富水砂卵石地层EPB盾构带压换刀工法.docVIP

PAGE PAGE 9 富水砂卵石地层EPB盾构带压换刀工法 中铁二局股份有限公司城通公司 1前言 现有的施工经验表明，在成都富水砂卵石地层中修建盾构隧道，地层中含有大量大粒径、高强度的卵石和漂石，对盾构刀具的磨耗非常严重，因此，不可避免地必须经常性地检查与更换刀具。 砂卵石土地层夹透镜体砂层，自稳能力差，透水性强，且地下水位较高，水量十分丰富，受盾构施工扰动后，隧道围岩和开挖面稳定性差。常压条件下开仓更换刀具，容易导致开挖面失稳，或造成仓内作业人员的伤害，或造成地面过大沉降，甚至塌陷。而在市区对隧道开挖面前方土层进行地面加固对城市交通影响又较大，而且加固成本较高，周期长。 因此，要满足安全、迅速、经济、对地面环境的零干扰的要求，必须采取气压代替开挖面水土压力，保持开挖面的稳定，作业人员在气压条件下进入土仓更换刀具。 成都地铁1号线一期工程盾构3标工程，双线隧道全长约4078m，主要沿人民南路下方掘进，地面交通繁忙，楼宇密集。区间隧道主要在卵石土地层中穿过，主要有2-8卵石土层、3-7卵石土层、4-4卵石土层，局部位置在隧道洞身范围内存在3-4粉细砂层。在砂卵石层中局部存在大粒径、高强度的卵石和漂石，同时，成都地区地下水位较高，约3.9～8.9 中铁二局城通公司联合西南交通大学对富水砂卵石地层盾构带压换刀技术展开了研究，在实践中不断完善，实现了安全、快速、高效、对地面环境无影响的更换刀具，形成了富水砂卵石地层盾构带压换刀施工工法。 2工法特点 1、通过完善的自动保压系统和严格的操作规程规范作业，使带压条件下作业人员安全、开挖面和地面稳定。 2、为盾构在富水砂卵石地层条件下盾构无法实施敞开式作业和无法地面加固的的特珠情况下施工提供了一种有效途径，完善了盾构施工技术。 3、带压换刀作业对盾构隧道上方地面零干扰。 4、可进行有规律的检查刀盘、刀具，随时掌握刀盘及刀具磨损情况，使换刀作业规律化，避免刀具及刀盘的非正常损坏，保证设备完好率。 3适用范围 围岩稳定性差而无法实施常压作业，且无条件实施地面加固的砂卵石地层的土压平衡盾构隧道工程。 隧道埋深在8～15m范围，工作压力3.6bar以内的带压作业。 4工法原理 对刀盘前方、盾体周围地层注入浆液形成泥膜，在保证盾体周围地层和土仓满足气密性要求的条件下，通过在土仓建立合理的气压来平衡刀盘前方水、土压力，达到稳定开挖面和防止地下水渗入的条件下，作业人员在土仓内安全地进行检查和刀具更换等作业。 5施工工艺流程及操作要点 5.1施工工艺流程 方案确定→膨润土浆液拌制→机械设备检查→注入膨润土浆液→建立气压代替土压过程→加压进仓→带压换刀（检查刀具）→减压出仓→建立土压代替气压过程→完成带压换刀→恢复掘进 施工工艺流程图如下。 气压力稳定 气压力稳定 开挖面稳定 气压力不稳定 刀具检查更换地点预测 确定带压换刀方案 盾构离换刀点最后五环 周边注入膨润土浆 盾构距离换刀点 最后一环时 掌子面注入膨润土浆 气压代替土压 预先拌制浆液 观测土仓气密性 加压至平衡土仓压力、人员进仓 停止掘进刀盘继续转动5min使掌子面形成泥膜 机械设备检查 及刀具准备 恢复掘进更换换刀地点 开仓观察开挖面稳定 进仓检查、更换刀具作业 开挖面不稳定 恢复掘进更换换刀地点 后续入闸 换刀人员完成一个作业班减压出仓 完成换刀 下一班人员到达现场 土压代替气压 恢复掘进 5.2操作要点 5.2.1膨润土浆液拌制 膨润土浆液在带压换刀过程中控制气压和漏气量起到极其重要的作用，为了使浆液的效果达到施工需要，在带压换刀前应对其配比和效果进行试验。 1、膨润土浆液配合比 由于不同地区的膨润土质量差异悬殊较大，必须进行多次试验，确定合适的配比。 2、发酵时间 膨润土浆液性能与发酵时间关系密切，膨润土浆液必须在使用前24小时搅拌、发酵。 3、搅拌质量 膨润土浆液拌制过程直接影响膨润土浆液效果。由于膨润土遇水，内部膨润土无法充分与水混合，因此应采用高速旋转的搅拌机拌制，使得膨润土粉末与水充分混合、发酵。 4、膨润土浆液效果 随着发酵时间增长，浆液温度越高，浆液搅拌质量越好，则膨润土浆液的粘性提高越明显（使用锥形漏斗稠度仪测量，稠度检测指标应到达35s以上），浆液效果越好。 5.2.2机械设备检查 进仓换刀前，必须逐一对机械设备进行检查，检查包括人闸密封系统、压缩空气供应系统、浆液注入系统、照明系统、通信系统、供水系统、仪表等，同时准备所需更换的刀具、换刀工具。 1、检查人闸副舱、主舱的密闭完好性。 2、对空气压缩机、储气罐、空气管道和进出气阀进行检查观察其工作压力是否正常。 3、检查膨润土注浆泵、注浆管路、阀门是否能正常工作。 4、检查舱内照明设备是否正常；检查外接工作灯、带入土仓的手电筒是否能正常工作。 5、检查舱内外拨号电话、