膨胀土掘进施工总结

8.1 班组建设

掘进工班由班长、盾构司机、机械工程师、电气 工程师、管片拼装手、注浆手、管道安装工、调 车员、司索工、电瓶车司机组成，负责洞内掘进 、设备维护等所有工作。地面工班龙门吊司机、 司索工、拌合站、机修等组成，负责洞内物资供 应和渣土垂直运输。
8.2 盾构监造
8.3 盾构吊装调试
8.4 盾构掘进
碴土改良对于盾构施工至关重要。选择与膨胀性泥岩相 适应的碴土改良参数，正确匹配泡沫系统CF、FRE、FIR参 数，才能有效改良。 盾构掘进至75m左右时，发现盾构推进压力及刀盘扭矩 均增大，决定开仓检查，结果发现土仓内结有泥饼。 处理措施： 1、开仓进行了人工清理泥饼； 2、对盾构机的泡沫系统进行了重新设置和调试，重点调 整了泡沫剂在不同地层中的注入率，调试后明显改善了碴土 的流动性，避免了再次出现结泥饼现象的发生。
8
7 20 24 6
7
8 9
导向刀
磨损检测刀 刮刀
4
1 102
六 本区间盾构掘进
6.1 确定合理的盾构掘进参数
盾构机在09年12月31日始发，截止到10年5月10日左线已经 掘进1340m，单班最高掘进12环，日最高掘进19环，月最高掘进 305环，月平均335m。 盾构掘进参数表
掘进 模式 推力 （t ） 扭矩 （t.m） 刀盘转速 （rpm） 土仓压力 （bar） 螺旋机转速 （rpm） 掘进速度 （mm/min） 出土量 （m 3 ）
土仓结泥饼
泥岩
三次开仓检查滚刀
三次开仓检查滚刀
三次开仓检查刮刀
三次开仓检查刮刀
改良后渣土
渣土
螺旋机排出的卵石
含粘土卵石
适宜膨胀性泥岩的盾构机选型、合 理的掘进参数及碴土改良措施，是膨胀 性泥岩掘进施工的关键。 通过采取地面预注浆及跟踪注浆等 施工措施后，本区间盾构机已经陆续安 全穿越了两个特别重大危险源（东干渠、 凤凰水产市场）及一个重大危险源（华 西六层住宅楼）。 第三方监测数据表明：地面监测显 示最大沉降量为-4mm。
粘土 的裂 隙水 松散 土层 的孔 隙水
弱
不透 水层
靠上层滞水或粘土 本身的毛细水ห้องสมุดไป่ตู้给
弱
较大
含粘土卵石 中赋存少量
大气降水和区域地 表水
含水量较小
基岩 溶孔 溶隙 裂隙 水
较差
属弱透水层
赋存于红色 泥岩、砂岩 风化裂隙中
大气降水和地表水
该含水层地下水富 集规律性较差，在 一定条件下，某些 地方可形成富水块 段 。
二OO九年十二月 成都
6.3同步注浆
盾构开挖直径与管片间有150mm间隙，理论同步 注浆量为1.5（6.32－62）/4＝4.345m3，一环同步注浆 量为6.5m3～8 m3。 根据掘进速度，我们对同步注浆浆液配比进行了 调整，调整后浆液凝固速度与管片掘进速度相适应， 保证了成形隧道的稳定。 同步注浆压力控制在1.2bar-1.8bar之间。
四 盾构区间施工总体筹划
吊出 站东 平 广场 移 站
左线长度1398.935m
转场
始 发 二次 始发
右线长度1386.45m
东 洪 路 站
五 盾构机选型
针对本标段膨胀性中风化泥岩及成都较为普遍 的砂卵石地层，经专家论证采用美国罗宾斯 φ6260mm土压平衡盾构机，盾体总长8950mm，盾 尾外径6260mm，盾尾内径6060，盾尾间隙（半径 方向）30mm，盾尾钢板厚度100mm；刀盘驱动采 用变频驱动，刀盘总功率900KW，开口率为33%， 最大允许260mm砾石通过；最大推力3600t，额定 扭矩为5628KN.m；铰接方式采用主动铰接。
站东广场站～东洪路站区间地质纵断面
Q4ml
填土
Q2-1fgl
粘土、砂卵石土
K2g
风化泥岩
2.1 本区间膨胀土特性
区间内（4-2）粘土自由膨胀率（Fs）=40～82%，平均 值为51%；蒙脱石含量M=7.6～18.9%，平均值为12.5%； 阳离子交换量CEC(NH4+)=152～293mmol/kg，平均值为 224mmol/kg。粘土按膨胀潜势分级综合判定为弱膨胀土，地 基涨缩等级为Ⅰ～Ⅱ级。粘土的膨胀力为24～365kpa，标准 值190kpa。 区间内含卵石粘土（4-7-1）自由膨胀率（Fs）=40～ 64%，平均值为51%；蒙脱石含量M=7.5～17.9%，平均值 为12.9%；阳离子交换量CEC(NH4+)=172～273mmol/kg， 平均值为223mmol/kg。含卵石粘土按膨胀潜势分级综合判定 为弱膨胀土。含卵石粘土的膨胀力为75～286kpa，平均值为 155kpa。 膨胀土具有遇水软化、膨胀、崩解，失水裂开、收缩的 特点。
8.1 班组建设

首先要培养更多的“子弟兵”，熟悉并精通自己 的岗位，再进行岗位交换，一专多能；其次，培 养更多优秀的农民工，让他们深深的感受到我们 的企业文化，我们施工到哪里，他们就跟随到哪 里。
8.1 班组建设

2009年11月，盾构架子队组建，共70人，其中公 司职工18人，农民工52人，包括学员10名。分为 掘进一班和掘进二班两个班组，每个班组由掘进 工班和地面辅助工班组成。
6.4盾构机姿态控制
本标段盾构机采用PPS导向系统与人工复测 的方式来控制盾构机姿态，PPS系统配置了导向 、自动定位、掘进程序软件和显示器等，能够全 天候在盾构机主控室动态显示盾构机当前位置与 隧道设计轴线的偏差以及趋势。在隧道掘进过程 中误差始终保持在允许的偏差范围内。
PPS界面
6.5 碴土改良
东洪路站深基坑施工安 全 盾构掘进施工介绍 专项方案
盾构项目部 2010年7月 中铁二十三局集团有限公司 二OO九年六月
一 工程概况
本标段共一个区间，即站东广场站～东洪路站 区间，区间隧道位于成都市龙泉区大面街办东洪社 区三组、九组，起于站东广场站，经过四川拓展特 种气体有限公司、四川弘扬印刷有限责任公司、长 江紫东企业集团、成都市树枫工贸公司生产基地， 穿越惠王陵东路，过凤凰水产市场和东干渠后止于 东洪路站。 区间线路隧道轨面最大埋深30m，最小埋深8m， 最大曲线半径800m，最小曲线半径500m，最小坡度 2‰（车站坡度2‰），最大坡度15‰。设计范围内 盾构区间全长为2785.385m，其中右线为1386.45m； 左线为1398.935m。
三 水文地质
区间内距东洪路站北端30m左右有一条流向由 东向西的南支三渠东干渠，河宽6.0m，河床深约 2.7m，该区间范围内南支三渠东干渠表面呈封闭状 。勘察期间，河水深约0.5m，流速0.50m/s。南支 三渠东干渠堤身为人工条石U型河堤，边坡稳定。
东干渠
地下水类型
类型 上层 滞水 富水 性 透水性 渗透系数差 异较大 赋存条件 赋存于粘土 层之上人工 填土中 粘土层中赋 存有少量裂 隙水 主要补给源 大气降水、沟渠和 附近居民的生活用 水 特点 水量水位变化大， 且不稳定 水量受季节性变化 明显，粘土裂隙水 对工程影响较 动态变化显著，无 小。 稳定水位，难以形 成贯通的自由水面。 对工程有一定 影响 区段大部分泥 岩的含水量较 小，对地铁开 挖影响较小， 但不排除区段 局部地段有富 水条件，储藏 有一定裂隙水。 备注
2.2 本区间膨胀岩特性
区段沿线下伏的基岩为红层泥岩，属易风化岩，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。 根据室内试验，全风化泥岩<5-1>自由膨胀率（Fs）为 36～47%，平均值为42%；蒙脱石含量M=6.5～12.2%，平 均值为9.0%；阳离子交换量CEC（NH4+）=152～ 215mmol/kg，平均值为187mmol/kg；膨胀力为38～263kpa， 标准值为165kpa。全风化泥岩判定为弱膨胀土。 根据室内试验，强风化泥岩<5-2>自由膨胀率（Fs）为 24～37%，平均值为32%；膨胀力（Pp）12～146kpa，标 准值为141kpa；饱和吸水率10.2～27.5%，平均值为22.1%； 强风化泥岩属膨胀岩。 根据室内试验，中等风化泥岩<5-3>自由膨胀率（Fs） 为22～35%，平均值为26%；饱和吸水率7.7～16.8%，平均 值为12.5%；膨胀力（Pp）13～162kpa，标准值为77kpa； 中等风化泥岩属膨胀岩。

3.与同行及兄弟单位比较
盾构掘进进度较好； * 工艺不成熟，有待提高。
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4.本工地的特殊性
独特的泥岩结构成就了该台设备的掘进进 度； * 左线的经验告诉我们，“从来都没有救世 主，只能靠我们自己。”，盾构领域的专 家的局限性如同对地质的认识一样的局限 。
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谢 谢 大 家 ！ 谢 谢 大 家 ！ 中铁二十三局集团有限公司
9. 体会
1.好的经验： *着重于方案的论证和验算，在通风、供水、砂浆 供给方面做了大量优化方案的工作，方案合理， 节约费用；

*用于探索，积极寻求最低成本的渣土改良方案； *立足结构件的自制，节约费用； *强化盾构机合同管理，争取利益（如刀具、服务 等）

2.不足之处及改进措施 * 盾构施工经验积累偏少，施工质量有待提高； * 管理之路有待革新； * 盾构机的选型上有待进一步加强。
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8 施工管理 8.1 班组建设 8.2 盾构监造 8.3 盾构吊装调试 8.4 盾构掘进
8.1 班组建设

2009年8月，项目部领导班子开会讨论了盾构掘进 工作如何开展等事宜，为了贯彻落实好集团公司 及我公司领导的指示，遵照公司“打造一流城市 轨道交通专业化施工队伍”的战略发展大局，坚 持 “盾构施工要一变二，二变四，不断壮大自己 施工队伍的方针”不动摇，结合兄弟单位的施工管 理经验教训，决定本项目组建架子队.
区 间 隧 道 总 平 面 图
二 工程地质
区间隧道地处成都平原区与龙泉山低山 丘陵区过渡带的成都东部台地区，处于川西 平原岷江水系Ⅲ级阶地，主要为山前台地地 貌，次为侵蚀、剥蚀型丘、岗、谷地貌。区 间内地形起伏较大，总趋势为由东向西倾伏。 区间隧道上覆土层自上而下依次为杂填 土、素填土、粉质粘土、全风化泥岩、强风 化泥岩、中风化泥岩。盾构隧道穿越地层主 要为强风化泥岩和中风化泥岩。区间隧道下 伏土层主要为中风化泥岩。 盾构穿越地层中含粘土卵石地层占隧道 长度的14%，泥岩占隧道长度的86%。
欠压
500-800
15-30
1.5-2
0.8-1.2
5-10
40-60
70
6.2严格控制出土量
盾构机开挖外径为6300mm，每一环1500mm宽管 片掘进理论出渣量为46.73m3。为严格控制出土量，保 证掌子面稳定，控制地表变形，我们采取了丈量土箱 渣土体积，龙门吊土箱称重等方式来确定每环掘进的 出土量70m3 ，得出每环出土是比较合适的，渣土松散 系数为1.5。
盾构机特点：
1、变频电驱动：控制平稳、功率利用率高； 2、刀盘开口率大：可减少刀盘结泥饼几率、 有利于出渣； 3、主动铰接：盾构机姿态调整更容易，且姿 态调整时可减少对管片的损伤；
罗宾斯刀盘图
刀具数量表
序号 名称 单刃贝壳刀 数量
1
16
2
3 4 5 6
双刃贝壳刀
单刃滚刀 刀箱保护刀 边缘保护刀 喷射头保护刀