阶段汇报11点半.

加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江工程关键技术研究同济大学2009/06/08阶段汇报杭州市地铁集团有限责任公司汇报内容•加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性•盾构进出洞技术措施•沼气对本工程的影响及控制对策•盾构穿越对钱塘江大堤的影响及措施工程简介及初期汇报回顾•工程概况•盾构机配置•盾构施工面临的困难•初期汇报内容工程简介滨江站～富春路站区间全长2955m，其中江中段长度1340m。盾构隧道穿越的土层包括淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉质粘土夹粉砂、细砂和圆砾。该段承压含水层厚度大于20m，属于强透水层盾构机配置刀盘切削直径6340mm刀盘开口率约40%刀盘设计最大扭矩6758kN.m刀盘转速0.63/0.94r/min刀具主切削刀撕裂刀（可拆装）贝壳刀、周边刀中心刀仿形刀盾构机配置盾尾刷•2道钢丝刷加1道钢板刷组成•刷子之间2个环形的空间填充盾尾油脂•承受≤0.6MPa以下的水土压力螺旋输送机•直径Φ800mm•壳体上设有2个加泥加水口•设置2道液压控制闸门•预留应急孔法兰与螺旋机间增设球阀盾构机配置同步注浆管盾构施工面临的困难盾构穿越地层复杂，且要经过部分圆砾层，刀具磨损严重承压水头高，对螺旋输送机防喷涌能力和盾尾密封要求高覆土差异大，盾构姿态控制困难、防水要求高进出洞次数多，进出洞时受潜水影响大，盾构控制困难盾构穿越沼气层，对隧道（盾构）密封性能和盾构机的防爆性能要求高初期汇报内容土压平衡盾构穿越钱塘江工程施工风险研究主隧道施工参数隧道防水指标及措施分报告一加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性越钱塘江隧道盾构适应性反馈分析1盾构适应性改造2加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性反馈分析范围滨江站～江南风井段纵剖面图滨江站～江南风井平面图加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性反馈分析主要内容2号盾构滨江站～江南风井施工参数盾构施工对地层的扰动盾构机掘进中机械故障2号盾构刀具磨损及更换（1）推进速度（2）土仓压力（3）总推力和推进油压（4）刀盘扭矩与总电流（5）螺旋输送机参数（6）注浆量（7）盾构及管片姿态加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性施工参数分析地层扰动分析机械故障分析（1）推进速度盾构推进速度刀具磨损分析最大速度78mm/min最小速度6.85mm/min平均速度为43mm/min加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性（2）土仓压力实测和计算土压力变化趋势实测土压力和计算土压力的比值施工参数分析地层扰动分析机械故障分析刀具磨损分析土仓压力最大0.36MPa，最小0.1MPa，平均0.224MPa实测值与理论值的比值在1.16～1.74之间，平均1.34加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性(3)总推力和推进油压盾构总推力和推进油压施工参数分析地层扰动分析机械故障分析刀具磨损分析盾构最大推力1898T，占设计总推力的52.9%，平均1413T，占设计总推力的40.1%，盾构推进油压最大25MPa，占设计推进油压82.9%，平均推进油压16.97MPa，占设计推进油压的56.2%，加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性(4)刀盘扭矩与总电流盾构总电流和刀盘扭矩施工参数分析地层扰动分析机械故障分析刀具磨损分析刀盘扭矩最大3347T，占设计最大扭矩的63.8%，平均2065T，占设计总推力的39.3%加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性(5)螺旋输送机参数螺旋输送机土压力——螺旋输送机土压力施工参数分析地层扰动分析机械故障分析刀具磨损分析螺旋输送机前土压最大为0.27MPa，平均土压力为0.15MPa，有近200环维持在0.2～0.24之间加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性(5)螺旋输送机参数螺旋输送机油压和转速——螺旋输送机油压和转速施工参数分析地层扰动分析机械故障分析刀具磨损分析螺旋输送机最大转速9.37，占设计最大值的44.6%，平均值3.39，占设计最大值的16.2%螺旋输送机最大油压11.37MPa，占设计最大值的66.1%，平均值3.59MPa，占设计最大值的20.9%加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性(5)螺旋输送机参数螺旋输送机转速与掘进速度的关系——螺旋输送机转速与掘进速度关系掘进速度与螺旋输送机转速比值变化规律施工参数分析地层扰动分析机械故障分析刀具磨损分析螺旋机转动一圈所排出的土体体积约为0.36m3,盾构每掘进10mm切削下的土体约为0.32m3加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性(6)注浆量注浆量和注浆率施工参数分析地层扰动分析机械故障分析刀具磨损分析注浆量在2.1m3～7.96m3之间，平均注浆量为3.68m3。为理论建筑空隙的224%。加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性施工参数分析地层扰动分析机械故障分析刀具磨损分析(7)盾构及管片姿态盾尾竖直偏差值管片竖向偏差值盾构切口环竖直偏差值-27-4.72-26-27-4.72-26-27-4.72-26偏移量控制在规范允许范围内（±50mm）进出洞地段和变坡点位置姿态控制困难由大坡度调整为小坡度时控制困难加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性(7)盾构及管片姿态施工参数分析地层扰动分析机械故障分析刀具磨损分析盾构切口水平偏差值盾尾水平偏差值管片水平偏差值-27-4.72-26-27-4.72-26-27-4.72-26加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性施工参数分析地层扰动分析机械故障分析刀具磨损分析沉降监测分析(1)地表沉降2号盾构隧道轴线纵向地表竖向位移加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性施工参数分析地层扰动分析机械故障分析刀具磨损分析沉降监测分析(1)地表沉降分析1、2号盾构隧道横断面地表竖向位移加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性施工参数分析地层扰动分析机械故障分析刀具磨损分析（2）管线沉降沉降监测分析沿隧道纵向的通信管线竖向位移沿隧道横向的煤气管线竖向位移加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性施工参数分析地层扰动分析机械故障分析刀具磨损分析盾构施工对地层的扰动注浆对地表沉降的影响注浆分段示意图地表竖向位移分段示意图加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性施工参数分析地层扰动分析机械故障分析刀具磨损分析2号盾构机械故障统计不同故障类型的比例图（无电瓶车）不同故障类型的比例图（包含电瓶车）2号盾构在滨江站～江南风井段共发生145次机械故障电瓶车故障占整个机械故障的33.8%注浆系统、推进系统和管片拼装系统故障较多螺旋输送机出现漏水盾尾密封曾出现漏浆加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性施工参数地层扰动机械故障刀具磨损i切削刀，共30把i贝壳刀，共15把弧形切削刀，12把（全部）加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性施工参数分析地层扰动分析机械故障分析刀具磨损分析1/3刀头崩断刀头全部崩断1/3刀头磨损刮刀合金刀头崩断刮刀合金刀头磨损加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性施工参数分析地层扰动分析机械故障分析刀具磨损分析撕裂刀刀头磨损新安装的导流刀加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性越钱塘江隧道盾构适应性反馈分析1盾构适应性改造2加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性注浆系统螺旋输送机盾尾密封系统带压换刀盾构防爆其他盾构将穿越两岸防洪堤及粉细砂层和卵石层，需采用有效的同步注浆填充盾尾空隙；应通过可靠措施保证同步注浆系统能够正常工作，满足同步注浆要求。应确保同步注浆系统的清洗管路保持正常状态，避免发生堵管现象；由于地层富水,为保证管片背后回填注浆能尽早凝固、支撑管片,分段(每掘进3-5环)进行快凝的二次双液注浆作为同步注浆的必要补充,以使管片尽早稳定。注浆材料主要应用1:1配比的水泥一水玻璃双液浆。注浆压力的控制主要以水压为条件。对本工程注浆系统的建议：加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性注浆系统螺旋输送机盾尾密封系统带压换刀盾构防爆其他①胶凝时间:初凝3～5h,终凝4～12h；②固结体强度:一天不小于0.3MPa,28天不小于2.5MPa；③固结率:95%,即固结收缩率5%；④稠度:8～12cm；⑤浆液稳定性:静置不沉淀、不离析或在胶凝时间内静置沉淀离析少,倾析率5%；⑥防稀释性:在压力地下水作用下,浆液具有较好的防水稀释性能,浆液PH值9。高压富水的地层要求浆液保水性好，不离析，具有水下不分散、早期强度高、收缩率小等特点。因此，同步注浆浆液应满足如下性能指标:对本工程注浆的建议：加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性注浆系统螺旋输送机盾尾密封系统带压换刀盾构防爆其他建议本工程在有条件的情况下将原有单级轴式螺旋输送机基础上增加一级螺旋，改造为二级螺旋输送机。如无改造条件，应在在螺旋输送机端部预留法兰接口，一旦发生喷涌且无法控制，采用压力泵方式输送渣土。无论是采用二级螺旋还是压力泵方式，都需对渣土进行充分改良，力求达到良好的止水性和塑流性，通过改良后的渣土来增加螺旋输送机抗水压的能力。螺旋输送机加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性注浆系统螺旋输送机盾尾密封系统带压换刀盾构防爆其他盾尾刷序号工程名称最大水/Mpa盾尾刷层数使用情况1长江口越江通道工程0.634层正常2狮子洋隧道0.674层正常3武汉长江隧道0.64层正常4上海青草沙原水工程0.64层正常5川气东送武汉盾构隧道0.33层漏水，更换6广州地铁二号线越珠江段0.33层盾尾曾被击穿7广州地铁三号线越珠江段0.33层盾尾漏水8广州地铁三号客运线-华师站0.3左右3层漏水，更换9广州地铁天华区间0.3左右3层漏水漏浆，更换10广州地铁四号线车陂南站～万胜围站0.3左右3层漏水漏浆，更换高水压下盾尾刷层数设置和使用情况加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性注浆系统螺旋输送机盾尾密封系统带压换刀盾构防爆其他盾尾刷层数•从安全角度而言，如有条件，建议采用4道盾尾刷（3道钢丝刷+1道钢板刷），同时在中间一个空腔内设置应急气囊。•如不能实现，仍然采用3道盾尾刷，需与其他措施相匹配，尤其是盾尾油脂的压注、盾构姿态控制以及注浆等方面的要求需相应提高。盾尾油脂性能•无腐蚀性•良好的泵送性能•良好的粘附性•良好的抗水密性•润滑性能加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性注浆系统螺旋输送机盾尾密封系统带压换刀盾构防爆其他配合措施•勤测成环管片与盾构本体之间的折角，避免折角过大，导致周圈间隙不均，形成局部密封薄弱区；•提高拼装管片质量，尽量减少由于拼装不良引起的混凝土块剥落，发现碎落及时清除，避免残留，因其尖利的碎块挤压穿越盾尾密封时会损伤密封装置；•拼装管片时，盾尾间隙周圈垫15cm×15cm海绵条，并增加盾尾油脂压注量来加强盾尾密封效果；•盾尾建筑空隙区分段压注水硬性浆液，打箍阻截水体。加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性注浆系统螺旋输送机盾尾密封系统带压换刀盾构防爆其他根据工程实际情况可以确定，本盾构隧道危险等级为Ⅰ级。如有条件，建议聘请专门的防爆机械评价机构对盾构的防爆性能进行全面评估，并根据评估结果对盾构机进行适当的改造，以提高盾构对沼气地层的适应性，保证盾构能够顺利穿越沼气层。加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性注浆系统螺旋输送机盾尾密封系统带压换刀盾构防爆其他气压换刀前期准备（设备）•完好的可密封人闸及内部部件。•使用医用氧气及氧气面罩。•土仓的空气平衡注入系统。•高压空气供给设备，满足土仓及人闸的压力补给与通风使用。•压力记录仪器等。•需要使用第二能源的空气供给系统,柴油发电机。•有必要使用高压医用氧仓。建议盾构在江南风井始发前，应对江底气压换刀所需设备进行准备和测试，尤其是要对人闸和内部部件的密封性进行测试。加泥式土压平衡盾构穿越钱塘江的适应性注浆系统螺旋输送机盾尾密封系统带压换刀盾构防爆其他刀具•盾构在江南风井进洞完成后，分析刀具磨耗规律，针对江中段地质情况调整•装刀具磨耗监控设备，对江底掘进中的刀具磨耗情况进行监控管片沉降变形监控•对拼装好的管片的变形和位移进行监控，以此判断浆液和周围土体对管片的作用保证加泥加水孔的畅通•盾构在江底通过砂卵石层时，需通过刀盘上的加泥孔注入泡沫来改良刀盘前方土体，以减