盾构穿越复杂地层施工方案

盾构穿越复杂地层施工方案一、编制依据1.1设计提供及现场调查资料1、盾构区间平纵断面图纸；2、地质勘察报告及现场调查掌握的地质、环境和管线探查资料；1.2类似工程的施工经验盾构区间，此类工程多次穿越上软下硬地层的施工经验对本施组的编制具有直接的指导借鉴意义。二、编制目的为保证地铁盾构区间盾构机能按时、顺利的完成区间掘进任务始发，特制定此方案，以期达到以下目的：⑴为盾构穿越上软下硬段地层作业提供指导，避免盲目作业；⑵保护盾构设备安全；⑶保护沿线地表建构物安全；⑷满足工期要求。三、工程概况盾构区间隧道洞身上软下硬地层占全区间的78％，其中左线ZDK38+482.19～＋493.67共11.48m上软下硬段位于4号楼与2号楼下，YDK38+325.65～＋400.67共75.02m上软下硬段位于12号楼下。四、施工方案1、掘进参数的选择⑴推力从滚刀的破岩机理看，推力是主要的参数，推力越大扭矩则越大，而扭矩占破碎功的绝大部分。同时，推力越大，切刀和齿刀等入岩越深，同等条件下切削下来的渣土也越多。但是，在上软下硬地段掘进时，刀盘和刀具的受力是不均匀的。硬岩部位受的力1大，软岩部位则相对要小得多，而且正是掘进范围内的硬岩阻止了掘进速度。如果推力过大，势必造成部分刀具提前破坏甚至刀座变形、刀盘变形。根据以往工地在上软下硬地段的掘进情况和刀具等破坏情况总结出，最大推力用下式可得：P=mT。（式中：m为硬岩范围内的滚刀数量；T每把滚刀能承受的最大力。注：因滚刀的超前量比切刀等大，所以只计算滚刀。）推力过大时，容易造成刀盘卡死，同时，对推进系统的能力要求也相应增高。根据以往类似地层下工程事故的掘进经验，在最大推力达到1400T并持续几环后刀具就会发生严重变形。所以，掘进推力一般不超过1400T。⑵刀盘转速在上软下硬地段掘进，硬岩就像一个强度很大、根基非常深的巨大的桩，阻碍刀盘的正常旋转，刀具承受冲击荷载。根据爱因斯坦的能量公式：E=mv2，则在刀盘质量m一定的情况下，转速越快，则和硬岩撞击后的冲击能越大。由此可见，在上软下硬地层中掘进时，刀盘转速不能快，最好是慢慢匀速的向前推进。根据经验，刀盘转速在1.6rpm为宜。⑶刀具贯入度在上软下硬地层段掘进时，防止刀具非正常损坏和发生偏磨是控制重点，一般情况下，刀具贯入量不得大于5mm/r。在掘进过程中，值班技术人员应随时掌握碴土情况及刀盘前方响声，若碴土中石块含量较少且刀盘前方无明显异响时，可适当通过增加推力增大刀具贯入量，以提高掘进速度。但推力必须逐步增加，即需根据具体情况以50t/次的递增量进行增加，每增加一次，应密切关注刀盘前方响声及出碴情况，确保刀具不受损坏。⑷渣土管理①土仓压力在上软下硬地层中，土仓压力应根据软土的埋深和相关物理参数等决定施工中应保持的土仓压力。但在上软下硬地段中掘进时，掘进速度较慢扭矩较大，保持真正的压平衡比较困难，可以采取气压平衡模式掘进。2②出土量由于推进速度慢，刀盘切削下来的渣土较少，而螺旋输送机每工作一次的出土量较大，往往会造成因软土部位的超挖和过量出土造成地面沉降异常，甚至坍塌。所以，在上软下硬地段掘进时，应严格控制每一循环出土量，必要时，在渣斗中划上刻度，以便计算和控制出土量，达到平衡出土。每环出碴量一般应控制在70m3（4～4.5车）之内。③碴土状态为更好的控制土仓压力，增大土仓内渣土的止水性等，应采取措施保持泡沫系统工作状况良好，并及时的添加泡沫剂，使渣土具有很好的软流塑状。当掌子面地层的渗透性很好时，则需要向土仓内添加膨润土等改良渣土。否则，很可能发生渣土喷涌，直接导致地层超挖而地面沉降。同时，应时刻观注渣土的稀稠、土的含量、石块的含量和石块的大小、棱角、颜色等，判断掌子面的地层情况。④渣土湿度渣土温度过高，有以下几种可能性：刀盘中心部位或滚刀等形成了泥饼，刀具不能抵推掌子面切削岩土，泥饼在高温下固结；刀具严重损坏，刀盘面板直接摩擦掌子面；泡沫剂添加系统等出现问题，不能正常改良渣土，渣土在土仓内干结或摩擦生热；通过对碴温度的观察，准确判断，及时采取措施。一般情况下，碴土温度过高应及时的停止继续掘进。由于本标段上软下硬段碴土中粘土较多，因此在掘进时，必须加强碴土改良，确保刀具不发生偏磨。每环泡沫剂用量应为40～50L。⑸同步注浆同步注浆配比见表1。在上软下硬地层掘进时，同步注浆以注浆压力控制为主，由于地层稳定性差，地层在延迟注浆的时间内可能会发生坍塌，注浆量可能会较硬岩段有一定量的减少，但注浆压力不得小于3.5bar。注浆量为6m3。3表1上软下硬段同步注浆用水泥砂浆配比表（kg/m3）2、开仓换刀项目配备有带压经验的人员。怡黄盾构区间的地表环境复杂，基本不具备地表加固后开仓换刀，因此尽量避免在该类地层中进行开仓检查并更换刀具。如因地层原因造成刀具非正常损坏，必须开仓换刀，需建立带压换刀。五应急预案⑴制专项应急预案。并报监理、业主审批通过后执行。⑵当监测数据超出警戒值时，立即告知业主、监理、小区房屋住户（若在房屋段），争取在第一时间内协同业主做好协调工作；如出现较大沉降时，立即协同地铁公司、BT指挥部、工区配合进行人员疏散工作，争取在最短时间内完成处理工作，确保把损失降至最低。⑶盾构机穿越上软下硬地层时，严格控制掘进速度和各项参数，严格控制注浆量。派专人24小时现场跟踪巡视值班，发现异常情况及时通报。及时将监测结果反馈到业主、监理、公司相关领导以及主机室，如施工有异常情况时，盾构机保压停机，通过详细分析后再进行下一阶段的掘进施工。⑷当出现地表坍塌或房屋差异沉降时，应立即将情况通报业主、监理等单位，联系砼供应公司（已签订应急砼合同供应），并同时启动突发事件应急预案，寻求社会力量救援，共同协商解决方案、共同协作妥善疏散人员。⑸过房屋段上软下硬地层时，联系深圳市有房屋纠偏资质的单位，人员及纠偏机具在工地待命。当框架结构房屋发生倾斜时，及时纠正，避免事态进一步扩大。⑹过房屋段上软下硬地层时，注浆加固的人员及机具同样储备在工地，人员在工地待命，必要时通过房屋预埋管注浆加固。⑺应急物资的准备物资种类：工地现场储备型钢30T、钢板20m2、方木5m3、灰砂砖10000块、水试验编号水泥粉煤灰膨润土细砂水配比160341567794464泥50T、水玻璃20T、砂石100m3、编织袋10000条，彩钢瓦200m2，以上物资及商品砼联系好供应商，确保物资充足。必要时租赁250Kw应急发电机1台。工地储备注浆机及管路2台套。应急工程指挥车1辆。型钢、钢板、方木和发电机等，在盾构机通过前应提前贮备到工地现场，其它物资可根据现场使用的材料进行调配，但现场的其它各种物资的数量必须满足要求。