复合地层盾构掘进的指导

盾构掘进的指导原则
四、精细管理
9 防结泥饼
（3）在条件允许下尽可能的加大推进力，选用自转扭矩较 小的滚刀，以保证刀具的正常滚动，防止滚刀偏磨。 （4）加强掘进中的土体改良管理，尽量将改良渣土的泡沫 通过刀盘面板上的孔道向切割表面喷注，使渣土经过刀盘开口 进入土仓的流动性好，不易产生结饼。特别注意的是：向刀盘 面板的泡沫注入孔道与向土仓搅拌棒中的泡沫注入孔道是并联 管道，而进入土仓的管路短，则阻力小，流进的泡沫量大，势 必造成注入到刀盘面的泡沫量减少，影响刀盘面板处的土体改 良。 （5）土仓渣土堆积太多，压力建立太高易结泥饼，因此在 围岩稳定地层可采用半仓土掘进；如果需要进行土压平衡掘进， 可往土仓里加气，达到所需压力，这样可以减少土仓渣土量进 而防止结泥饼。
盾构掘进的指导原则
四、精细管理
5 盾构机检查、维修
面板和刀具都发生磨损
南京过江隧道盾构刀盘 边缘滚刀磨损
盾构掘进的指导原则
四、精细管理
6 添加剂的加入
土压平衡的核心是使开挖下来的泥土呈塑性流动状态， 且具有一定的止水性，充满土仓以稳定开挖面；同时，用 螺旋出土器来调整排土，使排土量和切削量保持平衡，并 使土仓内的泥土有一定的压力，以抵抗开挖面的土压力和 水压力。 为了满足土压平衡式盾构的顺利施工，须使用外加剂 对开挖土体进行改良使之接近理想状态。即应该满足：① 土体不易固结。②土体处于软塑状态。③土体具有不透水 性。常用的外加剂包括水、膨润土、泡沫、高分子化合物 和分散剂等，其用量和比例应根据地层的含砂率和含水量 等确定。
1
2 3 4
思想重视
预先控制 动态平衡 精细管理
盾构掘进的指导原则
一、思想重视
思想是行动的先导，思想重视是抓好各项工作的前提。盾构
施工也一样，只有各级人员上下一致，统一思想，高度重视， 盾构施工才能搞好。 很多施工单位以为花了大价钱买了好盾构机就万事大吉了， 于是思想麻痹，不好好进行各项准备工作，结果施工过程中 问题层出不穷，弄得焦头烂额，吃尽了苦头！
盾构掘进的指导原则
四、精细管理
6 添加剂的加入
以佛山地区某地铁工程砂层与残积土、风化岩层不同组合的 典型复合地层的掘进为例，外加剂的使用情况如下表所示：
复合地层 类型 <3-2> 全断 面砂层 <3-2> 砂层 / <5-2> 硬 塑残积土 组合地层 <32>/<7> 强 风 化 /<8> 中风化组 合地层 粘 粒 含 量 有一定粘 粒含量 残积土比 较粘 外加剂类型 外加剂用量 备注
盾构掘进的指导原则
四、精细管理
8 二次注浆
根据盾构机掘进地层的情况，必要时进行二次注浆，即在脱 出盾尾4～5环的管片上，及时通过吊装孔在1、11点位对每环管 片进行二次补注双液浆回填，现场注浆时以注浆压力来控制，超 过控制压力即停止注浆。注浆压力控制在4～5bar，最大不超过 5bar，以免造成管片外周围压力过大，对管片造成破坏。二次注 浆必须保证管片背后空隙充填密实，防止地面建筑物产生过大的 沉降。
领导到位 工作到位
01 02
责任到位
03
思想重视要落实到三个到位上
一是领导到位，各级负责人要加强领导、靠前
指挥、率先垂范、以身作则，发挥好表率带头 作用； 二是责任到位，进一步强化组织，明确分工， 落实责任，强化制度保证，加强督促检查，确 保安全、质量、进度处于有效控制； 三是工作到位，紧密结合工程实际，细化施工 方案，严格按规范、设计图纸进行施工，满足 合同规定的各项要求。
需要注入TAC高分子材料
四、精细管理
7、同步注浆 及时、均匀、足量进行同步注浆，确 保注浆时机和注浆点位，采取注浆量和注 浆压力两个指标双控。
盾构掘进的பைடு நூலகம்导原则
四、精细管理
同步注浆中最担心注浆管堵塞，防止注浆管堵塞措施有：
(1)浆液运输管路的铺设，要避免管路弯曲造成浆液流速缓慢而沉淀。地面储料罐 至井下浆液车中途下料要采用大口径输送管放浆，缩短放浆时间，同时将浆管口 尽可能靠近浆液车底部，打开闸门即可依靠浆液自重放浆。 (2)紧凑安排工序，缩短浆液在隧道内的运输时间。在洞口和砂浆车位置设置电源 插座，专供砂浆车搅拌电机用，保证砂浆车搅拌器正常连续工作，避免因施工停 顿时间过长而引起浆液离析。 (3)砂浆车向盾构机储浆罐泵浆时，降低出浆管高度，同时开启搅拌机搅拌浆液。 (4)在不影响其他管路及运作空间的前提下，适当改善同步注浆管路，减少弯头、 增大管径，避免浆液在管路中沉积、堵塞。 (5)保证盾构机及后配套设备的正常连续运行。避免盾构机在推进过程中人为的停 机造成同步注浆工序中断而浆液凝固堵塞。 (6)在拼装管片时的停止掘进期间，应间隔缓慢注浆几次，一方面保持管路畅通， 另一方面为同步注浆保压，阻止水进入管背。
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四、精细管理
10 防喷涌
（1）掘进过程中维保好机械设备和加强施工各环节的管理， 防止不必要的临时停机，以保持连续掘进。 （2）掘进过程中，适当采用气压，以阻止裂隙水流入土仓。 适当加入泡沫剂以改良碴土粘度和液化度，防止碴土过稀造成 喷涌。 （3）在掘进停止时，渣土装满土仓减少向土仓汇水。在螺旋 机排土前，刀盘应把土仓内的水、土充分搅拌，使土仓内土体 有良好的密水性，避免喷涌。 （4）加强同步注浆管理，有效控制注浆压力。适当增加注浆 量，使实际注浆量略大于理论注浆量，以保证管片背后尽量填 充密实。
盾构掘进的指导原则
二、预先控制
预先控制为前馈控制和主动控制，重点是预防系统偏离预
先制定的标准, 使系统维持在指定的限度之内, 防止不符合 期望的事情的发生。 预先控制是在施工前准备阶段制定计划时的控制，通过制 定计划、编制施工组织设计和专项施工方案、召开专家论 证会、进行技术和安全教育与培训、准备应急预案和应急 演练等组成的持续性计划, 来建立预期或预先控制。 预先控制在盾构施工安全管理中占有重要的地位, 它使管理 者及早采取预防措施, 防止问题的发生, 免受损失。
CONTENTS
盾构掘进的指导原则
为攻克复合地层盾构施工的难关，广州地铁人解放
思想、与时俱进，本着攻坚啃硬、艰苦奋斗、永不 言退的盾构机精神，经过消化、吸收、调整、改造， 因地制宜、推陈出新，摸索出一整套盾构在复合地 层中施工的技术，创立了复合地层盾构施工理论体 系。其精髓就是大家熟知的“地质是基础、盾构机 是关键、人是根本”。在这个实践中，我们也提炼 出复合地层中盾构掘进的指导原则。
于广州的复合地层的隧道施工，取得了巨大的成就。迄今，用于广 州地铁一号线、二号线、三号线、四号线、五号线、六号线、八号 线、九号线、广佛线、珠江新城集运系统区间隧道施工的盾构达到 一百多台次，完成隧道掘进任务超过200公里！在广州地铁学习盾 构技术并茁壮成长起来的建设、设计、监理、施工人才正活跃在全 国各大城市地铁建设的主战场上。某种程度上说，正是广州地铁引 领了地铁盾构技术的新潮流，开创了全国盾构施工的新局面。
盾构掘进的指导原则
三、动态平衡
土压平衡式盾构的原理是通过调整推进速度或螺旋 输送机的转速，使土舱压力与开挖面水土压力相适应， 使之达到动态平衡的状态。
盾构掘进的指导原则
三、动态平衡注意要点
1、通过控制土舱压力可达到控制开挖面前部下沉（或隆起）目的， 最好是控制开挖面前部不产生下沉或略有隆起（≯5mm）； 2、土仓压力的设定应略高于开挖面水土压力，一般为0.2~0.4bar； 3、掘进时避免土仓压力出现过大的波动，最好不要大于0.2bar； 4、在拼装管片过程中，应保持千斤顶推力，防止盾构机后退，以稳 定土仓压力； 5、盾构停机时要适当加大土仓压力进行保压； 6、及时、均匀、足量的同步注浆； 7、必要时二次补浆； 8、尽量对围岩少扰动、微扰动； 9、尽可能连续、均衡、快速施工； 10、严密监测，及时反馈，优化参数。
复合地层盾构掘进的指导原则
前言
盾构法用于隧道掘进施工在国外有二百年的历史(1806
年工程师布鲁诺（Brunel） 在伦敦发明了盾构)，在国内 则始于上世纪六十年代的上海。经过多年的发展，盾 构法已成为国内外在比较均质的地层和软土地层进行 隧道施工的一种成熟的施工方法。
前言
进入上世纪九十年代后，广州地铁大胆引进国外盾构技术，广泛用
盾构掘进的指导原则
四、精细管理
9 防结泥饼
（1）盾构机设计上，应有防结泥饼的考虑： a、刀盘上既设有主动搅拌棒，可以随着刀盘一起转动，同 时，土仓壁上也设有固定搅拌棒。在刀盘搅拌棒和固定搅拌棒 的搅拌下，泥饼被充分搅动和破碎，减小了粘结的机会。 b、刀盘的转臂采用四条呈放射状的圆柱钢管，可保证中心 区土体能顺利滑到土仓下方； c、刀盘、仓壁、搅拌棒等处设置多个添加剂喷头，可以根 据需要向碴土注入一定的水、泡沫等。 （2）在施工过程中，如条件允许，尽可能更换中心滚刀为中 心刮刀，增大中心区的开口率，也有利于避免形成“泥饼”。
为加强地铁工程施工的安全和质量风险管理，应根据有关 法规和政策，制定盾构工程重大方案专家审查制度，如盾 构始发/到达端头加固方案、联络通道加固及施工方案、过 江过河方案、 穿越重要建（构）筑物方案、盾构新机选型 和旧机改造方案等实施专家审查。
盾构掘进的指导原则
四、精细管理
5 盾构机检查、维修
盾构过建（构）筑物前,应对盾构机作全面的检查、维 修，合理考虑刀具配置，进行刀具更换，并充分做好所用 相关材料、构配件、人力等的准备，确保能连续掘进施工， 尽量避免通过建筑物期间停机。 盾构机过江前，重点对刀盘、盾尾密封和铰接密封进 行检查与维护，同时要对盾构机的液压、电气、水循环、 润滑、注脂、注浆、泡沫、铰接等系统进行检修，重点内 容包括：空压机的检测与维修、螺旋输送机闸门检测与维 修、注脂系统的检测与维修、管片拼装机的检测与维修、 泡沫系统的检测与维修、对液压系统进行状态监测。
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四、精细管理
1 建筑物调查
盾构到达建筑物前要做好各项准备工作， 特别要做好建筑物的调查和鉴定，对重 要和敏感建筑物要求编制专项施工方案， 必要时召开专家讨论会，如需要应对建 筑物进行预先加固。
盾构掘进的指导原则
四、精细管理
2 补充地质钻探
在地质详勘的基础上一般应对沿线地质水 文情况进行补勘，尤其在始发和到达端头、 联络通道、敏感建（构）筑物、重要管线 等地段要加密地质补勘钻孔，以便更准确 摸清上述重点区段的地质水文情况，据此 制定切合实际的施工组织设计并确定适应 地层的盾构机掘进参数。
比例根据砂层含水 量在1-5‰之间调整 除注入 TAC(1 ‰ ) 高分了材料 注 入 量 每 环 TAC(3外，必要时还要注入分散剂 8m3) 、 分 散 剂 (3(1-5 ‰ ) 和泡沫 (3%) 来增加流 8m3)、泡沫(5-8m3) 动性、预防结泥饼 粘 粒 含 除注入 TAC(3 ‰ ) 高分了材料 注 入 量 TAC(3-8m3) 、 外，还要注泡沫 (3%) 来预防 泡沫(5-8m3) 量减少 结饼，必要时注高压水携带 出渣
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四、精细管理
3 重大风险关键工序节点验收
为加强地铁盾构工程施工的安全和质量风险管理，应根据 有关法规和文件精神，制定重大风险的关键节点验收制度， 如盾构始发/到达前、联络通道切割管片前、过江过河前、 穿越重要建（构）筑物前等节点进行验收。
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四、精细管理
4 重大风险施工方案专家审查制度
盾构掘进的指导原则
四、精细管理
细节决定成败！盾构施工是个系统活，也是个细活，成功 的关键在于精细管理！其核心是科学务实的精神和认真细致的 态度，要求对每一个工序和每一个步骤都要认真对待，预先制 定对策，过程中把每一个细节都要做好，按方案不折不扣地执 行到位！ 倘如思想麻痹、不认真准备、马马虎虎，盾构施工肯定要 出问题甚或引发事故！我们基于复合地层土压平衡式盾构隧道 掘进实践提炼出精细管理体现在如下方面：
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四、精细管理
9 防结泥饼
（6）注意渣土温度变化。如果掘进速度较慢，而渣土温度较 高，则有可能导致结泥饼。经常用激光温度仪测渣土温度，观察 温度变化，如有异常则在掘进时加大泡沫剂用量可大大降低结泥 饼的几率。 （7）一旦产生泥饼，可空转刀盘,使泥饼在离心力的作用下脱 落。开挖面确保稳定下可采用人工进仓处理的方式清除泥饼。