盾构过江河施工技术.ppt

盾构过江河施工技术.ppt

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一、盾构过江风险分析二、工程案例（以广州过珠江为例）1、工程概况水文地质2、施工重难点分析3、掘进模式4、施工方法及主要技术措施5、施工管理措施6、异常情况及处理措施三、盾构过江的监测方法探讨四、对于过钱塘江和新塘河的建议汇报的主要问题:

一、盾构过江风险分析2、盾构机自身防水系统是最大的风险：

（否则即使不在江底，同样也有风险）盾尾密封失效；铰接密封失效；螺旋输送机密封失效；水压力超过轴承最大密封压力，造成轴承密封压力失效；1、过江出现的种种问题涉及到盾构施工问题的各个方面；3、江底特殊地层（上软下硬、沼气、古河道等）一、一、盾构过江风险分析盾构过江风险分析3、若要避免盾构过江风险，要把绝大部分精力投入到对盾构机的维修和保养方面，即“保头、护尾、防密封”，要保证过江时盾构机是在完全正常和安全状态下运行；4、基本的施工措施要保证：

盾构机正确的掘进姿态（避免扰动）；开仓或换刀时必要的保障和地层加固措施；正确地控制各种施工参数，如出土量、注浆量、泡沫量、油脂量等等；准备充足的抢险材料和物质；在铰接密封之前的盾壳上预设径向注浆孔。

当机头前方塌方时，可以通过这些孔注入化学浆液或者水泥浆力保铰接密封和盾尾密封的完好；成立必要的指挥和决策机构等（突发事件）。

仑仑头头海海盾构始发井盾构始发井盾构吊出井盾构吊出井官洲站官洲站官官洲洲河河区间从仑头盾构始发井出发经仑头村后底岗通过仑头村穿越仑头海，到达官洲站；盾构过站后再次始发经官洲村穿越官洲河，到达盾构吊出井。

二、盾构过江典型案例分析（土压平衡式盾构）11、工程概况、工程概况、工程概况、工程概况区间隧道穿越仑头海区间隧道穿越仑头海仑头海起止里程为YDK16+790YDK17+360,全长570m，水面宽度418.87m，最大水深12.55m，隧道顶部距河底最小距离12.68m。

区间隧道穿越官洲河区间隧道穿越官洲河官州河起止里程为YDK18+100YDK18+383.5,全长283.5m，水面宽度约182.61m，最大水深9.71m，隧道顶部距河底最小距离7.1m。

22、工程水文地质、工程水文地质、工程水文地质、工程水文地质地质构造地质构造本区地质构造为华南褶皱系湘桂粤褶皱带粤中拗陷增城-台山隆断束的东莞盆地西端，构造格架由近东西向的白垩系红层组成的珠江向斜褶皱南翼及上元古界震旦系变质岩东西向片麻岩理褶皱组成，并被北西向北亭断裂，化龙断裂所切割，广三断层在本区间穿过，破碎带宽46m,其直接影响带约150m。

工程地质工程地质水文地质水文地质本段线路按地下水赋存方式分为第四系砂层弱承本段线路按地下水赋存方式分为第四系砂层弱承压水及基岩裂隙承压水，地下水对钢筋混凝土无腐蚀压水及基岩裂隙承压水，地下水对钢筋混凝土无腐蚀性。

隧道穿越的地层主要为性。

隧道穿越的地层主要为、地层，地层，渗透系数为渗透系数为0.70.7m/dm/d。

3、施工重、难点分析根据工程地质情况，盾构掘进通过仑头海、官洲河段掘进有以下几个难点：

1）工程水文地质条件复杂，易出现涌水、涌砂现象，施工难度大；2）地层软硬不均，对刀具磨损大，合理设定掘进参数、推力、刀具配置等参数；3）换刀位置选择及换刀作业；4）粉粒含量高，盾构掘进防结泥饼；5）盾构机穿过仑头海河堤对沉降的控制。

4、掘进模式11）仑头海段掘进模式）仑头海段掘进模式YDK16+790YDK16+840盾构穿过地层，盾构穿越地层单一，该段采用气压平衡模式掘进。

YDK16+840YDK16+900盾构主要穿过、地层,施工时采用气压平衡模式掘进。

YDK16+900YDK17+080盾构主要穿过、地层，属穿越硬岩地层，采用气压平衡模式掘进。

YDK17+080YDK17+360盾构主要穿越、复合地层，洞顶上覆盖、很薄，最薄处仅为30cm，在ZDK17+210230段洞顶切穿透水砂层。

该段既有上软下硬地层，又有洞外水通过透水砂层进入洞内可能。

采用土压平衡掘进模式。

22）官洲河段掘进模式）官洲河段掘进模式YDK18+100YDK18+270盾构主要穿过、地层，隧道顶板以上有地层出露，采用土压平衡模式掘进，施工时防止结泥饼。

YDK18+270YDK18+383.5盾构主要穿过、地层,采用土压平衡模式掘进，施工时防止结泥饼。

5、施工方法及主要技术措施1）施工总体措施概述盾构过仑头海盾构过仑头海根据仑头海段工程水文地质条件及盾构施工特点：

进入仑头海前YDK16+785处开仓换刀进入仑头海段掘进（260m）仑头海底YDK17+050处开仓换刀继续掘进盾构过仑头海施工结束。

盾构过官洲河盾构过官洲河根据官洲河段工程水文地质条件及盾构施工特点：

进入官洲河前YDK18+100处开仓换刀进入官洲河段掘进（260m）YDK18+383.5处换刀盾构过官洲河施工结束。

2）具体技术措施认真做好试掘进及进海、进河前掘进的总结工作，摸索出盾构对不同地层的适应情况，总结出不同地层盾构机刀具的合理配置及掘进参数；在过海、过河前对盾构机进行一次全面的保养检修、更换刀具，安装保压泵渣系统（防喷涌）。

盾构机在海底、河底掘进中，要每天进行渣土性质分析，严密监视渣土的成分变化，判断前方地层情况，及时调整掘进参数。

盾构机在海底、河底掘进中，要建立严格的渣土管理制度。

对出渣量进行认真统计，每环出渣量与临近的一个掘进环出土量进行比较。

严格控制掘进参数，按设定的压力掘进。

为保护刀盘和刀具，在掘进过程中推进速度控制在151535mm/min35mm/min，刀盘转速控制在1.71.71.9r/min1.9r/min。

盾构过仑头海在半径为800m的曲线上掘进时，严格控制铰接油缸行程及行程差。

在过海、过河之前，对盾尾密封刷进行检修并加足油脂，确保盾尾的密封性。

6、施工管理措施11）土压平衡管理土压平衡管理土仓土压力设定是土压平衡掘进模式的最重要的参数，土土仓土压力设定是土压平衡掘进模式的最重要的参数，土仓土压力值的设定要充分考虑水头压力及水土压力仓土压力值的设定要充分考虑水头压力及水土压力（及其变化，（及其变化，尤其是涨落潮），尤其是涨落潮），并应实时调整，随水头、土层的变化而变化，并应实时调整，随水头、土层的变化而变化，以保证土仓的土压力足以平衡开挖面的压力。

以保证土仓的土压力足以平衡开挖面的压力。

土仓压力设定为土仓压力设定为0.160.160.24Mpa0.24Mpa。

在海底、河底掘进时，由于地层含水量高，水压力高，注浆时遵循“同步注入，快速凝结，信息反馈，适当补充”的原则。

注浆方式：

注浆方式：

盾尾同步注浆方式；注浆材料：

注浆材料：

选用水泥、粉煤灰、膨润土、砂混合浆液；初凝时间：

初凝时间：

初凝时间5小时8小时。

在盾构机掘进过程中对浆液进行动态管理，摸索浆液在不同地层中适应性；注浆压力：

注浆压力：

注浆压力控制在0.20.3MPa（不可过大）。

注注浆浆量：

量：

每环同步注浆量为理论注浆量的150180，Q=6.1m37.3m3。

注浆量还应根据江底隆陷监测情况随时进行调整和动态管理。

2）同步注浆管理）同步注浆管理3）刀具配置及更换刀具配置及更换仑头海段盾构区间隧道穿越、地层，以、地层为主，单轴抗压强度为26.290Mpa。

此地层采用硬岩掘进刀盘布置。

刀盘布置：

刀盘布置：

4把中心滚刀，31把单刃滚刀，64把切刀，8把弧形刮刀，1把超挖刀。

官洲河段盾构区间隧官洲河段盾构区间隧道穿越道穿越、地层，以地层，以、地层为主，单轴抗地层为主，单轴抗压强度为压强度为8.85Mpa8.85Mpa。

此地。

此地层采用软岩刀盘布置。

层采用软岩刀盘布置。

刀具配置：

刀具配置：

2把中心滚刀，18把正面齿刀，15把单刃滚刀，64把切刀，8把弧形刮刀，1把超挖刀。

地段里程地段里程YDK16+785YDK16+785YDK17+050YDK17+050YDK17+350YDK17+350地地层层情情况况洞洞顶顶自下往上依次为自下往上依次为、自下往上依次为自下往上依次为、5Z1、2-2地层地层、洞洞身身地层地层地层地层、地面建筑地面建筑为仑头环村路边为仑头环村路边隧道上方为仑头海隧道上方为仑头海无无说明说明距上个换刀地段约距上个换刀地段约300m300m，盾构机掘进通过，盾构机掘进通过地层（有少量地层（有少量地层地层侵入隧道）后进入预定换侵入隧道）后进入预定换刀地段，洞身岩层整体性刀地段，洞身岩层整体性强，在无气压条件下换刀，强，在无气压条件下换刀，此处换刀后盾构机将掘进此处换刀后盾构机将掘进通过仑头海底，为减小海通过仑头海底，为减小海底换刀机率，防止刀具带底换刀机率，防止刀具带病作业，更换整盘刀具。

病作业，更换整盘刀具。

距离上个换刀地距离上个换刀地段约段约260260米，隧道米，隧道掘进通过掘进通过、地地层，层，地层约地层约占占1/21/2，无气压条，无气压条件下换刀。

件下换刀。

距离上次换刀地段约距离上次换刀地段约300m300m，盾构机掘进通过，盾构机掘进通过、地层后进入地层后进入预定换刀地段，开始换刀预定换刀地段，开始换刀作业，把部分正面单刃滚作业，把部分正面单刃滚刀换成正面齿刀（刀换成正面齿刀（1616把）、把）、部分中心滚刀换成中心齿部分中心滚刀换成中心齿刀（刀（22把），以适应盾构把），以适应盾构机将要掘进通过的机将要掘进通过的地层。

检查及更换刀具在地层。

检查及更换刀具在无压条件下进行。

无压条件下进行。

线路坡度线路坡度4.04.0884.04.0883377覆盖层覆盖层厚度厚度约约30m30m。

距离仑头海底约距离仑头海底约15m15m。

约约15m15m。

注：

右线过仑头海施工共换刀三次，换刀时对设备进行全面检修，检查刀盘、刀具的磨损情况，注：

右线过仑头海施工共换刀三次，换刀时对设备进行全面检修，检查刀盘、刀具的磨损情况，修补刀盘、更换全部的刀具。

修补刀盘、更换全部的刀具。

在检修刀具的同时，要对盾构机的液压、电气、水循环、在检修刀具的同时，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，重点内容润滑、注脂、注浆、泡沫、铰接等系统进行检修，重点内容包括：

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盾尾密封检查与维护铰接密封检查对液压系统进行进行状态监测检查备件情况）系统检修）系统检修）系统检修）系统检修7、异常情况及处理措施11）喷涌及处理措施a、控制好同步注浆，使浆液达到完全封闭衬砌空隙并的目的，避免土仓与管片背后形成水力通道。

b、盾构掘进过程中，严格控制进尺、出土量，保证盾构机连续、均衡、快速通过。

c、向土仓中加入泡沫进行碴土改良。

d、在喷水涌砂不严重时，采用螺旋输送机尾部的双平板闸门，交替启闭，间隔排渣。

当喷水涌砂严重时，启用保压泵渣装置排渣。

22）管片上浮及处理措施）管片上浮及处理措施aa、选择合适的浆液性能。

根据注浆效果随时调整浆液选择合适的浆液性能。

根据注浆效果随时调整浆液配比，不断调整浆液性能。

配比，不断调整浆液性能。

b.b.控制好同步注浆压力，在略高于注入面的水土压力控制好同步注浆压力，在略高于注入面的水土压力下保压注浆，达到浆液保满密实。

下保压注浆，达到浆液保满密实。

c.c.控制盾构机姿态控制盾构机姿态，发现偏差时应及时逐步纠正，不，发现偏差时应及时逐步纠正，不得过急过猛，以免造成管片环面受力严重不均，使管片错得过急过猛，以免造成管片环面受力严重不均，使管片错位或上浮。

位或上浮。

当管片上浮严重时，可将盾构机掘进的洞轴线当管片上浮严重时，可将盾构机掘进的洞轴线比隧道设计轴心线降低比隧道设计轴心线降低202030mm30mm掘进。

掘进。

33）防止盾构机铰接密封渗漏）防止盾构机铰接密封渗漏aa、进入仑头海前，对盾构机的铰接密封进行检、进入仑头海前，对盾构机的铰接密封进行检查，填料磨损严重、通过紧固密封很难恢复时，更换查，填料磨损严重、通过紧固密封很难恢复时，更换预应力填料。

预应力填料。

bb、铰接千斤顶的行程应设置在中位