東洪路站深基坑施工安全

專項(xiàng)方案中鐵二十三局集團(tuán)有限公司二OO九年六月盾構(gòu)掘進(jìn)施工介紹

盾構(gòu)項(xiàng)目部

2010年7月

本標(biāo)段共一個(gè)區(qū)間，即站東廣場(chǎng)站～東洪路站區(qū)間，區(qū)間隧道位于成都市龍泉區(qū)大面街辦東洪社區(qū)三組、九組，起于站東廣場(chǎng)站，經(jīng)過(guò)四川拓展特種氣體有限公司、四川弘揚(yáng)印刷有限責(zé)任公司、長(zhǎng)江紫東企業(yè)集團(tuán)、成都市樹(shù)楓工貿(mào)公司生產(chǎn)基地，穿越惠王陵?yáng)|路，過(guò)鳳凰水產(chǎn)市場(chǎng)和東干渠后止于東洪路站。區(qū)間線路隧道軌面最大埋深30m，最小埋深8m，最大曲線半徑800m，最小曲線半徑500m，最小坡度2‰（車站坡度2‰），最大坡度15‰。設(shè)計(jì)范圍內(nèi)盾構(gòu)區(qū)間全長(zhǎng)為2785.385m，其中右線為1386.45m；左線為1398.935m。一工程概況區(qū)間隧道總平面圖二工程地質(zhì)區(qū)間隧道地處成都平原區(qū)與龍泉山低山丘陵區(qū)過(guò)渡帶的成都東部臺(tái)地區(qū)，處于川西平原岷江水系Ⅲ級(jí)階地，主要為山前臺(tái)地地貌，次為侵蝕、剝蝕型丘、崗、谷地貌。區(qū)間內(nèi)地形起伏較大，總趨勢(shì)為由東向西傾伏。區(qū)間隧道上覆土層自上而下依次為雜填土、素填土、粉質(zhì)粘土、全風(fēng)化泥巖、強(qiáng)風(fēng)化泥巖、中風(fēng)化泥巖。盾構(gòu)隧道穿越地層主要為強(qiáng)風(fēng)化泥巖和中風(fēng)化泥巖。區(qū)間隧道下伏土層主要為中風(fēng)化泥巖。盾構(gòu)穿越地層中含粘土卵石地層占隧道長(zhǎng)度的14%，泥巖占隧道長(zhǎng)度的86%。填土Q4ml粘土、砂卵石土Q2-1fgl風(fēng)化泥巖K2g站東廣場(chǎng)站～東洪路站區(qū)間地質(zhì)縱斷面區(qū)間內(nèi)（4-2）粘土自由膨脹率（Fs）=40～82%，平均值為51%；蒙脫石含量M=7.6～18.9%，平均值為12.5%；陽(yáng)離子交換量CEC(NH4+)=152～293mmol/kg，平均值為224mmol/kg。粘土按膨脹潛勢(shì)分級(jí)綜合判定為弱膨脹土，地基漲縮等級(jí)為Ⅰ～Ⅱ級(jí)。粘土的膨脹力為24～365kpa，標(biāo)準(zhǔn)值190kpa。區(qū)間內(nèi)含卵石粘土（4-7-1）自由膨脹率（Fs）=40～64%，平均值為51%；蒙脫石含量M=7.5～17.9%，平均值為12.9%；陽(yáng)離子交換量CEC(NH4+)=172～273mmol/kg，平均值為223mmol/kg。含卵石粘土按膨脹潛勢(shì)分級(jí)綜合判定為弱膨脹土。含卵石粘土的膨脹力為75～286kpa，平均值為155kpa。膨脹土具有遇水軟化、膨脹、崩解，失水裂開(kāi)、收縮的特點(diǎn)。2.1本區(qū)間膨脹土特性區(qū)段沿線下伏的基巖為紅層泥巖，屬易風(fēng)化巖，強(qiáng)風(fēng)化呈半巖半土、碎塊狀，軟硬不均。具有遇水軟化、崩解，強(qiáng)度急劇降低的特點(diǎn)。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)，全風(fēng)化泥巖<5-1>自由膨脹率（Fs）為36～47%，平均值為42%；蒙脫石含量M=6.5～12.2%，平均值為9.0%；陽(yáng)離子交換量CEC（NH4+）=152～215mmol/kg，平均值為187mmol/kg；膨脹力為38～263kpa，標(biāo)準(zhǔn)值為165kpa。全風(fēng)化泥巖判定為弱膨脹土。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)，強(qiáng)風(fēng)化泥巖<5-2>自由膨脹率（Fs）為24～37%，平均值為32%；膨脹力（Pp）12～146kpa，標(biāo)準(zhǔn)值為141kpa；飽和吸水率10.2～27.5%，平均值為22.1%；強(qiáng)風(fēng)化泥巖屬膨脹巖。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)，中等風(fēng)化泥巖<5-3>自由膨脹率（Fs）為22～35%，平均值為26%；飽和吸水率7.7～16.8%，平均值為12.5%；膨脹力（Pp）13～162kpa，標(biāo)準(zhǔn)值為77kpa；中等風(fēng)化泥巖屬膨脹巖。2.2本區(qū)間膨脹巖特性三水文地質(zhì)區(qū)間內(nèi)距東洪路站北端30m左右有一條流向由東向西的南支三渠東干渠，河寬6.0m，河床深約2.7m，該區(qū)間范圍內(nèi)南支三渠東干渠表面呈封閉狀。勘察期間，河水深約0.5m，流速0.50m/s。南支三渠東干渠堤身為人工條石U型河堤，邊坡穩(wěn)定。東干渠地下水類型類型富水性透水性賦存條件主要補(bǔ)給源特點(diǎn)備注上層滯水滲透系數(shù)差異較大賦存于粘土層之上人工填土中大氣降水、溝渠和附近居民的生活用水水量水位變化大，且不穩(wěn)定粘土的裂隙水弱不透水層粘土層中賦存有少量裂隙水靠上層滯水或粘土本身的毛細(xì)水補(bǔ)給水量受季節(jié)性變化明顯，粘土裂隙水動(dòng)態(tài)變化顯著，無(wú)穩(wěn)定水位，難以形成貫通的自由水面。對(duì)工程影響較小。松散土層的孔隙水弱較大含粘土卵石中賦存少量大氣降水和區(qū)域地表水含水量較小對(duì)工程有一定影響基巖溶孔溶隙裂隙水較差屬弱透水層賦存于紅色泥巖、砂巖風(fēng)化裂隙中大氣降水和地表水該含水層地下水富集規(guī)律性較差，在一定條件下，某些地方可形成富水塊段。區(qū)段大部分泥巖的含水量較小，對(duì)地鐵開(kāi)挖影響較小，但不排除區(qū)段局部地段有富水條件，儲(chǔ)藏有一定裂隙水。四盾構(gòu)區(qū)間施工總體籌劃五盾構(gòu)機(jī)選型針對(duì)本標(biāo)段膨脹性中風(fēng)化泥巖及成都較為普遍的砂卵石地層，經(jīng)專家論證采用美國(guó)羅賓斯φ6260mm土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，盾體總長(zhǎng)8950mm，盾尾外徑6260mm，盾尾內(nèi)徑6060，盾尾間隙（半徑方向）30mm，盾尾鋼板厚度100mm；刀盤驅(qū)動(dòng)采用變頻驅(qū)動(dòng)，刀盤總功率900KW，開(kāi)口率為33%，最大允許260mm礫石通過(guò)；最大推力3600t，額定扭矩為5628KN.m；鉸接方式采用主動(dòng)鉸接。盾構(gòu)機(jī)特點(diǎn)：1、變頻電驅(qū)動(dòng)：控制平穩(wěn)、功率利用率高；2、刀盤開(kāi)口率大：可減少刀盤結(jié)泥餅幾率、有利于出渣；3、主動(dòng)鉸接：盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)調(diào)整更容易，且姿態(tài)調(diào)整時(shí)可減少對(duì)管片的損傷；羅賓斯刀盤圖序號(hào)名稱數(shù)量1單刃貝殼刀162雙刃貝殼刀83單刃滾刀74刀箱保護(hù)刀205邊緣保護(hù)刀246噴射頭保護(hù)刀67導(dǎo)向刀48磨損檢測(cè)刀19刮刀102刀具數(shù)量表六本區(qū)間盾構(gòu)掘進(jìn)6.1確定合理的盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)盾構(gòu)機(jī)在09年12月31日始發(fā)，截止到10年5月10日左線已經(jīng)掘進(jìn)1340m，單班最高掘進(jìn)12環(huán)，日最高掘進(jìn)19環(huán)，月最高掘進(jìn)305環(huán)，月平均335m。

盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)表掘進(jìn)模式推力（t）扭矩（t.m）刀盤轉(zhuǎn)速（rpm）土倉(cāng)壓力（bar）螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速（rpm）掘進(jìn)速度（mm/min）出土量（m3）欠壓500-80015-301.5-20.8-1.25-1040-60706.2嚴(yán)格控制出土量盾構(gòu)機(jī)開(kāi)挖外徑為6300mm，每一環(huán)1500mm寬管片掘進(jìn)理論出渣量為46.73m3。為嚴(yán)格控制出土量，保證掌子面穩(wěn)定，控制地表變形，我們采取了丈量土箱渣土體積，龍門吊土箱稱重等方式來(lái)確定每環(huán)掘進(jìn)的出土量70m3，得出每環(huán)出土是比較合適的，渣土松散系數(shù)為1.5。盾構(gòu)開(kāi)挖直徑與管片間有150mm間隙，理論同步注漿量為1.5（6.32－62）/4＝4.345m3，一環(huán)同步注漿量為6.5m3～8m3。根據(jù)掘進(jìn)速度，我們對(duì)同步注漿漿液配比進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)整后漿液凝固速度與管片掘進(jìn)速度相適應(yīng)，保證了成形隧道的穩(wěn)定。

同步注漿壓力控制在1.2bar-1.8bar之間。6.3同步注漿6.4盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制本標(biāo)段盾構(gòu)機(jī)采用PPS導(dǎo)向系統(tǒng)與人工復(fù)測(cè)的方式來(lái)控制盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，PPS系統(tǒng)配置了導(dǎo)向、自動(dòng)定位、掘進(jìn)程序軟件和顯示器等，能夠全天候在盾構(gòu)機(jī)主控室動(dòng)態(tài)顯示盾構(gòu)機(jī)當(dāng)前位置與隧道設(shè)計(jì)軸線的偏差以及趨勢(shì)。在隧道掘進(jìn)過(guò)程中誤差始終保持在允許的偏差范圍內(nèi)。PPS界面6.5碴土改良碴土改良對(duì)于盾構(gòu)施工至關(guān)重要。選擇與膨脹性泥巖相適應(yīng)的碴土改良參數(shù)，正確匹配泡沫系統(tǒng)CF、FRE、FIR參數(shù)，才能有效改良。

盾構(gòu)掘進(jìn)至75m左右時(shí)，發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)推進(jìn)壓力及刀盤扭矩均增大，決定開(kāi)倉(cāng)檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)土倉(cāng)內(nèi)結(jié)有泥餅。處理措施：1、開(kāi)倉(cāng)進(jìn)行了人工清理泥餅；2、對(duì)盾構(gòu)機(jī)的泡沫系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)置和調(diào)試，重點(diǎn)調(diào)整了泡沫劑在不同地層中的注入率，調(diào)試后明顯改善了碴土的流動(dòng)性，避免了再次出現(xiàn)結(jié)泥餅現(xiàn)象的發(fā)生。土倉(cāng)結(jié)泥餅?zāi)鄮r三次開(kāi)倉(cāng)檢查滾刀三次開(kāi)倉(cāng)檢查滾刀三次開(kāi)倉(cāng)檢查刮刀

三次開(kāi)倉(cāng)檢查刮刀改良后渣土渣土螺旋機(jī)排出的卵石含粘土卵石適宜膨脹性泥巖的盾構(gòu)機(jī)選型、合理的掘進(jìn)參數(shù)及碴土改良措施，是膨脹性泥巖掘進(jìn)施工的關(guān)鍵。

通過(guò)采取地面預(yù)注漿及跟蹤注漿等施工措施后，本區(qū)間盾構(gòu)機(jī)已經(jīng)陸續(xù)安全穿越了兩個(gè)特別重大危險(xiǎn)源（東干渠、鳳凰水產(chǎn)市場(chǎng)）及一個(gè)重大危險(xiǎn)源（華西六層住宅樓）。

第三方監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明：地面監(jiān)測(cè)顯示最大沉降量為-4mm。

8施工管理8.1班組建設(shè)8.2盾構(gòu)監(jiān)造8.3盾構(gòu)吊裝調(diào)試8.4盾構(gòu)掘進(jìn)

8.1班組建設(shè)2009年8月，項(xiàng)目部領(lǐng)導(dǎo)班子開(kāi)會(huì)討論了盾構(gòu)掘進(jìn)工作如何開(kāi)展等事宜，為了貫徹落實(shí)好集團(tuán)公司及我公司領(lǐng)導(dǎo)的指示，遵照公司“打造一流城市軌道交通專業(yè)化施工隊(duì)伍”的戰(zhàn)略發(fā)展大局，堅(jiān)持“盾構(gòu)施工要一變二，二變四，不斷壯大自己施工隊(duì)伍的方針”不動(dòng)搖，結(jié)合兄弟單位的施工管理經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，決定本項(xiàng)目組建架子隊(duì).8.1班組建設(shè)首先要培養(yǎng)更多的“子弟兵”，熟悉并精通自己的崗位，再進(jìn)行崗位交換，一專多能；其次，培養(yǎng)更多優(yōu)秀的農(nóng)民工，讓他們深深的感受到我們的企業(yè)文化，我們施工到哪里，他們就跟隨到哪里。8.1班組建設(shè)2009年11月，盾構(gòu)架子隊(duì)組建，共70人，其中公司職工18人，農(nóng)民工52人，包括學(xué)員10名。分為掘進(jìn)一班和掘進(jìn)二班兩個(gè)班組，每個(gè)班組由掘進(jìn)工班和地面輔助工班組成。8.1班組建設(shè)掘進(jìn)工班由班長(zhǎng)、盾構(gòu)司機(jī)、機(jī)械工程師、電氣工程師、管片拼裝手、注漿手、管道安裝工、調(diào)車員、司索工、電瓶車司機(jī)組成，負(fù)責(zé)洞內(nèi)掘進(jìn)、設(shè)備維護(hù)等所有工作。地面工班龍門吊司機(jī)、司索工、拌合站、機(jī)修等組成，負(fù)責(zé)洞內(nèi)物資供應(yīng)和渣土垂直運(yùn)輸。8.2盾構(gòu)監(jiān)造8.3盾構(gòu)吊裝調(diào)試8.4盾構(gòu)掘進(jìn)9.體會(huì)1.好的經(jīng)驗(yàn)：*著重于方案的論證和驗(yàn)算，在通風(fēng)、供水、砂漿供給方面做了大量?jī)?yōu)化方案的工作，方案合理，節(jié)約費(fèi)用；*用于探索，積極尋求最低成本的渣土改良方案；*立足結(jié)構(gòu)件的自制，節(jié)約費(fèi)用；*強(qiáng)化盾構(gòu)機(jī)合同管理，爭(zhēng)取利益（如刀具、服務(wù)等）2