泥岩掘进技术交流ppt课件.ppt

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1、泥岩掘进施工技术交流,成都地铁 3 号线一期工程土建5标,中铁六局盾构分公司成都地铁3号线5标项目经理部,中铁六局盾构分公司成都地铁3号线5标项目部,目 录第一部分 泥岩特点第二部分 盾构机选型第三部分 掘进参数第四部分 管片选型与姿态控制第五部分 质量通病防治,汇报内容,一、泥岩特点,成都地铁 3 号线一期工程土建5标,中铁六局盾构分公司成都地铁3号线5标项目经理部,中铁六局盾构分公司成都地铁3号线5标项目部,泥岩属于易膨胀岩，具弱膨胀性，属风化岩。全风化泥岩已完全呈土状。强风化呈半岩半土、碎块状，软硬不均，具有遇水软化、崩解，强度急剧降低的特点。中等风化泥岩：褐红色、紫红色，中厚层状，泥岩

2、或微钙质结构，泥岩胶结。岩芯多呈柱状，少量呈碎块状，较完整。微风化泥岩：深紫红色，完整不破碎。地下水主要为填土中的上层滞水和泥岩中的裂隙水，含水量较小，无统一地下水位。,泥质特点,四川砂岩属于泥砂岩，其颗粒细腻，质地较软，非常适合做为建筑装饰用材，特别是用作雕刻用石。而且因为四川的地舆地质前提比较复杂，所以四川的砂岩品种非常的多。四川砂岩的颜色可以说是全中国最丰硕的，有红色、绿色、灰色、白色、玄色、紫色、黄色、青色等等，非常的多。但是因为其材质相对较软，并且交通不便，矿区开采方式也比较落后，所以四川砂岩基本供给的是条板，无法提供1m以上的大板。但是假如数目少的情况下，矿区可能采用圆盘锯翻切的方

3、式，少量供给，不外因为破损率较高，价格较贵。但四川有一种砂岩号称硬度可相比花岗岩，有些砂岩的材质较硬能做火烧加工。,二、盾构机选型,成都地铁 3 号线一期工程土建5标,中铁六局盾构分公司成都地铁3号线5标项目经理部,18寸单刃滚刀 32把/187.7,搅拌棒 4个,磨损监测点 4个,膨润土口 2个,泡沫口 4个,圆环保护块 一圈,圆环保护刀 16把,保径刀 8把/40mm,喷口保护刀 6把/100mm,焊接撕裂刀 30把/140mm,刮刀 32把/120mm,边刮刀 8把/120mm,17寸中心滚刀 4把/175mm,重量 50吨,开口率 36%,结构形式 辐条+面板,1、刀具配置疑问1：刀具

4、配置适应砂卵石，是否适应泥岩？疑问2：滚刀？撕裂刀？疑问3：厂家推荐安装18寸边缘滚刀是否合适？疑问4：滚刀与刮刀之间的刀高差是否过大，适应泥岩？疑问5：为防止中心区域结泥饼，中心安装撕裂刀？疑问6：刀盘开口格栅是否需要割除？,中铁六局盾构分公司成都地铁3号线5标项目部,盾构机选型,中铁六局盾构分公司成都地铁3号线5标项目部,采用18英寸单刃滚刀后，开挖直径为6304mm。将产生：开挖量增加、注浆量增加、盾体摩擦力不足产生滚动角过大等问题。,39#，40#更换成17寸,65号机滚刀与刮刀刀高差为187.7-120=67.7mm，对于泥岩，虽然滚刀刀痕很深，甚至已经挨到滚刀刀体，切刀却可能还未切

5、刀痕峰，导致痕峰直接摩擦刀盘面板，扭矩增大，推力增大、滚刀磨损、面板磨损。与3号线2标交流得知中铁62号机滚刀与刮刀刀高差为165-120=45mm，掘进参数正常。所以建议66号刮刀刀高原来的120mm增加至140mm，则滚刀与刮刀刀高差为187.7-140=47.7mm。66号机所有刮刀、边缘刮刀刀高由原来的120mm增加至140mm，但边缘刮刀刀高渐变至120m，不影响边缘刮刀的开挖直径。,65号机不变，66号机增加刮刀高度,只要贯入度低于刀高差，基本没有影响。,区间泥岩强度很低，中心撕裂刀应可胜任切削。根据工程案例，改为撕裂刀对防止泥饼有作用，因此中心刀可安装撕裂刀。,我部安装的是双刃滚

6、刀,割除所有格栅在泥岩段格栅完全没有用处，反而会使碴土生根形成泥饼。,三、施工参数,成都地铁 3 号线一期工程土建5标,中铁六局盾构分公司成都地铁3号线5标项目经理部,1、渣土改良 动熊区间始发地层为粘土和泥岩地层，其主要特征：1、土体粘度大；2、改良材料不易进入切削下来的土体内部将其改良成流塑性碴土；3、土体易结泥饼；4、易打滑。在前期渣土改良环节中没要达到理想的状态，出来的渣土都是大块的且外面包裹着一层改良外加剂，刚上皮带就出现打滑现象，严重影响施工进度。,中铁六局盾构分公司成都地铁3号线5标项目部,施工参数,中铁六局盾构分公司成都地铁3号线5标项目部,刀盘管路布置图,施工参数,水泵流量：

7、500l/min,刀盘喷水管路布置图,2、掘进参数,施工参数,盾构施工过程中，掘进参数是主要的控制项目，我部根据泥岩的地址特征以及地面沉降监测数据、渣土改良效果、成型隧道管片质量综合考虑设定合适的掘进参数。,2、掘进参数,泥岩掘进施工,2、掘进参数,泥岩掘进施工,2、掘进参数,泥岩掘进施工,3、管片上浮难题始发段出现管片上浮破损，主要集中在粘土段45-65环之间，泥岩段118环-140环，破损点位集中在10点、11点、12点、1点及2点。,泥岩掘进施工,3、管片上浮难题计算盾尾后部4环管片在水中受到的浮力为169.65t(排水重量)-83.8t(4环管环重量)85.85t(在未接长轨道时，不计

8、后配套拖车重量)，若在密度1.7的同步浆液中的浮力则为204.6t。,泥岩掘进施工,管片上浮管片错台,3、管片上浮难题,影响盾构管片上浮主要原因 1、浆液初凝时间长 2、渣土改良水 3、地层裂隙水 4、管片螺栓复紧 5、其他 1+2累计频率占总数58.2%，需重点解决。,泥岩掘进施工,二次注浆,措施一、位置：脱出尾盾2环！二、频次：每2环！三、参数：浆液配比：水灰比为1:1 ，水泥浆:水玻璃1:1，。二次注浆压力控制在0.3Mpa以下；注浆流量控制在1015L/min。注浆量：0.2-0.5m3/环之间（6包水泥）。,3、管片上浮难题,四、管片选型与姿态控制,成都地铁 3 号线一期工程土建5标

9、,中铁六局盾构分公司成都地铁3号线5标项目经理部,1、总体思路成型管片拟合设计线路盾构姿态接近设计线路管片选型适应盾构姿态姿态纠偏与管片预选相统一,管片选型与姿态控制,1、成型管片拟合设计线路,右楔形环管片为例:,计算法则：垂直向Y：下上水平向X：左右负数（）代表轴线下降、左转。正数（）代表轴线上升、右转。,1、成型管片拟合设计线路,1、成型管片拟合设计线路,盾构姿态接近设计线路,盾构掘进姿态理论为红线考虑超挖5mm的影响盾构掘进姿态实际为蓝线,实际掘进过程中，交接行程差控制在20mm左右。,实际掘进过程中，铰接环较曲线内侧偏移2mm,管片选型适应盾构姿态,（一）盾尾间隙盾构机盾尾间隙变化三种

10、情况：1、使用楔型环管片环；2、管片方位角与盾构机方位角不一致，3、盾构机偏移。以上三种情况在实际施工常常同时出现，是一个综合性因素。,(二)判断管片超前滞后,铰接行程差l=l1-l2；推进行程差L=L1-L2X= l-LX=0,管片跟随尾盾X0，管片超前尾盾X0，管片滞后尾盾,姿态纠偏与管片预选相统一,姿态纠偏与管片预选相统一,举例：2015年12月17日左线夜班，拼装完成管片垂直姿态超过内控标准和规范标准。水平朝外侧偏移和趋势过大。,造成管片姿态超限的原因如下：1）始发时设计姿态为水平，而设计轴线是一个向上的趋势，因此始发时盾构机姿态相对于设计线就是一个向下的趋势，进洞后，盾构机由于自重有

11、栽头趋势，最终导致垂直姿态超限。2）端头隧道底部降水导致地层松散，端头加固范围为拱顶上方，无法对盾构机提供足够的作用力；3）由于停机，未进行封堵洞门，始发推力较小，纠偏难度大；,姿态纠偏与管片预选相统一,姿态纠偏与管片预选相统一 垂直方向,姿态纠偏与管片预选相统一水平方向,盾构机水平方向铰接行程差=52-11=41mm，将盾构机现状能够适应500米半径R曲线.,五、质量通病防治,成都地铁 3 号线一期工程土建5标,中铁六局盾构分公司成都地铁3号线5标项目经理部,1、封顶块小头部位产生横向贯通裂缝。原因：由于拼装手在拼装封顶块之前，使L1（98cm）与L2（51cm）块之前的间距小于理论间距，强

12、行插入封顶块，造成管片内部受损，而这条裂纹往往在盾构掘进完后一环回收推进油缸时产生。措施：拼装手在拼装管片前必须要保证盾尾清洁无泥浆石砾等杂物，确保当环第一块管片位置放正，并且每环安装到封顶块时，由技术人员测量L1(控制在99cm)与L2（控制在52cm）块之间的间距，避免封顶块在间距过小时强行插入。2、隧道管片径向、环向边缘局部表面混凝土细微破损。原因：因为管片在吊装、运输过程中，上面承载钢轨、水管等材料，发生互相磕碰造成管片破损。措施：在管片上承载材料之前，材料与所接触的管片棱面处垫上角钢防止磕碰。3、管片吊装孔周围混凝土开裂现象。原因：拼装手在使用拼装机过程中，调整管片动作幅度过大，拼装

13、机抓举头造成管片吊装孔周围混凝土局部开裂。措施：用废弃的皮带或者软膜衬垫等软性材料加工成吊装孔保护套，垫于拼装头与管片吊装孔之间。,5.1泥岩地层中常见的几种管片破损情况原因及措施,5.1泥岩地层中常见的几种管片破损情况原因及措施,4、管片螺栓孔附近区域破损。原因：泥岩地层中比较典型的破损，破损原因也非单一的原因，最主要的有以下几种： A.管片上浮。在泥岩地层中浆液不易扩散，如果浆液不能及时凝固，给管片造成向上的浮力，管片螺栓孔区域混凝土受到应力集中产生破损。 措施：调整同步浆液配合比，加快浆液初凝时间，加强二次注浆频率。严格控制拌制浆液和运输浆液过程中，砂浆车内洗浆罐的水对配合比造成改变。

14、B.推进油缸行程差过大。假如推进油缸行程差或铰接油缸行程差过大，千斤顶撑靴与管片受力面不在同一法面，面向受力会变成线向受力甚至情况不好时变成点向受力，这样管片也会产生应力集中发生破损。 措施：调整盾构掘进姿态，通过拼装楔形环管片改善盾尾间隙、缩短油缸行程差，尽力使千斤顶撑靴与管片受力面在同一法面，达到受力均衡。 C.复合因素。管片破损大多数都是从管片的背面开始裂缝然后慢慢延伸至管片表面，从开始看见裂缝产生时并不一定就是刚产生的，而是管片已经受到了“内伤”，当一瞬间达到临界值时产生开裂破损。比如拼装手在拼装管片时在已经穿好螺栓的情况下粗暴调整管片姿态，然后推进过程中油缸形成差过大，使得管片受力不

15、均，盾尾间隙也不好，使得盾构机尾盾在拖着管片行走，出盾尾后浆液再不凝固造成管片上浮等等因素，说不定在哪一个环节管片就会破损。所以要想控制好管片质量外观不破损，必须要方方面面都做到位。,5.2成型管片错台，主要分为环向错台与径向错台两种情况。,环向错台原因：拼装手在拼装管片过程中将管片拼装成“喇叭口”慢慢的造成管片失圆越来越严重，成型管片为横椭圆或竖椭圆。措施：加强拼装质量控制，对已经产生失圆的管片要进行及时调整。如果当前环管片为横椭圆，那么在管片进入盾尾刷阶段稍微松动竖向的管片螺栓，如果当前环管片为竖椭圆，在管片进入盾尾刷阶段则松动横向的螺栓，目的是使盾尾刷从新箍圆管片，当管片一旦脱出盾尾一定

16、要从新紧固之前松动的螺栓。,5.2成型管片错台，主要分为环向错台与径向错台两种情况。,径向错台A.水平方向主要产生的原因：直线段产生的几率较小，多数发生在曲线掘进阶段。管片的趋势与盾构机掘进的趋势不符。而且在单侧油缸压力过大的情况下，管片也会发生水平位移。同步注浆压力分布不均、二次注浆压力过大也会产生管片错台。 措施：根据理论计算合理进行曲线段的管片排版，使盾构机与管片趋势保持一致，通过楔形管片来调整盾构机姿态，避免通过油缸一直加大油压来调整姿态。在曲线段掘进时要注意曲线外侧的注浆量通常要多于曲线内侧，这也为了避免管片向曲线外侧位移的手段之一。B.径向错台垂直方向主要产生的原因：管片上浮、油缸

17、行程差过大、管片与盾构趋势不一致、拼装质量不过关。 措施：与控制管片破损措施类似，因为往往施工过程中管片错台处就有可能伴随破损，所以都要严格从源头上解决问题。,5.3隧道内成型管片渗漏水的原因及措施,管片吊装孔处渗漏水原因:二次注浆完毕后，没有封好口就拆卸注浆头。措施：二次注浆时，在注浆头上接三通，当注浆完毕时第一时间切换球阀，禁止洗浆管的水注入管片壁后，从而造成注浆头后浆液不凝。取下注浆头后，在该吊装孔处用快速水泥立刻封堵然后上盖子封好。,管片环缝纵缝渗漏水原因:在管片止水条失效或者是管片壁厚浆液不饱满、不凝固。措施：首先对于管片止水条粘贴上要严格按照规范执行，注意软膜衬垫不能贴反，左右楔形环、标准环止水条不能相互代替，下井管片需要多重验收。在管片运输、吊装、拼装的过程中都要细心保护好止水条，禁止粘贴不符规范的止水条管片进行拼装，并且在拼装过程中禁止强行插入封顶块，并且在封顶块两侧止水条涂抹黄油避免摩擦损伤。在所拼装的每一块管片被拼装机抓起时，都要确保止水条软膜衬垫表面清洁。在脱出盾尾的管片壁厚发现有渗漏水迹象的位置，如果确定是浆液不饱满的原因应立刻补单液浆，如果注浆量够，是止水条损坏的原因则应立刻注双液浆。,汇报完毕,谢谢各位,