泥水平衡盾构始发工艺流程

1-217-泥水平衡盾构始发工艺流程3.5.1工艺概述盾构始发是指盾构从组装调试，到盾构完全进入区间隧道并完成试掘进为止的施工过程。根据大量的工程经验，盾构的始发是盾构施工最为危险，也是最为重要的一个环节。顺利的始发能显著的节约工期、人力和物力。一旦始发出现事故，则必定是较为重大的事故，轻则造成工期延误，浪费资源，重则损坏主要施工机器和已经完成的隧道，造成巨大损失。3.5.2作业内容主要作业内容：调制浆设备安装调试，泥浆的调制，泥水分离设备的安装调试，始发端地层加固，端头洞门凿除，始发基座安装，盾构机组装调试，安装反力架及洞门密封，安装负环管片，注浆回填，盾构掘进与管片安装。3.5.3工艺流程图始发端地层加固端头洞门凿除调制浆系统及安装始发基座泥水分离设备安装调试盾构机组装、空载调试安装反力架、洞口密封调制泥浆安装负环管片与盾构机负载调盾尾通过洞口密封后进行注浆回填盾构掘进与管片安装图3.5.3-1泥水盾构始发流程框图3.5.4工序步骤一、调制浆系统组装调试1.调制浆系统过渡池、调整池、新浆池、清水池、废浆池的设置。过渡池根据实际情况分为几级，用来接收从分离站流过来的浆液，调整池和P1.1泵连接，向洞内提供循环泥浆，新浆池用来调制新浆，清水池存放清水，废浆池用来存放比重过大的废浆。这些池子可以在地上挖也可是地面上的容器，根据现场情况确定。2-218-2.调制浆系统泵、搅拌机、刮泥机的安装调试。每个过渡池中配备一台刮泥机以防止浆液沉淀，调整池中配备一台搅拌机保证浆液均匀。新浆池配备一台上料泵和一台将新浆送至调整池的渣浆泵，废浆池中配备一台渣浆泵将废浆抽出丢弃。清水池配备一台清水泵向各个池子送清水。泥浆从上级过渡池到下级过渡池及从过渡池调整池是通过泥浆槽自流进去的。二、分离设备安装调试1.基础设计分离设备的基础是混凝土制成的槽，分离设备安装在混凝土槽的墙上。基础的结构形式根据分离设备的形式而定。2.分离设备安装及管线布置分离设备安装就是根据规范将设备安装在基础上。管线布置主要是从分离设备到过渡池的管线布置。泥浆从分离设备到过渡池是通过泥浆自流完成的。这需要泥水分离设备的基础高于过渡池的基础。三、调制泥浆在盾构机负载调试之前要制备循环泥浆。新浆的调制在新浆池中进行。添加剂会隧隧道地层的不同而变化。调制好的泥浆用渣浆泵抽至调整池中。四、始发洞口地层加固、洞门凿除和洞门密封系统的安装。1．始发洞口的地层加固洞门地层加固方法如前所述。2．洞门凿除盾构始发的站或井的围护结构一般为钢筋混凝土的桩或连续墙，盾构刀盘无法直接切割通过，需要人工凿除。洞门凿除的时机必须把握良好，凿除太迟耽误盾构出洞，凿除太早让洞门后的土体暴露时间过长。一般直径为6.6m，厚度为一米的洞门，人工凿除需要两个星期的时间。洞门凿除施工时，不能把所有的钢筋和混凝土全部除掉，应保留围护结构的最后一层钢筋和钢筋保护层，待盾构刀盘到达之后再割除最后一层钢筋网，不能直接暴露出土体。洞门凿除所用主要机具和人员为：10立方空压机一台、风搞6～8把、气割设备2套、铁锨若干，人员每班8～10个。3．洞门密封系统的安装洞门密封系统的作用为保证洞门口处的管片背后可靠注浆，对防止隧道贯通后的水土流失也能起到一定的作用。洞门密封系统最好采用帘布橡胶板加折页压板的方式。洞门密封系统主要由洞门框预埋的钢环板、帘布橡胶板、折页钢压板固定螺栓及垫片等组成。这种结构的优点为简单可靠，不需要人工调整，折页压板可以自动压紧在盾壳和管片上，可以保证注浆时浆液不会外漏。五、盾构组装调试和反力架的安装1．始发基座的安装就位始发作为盾构拼装和试推进的工作平台，其拼装的要求就是精确和牢固。始发基座一般分为基础部分和托架部分。基础部分一般为钢筋混凝土的条形梁结构，表面预埋钢板，其主要作用是为托架部分提供牢固和高度合适的平台。托架部分为钢制的弧形结构，可以很好的托起盾构主机。托架部分为现场拼装，然后根据盾构主机的始发中心位置精确定位，最后和基础部分的预埋钢板牢牢焊接固定。2．盾构的组装调试始发机座安装固定完成后，就开始盾构的组装调试。首先，依次放下盾构的后配套系统，然后推入始发竖井的后部，为主机拼装让开空间，并分别连接。如果竖井内没有空间放下后配套系统，那就只有把后配套系统放在地面了，然后用延长管线连接后配套和主机。主机的拼装是盾构组装最困难部分。主机的各部件体积和重量都很大，需多台吊机协调吊装，需各作业人员配合默契。主机各部件的连接要求很高，需要作业人员有较高的专业素质和丰富的经验。盾构主机与后配套拼装连接完成后，就可以依次进行电气、液压等系统的调试。3-219-3．反力架的安装盾构主机拼装的同时，即可开始反力架的安装。反力架的安装位置根据反力架的尺寸、盾构主机的尺寸和管片的尺寸精确确定。反力架安装时有如下三条注意事项：其一、因为主机也在安装，所以反力架安装时要特别小心，不能碰撞到主机；其二、反力架安装的位置误差、垂直度误差应控制在10mm以内；其三、反力架应有牢固的支撑，能为盾构始发提供800吨以上的反推力。六、负环管片的安装盾构连接和反力架安装完成后，即可准备负环管片的安装。1．分别调试推进系统和管片安装系统，确保这两个系统能稳定工作；2．在盾构推进之前割除完洞门内的最后一层钢筋网，为盾构推进作好准备；3．在盾尾壳体内安装管片支撑垫块，为管片在盾尾内的定位作好准备；4.从下至上一次安装第一环管片，并使管片的转动角度符合设计要求，换算位置误差不超过10mm；5．安装拱部的管片时，由于管片支撑不足，要及时进行加固；6．第一环负环管片拼装完成后，用推进油缸把管片推出盾尾，并施加一定的推力把管片压紧在反力架上，即可开始下一环管片的安装；7．管片在被推出盾尾时，要及时支撑加固，防止管片下沉或失圆。同时，也要考虑到盾构推进时可能产生的偏心力，故支撑应尽可能的稳固；8.当刀盘抵拢掌子面时，推进油缸已经可以产生足够的推力稳定管片，就可以把管片定位块去掉了。七、试掘进经过数环负环管片的推进后，刀盘已经抵拢掌子面，即可开始刀盘驱动系统和刀盘本身的负载调试和试掘进了。1．首先启动驱动系统，认真观察驱动部分，待其工作稳定后缓慢启动刀盘，设定刀盘转速在较低速度；2．刀盘刚开始切割泥土，起初的工作扭矩是不稳定的，数转后扭矩即可稳定，故需认真观察刀盘工作扭矩的变化；3．以上情况正常后启动推进系统，用均匀的推力向前推进，推力不能很大，以能使刀盘驱动系统达到30％的工作扭矩即可，但最大也不宜大于500吨；维持这样的工作状态掘进1～2环，充分检查各系统的工作情况；4．逐渐增加盾构的推力，使驱动系统达到50％～70％的满负荷工作状态，同时要注意推力不能大于反力架的安全工作能力，观察驱动系统的噪音、震动、温度等工作指标是否正常，检查油脂注入是否正常；5．当土仓压力达到设计值时，启动出渣系统开始出渣，出渣的速度要和掘进的速度匹配，使土仓压力保持稳定。八、始发掘进从正式进洞的第一环正数管片开始，到盾构机后配套系统完全进洞，负环管片拆除，系统完全达到设计生产能力为止，这一施工阶段称为始发掘进。始发掘进要完成如下的工作内容：1.继续盾构各系统的监测和调试，并完善各系统的配套工作能力，在始发掘进结束前，总体系统的工作能力要达到80％以上；2.盾构主机的盾尾部分完全进入开挖的隧道内时，即开始管片壁后的注浆施工；初期应使用早凝型的浆液，以进快稳定洞门口处的管片；随着掘进的伸入，可以调试浆液的配比，使用注入效率高，又能保障质量的注浆材料；在始发掘进结束前，注浆系统应该达到完全的工作能力；4-220-3.各种油脂、保压等系统的工作参数应在此阶段完成优化，达到既能保障施工效率和设备安全，又兼顾经济；4.水平和垂直运输系统的配套工作能力也应同时完成，并达到设计工作状态；5.隧道内轨道、管线、照明等设备的安装布置呈有规律的生产状态，不再耽误正常的掘进施工。3.5.5质量控制说明一、盾构机初期的定位误差：高程误差不大于20mm；水平位置误差不大于20mm；与隧道设计轴线的角度误差＜2‰。二、正环管片的平整度：＜5mm；水平及高程偏差＜50mm。三、负环管片掘进时，要严格控制推进油缸的行程差，保证行程差小于25mm。四、盾构主机完全进洞、始发掘进20m、50m的位置，要进行导向系统的测量复测和精确度调整，保证导向系统的可靠。3.5.6工艺装备序号名称型号数量1空压机10m/min1台2风镐6～8把3电焊机2台4管片运输车1辆5砂浆运输车6m31辆7机车1辆8门吊40t1台9始发台1个10反力架1付11负环钢管片1环12洞口密封1套3.5.7作业组织序号工种班次人数1主司机2班1人2管片安装2班3人3注浆司机2班1人4调车员2班1人5机车司机2班1人6门吊司机2班1人7材料供应2班2人8搅拌司机2班2人9值班工程师2班1人10工班长2班1人53.5.8安全生产保证措施1．盾构大件吊装作业必须聘请专业公司的设备和专业人员进行作业和指导，严格安照吊装施工组织方案进行作业，确保吊装作业安全无误；2．盾构组装调试必须聘请专业人员指导，杜绝机械和电气事故；3．反力架的安装加固要严格检查，杜绝任何形式的安装缺陷；4．管片安装应由经过安全培训的专业队伍完成，安装机作业区内严禁其它人员进入；5．在盾构机始发之前，为防止盾构机在始发台掘进时发生旋转，需要在盾构机两侧盾壳焊接防扭装置；6．负环管片拆除时先计算管片的稳定性，确保洞口处的管片不会在推力下发生位移。