泥水平衡盾构机施工总结讲解学习

泥水平衡盾构机施工总结

本工程是我单位常规直径地铁盾构第一次采用泥水盾构机施工。在施工、操作方面可借鉴经验不多，造成在施工中走过了不少弯路，出现了许多问题。泥水盾构机操作的基本原则是：控制切口压力在技术交底范围内稳定和盾构机姿态在设计要求范围内的前提下，实现盾构机正常掘进。切口压力的稳定是保证地面沉降、安全掘进的前提条件，而盾构机姿态决定隧道走向是否与设计路线符合，成型隧道符合设计要求的先决条件。如果在掘进期间，切口压力不稳定，波动较大的话，轻则沉降较大，重则引起地面塌方。所以在操作泥水盾构机的时候，每一个操作手必须清楚的明白，保证切口压力稳定的重要性。而盾构机姿态是决定我们的施工是否按设计路线施工，如果出现姿态超限，轻则隧道管片出现错台、开裂、漏水等质量问题，重则需要联系设计单位和业主，进行调线。通过一年多的泥水盾构机施工经验，结合自己以前土压平衡盾构机的操作经验，对泥水盾构机的施工和质量控制方面的一些想法做如下总结。

一．工程概况：

东莞市城市快速轨道交通R2线工程（东莞火车站～东莞虎门站段）[2303A标：榴花公园站、茶山站～榴花公园站区间]土建工程施工项目，位于方中路上的茶山站后，正线隧道与出入段线隧道并行约100m由东向西穿越宽约200米的寒溪河，进入东岸大片农田（此时出入段线进入寒溪河东岸的东城车辆段）、通过中间风井及河西岸的数幢别墅后进入莞龙路。线路继续沿莞龙路前行，绕避了数架人行天

桥后到达榴花公园前的榴花公园站结束。

本标段起讫里程YDK2+298.728~ YDK5+502.598，包含1个明挖车站（【榴花公园站】）和1个区间（【茶山站～榴花公园站区间】），1条出段线盾构隧道（【中间风井~出段线盾构井】），1条入段线盾构隧道（【茶山站~入段线盾构井】）。其中正线段茶山站~榴花公园站区间左线起讫里程为：ZDK2+301.000~ZDK3+497.720、

ZDK3+653.485~ZDK4+118.812，左线长1662.041m; 右线起讫里程为：YDK2+298.728~YDK3+434.162、YDK3+601.659~ YDK4+110.000，右线长1643、775m；区间正线总长3406.628m。其中ZDK3+653.485~ZDK3+746.000、YDK3+601.659~ YDK3+690.000采用矿山法开挖，盾构管片衬砌。

二.操作注意事项：

（一）泥浆粘度控制

在泥水盾构中，泥浆的作用有两种：维持开挖面稳定和运送弃土。泥水盾构机施工时稳定开挖面的原理为：以泥水压力来抵抗开挖面的土压力和水压力以保持开挖面的稳定，同时，控制掌子面变形和地面沉降；在掌子面形成弱透水性泥膜，保持泥水压力有效作用于掌子面。泥浆作为一种运输介质将开挖下来的渣土以流体形式输送，经地面泥水处离处理设备分离，将处理过的渣土运至弃土场。

泥浆的比重和粘度等性能决定它稳定开挖面和携带渣土的能力。（1）泥浆比重

为保持开挖面的稳定，即把开挖面的变形控制到最小限度，泥

浆比重应比较高。从理论上讲，泥水比重最好能达到开挖土体的密度。但是，泥浆比重大会引起泥浆泵超负荷运转以及地面泥水分离设备处理困难；泥浆比重小虽可减轻泥浆泵的负荷，但因泥粒渗走量增加，泥膜形成慢，对掌子面稳定不利，容易造成地面沉降。因此，在选定泥浆比重时，必须充分考虑土体的地层结构，在保证开挖面的稳定的同时也要考虑泥水分离设备的处理能力。一般情况下，在砂层中，泥浆比重要求偏大一些，在1.20~1.25g/cm3,在粘土层中应当偏小一点，一般在1.10~1.15g/cm3。

（2）泥水粘度

泥水必须具有适当的粘性，以收到以下效果：

①防止泥水中的粘土、砂粒在土仓内的沉积，保持开挖面稳定；

②提高粘性；

③使开挖下来的弃土以流体输送，经泥水分离设备处理后滤除废渣，将泥水分离。泥浆粘度太低，达不到携带弃土能力和稳定开挖面的要求，粘度太高会影响它的运输能力，并造成刀盘及土仓结泥饼。在实际掘进中，我们应当结合地层分布情况、泥水分离系统的出渣情况、进出口泥浆粘度和比重的差值、环流系统是否顺畅、地表沉降等原因综合考虑。

（二）环流系统控制

环流系统控制受外界影响较大，有的可控，有的无法控制。

1、地层因素

地层的影响对切口的压力最为关键，而我们环流操作的目的就是

稳定切口压力。不同的地层、埋深需要的切口压力值不一样，所以每一个操作手必须了解和熟悉在掘进状态下盾构机所处在的地层、埋深。当地层发生改变时，操作手提前做好掘进数据记录，方便在相应的地层中寻求最佳的掘进参数。

2、环流液位的控制

环流液位的上升与下降直观的反映出切口环压力的波动，客观的反映出土仓里面泥渣的堆积情况。

A、当液位上升快时，如果进出管流量差不大时，应留意切口环压力和你的推进速度，当切口环压力也随液位上升而上升时，适当的降低掘进速度，通过阀的切换和泵的转速来重新保持环流平衡。

B、当液位上升快时，如果进出管流量差大时，应当减少进出管流量差（加大出浆量或者减少进浆量，一般采用加大排浆量），或者少开阀来慢慢稳定环流平衡（对于易结泥饼的6、7、8号地层，在开阀的时候必要保证一定的进浆压力，否则容易刀盘结泥饼）。

C、液位下降快时，应减少进出管流量差，对于6、7、8号易结泥饼地层，进浆流量应该保持在800~900立方每小时的高流量（海瑞克盾构机），进浆压力不小于 2.2bar。全断面砂层中流量保持在500~650立方每小时，进浆压力保持在1.5~2.0bar。

3、环流系统控制

泥水盾构机操作最重要的就是环流控制，环流控制是否适当直接影响切口压力的稳定。环流的控制主要靠泵和阀来控制，一般来说，在环流不怎么堵管的时候，尽量不要调动泵的转速，多切换阀，顺利

的将土仓中的泥渣带出，来保证切口环压力的稳定进行正常掘进。对于不同的地层，环流的控制手法应该是有所不同的，掘进速度有快慢之分。

一般在全断面的砂层中，速度控制在28~35mm/mim,进浆流量控制在550~650立方每小时，进出管流量差宜在60~80立方每小时。泥浆粘度宜控制在32~38秒。

中部底部以7#，8#为主，上部存在3-1#，4-1#，在隧道上部依然是3-1#，属于典型的上软下硬地层，这种复合地层中盾构机土仓内和刀盘最容易结泥饼，在进行环流操作时，尽量控制流量高点，一般来说，流量控制到800~900m3/ h时，土仓内不会有泥渣积累造成堵管现象。泥浆粘度情况需根据出渣比例进行调节。为防止刀盘结泥饼，尽可能的将通向土仓的阀全开，或者频繁切换土仓进浆阀，适当选用高转速（刀盘转速必须结合当前的地质实际情况，需防止由于转速高引起超挖造成地表沉降过大）。

对于全断面的7#、8#地层，掘进速度不宜过快，15~20mm/min 为宜，泥浆粘度控制在20~25s。环流重点要注意的部位是在土仓与气泡仓的出口处，所以通向土仓底部的阀门可以全开启，或者开一个，频繁切换。进出浆的流量要大，一般控制在850~950 m3/h，而冲洗碎石机和出口格栅两旁的浆管至少各开一个，以保持出口处通畅。

在掘进期间要注意土仓压力，土仓压力慢慢上升，适当的加大进浆压力，多冲洗土仓，同时加大排浆量，通过液位升降来维持切口环压力（加大排浆量的同时防止液位抽空）稳定。等土仓压力慢慢回落