一种富水砂卵石地层浅埋段盾构施工工艺

摘要

本发明公开了一种富水砂卵石地层浅埋段盾构施工工艺，包括S1、参数设置；S2、掘进参数的确定；其中，掘进参数的确定主要包括推进速度、上土仓压力、千斤顶行程、千斤顶压力、推力等主要参数的选取和设定。该发明公开的富水砂卵石地层浅埋段盾构施工工艺能够极大地缩短施工周期，加快施工进程，同时可操作性更好。

权利要求

1.一种富水砂卵石地层浅埋段盾构施工工艺，其特征在于，包括：S1、参数设置；

S2、掘进参数的确定，该掘进参数的确定主要包括：(1)推进速度：推进平均速度30mm/min，峰值不超过50mm/min；

(2)上土仓压力：0～1.0bar，环宽1.5m的每环出土量控制在60m3为佳，上下偏差最大不超过2m3；

(3)千斤顶行程：每环的长度必须足够，可使得管片自由放入，不可以用人工推管片的方法放入壳体，以防止管片被碰坏；

(4)千斤顶压力：注意千斤顶压力，合理选择千斤顶，否则对管片不利；

(5)推力；严格注意推力的变化，观察反力架的变形，如果后背开焊，立即停止推进，并上报；

(6)铰接；

(7)回转角：推进时注意机体的回转角，当超过±17mm/m时，立即调整刀盘的左右转；

(8)注浆压力：初始掘进时不能使注浆压力太高，否则会使洞门帘布破坏，同时多检查管路，看是否由于堵塞引起的压力偏高；

(9)注浆流量：流量保持在40～80L/min，同时多注意每环掘进距离与注浆累计量的关系；

(10)注浆累计：

每环同步注浆量计算如下：Q＝K×п×(D2-d2)×L/4上述参数为：

K-注浆率(1.5～2)

D-盾构机的切削外径

d-管片外径

则Q＝4.0×(1.5～2)＝6m3～8m3在泥岩地层中推进,考虑到盾构扰动范围，K取1.5；

(11)洞门封堵：在盾构机推进到第5环时，及时对洞门进行封堵；

(12)浆液配比：由于材料的变化可能引起效果的变化，所以在日常的操作中必须进行实际的配比检查，根据实际情况再汇报完项目部后进行小的变动；

(13)注浆泵：同步注浆完时必须冲洗，在交接班时必须保证管路的清洁；

(14)补注浆：根据地面监测的情况及同步注浆的效果决定补注浆的量，同时在补注浆时观察盾壳内的漏浆的情况及补注浆的压力决定补注浆的累计数量；

(15)二次注浆：在盾构机通过后，为防止管片渗水、上浮，及时对管片进行二次注浆；

(16)泡沫累计：每环的量在2500～5000升；

(17)加泥加泡沫效果检查：看最后入电瓶车土斗泥的形状，最好就是渣土能成尖，不能使出的渣土像流体一样，开始时必须每环检查，把信息反馈给司机；

(18)螺旋输送机力矩：注意力矩的变化；

(19)排土门开度：开到40～70％可满足推进，泥岩地层中掘进应注意开度；

(20)刀盘旋转速度：磨桩阶段转速调低，通过维护桩后慢慢提高转速。

(21)刀盘力矩：通过控制尽量降低力矩；

(22)盾构机姿势：保持在±30mm之内；

(23)控制出土量：Q＝п×D2×L/4上述参数为：

D-盾构机的切削外径，

L-管片长度；

(24)地面跟踪注浆：时刻关注测量数值变化，当地面发生沉降较大或者渣土超排过多时，及时对地面进行探孔，发现空洞时，及时进行地面跟踪注浆；

(25)防水施工措施：防止管片漏水，管片在拼装之前必须粘贴防水条；管片拼装时保证防水条不破损，如有破损，及时修补；拼装完后，发现管片漏水，及时进行二次补浆；

所述浆液配比中正常推进时的浆液配比为水泥(Kg)：粉煤灰(Kg)：膨润土(Kg)：细砂(Kg)：水(Kg)＝200：450：150：800：500，初始掘进时把水泥相对应的调高20～40Kg。

说明书

一种富水砂卵石地层浅埋段盾构施工工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种富水砂卵石地层浅埋段盾构施工工艺。

背景技术

[0002] 随着我国城市建设事业的飞速发展，城市化进程加快，城市人口高度集中，地面交通拥挤，地铁将成为人们出行的重要交通工具。作为地铁盾构区间工程，施工进度、质量难以保证，通过采用本施工技术，在保证施工进度、质量的同时，可大大降低施工成本，可对类似条件下施工提供指导和借鉴，本施工方法具有较好的推广和应用价值。

[0003] 地铁施工中，其中盾构法施工为各施工工法重中之重；同时，根据不同的施工环境和施工条件，需要施工人员针对不同的施工环境来调整施工工艺，而在多种施工环境中，富水砂卵石地层是较为特殊的施工环境，针对这一施工环境(地理条件)，现有技术中还没有更好的施工工艺来应对，因此，需要本领域技术人员按照建筑标准创新出一套更加适合富水砂卵石地层这种较为特殊施工环境的施工工艺。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种良好的可操作性，降低施工风险，加快施工进度富水砂卵石地层浅埋段盾构施工工艺。

[0005] 为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0006] 本发明公开的一种富水砂卵石地层浅埋段盾构施工工艺，包括：

[0007] S1、参数设置；

[0008] S2、掘进参数的确定，该掘进参数的确定主要包括：

[0009] (1)推进速度：推进平均速度30mm/min，峰值不超过50mm/min；

[0010] (2)上土仓压力：0～1.0bar，环宽1.5m的每环出土量控制在60m3为佳，上下偏差最大不超过2m3；

[0011] (3)千斤顶行程：每环的长度必须足够，可使得管片自由放入，不可以用人工推管片的方法放入壳体，以防止管片被碰坏；

[0012] (4)千斤顶压力：注意千斤顶压力，合理选择千斤顶，否则对管片不利；

[0013] (5)推力；严格注意推力的变化，观察反力架的变形，如果后背开焊，立即停止推进，并上报；

[0014] (6)铰接；

[0015] (7)回转角：推进时注意机体的回转角，当超过±17mm/m时，立即调整刀盘的左右转；

[0016] (8)注浆压力：初始掘进时不能使注浆压力太高，否则会使洞门帘布破坏，同时多检查管路，看是否由于堵塞引起的压力偏高；

[0017] (9)注浆流量：流量保持在40～80L/min，同时多注意每环掘进距离与注浆累计量的关系；

[0018] (10)注浆累计：

[0019] 每环同步注浆量计算如下：Q＝K×п×(D2-d2)×L/4

[0020] 上述参数为：

[0021] K-注浆率(1.5～2)

[0022] D-盾构机的切削外径

[0023] d-管片外径

[0024] 则Q＝4.0×(1.5～2)＝6m3～8m3

[0025] 在泥岩地层中推进,考虑到盾构扰动范围，K取1.5；

[0026] (11)洞门封堵：在盾构机推进到第5环时，及时对洞门进行封堵；

[0027] (12)浆液配比：由于材料的变化可能引起效果的变化，所以在日常的操作中必须进行实际的配比检查，根据实际情况再汇报完项目部后进行小的变动；

[0028] (13)注浆泵：同步注浆完时必须冲洗，在交接班时必须保证管路的清洁；

[0029] (14)补注浆：根据地面监测的情况及同步注浆的效果决定补注浆的量，同时在补注浆时观察盾壳内的漏浆的情况及补注浆的压力决定补注浆的累计数量；

[0030] (15)二次注浆：在盾构机通过后，为防止管片渗水、上浮，及时对管片进行二次注浆；

[0031] (16)泡沫累计：每环的量在2500～5000升；

[0032] (17)加泥加泡沫效果检查：看最后入电瓶车土斗泥的形状，最好就是渣土能成尖，不能使出的渣土像流体一样，开始时必须每环检查，把信息反馈给司机；

[0033] (18)螺旋输送机力矩：注意力矩的变化；

[0034] (19)排土门开度：开到40～70％可满足推进，泥岩地层中掘进应注意开度；

[0035] (20)刀盘旋转速度：磨桩阶段转速调低，通过维护桩后慢慢提高转速。

[0036] (21)刀盘力矩：通过控制尽量降低力矩；

[0037] (22)盾构机姿势：保持在±30mm之内；

[0038] (23)控制出土量：Q＝п×D2×L/4

[0039] 上述参数为：

[0040] D-盾构机的切削外径，

[0041] L-管片长度；

[0042] (24)地面跟踪注浆：时刻关注测量数值变化，当地面发生沉降较大或者渣土超排过多时，及时对地面进行探孔，发现空洞时，及时进行地面跟踪注浆；

[0043] (25)防水施工措施：防止管片漏水，管片在拼装之前必须粘贴防水条；管片拼装时保证防水条不破损，如有破损，及时修补；拼装完后，发现管片漏水，及时进行二次补浆。

[0044] 进一步的，所述浆液配比中正常推进时的浆液配比为水泥(Kg)：粉煤灰(Kg)：膨润土(Kg)：细砂(Kg)：水(Kg)＝200：450：150：800：500，初始掘进时把水泥相对应的调高20～40Kg。

[0045] 在上述技术方案中，本发明提供的一种富水砂卵石地层浅埋段盾构施工工艺，具有以下有益效果：良好的可操作性、降低施工风险、加快施工进度。

附图说明

[0046] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0047] 图1为本发明实施例提供的一种富水砂卵石地层浅埋段盾构施工工艺的盾构掘进一个循环进尺工艺流程图；

[0048] 图2为本发明实施例提供的一种富水砂卵石地层浅埋段盾构施工工艺的推进参数优化流程图。

具体实施方式

[0049] 为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

[0050] 如图1～图2所示，本发明实施例提供的一种富水砂卵石地层浅埋段盾构施工工艺，包括：

[0051] S1、参数设置；

[0052] S2、掘进参数的确定，该掘进参数的确定主要包括：

[0053] (1)推进速度：推进平均速度30mm/min，峰值不超过50mm/min；

[0054] (2)上土仓压力：0～1.0bar，环宽1.5m的每环出土量控制在60m3为佳，上下偏差最大不超过2m3；

[0055] (3)千斤顶行程：每环的长度必须足够，可使得管片自由放入，不可以用人工推管片的方法放入壳体，以防止管片被碰坏；

[0056] (4)千斤顶压力：注意千斤顶压力，合理选择千斤顶，否则对管片不利；

[0057] (5)推力；严格注意推力的变化，观察反力架的变形，如果后背开焊，立即停止推进，并上报；

[0058] (6)铰接；

[0059] (7)回转角：推进时注意机体的回转角，当超过±17mm/m时，立即调整刀盘的左右转；

[0060] (8)注浆压力：初始掘进时不能使注浆压力太高，否则会使洞门帘布破坏，同时多检查管路，看是否由于堵塞引起的压力偏高；

[0061] (9)注浆流量：流量保持在40～80L/min，同时多注意每环掘进距离与注浆累计量的关系；

[0062] (10)注浆累计：

[0063] 每环同步注浆量计算如下：Q＝K×п×(D2-d2)×L/4

[0064] 上述参数为：

[0065] K-注浆率(1.5～2)

[0066] D-盾构机的切削外径

[0067] d-管片外径

[0068] 则Q＝4.0×(1.5～2)＝6m3～8m3

[0069] 在泥岩地层中推进,考虑到盾构扰动范围，K取1.5；

[0070] (11)洞门封堵：在盾构机推进到第5环时，及时对洞门进行封堵；

[0071] (12)浆液配比：由于材料的变化可能引起效果的变化，所以在日常的操作中必须进行实际的配比检查，根据实际情况再汇报完项目部后进行小的变动；

[0072] (13)注浆泵：同步注浆完时必须冲洗，在交接班时必须保证管路的清洁；

[0073] (14)补注浆：根据地面监测的情况及同步注浆的效果决定补注浆的量，同时在补注浆时观察盾壳内的漏浆的情况及补注浆的压力决定补注浆的累计数量；

[0074] (15)二次注浆：在盾构机通过后，为防止管片渗水、上浮，及时对管片进行二次注浆；

[0075] (16)泡沫累计：每环的量在2500～5000升；

[0076] (17)加泥加泡沫效果检查：看最后入电瓶车土斗泥的形状，最好就是渣土能成尖，不能使出的渣土像流体一样，开始时必须每环检查，把信息反馈给司机；

[0077] (18)螺旋输送机力矩：注意力矩的变化；

[0078] (19)排土门开度：开到40～70％可满足推进，泥岩地层中掘进应注意开度；

[0079] (20)刀盘旋转速度：磨桩阶段转速调低，通过维护桩后慢慢提高转速。

[0080] (21)刀盘力矩：通过控制尽量降低力矩；

[0081] (22)盾构机姿势：保持在±30mm之内；

[0082] (23)控制出土量：Q＝п×D2×L/4

[0083] 上述参数为：

[0084] D-盾构机的切削外径，

[0085] L-管片长度；

[0086] (24)地面跟踪注浆：时刻关注测量数值变化，当地面发生沉降较大或者渣土超排过多时，及时对地面进行探孔，发现空洞时，及时进行地面跟踪注浆；

[0087] (25)防水施工措施：防止管片漏水，管片在拼装之前必须粘贴防水条；管片拼装时保证防水条不破损，如有破损，及时修补；拼装完后，发现管片漏水，及时进行二次补浆。

[0088] 优选的，上述的浆液配比中正常推进时的浆液配比为水泥(Kg)：粉煤灰(Kg)：膨润土(Kg)：细砂(Kg)：水(Kg)＝200：450：150：800：500，初始掘进时把水泥相对应的调高20～40Kg。

[0089] 始发掘进技术要点

[0090] 1、盾构托架安装前应检查洞门土体加固效果、应精确实测洞门轮廓，如果其偏差值超过设计要求，应采取措施处理妥当后方可进行下步工作。

[0091] 2、要严格控制始发基座、反力架和负环的安装定位精度，确保盾构始发姿态与设计线路基本重合。

[0092] 3、第七环负环管片定位时，管片的后端面应与线路中线垂直。负环管片轴线与线路的轴线基本重合，但只可偏上，误差控制在20mm以内。负环管片采用通缝拼装方式。

[0093] 4、盾构机轴线与隧道设计轴线保持平行，盾构中线比设计轴线适当抬高2～3cm。

[0094] 5、始发前采取人工测量对自动测量导向系统进行多次复核，确保该系统工作正常、数据可靠；始发时，每环也必须进行人工测量复核，直至盾构自动测量导向系统确实进入到正常工作状态为止。

[0095] 6、盾构在基座上向前推进时，各组推进油缸保持同步。

[0096] 7、初始掘进时，盾构机处于基座上，盾体与基座的摩擦力不足以为提供足够的扭矩。因此，盾体上焊接防扭转块，为盾构机初始掘进提供反扭矩。

[0097] 8、始发阶段，设备处于磨合期和校核期，必须设置各施工参数的警戒值，确保不出现较大偏差，导致不良后果，一旦施工参数接近或达到警戒值或系统显示的相关施工参数不一致，必须查明原因后方可继续推进。须设置警戒值的施工参数包括：最大推力、最大扭矩(包括刀盘和螺旋输送机)、推进千斤顶最大压力差、推进千斤顶最大行程差、盾尾间隙最大值最小值、土舱压力最大值最小值、最大注浆压力、最小注浆量、最大排碴量、最大推进速度、最大滚动角、最大俯仰角等。

[0098] 9、要注意推力、扭矩的控制，同时也要注意各部位油脂的有效使用。掘进总推力应控制在反力架承受能力以下，防止反力架变形。同时确保在此推力下刀具切入地层所产生的扭矩小于基座提供的反扭矩。

[0099] 10、盾构进入洞门前把盾壳上的焊接棱角打平，防止割坏洞门防水帘布。

[0100] 上述的参数设置

[0101] 由于在始发阶段受到始发平台、反力架的限制，推力不宜过大，另外为保持洞门周边地层的稳定，盾构扭矩、刀盘转速都不宜过大。

[0102] 表5-1前30环掘进参数控制表

[0103]推力(kN) 扭矩(kN·m) 刀盘转速(rpm) 土仓压力(bar) 备注
8000～9000 2000～3500 0.5～1.3 0～1.0  

[0104] 表5-2前30～80环掘进参数控制表

[0105] 推力(kN) 扭矩(kN·m) 刀盘转速(rpm) 土仓压力(bar) 备注10000～14000 2000～3000 1.0～1.5 0.6～1.0  

[0106] (2)参数设定和优化

[0107] 主要的参数调整优化措施如下：

[0108] ①采用合适的刀具，主要采用破碎能力强的滚刀，以适应地层及减少切削过程中对地层的扰动。

[0109] ②土仓压力通过采取设定推进速度与调整排土量、设定排土量与调整推进速度两种方法建立，并应维持切削土量与排土量的平衡，以使土仓内的压力稳定平衡。

[0110] ③盾构机的推进速度主要通过调整盾构推进力、转速(扭矩)来控制，排土量则主要通过调整螺旋输送机的转速来调节。在实际推进施工中，应根据地质条件、排出的碴土状态，以及盾构机的各项工作状态参数等动态地调整优化。

[0111] ④推进时应采取碴土改良措施增加碴土的流动性和止水性，密切观察螺旋输送器的土塞和出土情况以调整添加剂的掺量。

[0112] ⑤推进速度控制在30～50mm/min，并根据监测结果和排土情况调整。螺旋机转速与设定土压力、推进速度匹配。

[0113] 在上述技术方案中，本发明提供的一种富水砂卵石地层浅埋段盾构施工工艺，具有以下有益效果：良好的可操作性、降低施工风险、加快施工进度。

[0114] 以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。