TBM第二次纠偏施工方案

TBM第二次纠偏施工方案1、工程概述1.1、纠偏事由2014年10月11日～2014年11月5日，TBM开始第二次试掘进（TBM第二次试掘进桩号为29+594.376～29+546.853），当TBM掘进到桩号29+546.853后，隧洞水平轴线偏差达到1861mm，垂直偏差达到1169mm（见附表-1：TBM第二次试掘进轴线偏差统计表），不仅远远超出合同和规范允许范围（水平±100mm，垂直±50mm），而且由于TBM有继续右偏和下沉的趋势，方向基本无法控制，施工质量无法保证表-1TBM第二次试掘进轴线偏差统计表序号桩号环号水平偏差（m）垂直偏差（m）备注129+594.3760.4090.254229+593.1760.4030.252329+591.9760.4930.31429+590.7760.5240.303529+589.5760.4910.354629+588.3760.5220.367729+587.1760.5950.411829+585.9760.6740.465929+584.7760.7050.491029+583.5760.7520.5111129+582.3760.790.5361229+581.1760.8490.5641329+579.9760.9040.6011429+578.7760.9660.6381529+577.5761.0370.6741629+576.3761.0780.6971729+575.1761.1290.7291829+573.9761.1560.7461929+572.7761.2420.8092029+571.5761.2460.8322129+570.3761.2610.842229+569.1761.2660.8772329+567.9761.4280.952序号桩号环号水平偏差（m）垂直偏差（m）备注2429+566.7761.4270.952529+565.5761.490.9862629+564.3761.5110.9512729+563.1761.5220.932829+561.9761.5341.0522929+560.7761.6681.0833029+559.5761.6761.0933129+558.3761.7261.113229+557.1761.8151.1693329+555.9761.8121.1693429+554.7761.8191.053529+553.5761.8511.0233629+552.3761.7781.1533729+551.1761.6971.1553829+549.9761.7131.1693929+548.7761.7411.354029+547.5761.8151.1644129+546.8531.8611.169有鉴于此，2014年9月15日～2014年11月5日间每周一召开一次四方联席例会，讨论纠偏措施，美国罗宾斯公司在会议上提出了2次纠偏方案，本方案根据会议纪要确定采用美国罗宾斯公司提交的第二次纠偏方案。根据罗宾斯纠偏方案和会议纪要，第二次纠偏需要后退桩号为29+546.853～29+601.656，拆除管片为207～254环之间47环；对桩号：29+589.56～29+546.853实施混凝土充填，对桩号29+589.56～29+602.0段进行扩挖，并在桩号为29+601.656～29+589.56之间施做TBM滑行底板并铺设滑轨。2.2、扩挖段工程地质纠偏扩挖洞段位于桩号29+589.56～29+602.0，其中桩号29+589.56～29+591段洞身穿越三叠系下统和尚组紫红色泥岩，为软岩～中软岩。围岩厚度20～50m。岩体较完整。围岩类别为Ⅳ类。围岩不稳定，自稳时间短，规模较大的各种变形和破坏都可能发生。建议施工过程应及时喷混凝土、系统毛膏加钢筋网，刚性支护，并浇筑混凝土衬砌，建议围岩岩体单位弹性抗力系数K0=20～40×104KN/m3，坚固系数1～3。桩号29+591～29+602.0段为隧洞出口段，穿越单碟西下统和尚组紫红色厚层泥岩、砂岩，泥岩为软岩～中软岩，砂岩为中硬岩。围岩厚度0～20m。岩体较破碎。围岩类别为Ⅴ类，围岩不稳定，自稳时间段，规模较大的各种变形和破坏都可能发生。建议施工过程应及时喷混凝土、系统锚杆加钢筋网，刚性支护，并浇筑混凝土衬砌，建议围岩岩体单位弹性抗力系数K0=10～15×104KN/m3，坚固系数1～3。1.3本方案工作内容（1）TBM后退（桩号为29+546.853～29+601.656），拆除管片为207～254环之间47环；（2）TBM左侧导洞开挖；（3）桩号29+589.56～29+602.0段扩挖；（4）桩号：29+589.56～29+546.853实施混凝土充填；（5）桩号为29+601.656～29+589.56之间施做TBM滑行底板并铺设滑轨。2、施工安排布置2.1工期安排根据美国罗宾斯公司提交的第二次纠偏方案和四方联席会议精神，我部制定施工计划如下：2014年11月6日～2014年11月19日，拆除管片47环并清楚豆砾石，计划用时14天；2014年11月22日～2014年11月26日，TBM左侧开导洞，计划用时5天；2014年11月27日～2014年12月16日，TBM前方洞室扩挖，计划用时20天；2014年12月1日～2014年12月10日，TBM前方桩号：29+589.56～29+546.853段混凝土充填；2014年12月17日～2014年12月20日，TBM前方调坡滑行底板施工；2015年1月17日，TBM开始第三次试掘进；2.2施工布置2.2.1施工供电利用TBM施工电源，可满足通风、压缩空气供风、排水、焊接和照明灯施工需求。2.2.2供风本项目主要用风机械为风镐、手风钻，可利用TBM机组配置的15m3/min空压机，可满足所有用风需求；2.2.3通风采用TBM二次风机接DN400mm通风软管，通过拆除中心刀向TBM前方通风，确保施工阶段人员的通风安全；2.2.4排水采用5.5KW潜污泵接DN50消防软管到连接桥部位，确保刀盘前方不积水，能够进行正常施工。3、TBM后退、管片拆除及豆砾石清理3.1TBM后退及管片拆除顺序下一循环3.2管片拆除管片拆除利用TBM设备配置的管片安装器进行，人工辅助，对于管片定位销的拆除，当利用安装器拆除遇到困难时，可采用钢锯切割拆除。管片拆除过程中，管片有坠落可能，人员应在安全区作业，并有专职安全员现场监督，确保施工全过程安全。3.3豆砾石清理考虑到底部豆砾石大部分已灌浆结石，清理难度较大，因此，需要采用风镐对底部进行清理，然后装编织袋搬运到平板车运输处洞外，豆砾石清理后隧洞空间才能满足TBM后退空间需求，因此，底部需清理到开挖断面。3.4TBM机组后退支撑靴收回，利用稳定器伸出支撑岩壁，TBM将掘进系统反向操作，主推进伸长反推支撑护盾，紧接着辅助推进油缸按主推进油缸伸长比例收缩，确保TBM后退过程管片的稳定，随后支撑靴伸出支撑岩壁，主推进油缸回缩拉刀盘后退到指定位置，然后稳定器伸出支撑岩壁，，支撑靴收回，开始下一循环后退作业。4、洞室扩挖施工洞室开挖主要包括TBM左侧小导洞开挖和TBM前方桩号29+602.0～29+586.656段扩挖施工。4.1、TBM左侧小导洞开挖TBM左侧小导洞开挖尺寸见附图，宽度约1.0m，高2.0m，以能为前方扩挖施工提供施工条件为原则，由于该段位于TBM一侧，实施爆破会对TBM设备安全有一定影响，因此，推荐采用人工风镐开挖，三班作业，每人单次作业时间不超过2小时，日开挖进尺2.5m，导洞长度约12m，完成开挖约需5天时间。由于工作面只能单人作业，岩体破碎段考虑空间限制，无法施做锚杆或喷射混凝土，计划采用一木搭支护结构，确保人员施工和交通安全。4.2、TBM前方桩号29+602.0～29+586.656段扩挖施工4.2.1、开挖测量放线洞内测量放样采用TOPCONGTS-332N全站仪进行，所采用的测量仪器自身的精度要应符合《水利水电工程施工测量规范》SL52–93中表2.5.3中对2级测距仪的规定。4.2.1.1、首先对通过监理人发布提供的首级测量控制网进行复测，如满足精度要求则顶管片拆除底管片拆除侧管片拆除豆砾石清理TBM后退进行施工控制网的布设。在首级控制网成果说明中，规定施工中使用工程坐标进行施工放样。根据监理工程师批准的施工放样总图，以它为施工放样的依据。由于TBM纠偏扩大洞室隧洞单向开挖长度小，洞内施工控制网按二等导线网进行布设，开挖过程中宜在洞内安置激光准直仪标定轴线，根据轴线，标定腰线及开挖轮廓线。在洞顶安设激光指向仪进行定向，激光指向仪的安设要准确，每次放样前要检查指向仪的方向偏离情况，并定期对指向仪的方向用全站仪进行校正。4.2.2、隧洞开挖4.2.2.1本工程地下洞室开挖施工工艺流程如下：图4-1：静力爆破法工艺流程图4.2.2.2静态爆破材料与设备4.2.2.2.1静态爆破材料静态爆破施工主要利用膨胀剂膨胀产生的内应力使其周边介质受力产生破碎。膨胀剂，其破碎物体时不产生震动、噪音、飞石、粉尘及有毒气体，膨胀剂破碎效果稳定，一般可使被破碎物在规定时间以内发生破碎。（1）膨胀力大。最大可达到120兆帕（1200kg/cm2）。（2）反应时间控制在30～60min。（3）控制被破碎体破碎完后的形状容易。（4）膨胀剂用洁净水搅拌后灌入钻孔中捅紧即可。（5）无声破碎剂属建材类产品，产品标准归类于《水泥制品》中，代号为：JC506-92，为非易燃易爆危险品，购买，运输，保管、使用安全可靠。施工前准备工作设计布孔测量定位钻孔装药进入下一循环药剂反应、清渣4.2.2.2.2静力爆破设备表4-1静力爆破设备用表序号名称规格单位数量备注1空压机9m3/min台12凿岩机SKQ20-YT28台63全站仪套14水准仪套15盛水桶个26拌和盆个37捅棍根38防护眼镜个309防护手套副3010电子称台111量筒个24.2.2.3静力爆破工艺原理4.2.2.3.1静力爆破工艺的原理是：人工造孔后，在静力爆破剂的作用下使岩石胀裂、产生裂缝，再用风镐解小、破除达到开挖目的。因此，静爆产品直接影响爆破开挖效果。4.2.2.3.2静力爆破剂的破碎机理：（1）静力爆破剂进行破碎的机理与炸药破碎机理不同，它主要是靠破碎剂在被破碎体内发生缓慢的化学反应和物理变化而使晶粒变形、温度升高、体积膨胀，以致逐渐增大对孔壁的静膨胀压力作用，使介质产生龟裂而解体，静力膨胀破碎法也称静力迫裂和静力破碎技术。（2）岩石或混凝土等脆性介质的抗拉强度远小于其抗压强度，岩石的抗拉强度约为5～10MPa，混凝土的抗拉强度约为20～60MPa。通常无声破碎剂的膨胀压力可达30～50MPa，当炮孔中的静力爆破剂发挥作用时，炮孔周围介质产生周向拉应力，当拉应力值超过介质的抗拉强度时，炮孔之间便产生裂隙，随着膨胀压力的增加，裂隙逐步扩展成裂缝，继而导致介质破坏。4.2.2.3.3静力爆破剂是以特殊硅酸盐、氧化钙为主要原料，配合其他有机、无机添加剂而制成的粉状物质，典型的化学反应式为：CaO＋H2O→Ca(OH)2＋6.5×104J（4-1）式中CaO——氧化钙H2O——水Ca(OH)2——氢氧化钙J——焦（热量单位）当氧化钙变成氢氧化钙时，其晶体由立方晶体转变为复三方偏三角面体，这种晶体的转化，会引起晶体体积的膨胀。根据测定，在自由膨胀的前提下，反应后的体积可增长3～4倍，其表面积也增大近100倍，同时每mol还释放出6.5×104J的热量。如果将它注入炮孔内，这种膨胀受到孔壁的约束，压力可上升到50Mpa，介质在这种压力作用下会产生径向压缩应力和切向的拉伸应力。4.2.2.4开挖方法4.2.2.4.1新建隧洞开挖方法开挖围岩类别分别为Ⅳ、Ⅴ类，隧洞为TBM施工交通洞，考虑到常规爆破方法造成的地震波、空气冲击波、炮灰噪音等危害，会影响TBM施工的正常运转、危及TBM施工服务设施的安全，为保证隧洞开挖期间，TB