盾构穿越特殊地层掘进施工技术应用分析
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隧道盾构施工技术发展趋势和应用探讨篇一隧道盾构施工技术发展趋势和应用探讨摘要:隧道盾构施工技术是一种现代化的地下工程技术,具有高效、安全、环保等优点,被广泛应用于城市轨道交通、铁路、公路等领域。
本文首先介绍了隧道盾构施工技术的概念和优点,然后分析了其发展趋势,最后探讨了其应用现状和未来发展前景。
一、隧道盾构施工技术概述隧道盾构施工技术是一种集机械、材料、地质等多种学科于一体的综合性工程技术。
它利用盾构机械在地下推进,通过盾构外壳的支撑作用和刀盘的切削作用,开挖和拼装隧道。
隧道盾构施工技术具有以下优点:高效:盾构机械的推进速度较快,可以实现快速施工,缩短工期。
安全:盾构机械具有较高的稳定性和可靠性,可以减少施工风险。
环保:隧道盾构施工技术在施工过程中对周围环境的影响较小,具有较好的环保性能。
二、隧道盾构施工技术发展趋势随着科技的不断进步和工程实践的不断发展,隧道盾构施工技术也在不断发展和完善。
其发展趋势主要包括以下几个方面:大直径盾构的应用:随着城市轨道交通和大型管道等工程的需要,大直径盾构的应用越来越广泛。
大直径盾构可以满足更大断面、更高使用要求的隧道施工需求。
复杂地质条件下的盾构施工:在复杂地质条件下,如软土、砂卵石、岩溶等地质条件下,盾构施工的技术要求越来越高。
针对不同地质条件,研发和应用相应的盾构技术和设备是未来的发展趋势。
智能化盾构施工:随着人工智能技术的发展,智能化盾构施工将成为未来的发展趋势。
通过引入传感器、监控系统等技术,实现对盾构施工的实时监控和智能控制,提高施工效率和安全性。
绿色施工:隧道盾构施工技术在绿色施工方面具有较大的潜力。
通过优化施工方案、采用环保材料和技术等手段,降低施工对环境的影响,实现节能减排和可持续发展。
三、隧道盾构施工技术的应用探讨隧道盾构施工技术在城市轨道交通、铁路、公路等领域得到了广泛应用。
在城市轨道交通方面,由于城市环境复杂,盾构施工具有较好的适应性。
在铁路方面,盾构施工可以满足长距离、大断面的隧道施工需求。
盾构掘进地层变形原因分析与施工控制关键词: 盾构; 地层变形; 掘进参数北京地铁在5号线施工中首次采用盾构法进行地铁区间隧道的掘进,下穿城市中心区域,在这些区域中有很多是老旧城区和中心商业区,对于地层变形和地面沉降的控制要求极为严格,因此很有必要对盾构掘进过程中地层变形和地面沉降的规律进行细致分析,并采取相应的施工方法与技术措施进行控制,以满足盾构施工过程中的环境要求。
1 地层变形原因分析盾构法隧道施工引起地层变形的基本原因可归纳为以下几个方面。
(1) 开挖面土体的移动: 当隧道掘进时,开挖面土体的水平支护应力可能大于或小于原始侧压力,开挖面前方土体从而会产生下沉或隆起。
(2) 建筑空隙引起的沉降: 土体挤入盾尾空隙,由于向盾尾后面隧道外围建筑空隙中压浆不及时、注浆量不足、压浆压力不适当,使盾尾后坑道周边土体失去原始三维平衡状态,引起地层损失; 盾构在曲线中掘进,或纠偏掘进过程中实际开挖断面不是圆形而是椭圆形,故引起地层损失; 盾构在土体中移动,盾壳表面粘附着一层粘土,推进时盾尾后隧道外围形成的空隙大量增加,如不相应增加注浆量,地层损失将增加。
(3) 衬砌变形和沉降: 在土压力作用下,隧道衬砌产生的变形也会引起少量地层损失,当隧道衬砌沉降较大时会引起不可忽略的地层损失,衬砌渗漏也引起沉降。
(4) 受扰动土体的固结再沉降: 由于盾构掘进过程中的挤压作用和盾尾注浆作用等因素,使周围地层形成超孔隙水压区,需经过一段时间后才能消散复原。
在此过程中因地层发生排水固结变形引起地面沉降。
2 地层沉降控制方法2.1 地层状况及沿线建构筑物调查若要在施工过程中达到有效控制地层沉降的目的,首要的先决条件就是在盾构隧道掘进之前对隧道施工影响范围内的地层状况及沿线建(构)筑物进行调查,在获得相关的原始资料后,对地层条件及沿线建(构)筑物的状态进行评价分级,并结合相关规范要求,进而确定其在施工过程中为确保地层及建(构)筑物的稳定而应达到的控制标准。
上软下硬地层超大直径泥水盾构掘进关键技术摘要:改革后,在我国社会高速发展的影响下,带动了我国各行业领域的进步。
近年来,在人们生活水平的提升下,对建筑行业的要求不断提高。
目前,超大直径泥水盾构机在上软下硬岩地层长距离掘进时,容易出现开挖面失稳、掘进参数突变、姿态不易控制、刀具异常损坏、泥水环流易滞排等现象。
以汕头海湾隧道项目为依托,通过研究超大直径泥水盾构机穿越上软下硬地层的施工技术,从盾构机选型、施工方案选择、掘进管理与控制、掘进参数控制、掘进姿态控制等方面提出了具体的控制措施和注意事项。
关键词:超大直径泥水盾构;上软下硬;掘进参数引言近年来盾构施工技术发展迅速,盾构隧道施工已经成为一种成熟的施工方法,上软下硬地层施工的工程也日益增加,然而在这种地层下的施工会面对各种难点。
因此,针对该类施工工程的施工技术和策略研究十分重要。
研究泥岩和砂卵石相交地层分析的掘进参数,依据地质条件确定了合理的掘进参数范围。
研究上软下硬地层中盾构施工主要掘进参数的分布情况,总结出各个掘进参数的分布模型。
分析了在上软下硬地层中新建隧道对已有隧道的影响,总结了已有隧道沉降和变形特点。
刀具磨损、掘进参数及舱内状况等方面研究了盾构施工管理。
从刀具管理、掘进参数及冲刷系统等方面进行分析,提供盾构施工过程中的掘进管理建议。
研究了上软下硬富水砂层掘进过程中的注浆控制,采用了洞内超前注浆加固施工技术,保证施工安全。
目前,在上软下硬地层施工技术方面已经有很多专家学者进行研究,但缺少对上软下硬地层掘进参数的分析研究。
本文基于和燕路过江通道某区间盾构隧道工程,分析盾构施工技术的主要难点,探究掘进过程中掘进参数的变化情况,总结出解决主要施工难点的控制策略。
1上软下硬地层特点及施工难点根据地层组合的形式,上软下硬地层大体上可以划分为三种类型。
一是第四系土层的上软下硬。
这种组合的特点是上部地层的标贯级数很低,含水量高,颗粒粒径小,下部地层反之。
二是岩石地层的上软下硬。
盾构技术在煤巷掘进中的应用探讨摘要:盾构技术在煤矿掘进中的应用是随着煤矿开采工作的不断发展而逐渐出现的。
煤矿盾构技术是指利用盾构机进行巷道的掘进和支护。
盾构机是一种具有前进装置、掘进装置和支护装置的特种设备,它能够在地下空间中钻进、掘进和支护巷道,实现快速、安全、高效的巷道建设。
传统的煤巷掘进方式容易导致矿山事故的发生,如瓦斯爆炸、顶板坍塌等。
传统的煤巷掘进方式会产生大量的粉尘、废气和噪音等环境污染物,严重影响矿工的劳动环境和周围自然环境。
传统的掘进方式通常需要大量的人力和时间,而盾构技术具有自动化、连续化的特点,能够大幅度提高巷道开挖的速度和工作效率。
基于对于传统掘进方式存在的问题,以及工作安全性、环境友好性和工作效率要求的提高,结合盾构技术在其他工程领域的成功应用经验,通过研究和应用盾构技术来改进煤巷开采工作。
关键词:盾构机;岩巷掘进;煤巷掘进;智慧矿山;掘进效率;1 盾构技术的概述盾构技术是一种专业的地下隧道掘进技术,它通过使用盾构机来完成地下隧道的开挖和支护。
盾构机是一种具有前进装置、掘进装置和支护装置的特种设备,能够在地下空间中进行钻进、掘进和支护,实现快速、安全、高效的隧道建设。
1.1原理盾构技术的基本原理是利用盾构机推进并同时进行土层的掘进和隧道内衬的安装。
在掘进过程中,盾构机依靠刮土器和压力室对地质物料进行掘进和排泥,同时使用液压顶管机构将预制的隧道衬砌片逐段安装在掘进面后部,形成稳定的隧道结构。
隧道衬砌可以采用预制混凝土环片、铸铁环片或者复合材料环片等,以提供隧道的强度和稳定性。
1.2盾构技术的优势工作效率高:盾构技术具有自动化、连续化的特点,施工速度较快,尤其适用于长距离隧道的掘进。
同时,盾构机还可以在施工过程中进行土层的探测和处理,提高工作效率。
施工质量好:盾构技术通过预制隧道衬砌片的安装,能够确保隧道的结构稳定和密封性能良好。
这种施工方式可以减少地下水的渗漏,防止土体塌方,提高隧道的使用寿命。
地铁与隧道建设中的前沿技术地铁与隧道工程是现代城市基础设施建设的重要组成部分,随着城市化进程的加快,地铁与隧道的建设需求日益增加。
为了应对复杂的地质条件和严苛的施工环境,前沿技术在地铁与隧道建设中得到了广泛应用,极大地提高了工程效率和施工质量。
本文将探讨地铁与隧道建设中的前沿技术及其应用案例。
首先,盾构法是地铁与隧道建设中最常用的前沿技术之一。
盾构机是一种大型隧道掘进设备,通过前部的刀盘切削岩土,并将掘进产生的土方运出隧道,同时在盾构机后部安装隧道衬砌。
盾构法具有施工速度快、安全性高、对地面影响小等优点,广泛应用于城市地铁和地下隧道的建设。
例如,在北京地铁的建设中,盾构机被广泛应用于穿越复杂的地质层,确保了工程的顺利推进。
其次,注浆加固技术在地铁与隧道建设中也发挥了重要作用。
地铁与隧道工程常常遇到软弱地层和地下水等复杂的地质条件,注浆加固技术通过在地层中注入水泥浆或化学浆液,提高地层的强度和稳定性,防止地层塌陷和变形。
例如,在上海地铁的建设中,通过采用注浆加固技术,成功解决了软土地层的稳定性问题,确保了隧道的安全施工。
冷冻法是一种用于穿越高含水量和软弱地层的特殊技术。
通过在地层中钻孔并注入冷冻剂,将土体冻结成坚硬的“冻土墙”,为隧道掘进提供稳定的工作面。
冷冻法具有适用性强、环境影响小等优点,特别适用于地下水丰富和软弱地层的隧道建设。
例如,在哈尔滨地铁的建设中,采用冷冻法成功穿越了复杂的砂层和富水层,确保了工程的顺利实施。
信息化管理技术在地铁与隧道建设中也得到了广泛应用。
通过建立工程信息化管理系统,实现对工程进度、质量、安全等各方面的实时监控和管理,提高了工程的管理效率和施工质量。
例如,在广州地铁的建设中,信息化管理系统通过对盾构机掘进参数、地质情况和施工进度的实时监控,实现了对工程全过程的精细化管理和控制。
智能化监测技术是地铁与隧道建设中的另一项前沿技术。
通过在隧道结构和周围地层中安装传感器,实现对隧道变形、应力、温度和地下水等参数的实时监测,及时发现和预警潜在的安全问题。
探讨盾构隧道施工技术的理论与实践摘要:随着我国大规模地铁建设逐步开展 ,城市地下工程施工技术的研究开发已成为一个重要的课题。
盾构隧道施工法以其具有绿色环保的特点已广泛受到了各方面的注目。
为了使广大的规划、管理、设计、施工人员对盾构隧道技术有较为全面的认识 , 本文意在普及盾构隧道技术并促进其应用和发展。
关键词:盾构隧道盾构机的选型盾构机始发盾构机掘进施工管理1.新建隧道与地下工程开挖方法预测分析盾构法将成为21世纪中国隧道施工的主要方法之一。
中国面对平均每年290公里需要开挖的各类隧道(岩石中、土层中、海底中等),隧道掘进机法(TBM、盾构法和顶管法)、钻爆法、沉管法和浅埋暗挖法等都会在实际工程中使用,但当工期对经济效益和生态环境有重大影响而掘进工作面又受限制的情况下,面对速度、环保、效益等这些问题,盾构将成为人们的首选。
2.盾构机在国内的应用前景领域(1)西部开发将修建大量铁路和公路隧道(2)开发利用城市地下空间将建设的地下隧道工程(3)水利、水电站地下隧道工程(4)长大跨海越江隧道工程(5)南水北调工程将要开挖大量输水隧道3.盾构施工与矿山法施工具有以下优点:1、地面作业少,隐蔽性好,因噪音、振动引起的环境影响小;2、自动化程度高、劳动强度低、施工速度快;3、因隧道衬砌属工厂预制,质量有保证;4、穿越地面建筑群和地下管线密集的区域时,周围可不受施工影响;5、穿越河底或海底时,隧道施工不影响航道,也完全不受气候影响;6、对于地质复杂、含水量大、围岩软弱的地层可确保施工安全;7、在费用和技术难度上不受覆土深度影响4.盾构法施工也存在一些缺点:1、一次性投入大,施工设备费用较高;2、覆土较浅时,地表沉降较难控制;3、用于施作小曲率半径(R<20D)隧道时掘进较困难。
5.盾构机简介5.1盾构机介绍德国海瑞克公司生产的加泥型土压平衡式盾构机,盾构主体外径6.25~6.28米,长8.5米(含盾尾、中体、前体、刀盘四部分)。
现代隧道建设中的新技术应用在现代基础设施建设的浪潮中,隧道工程作为交通、水利、能源等领域的重要组成部分,其建设技术不断创新和发展。
新技术的应用不仅提高了隧道建设的效率和质量,还增强了隧道的安全性和耐久性。
本文将探讨现代隧道建设中一些关键的新技术应用。
一、盾构法施工技术盾构法是一种全机械化的隧道施工方法,在城市地铁、过江隧道等工程中得到了广泛应用。
盾构机就像一个巨大的“钢铁蚯蚓”,在地下向前掘进。
它的前端装有切削刀盘,可以破碎前方的岩土体,然后通过螺旋输送机将渣土排出。
同时,盾构机的外壳能够支撑周围的地层,防止坍塌。
在掘进过程中,盾构机会同步安装预制的管片,形成隧道的衬砌结构。
与传统的隧道施工方法相比,盾构法具有施工速度快、对周围环境影响小、施工安全性高等优点。
例如,在城市中心区域修建隧道时,盾构法可以减少地面沉降和对周边建筑物的影响,避免了大规模的拆迁和交通拥堵。
此外,盾构机还可以根据不同的地质条件进行定制化设计,适应各种复杂的地层。
二、隧道掘进机(TBM)技术TBM 是一种专门用于硬岩隧道掘进的大型机械设备。
它采用盘形滚刀对岩石进行切削,具有强大的破岩能力和高效的掘进速度。
TBM通常适用于地质条件较好、岩石强度较高的隧道工程,如山区铁路隧道、水利引水隧道等。
TBM 施工技术的优点在于能够实现连续掘进,大大提高了施工效率。
同时,由于其机械化程度高,减少了人工劳动强度和施工风险。
然而,TBM 设备造价高昂,对地质条件的适应性相对较差,在遇到不良地质段时可能需要采取特殊的处理措施。
三、新的地质勘探技术准确的地质勘探是隧道建设的重要前提。
现代隧道建设中,采用了一系列先进的地质勘探技术,如地质雷达、地震波勘探、高密度电法等。
地质雷达通过发射高频电磁波并接收反射波来探测地下地质结构和不良地质体。
它可以在隧道施工前对掌子面前方的地层进行快速探测,为施工提供预警。
地震波勘探则利用地震波在不同介质中的传播速度和反射特性,获取地下地质信息。
盾构隧道土压平衡掘进参数分析与优化盾构法是目前世界上隧道建设中最常见的一种方法,它以其高效、安全、环保的特点受到广泛应用。
在盾构隧道的施工中,土压平衡掘进是一种常见的工法。
本文将就盾构隧道土压平衡掘进的参数进行分析与优化,以提高施工质量和效率。
盾构隧道土压平衡掘进的参数包括刀盘推进力、土压平衡管路压力和密封性等。
首先,我们需分析刀盘推进力的合理选择。
刀盘推进力是推动刀盘前进和破碎土层的必要条件。
过大的刀盘推进力将导致掘进过快,可能引发土体塌方和隧道沉降。
而过小的刀盘推进力则会导致掘进速度过慢,降低施工效率。
因此,要根据具体地质条件选择合适的刀盘推进力,并结合实际掘进过程进行调整。
其次,对于土压平衡管路压力的控制也需要进行分析与优化。
土压平衡管路压力是通过注入适量的泥浆来保持刀盘前方土层的稳定性。
过大的压力会导致过多的泥浆流入隧道,增加施工成本和难度。
而过小的压力将无法维持土壤的稳定,可能发生坍塌事故。
因此,需要通过合理的监测和调整,确保土压平衡管路压力在安全且经济的范围内。
最后是密封性的分析与优化。
盾构隧道施工时,为了避免地表塌陷、涌水等问题,需要通过密封措施来保持隧道的完整性。
密封性的好坏直接影响着施工质量和后续维护费用。
因此,在施工前需要进行充分的地质勘察,确定合适的密封方式和材料。
同时,隧道施工过程中需要加强监测和维护,及时发现并处理密封不良的情况。
对于盾构隧道土压平衡掘进参数的优化,我们应该从以下几个方面进行考虑。
首先是地质调查。
通过地质调查,了解隧道所处地层的性质和构造,预估地层的稳定性和坍塌性。
这样可以有针对性地选择和控制盾构隧道土压平衡掘进的参数。
其次是控制刀盘推进速度。
刀盘推进速度是土层破碎和移除的关键,合理的控制刀盘推进速度可以最大限度地避免土层塌方和刀盘的过度磨损。
再次是加强监测和预测。
通过实时监测盾构隧道施工过程中的参数变化,可以及时调整掘进参数,确保施工的安全性和效率。
此外,还可以借助数值模拟和仿真技术,对各种参数进行优化验证,提前发现问题和风险。
盾构机穿越上软下硬地层专项施工方案一、工程概况1.1工程简介深圳地铁一号线续建工程固戍站~后瑞站区间,起止里程为SK35+037。
20~SK36+800.00,线路南北走向,盾构机从明挖段南端下井始发,沿线穿行宝安大道下方,通过下锚段明挖施工段,到达固戍站北端头解体吊出,完成掘进施工。
1。
2地质条件区间隧道结构洞身大部分为残积土及风化岩,在不受施工扰动的情况下,地层具较高的承载力,如受施工扰动残积土极易变形,遇水软化崩解,承载力大幅度降低,在短时间内极易发生坍塌变形;中~微风化岩自稳性较好,其它岩土结构松散、松软,稳定性差,极易发生坍塌变形。
基底处于不同地层中,可能产生差异沉降。
该区间最大最小标贯击数及抗压强度见下表.表1—1 右线洞身地层标贯值及抗压强度值一览表3地层的分界,⑨3和⑨4作硬地层考虑,⑨2及以上的地层作为软地层考虑。
该区间隧道洞身穿越地层的全断面硬地层和上软下硬地层分布范围见下表。
表1-2右线洞身地层分段统计表洞身地层抗压强度最大达89。
9Mpa;上述地层对盾构掘进及刀具能力是一个极大的挑战,刀具的磕碰磨损及偏磨比较严重,掘进速度较慢,刀具长期破岩产生高温,且地下水丰富容易造成喷涌,盾构机姿态较难控制,且容易造成隧道轴线偏移和地面的沉降超限。
二、盾构穿越的技术措施2。
1穿越上软下硬地层的掘进措施由于硬岩段标高起伏不定,在进入硬岩和脱离硬岩的时候,会经历一段上软下硬的不均匀地层。
在这种地层掘进,可能发生盾构机偏移或被卡住、蛇行推进,注浆不及时易产生地面沉降甚至塌陷、隧道管片破损以及盾构机损坏等许多难以预料的问题。
本区间上软下硬复合地层长度为119。
7m,占隧道掘进全长的6。
8%。
针对本区间上软下硬地层地质条件,盾构掘进中采取了下列措施:1)做好补充地质勘探,在地层起伏交界处进行钻孔,查清上软下硬地层的位置和长度;掘进过程中不断观察出土情况,并结合推力、扭矩、速度、土压,以及渣土中石块的比例和大小,判断硬岩的比例,及时调整掘进参数.2)在岩层和土层同时存在的地段,应以硬岩的强度来进行刀具配置;掘进时采用土压平衡掘进模式,根据隧道顶部地质情况选择合适土压力,适当降低土压有利于提高刀具的寿命。
盾构穿越特殊地层掘进施工技术应用分析作者:曲艳强来源:《中国房地产业·中旬》2019年第03期摘要:依托沈阳地铁10号线万泉公园站~泉园一路站盾构隧道工程,大致分析了沈阳典型砾砂、圆砾地层土压平衡式盾构的掘进时土压控制原则,并结合现场管片上浮不良现象以及盾尾铰接拖拉故障,分析原因并提出切实可行的处理措施。
关键词:盾构;特殊地层;掘进施工技术随着城市化进程的加快,盾构隧道建设呈现蓬勃发展的趋势,在盾构隧道建设过程中,会遇到各种复杂地层,其中岩溶不良地质条件是困扰盾构隧道顺利建设的关键技术难题。
在对探明岩溶不良地层进行处理时,存在处理方法选取困难,地层处理参数选取多依靠经验,不良地层处理质量难以把控,进而造成后续盾构穿越岩溶不良地层时出现开挖面坍塌、刀盘结泥饼、喷涌等常见风险。
一、工程简介长春地铁2号线一期工程施工线路始于西湖站止于东方广场站,整条线路长约20.5km,共设车站19座.本项目所涉及的世纪大街站-东方广场站区间左右线均为盾构区间,左、右线设计起迄止里程范围均为K39+17.862~K39+992.257,设计范围左、右线长度分别为974.36m和974.395m(区间左线在里程K39+945.737处存在短链0.035)。
区间左、右线平面均由直线段和R =1500m,R =1000m,R =1200m的三处曲线段构成,区间出世纪广场站后线间距为13.5m,然后逐渐减小到13.0m,至东方广场站时线路线间距增至13.5m。
区间纵向基本呈“V”字坡,自西向东坡度依次为+2‰、-21‰、-4‰、+8‰、+26‰、-2‰、(-为下坡,+为上坡),左、右线设计轨面高程均为182.276~190.628。
隧道埋置局部较深,其结构覆土为10.21m~17.09m。
区间附属结构包含一座联络通道(左线中心里程为K39+489.428,右线中心里程K39+490.000),联络通道与泵站合建。
本区间采用两台盾构机从世纪大街站始发,东方广场站接收吊出,拟投入本区间工程施工的两台盾构机分别为一台Φ6280mm维尔特盾构机及一台Φ6140mm三菱RME246SE盾构机,盾构从世纪大道站开始,盾牌穿越吉林路,地面交通十分繁忙,地下管线复杂而且多,在盾构施工期间,发现右线隧道70-90环,140-390环,间隔左线70-90环,140-200环,部分参数在隧道施工过程中发生明显变化,例如刀头上扭矩的增加。
二、盾构改良技术(一)流体部分第一,增加1路刀具中心冲洗,增加2号拖车怠速位置的增压冲洗泵(功率11kW,流量20m3 / h,最大压力20×100kPa),气动球阀设置在喷水管,主控室控制气动球阀的开启和关闭;第二,在刀头上添加两道膨润土注射系统。
由于现有膨润土泵的排量较小,需要增加一个软管泵和两个控制气动球阀,单管单泵功能可单独或同时注入第三,当中心旋转接头增加膨润土通道时,相应的跑道密封润滑需要相应增加,使用多点泵的预留出口增加润滑线。
(二)刀盘及回转接头部分一方面,重新制作旋转接头,旋转接头包含6个通道,包括4路泡沫和2路膨润土,中心通孔是刀头的中心冲洗通道,新制的旋转接头和原始旋转接头采用法兰连接法兰。
在连接方式中,尽量避免新制旋转接头的不同轴和刀头的旋转中心的问题;另一方面,在刀头的适当位置加两个或两个喷嘴,使刀头的喷嘴总数达到六个,并根据喷嘴的位置重新定位泡沫,膨润土的位置分布,喷管在外部铺设的,外管焊接有保护盖以保护管道,用橡胶材料代替原刀盘泡沫喷口的尼龙板,增加喷口板的孔径。
(三)电气部分首先在主控室增加显示屏。
显示器包括膨润土泵的启动和停止,增压泵的启动和停止,以及水射流气动球阀的启动和关闭吗,操作面板增加电位计旋钮以控制软管泵的流量;另外,用PLC模块的配电柜,控制软管泵的变频器,开关,继电器以及用于增压泵的开关和继电器。
三、始发段管片上浮原因分析及控制措施(一)始发段管片上浮现象衬砌管片脱离盾尾后,管片上浮是盾构隧道施工过程中普遍存在的问题。
直径6m左右的盾构隧道管片上浮量一般在0~60mm之间,但有些情况下局部地段上浮量超过了限定值100mm,引起衬砌结构侵入建筑界限。
本工程施工中,尤其是始发段,发生了管片上浮量较大的不良现象。
即盾构推进时,盾构姿态与设计轴线比较,基本控制在轴线下0~30mm,但后面管片测量时,发现管片上浮量较大,连续几十环在轴线上方40~60mm,对施工造成困扰。
测量结果显示,盾构的姿态显示是正确无误的,管片在脱离盾尾前有少量的上浮,即下坡段上部的盾尾间隙小;管片脱离盾尾后的几环,管片上浮量是逐步增大的;大概2天后管片上浮量基本固定,只有微量变化。
管片上浮主要发生在管片脱离盾尾到掘进后2天的时间段内。
(二)始发段管片上浮原因分析第一,地下水力砂砾砂层具有较大的透水系数,是一个较强的渗透层。
在盾构掘进完成后,段外的建筑物间隙充满水(或浆液),并且该段处于悬浮状态,该浮力是多少?以项目段的设计参数为例:段的外径为6000mm,厚度为300mm,宽度为1200mm。
环件的重量为G = 161kN(混凝土密度根据2.5t / m3计算),环形件接收浮力F = 339kN(管排水量为33.9m3),F> G.该段的浮力大于其自身重量。
在全截面地下水(或未固化的泥浆)的条件下,该段本身具有上升的趋势;第二,盾构反推力盾构姿态,盾尾姿态和分段姿态。
这三种姿势在隧道掘进过程中可能不完全重合,并且存在一定的角度。
起始段是下坡,并在稳定良好的砾石砂层中下坡行驶。
推进系统的上分组压力不一定小于下分组压力,甚至可以更大。
当在下坡路段中进行隧道掘进时,盾构推进系统自身的推力方向是“向后和向上倾斜”。
根据力学原理,推进力可以分解为水平方向和垂直分量。
该段在垂直分力的作用下向上移位,最后在高程方向上浮动现象;第三,分段螺栓拧紧。
形成的段通过螺栓在环向和纵向上连接,在同步灌浆浆料凝固之前固定段取决于分段螺栓,分段螺栓如果松动,就会加剧相应的管件松动或者上浮浮动。
(三)始发段管片上浮控制措施1、适当的注浆方法考虑地下水(未凝结的浆液)的原因,只要管片浸泡在盾构掘进形成的建筑空间内的“液体”(地下水、浆液)内,管片就永远存在上浮的趋势。
由于管片螺栓的刚性固定作用,管片刚脱离盾尾的2~3环长度内,由于受到盾尾的约束力,管片不会上浮。
这时只要浆液及时凝固,管片上浮的趋势就会被遏制。
从浆液的凝固时间上,同步注浆系统注入双液浆,可使浆液尽快凝固,遏制管片上浮。
但国内生产盾构大部分都是注入的水泥砂浆,设备本身性能上不满足此项要求。
要求浆液在尽可能短的时间内凝固,就要在水泥砂浆性能上和注入方式上来解决问题。
一是调整合适的水泥砂浆配合比,增加浆液的和易性、降低离析,初凝时间控制在4~6h;二是掘进过后,及时在盾尾后5~10管片上部进行二次注浆(双液浆最好)。
2、控制盾构参数掘进日进尺过快,与同步注浆浆液的快速凝结是矛盾的。
掘进速度快,同步注浆浆液不能及时凝固,管片悬浮造成上浮现象。
因此,同步注浆采取水泥砂浆的盾构设备,掘进速度一定要控制,每天8~12环为宜。
盾构过量的蛇形运动势必造成频繁的纠偏,这个过程就是管片环面受力不均的过程,极易造成盾构姿态、盾尾姿态、管片姿态的不匹配,造成管片竖直向上分力的加大。
掘进过程中必须控制好盾构的姿态,尽可能使其沿设计轴线前行,若发生偏差,纠偏时不能猛纠急纠,人为造成管片环面受力不均。
四、盾构掘进保证措施(一)孤石探测及掘进处理措施施工前,委托有经验的勘察单位采用地质雷达结合地震反射波法及加密地勘孔(每3~5m 一孔)对标段沿线内孤石情况进行详细勘察,初步明确孤石的位置及大小。
盾构掘进施工过程中,对未超前探到的孤石,根据掘进参数的异常变化,及时发现前方遇到的孤石,采用广深地区孤石掘进的处理方法。
当遇到孤石时,参数波动较大,声音明显,有强烈的震动,操作人员立即减小推力,降低刀盘转速,控制刀盘扭矩的波动情况,控制推进速度10mm/min以内,控制好土仓压力,控制好出渣量,加强渣土改良效果,严格控制好地表沉降。
也就是说,采用小推力、小扭矩、慢速度、稳土压、勤改良、严控制的掘进方法。
(二)针对盾构掘进施工重难点处理措施盾构隧道通过补充大于1米的孤石来确定,地质钻机用于在地面钻孔,采用专用PVC管将炸药引入孔内,在孔外进行爆破处理。
在施工过程中,必须严格监控推进缸和盾构机姿态的突然变化,筒仓压力的变化和氡的量。
如果发现异常,请进入筒仓进行检查,以确定是否有单独的石头并确定单独的石头。
与刀头的位置关系。
在隧道掘进过程中,当矿石被卡在刀头中或与刀盘一起旋转以扰乱周围的土壤时,考虑从洞内土仓内进行处理,在仓库中,岩石分离器主要用于处理孤石。
鉴于孤石的坚硬特征,在工具选择中使用超硬耐磨滚刀将显着提高工具的破岩能力,并且在挖掘过程中将以低速切割成碎片,如果隧道掘进速度非常慢或岩石与刀头一起滚动,则应将其输入土壤仓进行手动处理。
静态岩石爆破,爆破爆破和特殊工具可用于移除孤石,对于较小的孤石,通过注浆加固来加固地层,并在加固后将周围土壤和孤石形成一个整体,然后用盾构机破碎岩石。
(三)确保同步注浆与二次注浆同步注浆用砂浆,依据地层情况试配确定配合比,综合考虑浆液拌和及运输时间,初凝时间一般控制在5~6h,每班取样两次。
注浆压力比土体静水压力大0.05MPa,注浆与推进同步、匀速注入;注浆过程中密切关注盾尾漏浆情况,若出现渗漏,停止掘进和注浆,相应位置连续泵入盾尾油脂,以不渗漏为准,恢复推进后注浆注意控制压力。
停机期间关闭单向阀,每隔10min注入一次,以免堵管;停机时间≥1h时,需注入膨润土保管,对泵头进行清洗;停机时间≥4h时,需注入膨润土保管,拆除软管接头,对泵头和管路进行清洗。
二次注浆有三种方式:在脱出盾尾后第四环位置顶部(曲线段为转弯外侧管片上半部)注入双液浆(1:1)或水玻璃(试验确定,控制初凝时间在30~40s)以尽早固结稳定管片,避免管片上浮,确保姿态;从盾尾倒数第七环开始每间隔五环往后从顶部进行单液浆(水泥浆)注入,单孔单次0.5~1.5m3;后期管片脱出台车后依据隧道渗漏水情况进行对应注浆(注浆如压力上升较快,间隙注),注意尽可能与前次注浆位置错开。
(6)依据渣土松散系数及含水率,密切关注渣土情况和出渣量,结合渣土体积和吊装重量确定单环出渣量,避免超挖或欠挖。
(7)在富水砂层掘进尽量做到连续快速掘进,确保各工序间衔接顺畅,尽量减少停机次数和时间。
(8)做好地面及成型隧道监测工作,及时反馈相关信息以指导具体施工。
(9)对影响范围内管线、建构筑物进行事先调查和鉴定,采取迁移、加固等措施。
(10)加强管片拼装质量,对管片螺栓进行至少三次复拧。