模式進(jìn)行本合同段區(qū)間隧道的 掘進(jìn).土壓平衡掘進(jìn)模式中土倉(cāng)壓力的 保持首先需選定土倉(cāng)壓力,掘進(jìn)過程中通過調(diào)整推進(jìn)力實(shí)現(xiàn)推進(jìn)速度 控制、通過調(diào)整螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)出碴量控制.具體方法如下：(1)土倉(cāng)壓力值P的 選定P值應(yīng)能與地層土壓力和靜水壓力相平衡,設(shè)刀盤中心地層靜水壓力、土壓力之和為P0,則PKP0,K一般取1.01.3.掘進(jìn)施工過程

2、中土倉(cāng)壓力根據(jù)試掘進(jìn)時(shí)取得的 經(jīng)驗(yàn)參數(shù)并結(jié)合盾構(gòu)所在位置的 埋深、土層狀況及地表監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整與控制.圖2-1-1 盾構(gòu)掘進(jìn)控制程序圖(2)推進(jìn)速度 控制為保持土倉(cāng)壓力的 穩(wěn)定,掘進(jìn)速度 必須與螺旋輸送機(jī)的 轉(zhuǎn)速相符合,同時(shí)必須兼顧注漿,確保漿液能均勻填實(shí)管片與地層的 空隙,根據(jù)施工的 實(shí)際情況確定并調(diào)整掘進(jìn)速度 控制推進(jìn)油缸的 推力.(3)出碴量的 控制每環(huán)掘進(jìn)出碴量根據(jù)試掘進(jìn)段取得的 參數(shù)進(jìn)行控制.出碴量控制可通過推進(jìn)速度 與螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn).2.1.3姿態(tài)控制(1)姿態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)盾構(gòu)姿態(tài)監(jiān)控通過SLS-T自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)和人工測(cè)量復(fù)核進(jìn)行盾構(gòu)姿態(tài)監(jiān)測(cè).隨著盾構(gòu)推進(jìn)導(dǎo)向系統(tǒng)后視基準(zhǔn)點(diǎn)需要前

3、移,必須通過人工測(cè)量來(lái)進(jìn)行精確定位.為保證推進(jìn)方向的 準(zhǔn)確可靠,擬每3050米進(jìn)行一次人工測(cè)量,以校核自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)的 測(cè)量數(shù)據(jù)并復(fù)核盾構(gòu)機(jī)的 位置、姿態(tài),確保盾構(gòu)掘進(jìn)方向的 正確.(2)調(diào)整與控制盾構(gòu)共16組推進(jìn)油缸,分五區(qū),每區(qū)油缸可獨(dú)立控制推進(jìn)油壓.盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整與控制便可通過分區(qū)調(diào)整推進(jìn)油缸壓力事項(xiàng)盾構(gòu)掘進(jìn)方向調(diào)整與控制.(3)糾偏措施1)滾動(dòng)糾偏刀盤切削土體的 扭矩主要是由盾構(gòu)殼體與洞壁之間形成的 摩擦力矩來(lái)平衡,當(dāng)摩擦力矩?zé)o法平衡刀盤切削土體產(chǎn)生的 扭矩時(shí)將引起盾構(gòu)本體的 滾動(dòng).盾構(gòu)滾動(dòng)偏差可通過轉(zhuǎn)換刀盤旋轉(zhuǎn)方向來(lái)實(shí)現(xiàn).2)豎直方向糾偏控制盾構(gòu)機(jī)方向的 主要因素是千斤頂?shù)?單側(cè)推力,它

4、與盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)變化量間的 關(guān)系非常離散,需要靠人的 經(jīng)驗(yàn)來(lái)掌握.當(dāng)盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)下俯時(shí),可加大 下側(cè)千斤頂?shù)?推力,當(dāng)盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)上仰時(shí),可加大 上側(cè)千斤頂?shù)?推力來(lái)進(jìn)行糾偏.同時(shí)還必須考慮到刀盤前面地質(zhì)因素的 影響綜合來(lái)調(diào)節(jié),從而到達(dá)一個(gè)比較理想的 控制效果.3)水平方向糾偏與豎直方向糾偏的 原理一樣,左偏時(shí)應(yīng)加大 左側(cè)千斤頂?shù)?推進(jìn)壓力,右偏時(shí)則應(yīng)加大 右側(cè)千斤頂?shù)?推進(jìn)壓力,并兼顧地質(zhì)因素.(4)方向控制及糾偏注意事項(xiàng)1)在切換刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí),應(yīng)保留適當(dāng)?shù)?時(shí)間間隔,切換速度 不宜過快,切換速度 過快可能造成管片受力狀態(tài)突變,而使管片損壞.2)根據(jù)掌子面地層情況應(yīng)及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù),調(diào)整掘進(jìn)方向時(shí)

5、應(yīng)設(shè)置警戒值與限制值.當(dāng)盾構(gòu)姿態(tài)接近警戒值時(shí)就應(yīng)該實(shí)行糾偏程序.3)蛇行修正及糾偏時(shí)應(yīng)緩慢進(jìn)行,如修正過程過急,蛇行反而更加明顯.在直線推進(jìn)的 情況下,應(yīng)選取盾構(gòu)當(dāng)前所在位置點(diǎn)與設(shè)計(jì)線上遠(yuǎn)方的 一點(diǎn)作一直線,然后再以這條線為新的 基準(zhǔn)進(jìn)行線形管理.在曲線推進(jìn)的 情況下,應(yīng)使盾構(gòu)當(dāng)前所在位置點(diǎn)與遠(yuǎn)方點(diǎn)的 連線同設(shè)計(jì)曲線相切.4)推進(jìn)油缸油壓的 調(diào)整不宜過快、過大 ,否則可能造成管片局部破損甚至開裂.5)正確進(jìn)行管片選型,確保拼裝質(zhì)量與精度 ,以使管片端面盡可能與計(jì)劃的 掘進(jìn)方向垂直.6)盾構(gòu)始發(fā)到達(dá)時(shí)方向控制極其重要,應(yīng)按照始發(fā)、到達(dá)掘進(jìn)的 有關(guān)技術(shù)要求,做好測(cè)量定位工作.2.1.4姿態(tài)偏差要求

6、盾構(gòu)在掘進(jìn)過程中應(yīng)嚴(yán)格控制盾構(gòu)推進(jìn)軸線,在直線段和半徑不小 于500米的 曲線段,盾構(gòu)機(jī)軸線的 允許偏差應(yīng)為：平面5米米、高程20米米;在半徑小 于500米的 曲線段,盾構(gòu)機(jī)軸線的 允許偏差為：平面8米米、高程25米米.2.1.5質(zhì)量保證(1)掘進(jìn)施工參數(shù)應(yīng)根據(jù)工程水文地質(zhì)情況作出包括掘進(jìn)模式、土倉(cāng)壓力、總推力、掘進(jìn)速度 、刀盤轉(zhuǎn)速、刀具貫入量以及碴土改良方法、碴土管理等決定,不得隨意更改相應(yīng)掘進(jìn)參數(shù).(2)在施工進(jìn)行期間結(jié)合地面監(jiān)測(cè)反饋信息及實(shí)際施工情況進(jìn)行總結(jié)分析,對(duì)掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理,在施工過程中對(duì)掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行不斷的 優(yōu)化.(3)掘進(jìn)時(shí)應(yīng)根據(jù)工程水文地質(zhì)條件相適應(yīng)的 碴土改良方式對(duì)碴土

7、進(jìn)行改良,以保證碴土的 流塑性和止水性.(4)結(jié)合地面沉降監(jiān)測(cè)反饋信息,對(duì)出碴量控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整,實(shí)現(xiàn)碴土管理的 最優(yōu)化.1.2 管片拼裝2.2.1管片及止水材料管片內(nèi)徑5400米米,外徑6000米米,襯砌管片分為6塊： 3塊標(biāo)準(zhǔn)塊(A型),2塊鄰接塊(B型)和1塊封頂塊(C型),環(huán)片厚度 為300米米,環(huán)片寬度 為1200米米.左右轉(zhuǎn)彎環(huán)管片最大 楔形量為48米米.采用彎曲螺栓連接,環(huán)向共12根螺栓,縱向共16根螺栓.混凝土強(qiáng)度 等級(jí)C50,抗?jié)B等級(jí)S10.本區(qū)間管片止水材料采用三元乙丙橡膠擠出硫化而成的 彈性橡膠密封墊,與管片間用單組份氯丁-酚醛膠粘劑粘結(jié).2.2.2管片安裝管片安裝步驟示

8、意圖如圖2-2-1,詳細(xì)方法如下：(1)防水材料粘貼.由管片供應(yīng)組人員進(jìn)行襯墊、止水條粘貼.(2)管片進(jìn)場(chǎng).管片除進(jìn)行出場(chǎng)質(zhì)量控制外,還需由專人進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)管片質(zhì)量驗(yàn)收,管片應(yīng)無(wú)缺棱、掉角;無(wú)頂推貫穿裂縫和大 于0.2米米寬的 裂縫及混凝土剝落現(xiàn)象.圖2-2-1 管片安裝步驟示意圖1.2(3)運(yùn)輸.以垂直和水平運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行管片運(yùn)輸.(4)安裝區(qū)清理.清理管片安裝區(qū)內(nèi)的 水及碴土等.(5)收油缸.根據(jù)管片安裝需要,分區(qū)收回油缸,盡量較少同時(shí)收回油缸的 數(shù)量.(6)管片安裝.安裝區(qū)域的 油缸全部收到位后,可進(jìn)行管片就位、安裝.管片安裝順序?yàn)橄绕礃?biāo)準(zhǔn)塊,然后拼裝鄰接塊,最后安裝封頂塊,管片安裝時(shí)由下至上

9、左右對(duì)稱進(jìn)行.(7)頂伸油缸.管片就位后,將油缸以低油壓頂推支撐在管片上.2.2.3管片拼裝允許偏差管片拼裝允許偏差見表2-2-1 管片拼裝允許偏差表 序號(hào)項(xiàng)目允許偏差檢查頻率1襯砌環(huán)橢圓度 5每環(huán)2襯砌環(huán)軸線平面位置及高程直線段及半徑不小 于500米的 曲線段50米米1點(diǎn)/環(huán)半徑小 于500米的 曲線段80米米3同一襯砌環(huán)內(nèi)相鄰管片錯(cuò)臺(tái)5米米4點(diǎn)/環(huán)4縱向相鄰襯砌環(huán)管片錯(cuò)臺(tái)5米米4點(diǎn)/環(huán)2.2.4質(zhì)量保證(1)質(zhì)量保證1)嚴(yán)格進(jìn)場(chǎng)管片的 檢查,破損、裂縫的 管片不用.下井吊裝管片和運(yùn)送管片時(shí)應(yīng)注意保護(hù)管片和止水條,以免損壞;2)止水條及襯墊粘貼前,應(yīng)對(duì)管片接觸面進(jìn)行徹底地清潔,以確保其粘貼穩(wěn)

10、定牢固.施工現(xiàn)場(chǎng)管片堆放區(qū)應(yīng)有防雨淋設(shè)施.粘貼止水條時(shí)應(yīng)對(duì)其涂緩膨劑;3)管片安裝前應(yīng)對(duì)管片安裝區(qū)進(jìn)行清理,清除如污泥、污水,保證安裝區(qū)及管片相接面的 清潔;4)嚴(yán)禁非管片安裝位置的 推進(jìn)油缸與管片安裝位置的 推進(jìn)油缸同時(shí)收回;5)管片安裝時(shí)必須運(yùn)用管片安裝的 微調(diào)裝置將待裝的 管片與已安裝管片塊的 內(nèi)弧面縱面調(diào)整到平順相接以減小 錯(cuò)臺(tái).調(diào)整時(shí)動(dòng)作要平穩(wěn),避免管片碰撞破損;6)同步注漿壓力必須得到有效控制,注漿壓力不得超過限值.5)片安裝過程中操作人員使用的 工具在使用完后立即放到穩(wěn)妥的 位置,避免工具從高處摔下?lián)p壞推進(jìn)油缸等設(shè)備.1.3 壁后注漿2.3.1方式與材料壁后注漿采取同步注漿和二次

11、補(bǔ)充注漿兩種方式,同步注漿通過同步注漿系統(tǒng)隨掘進(jìn)同時(shí)注入,二次補(bǔ)充注漿利用補(bǔ)充注漿系統(tǒng)在盾尾后通過管片注漿孔進(jìn)行.同步注漿是通過同步注漿系統(tǒng)及盾尾的 注漿管,在盾構(gòu)向前推進(jìn)盾尾空隙形成的 同時(shí)進(jìn)行,如圖所示.盾殼前移時(shí),盾尾空間形成的間,注漿體行成,并對(duì)土體形成支撐盾尾密封注漿體注漿管同步或即時(shí)注漿的 注漿量宜按下式計(jì)算：Q=V式中 Q注漿量(米3); V充填體積(米3); 充填系數(shù),根據(jù)地質(zhì)情況,施工情況和環(huán)境要求確定; V=(D2-d2)L/4 D盾構(gòu)切削外徑(米); D預(yù)制管片外徑(米); L每次充填長(zhǎng)度 (米);上述計(jì)算值,在施工中按注漿效果作調(diào)整,注漿量與盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)擾動(dòng)土層范圍有關(guān)系

12、,擾動(dòng)范圍是變量,一般情況下充填系數(shù)取1.301.80.在裂隙比較發(fā)育或地下水量大 的 巖層地段,充填系數(shù)一般取1.502.50.地下隧道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范(GB502991999)(二三年版)同步注漿漿液為水泥砂漿,配比見表2-3-1.二次補(bǔ)充注漿主要采用水泥漿,在隧道開挖對(duì)地表建筑或管線影響較大 的 地段,為減少地面沉降,可選擇速凝型漿液,如水泥水玻璃雙液漿等.水泥單液漿配比一般取水灰比11或11.5.水泥水玻璃雙液漿配比見表2-3-2.表2-3-1 同步注漿材料配比表組別水泥(千克)粉煤灰(千克)膨潤(rùn)土(千克)砂(千克)水(千克)外加劑1802603812416050779460470按

13、需要根據(jù)試驗(yàn)加入膠凝時(shí)間：一般為310h,根據(jù)地層條件和掘進(jìn)速度 ,通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)加入促凝劑及變更配比來(lái)調(diào)整膠凝時(shí)間.固結(jié)體強(qiáng)度 ：一天不小 于0.2米Pa,28天不小 于2.5米pa.漿液結(jié)石率：95%,即固結(jié)收縮率5%;漿液稠度 ：812厘米/米;漿液穩(wěn)定性：傾析率(靜置沉淀后上浮水體積與總體積之比)小 于5%.表2-3-2 雙液漿配比及漿液主要性質(zhì)表編號(hào)水灰比A液B液(體積比)緩凝劑添加量(水泥用量)漿液密度 (g/厘米3)凝結(jié)時(shí)間(秒)1111101.51.4420482.3.2技術(shù)參數(shù)(1)注漿壓力保證達(dá)到對(duì)環(huán)向空隙的 有效充填,同時(shí)又能確保管片結(jié)構(gòu)不因注漿產(chǎn)生過大 的 變形和損壞,根

14、據(jù)計(jì)算和經(jīng)驗(yàn),注漿壓力取值為：0.30.4米pa.(2)注漿量根據(jù)管片壁后環(huán)形空隙與地層有效填充的 經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算,根據(jù)規(guī)范要求,注漿量取盾尾建筑控制空隙理論體積的 1.31.8倍,則每環(huán)(1.2米)壁后注漿量：Q=4.25.8米3.(3)注漿速度 同步注漿速度 應(yīng)與掘進(jìn)速度 相匹配,按盾構(gòu)完成一環(huán)1.2米掘進(jìn)的 時(shí)間內(nèi)完成當(dāng)環(huán)注漿量來(lái)確定其平均注漿速度 .達(dá)到均勻的 注漿目的 .(4)注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)采用注漿壓力和注漿量雙指標(biāo)控制,即當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí),注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)值的 95%以上時(shí),即可認(rèn)為達(dá)到了 質(zhì)量要求.對(duì)本設(shè)計(jì)參數(shù)還需通過監(jiān)控量測(cè)進(jìn)行優(yōu)化,使注漿效果達(dá)到更佳.(5)效果檢查注漿效果檢

15、查主要采用分析法,即根據(jù)P-Q-t曲線,結(jié)合掘進(jìn)速度 及襯砌、地表與周圍建筑物變形量測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合分析判斷.必要時(shí)采用無(wú)損探測(cè)法進(jìn)行效果檢查.當(dāng)檢查表明注漿不足時(shí),及時(shí)進(jìn)行二次補(bǔ)充注漿.為提高背襯注漿層的 防水性及密實(shí)度 ,必要時(shí)在同步注漿結(jié)束后進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)注漿,即二次注漿.如圖所示.因收縮空隙過大需二次注漿注漿孔（吊裝孔）注漿孔口管同步注漿固結(jié)體伸入土體0.5m補(bǔ)強(qiáng)注漿一般在管片與巖壁間的 空隙充填密實(shí)性差,致使地表沉降得不到有效控制的 情況下才實(shí)施.根據(jù)地表沉降監(jiān)測(cè)進(jìn)行信息反饋,判斷是否需要進(jìn)行二次注漿.二次注漿的 實(shí)施：首先通過注漿孔(吊裝孔)鉆孔,鉆孔伸入土體0.5米,以期同時(shí)對(duì)周圍土體進(jìn)

16、行補(bǔ)充加固,得到更為理想的 注漿加固效果,改善地表沉降.2.3.3質(zhì)量保證(1)砂漿拌制必須根據(jù)砂漿配合比進(jìn)行配料和操作,在任何儲(chǔ)存過程中避免使砂漿靜置,防止砂漿離析或凝結(jié)影響使用;(2)施工過程中必須遵循注漿與掘進(jìn)同步進(jìn)行的 原則,掘進(jìn)必須進(jìn)行同步注漿,注漿量與注漿壓力必須達(dá)到技術(shù)交底或技術(shù)方案 的 要求.以使注漿達(dá)到控制地面沉降同時(shí)又不因注漿壓力過大 損壞管片.(3)定期對(duì)注漿系統(tǒng)進(jìn)行清洗,以保證注漿系統(tǒng)保持良好的 工作狀態(tài).2.3.4施工技術(shù)要求(1)、材料要求1)砂要求采用細(xì)度 模量1.6-2.3的 細(xì)砂,不允許夾雜有5米米以上的 豆石或雜物,需要時(shí)需對(duì)砂子進(jìn)行過篩處理;2)水泥、膨潤(rùn)

17、土不能有結(jié)塊現(xiàn)象.(2)、漿液拌制1)漿液配合比嚴(yán)格按工程師通知配合比配制;2)原材料采用地秤計(jì)量,計(jì)量誤差要控制在規(guī)范要求范圍內(nèi);3)投料順序按水、水泥、砂依次進(jìn)行;4)攪拌時(shí)間控制在2分鐘左右;5)膨潤(rùn)土應(yīng)提前一天拌制成溶液,再與其他原材料進(jìn)行混合(注意溶液中的 用水應(yīng)從配合比用水中扣除).(3)、運(yùn)輸與貯存1)漿液攪拌好后,下放到編組列車中的 砂漿運(yùn)輸罐與其他列車同時(shí)進(jìn)入掘進(jìn)工作面,隨后通過拖車上的 砂漿泵將運(yùn)輸罐中的 漿液注入拖車上的 貯漿罐;2)運(yùn)輸、貯存時(shí)間不宜過長(zhǎng)(不至發(fā)生初凝),若需運(yùn)輸、貯存時(shí)間較長(zhǎng)時(shí),則考慮加緩凝劑;3)若發(fā)生沉淀、離析現(xiàn)象,應(yīng)進(jìn)行二次攪拌;4)砂漿在運(yùn)輸與

18、貯存過程中不得隨意加水.(4)、注漿順序1)同步注漿同時(shí)對(duì)盾尾預(yù)置的 4個(gè)注漿孔進(jìn)行壓注,在每個(gè)注漿孔出口設(shè)置分壓器,以便對(duì)各注漿孔的 注漿壓力和注漿量進(jìn)行檢測(cè)與控制,從而獲得對(duì)管片背后的 對(duì)稱均勻壓注;2)同步注漿在地層勻均和盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)較好時(shí),4個(gè)注漿孔應(yīng)均衡注入;3)補(bǔ)強(qiáng)注漿應(yīng)先壓注可能存在大 的 空隙一側(cè)、或軟巖、或節(jié)理裂隙較發(fā)育的 一側(cè).4)同步注漿時(shí)使用盾構(gòu)機(jī)的 計(jì)量?jī)x器嚴(yán)格控制注漿量(5)、注漿系統(tǒng)操作注漿系統(tǒng)具有手工、自動(dòng)兩種操作方式,具體的 操作由公司機(jī)電部編制相應(yīng)的 作業(yè)指導(dǎo)書.(6)、施工中應(yīng)注意的 幾點(diǎn)問題1)拌料時(shí),水、膨潤(rùn)土、水泥、砂要按照正確的 順序進(jìn)行投料;2)注

19、漿設(shè)計(jì)壓力是指注漿孔空口壓力,而不是泵的 工作壓力;3)要保證注漿泵能正常工作,注漿管路暢通,壓力顯示系統(tǒng)準(zhǔn)確無(wú)誤;4)漿液要從管片的 對(duì)稱位置注入,防止產(chǎn)生偏壓使管片發(fā)生錯(cuò)臺(tái)或損壞;5)注漿過程中要密切關(guān)注管片的 變形情況,若發(fā)現(xiàn)管片有破損、錯(cuò)臺(tái)、上浮等現(xiàn)象應(yīng)立即停止注漿;6)注漿過程中,若在不提高注漿壓力而注漿量很大 ,或注漿量突然增大 時(shí)應(yīng)檢查是否發(fā)生了 泄漏或注入掌子面,若發(fā)生前述現(xiàn)象應(yīng)停止注漿,妥善處理后再繼續(xù)注入;7)注漿過程中若發(fā)生管路堵塞,應(yīng)立即處理以防止管中漿液凝結(jié);8)作業(yè)完畢后,攪拌機(jī)、運(yùn)輸罐、泵、注漿管路一定要及時(shí)清理干凈,原則每一工作班清理一次;9)二次補(bǔ)強(qiáng)注漿每次結(jié)束要立即用水清洗注漿管;10)若遇有水涌出的 孔位,則應(yīng)調(diào)整雙液漿的 配比,縮短膠凝時(shí)間,達(dá)到迅速阻水的 目的 ;11)在需要長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)時(shí),必須以膨潤(rùn)土漿液(其配合比一般為：水灰比0.8,水泥:膨潤(rùn)土1:1)填充注漿管路.(7)、幾種漏漿現(xiàn)象的 處理1)盾尾漏漿：一般采取堵漏的 方法,用棉紗和木楔進(jìn)行封堵;2)掌子面漏漿：