浅谈盾构穿越低瓦斯复合地层施工关键技术
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盾构穿越上软下硬复合地层施工技术措施浅析摘要:随着城市化的不断推进,地下空间的建设越来越重要。
然而,盾构施工在穿越上软下硬复合地层时面临着许多困难和挑战。
本文对盾构穿越上软下硬复合地层的施工技术措施进行了分析和探讨。
通过文献资料梳理和案例分析,提出了有效的技术措施,包括钻探勘探、风险评估、地质预测、管片配合、地质应急处理等。
这些技术措施可以提高盾构施工在上软下硬复合地层中的施工质量和安全性。
关键词:盾构施工,上软下硬复合地层,技术措施,风险评估,地质预测1.背景介绍盾构法是一种在地下施工中应用广泛的技术。
由于其施工速度快、施工质量高等优点,越来越多的城市地下工程采用盾构法进行施工。
然而,在穿越地下复合地层时,盾构施工面临着许多困难和挑战。
上软下硬复合地层尤其复杂,需要采取有效的技术措施来保证施工质量和安全性。
2.上软下硬复合地层的特点上软下硬复合地层指的是在盾构施工过程中,先穿越软弱地层,然后进入硬岩地层的一种地质条件。
这种地质条件具有以下特点:①上软层往往存在不稳定性和变形性,易导致管片不对称和开裂;②下硬层中存在较硬的岩层,盾构掘进面容易出现断层、刀盘损坏等情况;③软硬层之间的转换容易导致地面沉降、管片损坏等问题。
④地质条件复杂多变,难以准确预测和评估,施工过程中容易出现意外情况;⑤对盾构施工的技术要求较高,需要采取特殊的技术措施来保证施工质量和安全性。
由于上软下硬复合地层的特殊性质,盾构施工在这种地质条件下需要采取更为精细和复杂的技术措施来确保施工质量和安全性。
必须全面了解地质情况和岩土力学参数,针对性地设计和选择管片类型和配合方案,预测和评估施工中可能出现的问题和风险,并采取相应的措施进行预防和应对。
同时,还需要具备丰富的经验和专业知识,以应对复杂多变的地质条件和意外情况。
总之,上软下硬复合地层是盾构施工面临的一种特殊地质条件,具有较高的风险和难度。
但是,通过合理的技术措施和施工方法,可以有效地解决这些问题,提高施工质量和安全性,为城市基础设施建设提供有力支撑。
盾构掘进穿越底部溶洞隧道施工工法盾构掘进穿越底部溶洞隧道施工工法一、前言盾构掘进穿越底部溶洞隧道是一项复杂的工程技术,需要充分考虑地质条件和工程要求。
本文将介绍一种适用于此类工程的施工工法,以及该工法的工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。
二、工法特点盾构掘进穿越底部溶洞隧道施工工法具有以下特点:1. 高效性:采用盾构技术,可实现快速掘进,减少工期。
2. 穿越性:适用于地质条件复杂的地区,能够穿越底部溶洞等特殊地质体。
3. 安全性:掘进过程中能够及时处理遇到的溶洞,保证施工安全。
4. 环保性:减少对地下水和地质环境的影响,最大程度保护生态环境。
5. 可控性:采取科学的监测手段和预警系统,能够及时发现问题并采取相应措施。
三、适应范围盾构掘进穿越底部溶洞隧道施工工法适用于以下范围:1. 底部溶洞密集区域;2. 地质条件复杂的地区,如岩溶地区;3. 需要保护地下水和生态环境的地区;4. 对工期要求较高的工程。
四、工艺原理盾构掘进穿越底部溶洞隧道施工工法的工艺原理如下:1. 盾构选择:根据地质条件,选择适合的盾构机,具有良好的适应性和穿越能力。
2. 地质勘察与分析:通过地质勘察,获取底部溶洞的分布、规模和特性等信息,对施工工艺进行合理设计。
3. 支护设计:根据溶洞的特点和地质条件,设计合理的支护措施,确保施工过程的稳定和安全。
4. 施工管理与监测:建立科学的管理体系和监测系统,对施工过程进行全程跟踪,及时发现和解决问题。
五、施工工艺盾构掘进穿越底部溶洞隧道施工工艺分为以下几个阶段:1. 准备阶段:包括施工前的准备工作,如机具设备的准备、施工方案的编制等。
2. 预备阶段:包括施工现场的布置、盾构机的安装和测试等。
3. 掘进阶段:盾构机开始掘进,定期进行地质勘察和监测,根据情况做出调整和处理。
4. 支护阶段:根据地质条件和盾构机掘进情况,选择合适的支护方式,确保施工的安全性和稳定性。
浅析瓦斯地层公路隧道施工技术隧道施工技术是地下工程施工的重要环节,尤其对于瓦斯地层公路隧道来说,施工技术更是至关重要。
今天我们就来浅析一下瓦斯地层公路隧道的施工技术。
一、瓦斯地层特点瓦斯地层是指地下含有大量瓦斯的地层,其施工难度较大。
瓦斯地层隧道开挖和施工过程中,容易发生瓦斯爆炸和中毒等事故。
对于瓦斯地层公路隧道的施工技术,必须格外重视,采取相应的安全措施。
二、隧道预处理在施工隧道时,首先需要对瓦斯地层进行预处理。
预处理的目的是清除隧道开挖工程中的瓦斯,减少瓦斯对施工的影响。
预处理措施主要包括瓦斯抽采、通风降尘、防火防爆等环境治理措施。
需要对瓦斯地层进行详细的勘察和分析,了解瓦斯的来源、分布规律等相关情况,从而为后续的施工提供可靠的数据支持。
三、隧道开挖技术在瓦斯地层公路隧道的开挖过程中,需要采取适当的开挖技术,控制好开挖速度和开挖范围,防止因挖掘过程中的震动和振动引起瓦斯的泄漏。
一般来说,采用分段开挖的方法,逐段进行开挖和支护,同时加强对瓦斯地层的监控和管理,及时发现和处理瓦斯泄漏的情况。
四、地下水防治技术地下水是隧道开挖过程中的另一个重要因素。
在瓦斯地层公路隧道的施工中,地下水的控制和排水十分重要。
因为地下水的渗透和涌水会影响隧道的稳定性和安全性,甚至引发瓦斯爆炸。
施工时需要采取有效的地下水防治技术,包括降水井、抽水泵站、地下水循环系统等设施,及时将地下水排出,并保持隧道内部的相对干燥状态。
五、支护工程技术在瓦斯地层公路隧道开挖的需要进行支护工程,以确保隧道的稳定性和安全性。
支护工程技术包括初期支护、局部加固、整体加固等措施,针对瓦斯地层的特点和隧道的实际情况,采取合适的支护方案,提高隧道的抗瓦斯能力和负压抽排体系的有效性。
六、瓦斯探测和处理技术在瓦斯地层公路隧道的施工中,瓦斯的探测和处理技术是防范瓦斯事故的重要手段。
瓦斯探测系统需要布置在隧道的各个关键位置,及时发现瓦斯泄漏的情况,并采取相应的处理措施,如增加通风量、设置爆炸防护设施等,确保施工现场的安全。
盾构穿越上软下硬地层施工关键技术分析摘要:本文通过笔者多年工作经验。
重点就盾构穿越上软下硬地层施工关键技术分析。
并运用现场实践进行深入解析。
充分探索大型盾构穿越作业特点。
为同行提供建设性意见。
关键词:往复式;压缩机;曲轴;修复1引言地铁盾构是城市地铁施工中一种重要的施工技术,是在地面下隧洞的一种施工方法。
它使用地铁盾构机在地下掘进,在防止软基开挖面崩塌或保持开挖面稳定的同时,在机内安全地进行隧洞的开挖和衬砌作业。
其施工过程需先在隧洞某段的一端开挖竖井或基坑,将地铁盾构机吊入安装,地铁盾构机从竖井或基坑的墙壁洞门处开始掘进并沿设计线型推进直至到达洞线中的另一竖井或隧洞的端点。
2盾构穿越施工前期工作盾构法施工之前需要对地质进行勘察工作。
由于在盾构机的施工过程中,常常会出现高地应力、围宕大变形和软弱夹层等不能确定的地段,所以在施工中必须进行地质勘查工作,地质勘查工作需要达到周密、完善的目的,以便确保施工的安全性。
在盾构机不断掘进过程中,液压钻机可以在每天的停机维护期间进行超前勘探,以便及时的发现施工中的情况。
如果盾构机的日进速度在20m以上时,也可采用地质雷达进行探测。
3盾构穿越上软下硬地层施工要点3.1施工优越性盾构穿越施工首先需要施工人员了解施工技术的优越性。
随着近年来中国越来越多的城市的建设,对配套交通系统的需求越来越高。
在这一过程中,地铁以其便利、环保、高效的特点,在日益紧张的城市交通中起到了缓解交通压力的作用。
应用盾构穿越上软、下硬地层的施工计算,可以有效地避免对地面交通造成较大影响,也可以充分保护周围建筑物,具有很强的优势。
盾构穿越施工的同时,通过软硬地层在建的计算应用程序可以有效地适应复杂多变的环境,并且可以参考实际情况的基础上,结合刀盘扭矩和推力油缸的参数值进行合理优化推力降低,因此在推进速度也有良好的应用效果。
3.2强化设备维护盾构穿越的关键是设备的维护和性能。
在设备的早期维护过程中,施工人员应采取有效措施,确保盾构机在施工中运行平稳、正常;其次,对所需要的施工设备,包括二次灌浆机、搅拌站等进行综合性能测试,以确保其能保持最佳运行状态,最终达到快速通过施工危险区的效果。
盾构机穿越上软下硬地层专项施工方案一、前言随着城市化进程的加快,盾构机在城市地下工程中的应用越来越广泛。
但是在施工过程中,盾构机穿越上软下硬地层会面临诸多挑战,需要制定专项施工方案以确保施工顺利进行。
本文将针对盾构机穿越上软下硬地层的特点,提出相应的专项施工方案。
二、地层特点分析1. 上软地层特点:•地质条件复杂,地层松软,易发生泥水涌入。
•地下水位较高,地面建筑物密集,施工空间受限。
2. 下硬地层特点:•地层坚硬,抗压强度高,隧道掘进难度大。
•地下水位较低,地质构造较稳定,但存在地下水涌入的风险。
三、施工方案设计1. 地质勘察与预测在开工前,必须对穿越地层进行详细的地质勘察,确定地质构造、地下水情况等,以提前预测可能遇到的问题,有针对性地制定应对方案。
2. 工程参数优化针对上软下硬地层的特点,必须对盾构机的工程参数进行优化设计,如刀盘类型、刀具配置、推进速度等,以确保穿越过程中的稳定性和效率。
3. 泥水处理措施为避免泥水涌入引发事故,需要制定有效的泥水处理措施,利用泥浆处理设备进行实时处理,保持隧道内部清洁,确保施工正常进行。
4. 质量监控与安全防护设立专门的质量监控团队,针对不同地质条件制定相应的施工指导措施,及时发现并处理施工中可能出现的质量问题。
同时,严格执行安全防护措施,保障施工人员的安全。
四、施工过程管理1. 定期会商与协调施工过程中,需要定期召开工程会商,对施工进度、质量、安全等进行全面评估,及时调整施工方案,确保施工顺利进行。
2. 施工数据记录与分析对施工过程中的数据进行记录与分析,包括地质情况、推进速度、刀盘磨损情况等,为未来类似工程提供经验借鉴。
五、总结与展望盾构机穿越上软下硬地层是一项复杂的工程,需要综合考虑地质、工程参数、施工管理等多个方面因素。
通过本文提出的专项施工方案,可以有效应对这一挑战,确保工程顺利完成。
同时,随着科技的不断发展,盾构机技术也将不断创新,提高施工效率和安全性,为城市地下工程的发展贡献力量。
盾构法地铁施工低瓦斯隧道施工控制措施摘要:本文主要介绍了成都轨道交通穿越低瓦斯隧道地质条件下盾构掘进通过各种措施来降低瓦斯危害确保施工安全,主要分析了低瓦斯隧道的特征及危害,通过对盾构机、电气设备和机械设备等进行低瓦斯防爆改造,加强盾构机掘进过程中通风和消防管理,使用信息科技技术实现对瓦斯突出的检测监控,采用有效的施工措施和管理方法来消除瓦斯突出带来的危害,从而保证施工安全。
关键词:瓦斯的特性;检测和监控;通风;防爆改造;盾构掘进瓦斯突出防治措施1、工程概况及地质情况1.1 工程简介成都轨道交通18号线二期工程起于龙泉山隧道出口止于天府国际机场,二期工程线路长约22公里,其中盾构法施工低瓦斯隧道位于机场南站~T3T4站区间范围,单线全长1913.79m,区间隧道采用直径为8.6米土压平衡盾构机实现掘进和管片拼装。
1.2 地质及水文情况地质情况:本区间隧道穿越地层主要为<7-1-3>中风化泥岩、<7-2-2>强风化砂岩和<7-2-3>中风化砂岩,泥岩具有遇水膨胀、软化、崩解,失水收缩、开裂的特点。
水文情况:区间隧道地表水主要为池塘、沟渠流水;地下水主要有二种类型:一是赋存于填土层的孔隙水,二是基岩裂隙水。
2、区间隧道瓦斯特性2.1 瓦斯概况通过地质检测结果显示本区间隧道瓦斯浓度较低,最大浓度1230ppm,根据《铁路瓦斯隧道技术规范》判定该段地下工程属于低瓦斯隧道,属于三级危害区,施工中需对设备进行瓦斯针对性设计并加强通风和瓦斯监测。
2.2 瓦斯的特性瓦斯是地下空气的有害气体,主要是甲烷,根据其危害性及其特性,大致可分为以下几种类型。
2.2.1 爆炸性瓦斯本身是不会自燃和爆炸的,但当和空气(氧气)以一定比例混合均匀并达到一定的浓度后,遇到火源,才会燃烧和发生爆炸。
2.2.2 渗透性瓦斯的渗透性极高,扩散速度快,其扩散性较空气高1.6倍,容易透过裂隙发达、结构松散的岩石或煤层,渗透到隧道(或矿井)开挖空间里。
土压平衡盾构穿越孤石复合地层施工技术摘要:孤石复合地层中盾构掘进经常会导致刀盘前端瞬间压力猛然加大,易将刀盘“卡死”,刀具磨损、刀座变形严重,盾构机极易被困。
刀盘切削下来的孤石块大小不均,容易造成螺旋输送机“卡死”,影响盾构机正常掘进。
盾构机穿越孤石群复合地层时,因孤石同周边土体有较大强度差异,造成盾构机姿态控制困难,偏离设计轴线。
因孤石分布广泛,无法完全探明,盾构机在未探明孤石掘进中,孤石很容易随刀盘旋转移动,对地层有很大扰动,容易造成地面坍塌。
关键词:土压平衡;孤石掘进;复合地层;姿态控制;刀具磨损1.工程概况广州地铁21号线6标包括一站一区间,一站即智慧城站,一区间即智慧城站~神舟路站区间。
车站为地下两层11米岛式站台车站,全长236米,标准段宽为19.7米,车站基坑开挖深度为16.41~18.91米。
智慧城站~神舟路站区间左线隧道长3118.387m,右线隧道长2803.59m。
区间设置6座联络通道,其中3#联络通道与中间风井及废水泵房合建。
神中区间隧道右线全长1226.679米,其中有239,798米采用矿山法结合盾构空推施工。
区间左线全长1500.029米,其中有314.033米盾构空推过矿山法施工。
该区间地质情况及其复杂,左右线盾构机始发就是半断面及全断面砂层、隧道穿越孤石群、遇水软化崩解花岗岩残积土层、大埋深的上软下硬地层、全断面微风化花岗岩,该区间还下穿光宝电子厂1600立方米的蓄水池、左线通过约(402米)右线通过约(180米)长市政主干道路科学大道、风信路、侧穿广东岭南职业技术学院图书馆、体育馆及下穿学院篮球场。
图1-2 神中区间主要工程重难点2.盾构穿越孤石群2.1 孤石分布情况神中区间右线孤石处理里程为:YDK11+896.00~YDK11+776.00(120米),补勘发现孤石8处,神中区间左线孤石处理里程为:ZDK11+945.95~ZDK11+777.99(168米),补勘发现孤石11处。
盾构穿越上软下硬地层施工关键技术作者:曲小玉来源:《中国高新技术企业》2016年第16期摘要:盾构穿越上软下硬地层施工关键技术并不是单纯的一项技术,其有相应的技术应用前置和后续的技术发展。
文章从阐述盾构穿越施工前期工作入手,对盾构穿越上软下硬地层施工等关键技术和技术的后续优化进行了分析。
关键词:盾构穿越;上软下硬地层;地层施工;关键技术;隧道工程文献标识码:A中图分类号:U455 文章编号:1009-2374(2016)16-0110-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.16.053盾构穿越上软下硬地层施工的进行是为了能够有效地缓解我国大型城市长期存在的交通拥堵和交通困难的情况,因此在这一前提下只有掌握好必要的施工要点,才能够促进施工的顺利进行。
1 盾构穿越施工前期工作盾构穿越施工前期工作为整体施工奠定了基础与基调,以下从理解施工优越性、合理优化施工参数、做好设备前期维护、施工人员与材料准备等方面出发,对于盾构穿越施工的前期工作进行了分析。
1.1 理解施工优越性盾构穿越施工首先需要施工人员理解到施工技术的优越性。
众所周知,近年来随着我国更多大城市的建设工作,这实际上对于配套的交通体系要求越来越高。
在这一过程中地铁以其特有的方便、环保、高效的特点,在日益紧张的城市交通中能起到有效缓解交通压力的作用。
在这一过程中盾构穿越上软下硬地层施工计算的应用能够有效避免对于地面交通造成很大影响,并且还可以充分保护周边建筑物,因此具有很强的优越性。
与此同时,盾构穿越上软下硬地层施工计算的应用能够有效适应复杂多变的环境,并且可以在参考实际情况的基础上通过结合各项参数值针对刀盘扭矩以及油缸推力来对于推力进行合理的优化降低,因此在控制推进速度上面也具有良好的应用效果。
1.2 合理优化施工参数盾构穿越施工需要以精确的施工参数作为施工的基础。
施工人员在合理优化施工参数的过程中,首先,应当于开始穿越地层之前灵活的结合沉降情况来对于施工参数进行确定;其次,施工人员在适当的操作参数优化过程中应注意总结沉降规律,并通过合理的分析和对盾构穿越地层的结构参数进行扩展,达到最大限度地提高施工的有效性。
低瓦斯地层盾构常压换刀施工工法低瓦斯地层盾构常压换刀施工工法一、前言低瓦斯地层盾构常压换刀施工工法是在低瓦斯地层下进行盾构施工时采用的一种安全、高效的方法。
本文将介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及一个工程实例。
二、工法特点 1. 高安全性:该工法采用常压换刀的方式,在施工过程中可以保持常压状态,减少了瓦斯爆炸的风险。
2. 高效率:由于采用了换刀施工的方法,可以快速进行刀具更换,提高了施工速度和效率。
3. 适应性强:该工法适用于低瓦斯地层的盾构施工,适应范围广,可以应用于各种类型的工程项目。
三、适应范围该工法适用于低瓦斯地层下进行的盾构施工,包括地铁线路、隧道、地下管廊等项目。
四、工艺原理该工法通过换刀施工的方式,在施工过程中保持常压状态,从而减少了瓦斯爆炸的风险。
在施工前,通过对地质情况和瓦斯含量的了解,确定施工过程中所需采取的技术措施。
在施工过程中,根据实际情况,进行刀具的更换,确保施工过程的顺利进行。
五、施工工艺施工工艺分为以下几个阶段:地质勘察、隧道预支护、盾构推进、常压换刀、盾构结束。
六、劳动组织为保证施工工艺的顺利进行,需要合理组织施工人员,确定各个岗位的职责和工作流程。
包括盾构操作人员、刀具更换人员、地质勘察人员、质量控制人员等。
七、机具设备该工法所需的机具设备包括盾构机、刀具更换设备、瓦斯监测仪器等。
盾构机的选型应根据具体工程条件确定。
八、质量控制为确保施工过程中的质量,需要采取一系列的控制措施。
包括地质勘察、刀具更换的质量控制、施工过程中的监测等。
九、安全措施在施工过程中,需要严格遵守安全操作规程,采取相应的安全措施。
包括瓦斯监测、通风系统的设置、刀具更换的安全操作等。
十、经济技术分析该工法的施工周期相对较短,施工成本相对较低,使用寿命较长。
通过对具体工程的经济技术分析,可以评估该工法的经济效益和技术可行性。
十一、工程实例以某地铁线路的盾构施工为例,详细介绍具体工程的施工过程、使用的工具设备、所采取的技术措施以及施工效果。
探讨穿越瓦斯地层过程中地铁盾构隧道施工技术发表时间:2015-08-28T11:40:23.047Z 来源:《基层建设》2015年1期供稿作者:张明富[导读] 杭州市地铁集团有限责任公司技术优化国内修建地铁城市有二十多个,以后越来越多的城市都会修建地铁以顺应时代趋势。
张明富杭州市地铁集团有限责任公司浙江杭州 310017摘要:国民经济迅猛发展,地上交通越来越拥挤,发展地下交通系统成为缓解交通压力的重要举措,要大力发展地下交通就必须不断优化地铁盾构法施工技术。
深度加大、距离更长、直径更大是盾构法施工技术发展的一个主要趋势。
本文以杭州地铁1号线(江陵路站-近江站区间)为例,分析了该工程基本概况和地质情况,探讨了在施工过程中存在的多种风险,探究如何优化在穿越瓦斯地层过程中地铁盾构隧道施工的技术,希望能为国内的盾构法施工提供一些参考意见。
关键词:工程和地质概况;风险分析;施工问题;技术优化国内修建地铁城市有二十多个,以后越来越多的城市都会修建地铁以顺应时代趋势,在地铁施工过程中面临的地质情况是很复杂的,所以要保证地铁运行的安全和牢固就必须优化盾构掘进技术[1]。
2003 年,全国五个城市修建地铁的时候使用了四十台盾构机进行施工,当开挖土层时,若碰到瓦斯,瓦斯就会快速布满隧道,严重的会造成瓦斯燃烧、爆炸。
地层中瓦斯的存在大大降低了地铁盾构隧道掘进的安全系数,万一发生爆炸就会给人民的生命财产安全带来严重威胁。
一、杭州地铁1 号线(江陵路站-近江站区间)工程和地质情况(一)工程情况分析杭州地铁1 号线2007 年3 月28 日开工建设,2012年11 月24 日投入运营。
全长53 公里,2 次穿越钱塘江,4 次穿越京杭大运河,设有车站34座,其中地下站31 座,高架站3 座,停车场及车辆基地2 座。
其中江陵路站-近江站区间的右线总长度为2.956 千米,左线长度为2.946 千米,在单洞圆形的隧道里有许多管片拼装。
浅谈盾构穿越低瓦斯复合地层施工关键技术
摘要目前国内地铁工程采用盾构法在瓦斯地层中掘进经验较少,且无相关规范参考。
本文以成都地铁18号线盾构穿越低瓦斯复合地层为例,介绍了低瓦斯复合地层施工重点,难点,提出了瓦斯防控,渣土改良,注浆控制,管线保护等关键技术的控制措施,对在瓦斯隧道掘进中的施工参数做出主动调整,保证了低瓦斯复合地层隧道安全快速贯通,可以为同类工程提供合理参考。
关键词低瓦斯隧道;复合地层;盾构隧道
成都轨道交通18号线工程海福1号风井~海昌路站区间采用2台中铁装备复合式土压平衡盾构机,开挖直径为8630mm。
海昌路站~海福1号风井区间在里程DK22+714~DK22+964段(长度约为250m),穿越上部卵石,下部砂岩复合地层,隧道线路坡度为25‰的上坡。
1 工程地质特征
成都轨道交通18号线海福1号风井~海昌路站区间复合地层段隧道范围内上部地层为密实卵石土,下部地层为中风化砂岩,其抗剪强度为150kpa,单轴极限抗压强度为3.7Mpa,隧道埋深5~11m。
2 瓦斯概况
2.1 有毒气体
海福1号风井~海昌路站区间隧道穿越苏码头油气田,根据地勘报告,在沿线不同地段均测出有不同程度的瓦斯分布。
有害气体主要有浅层天然气(CH4)、一氧化碳(CO)气体。
2.2 瓦斯等级划分
根据《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120-2002)瓦斯等级判定标准,如当全工区的瓦斯涌出量小于0.5m3/min时,为低瓦斯工区。
根据岩土工程勘察报告,海福1号风井~海昌路站盾构区间为低瓦斯隧道[1]。
3 盾构穿越低瓦斯复合地层施工重点、难点分析
3.1 瓦斯防控
瓦斯隧道施工总原则为:控火源,防涌出,重监测,强通风。
瓦斯隧道必须贯彻“先测后进,有疑必测,不明不进”的指导方针。
必须把“一通二防”(通风、防治瓦斯、防火)作为安全工作的重点,建立和落实“一通二防”管理制度,保证人员、资金和技术设备到位。
3.2 掘进参数控制
砂卵石地层自稳性差,盾构在穿越过程中,对周围土体扰动,可能造成开挖面上方渣土大量流入土仓出现超方;如何实现出渣、掘进速度、土仓压力之间的平衡点是施工难点。
3.3 渣土改良
在复合地层中,采取满仓保压掘进措施进行施工,易造成刀盘土仓内结泥饼,如何合理有效地进行渣土改良是施工难点和重点,渣土改良到位,才能保证盾构施工安全、顺利、快速。
3.4 管线保护
地表道路、管线较多,盾构掘进超方后,会导致地表塌陷和管线下沉、破裂,如何保证管线安全是复合地层施工难点。
4 盾构穿越低瓦斯复合地层施工关键技术研究
4.1 瓦斯防控措施
区间隧道瓦斯监控检测采用以自动监测系统为主,人工检测为辅,两者相结合的形式。
盾构机上主要关键位置均设置有甲烷传感器,并将数据传输至地面监控室,实现甲烷浓度实时在线监测;当甲烷浓度达到报警设定值时,系统发出声光报警,螺旋输送机闸门自动关闭,停止盾构掘进。
通风是瓦斯隧道施工的关键,为确保盾构安全掘进,盾构区间隧道施工通风方式选用压入式通风,直接从洞外风机连接到盾构机,同时为防止盾构机上局部瓦斯聚集,在盾构机上局部增设防爆风扇,吹散瓦斯。
为确保隧道通风顺畅,每条隧道选用2台风机,采用1用1备的形式往隧道里送风。
4.2 刀具选型及布置
针对复合地层,在达到复合地层前进行开仓换刀,本地层段砂卵石层主要集中在开挖面上部,故选用抗冲击的光面宽刃刀具,中心正面单刃滚刀采用加强型球齿滚刀,刃宽2.5cm,以增加刀具贯入度,保证刀具使用寿命及工作效率。
4.3 渣土改良、防结泥饼措施
(1)改良方式:土仓及刀盘面板注入泡沫、水、膨润土。
①加注泡沫:单环泡沫混合液注入量13~16m?,泡沫劑采用自拌泡沫,在泡沫中添加具有聚合效果的添加剂。
泡沫比例:3%~4%,泡沫发泡率:1∶20,
泡沫注入率:1∶35。
②加注水:通过对加水系统的改良,掘进过程中,中心部位不间断加入,上部根据渣土的流塑性,间隔开启。
每环加水量在15m?左右。
(2)每环在皮带输送机上取渣样,分析渣土改良效果及刀盘结泥情况。
(3)根据刀盘扭矩、推力波动情况进行渣土改良的调整。
(4)渣土改良有一定的滞后性,看到螺旋口的渣土不代表舱内的渣土性状,因此,主司机要重点关注,判断舱内的渣土情况,才能更好地进行改良控制,使渣土达到预期更好的效果。
4.3 掘进参数控制
复合地层前的穿越麓山大道作为试验段,经过穿越麓山段试掘进,优化后穿越复合地层实际的掘进参数控制为:推进速度在20~78mm/min之间,平均每环速度为55.7mm/min,推力在1600~3700t之间平均推力2574.3t,刀盘扭矩在320~1100t.m,平均值为824.2t.m。
4.4 注浆控制
在同步注浆时,同步注浆速度和推进速度保持同步,注浆作业时,宜将压力控制在2.0~3.5bar。
二次注浆采用水泥-水玻璃双液浆,水泥~水玻璃双液浆浆液配合比1∶1,水泥浆水灰比1∶1。
管片脱离盾尾后及时对管片进行二次补浆,补浆量为同步注浆量的10%~15%。
4.5 保压措施
采用土压平衡模式掘进。
盾构机停机过程中,观察土仓压力显示的变化情况,以寻找最佳的土压平衡点。
显示的土压力比停机前增大,则下一环掘进的土压力设置为增大后的压力数值。
显示的数值变小,则下一环掘进土压力可适当降低。
4.6 管线保护措施
根据管线图纸与实际勘察情况,管线斜跨隧道上方,为保证穿越过程中,管线安全,根据管线类型及现状分析,分别采取悬吊保护、加固引排等方式对管线进行保护。
5 结束语
成都地铁18号线工程海福1号风井~海昌路站区间复合地层段历时20天,成功快速穿越。
实践证明,盾构穿越上部砂卵石下部中风化砂岩地层采取的措施有效,对于同类工程,该方案具有一定的借鉴意义。
参考文献
[1] 夏杰,徐润泽,乔书光,等.圆砾泥岩复合地层盾构掘进控制技术探讨[J].现代城市轨道交通,2017,(1):32-35.。