平衡盾构机,该盾构机已于2014年5月8日顺利通过合肥城市轨道交通有限公司组织的盾构机适应性专家审查,于2014年9月30日完成盾构机组装调试并通过验收。目前盾构机各系统设备运行正常,设备性能良好,盾构掘进、管片拼装及同步注浆等工作正常有序进行。
(2)盾构施工垂直运输采用1台50T龙门吊主要用于渣土吊运、1台45T龙门吊主要用于管片吊运及其他辅材耗材吊运,龙门吊于2014年7月4日完成安装调试并通过验收各项手续齐备,目前设备运行正常能够满足盾构施工的正常需要。
(3)盾构同步注浆砂浆拌制采用1台HZS40E型拌合站并配备1个100T型水泥罐和1个100T型粉煤灰罐,目前拌合站设备运行正常,拌浆质量良好满足设计配合比及施工要求。
3.3 施工材料
盾构施工的主要材料包括盾构管片,管片防水材料(止水条、螺栓密封垫圈),管片螺栓,同步注浆材料(水泥、粉煤灰、膨润土、砂),盾构施工辅助材料(钢轨、轨枕、水管、走道板),盾构施工消耗材料(油脂、泡沫)等。
(1)盾构管片由中铁十二局生产提供,管片生产过程中的每一道工序均在驻厂监理工程师验收合格后进行,所有管片进场检验合格后方使用。目前铜~东区间管片生产滞后,管片生产进度不能满足区间盾构施工的正常需要。
(2)盾构管片防水材料(止水条、螺栓密封垫圈)及管片螺栓等材料均在监理工程师现场监督下按规范抽检比例送业主指定的具有专业资质的第三方检测机构检测合格后才投入使用。目前管片防水材料储备充足、质量合格、安装质量及防水效果良好。
(3)同步注浆原材料(水泥、粉煤灰、膨润土、砂)由项目部根据规范要求自行采购,在监理工程师现场监督下按规范抽检比例送业主制定的具有专业资质的第三方检测机构检测合格后才投入使用。
(4)盾构施工辅助材料(钢轨、轨枕、水管、走道板)由项目部根据现场施工进度集中调配;盾构施工消耗材料(油脂、泡沫)由项目部根据设备性能、使用环境及施工进度选择材料品种及规格集中采购。目前盾构施工所用的辅材及耗材储备充足且质量良好,能够满足盾构施工的正常需要。
4施工过程总结
4.1 掘进参数分析及总结
【铜陵路站~东一环路站】右线隧道前96环(里程YSK33+579.869~YSK33+723.869)盾构掘进主要参数详见 表3所示。
表3 盾构掘进主要参数
管片环号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
推进日期 2014.10.11 2014.10.12 2014.10.12 2014.10.13 2014.10.13 2014.10.13 2014.10.13 2014.10.14 2014.10.14 2014.10.14 2014.10.14 2014.10.14 2014.10.15 2014.10.15 2014.10.15 2014.10.15 2014.10.16 2014.10.16 2014.10.16 2014.10.16 2014.10.16 2014.10.17 2014.10.17 2014.10.17 2014.10.18 2014.10.18 同步注浆(m3) \\ \\ \\ \\ 20 4 4 4 4 4.5 5 5 4 4 4 4 4.5 4 3.5 5.5 3.5 4 4.5 4 4 4 出土量(m3) 66 55 54 56 60 51 66 65 66 56 60 65 62 53 51 54 51 52 54 56 54 52 56 59 53 55 千斤顶总推力(KN) 7500 8500 9250 9300 9000 9000 9400 9600 9700 9400 9500 9650 10000 10900 10600 10800 10000 10200 9700 12180 11780 10518 11000 11000 10100 11000 推进速度刀盘扭矩土仓压力(MPa) 0.5 0.9 0.7 1.1 0.7 1.1 1.1 0.8 1.1 1.1 1.2 1.4 1.1 1.5 1.6 1.2 1.2 1.3 1.4 1.8 1.3 1.3 1.6 1.2 1.1 1.2 (mm/min) (KN·M) 23 20 21 19 20 21 22 22 25 26 30 32 40 40 44 42 42 20 40 42 51 44 45 36 35 32 2200 1975 3024 2630 2500 2100 2600 2900 2400 2640 2500 2639 2800 2790 2392 2850 2600 3800 2358 2772 3209 2600 2800 2900 2800 2850 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61
2014.10.18 2014.10.18 2014.10.18 2014.10.18 2014.10.19 2014.10.19 2014.10.19 2014.10.19 2014.10.20 2014.10.20 2014.10.20 2014.10.20 2014.10.20 2014.10.20 2014.10.21 2014.10.21 2014.10.21 2014.10.21 2014.10.21 2014.10.21 2014.10.22 2014.10.22 2014.10.22 2014.10.22 2014.10.22 2014.10.22 2014.10.22 2014.10.23 2014.10.23 2014.10.23 2014.10.23 2014.10.23 2014.10.23 2014.10.23 2014.10.24 5 4.5 3.5 4.5 4.5 4 3.5 4.5 3.5 4 3.5 4 4 4 4 4 4 4 4.5 4 4 4.5 4 4 4 4 4.5 4.5 4.5 4 4 4.5 5 4.5 4.5 57 55 55 52 53 56 55 52 52 55 50 48 52 57 60 58 52 50 50 53 61 52 55 55 50 61 64 54 61 53 53 60 54 58 53 11000 10500 10000 11000 10200 10500 9800 9600 9900 10500 11500 10500 10200 10800 10900 10900 11000 10100 11000 10100 11900 11890 10000 10500 9600 10900 11400 10900 10100 10200 10400 9700 9900 9800 9300 45 35 35 45 30 42 45 40 40 45 33 45 38 53 41 42 40 37 42 40 43 41 42 40 30 45 35 41 43 40 42 39 43 32 30 2800 2890 2600 3000 2800 2980 3050 3100 3500 2850 2200 2500 2960 3463 2860 3272 2980 2920 2860 2870 2976 3090 2800 2900 2740 2710 3345 2960 2998 2700 2970 2729 3000 2790 2420 1.2 1.1 1.4 1.1 1.2 1.2 1.2 1.1 1.2 1.4 1.4 1.4 1.2 1.5 1.1 1.3 1.6 1.2 1.4 1.3 1.3 1.1 1.3 1.3 1.2 1.3 1.4 1.3 1.2 1.3 1.2 1.3 1.2 1.3 1.2 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96
2014.10.24 2014.10.24 2014.10.24 2014.10.24 2014.10.25 2014.10.25 2014.10.25 2014.10.25 2014.10.26 2014.10.26 2014.10.26 2014.10.27 2014.10.27 2014.10.27 2014.10.27 2014.10.27 2014.10.28 2014.10.28 2014.10.28 2014.10.28 2014.10.28 2014.10.28 2014.10.28 2014.10.28 2014.10.29 2014.10.29 2014.10.29 2014.10.29 2014.10.29 2014.10.29 2014.10.29 2014.10.29 2014.10.29 2014.10.30 2014.10.30 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4 4.5 4 4.5 4 59 52 55 54 53 53 50 52 60 61 58 52 50 54 59 48 52 54 58 55 60 61 60 52 50 48 61 61 59 58 61 51 50 50 54 10800 9500 9300 10100 10700 10100 11000 10100 11000 11500 10400 9800 10000 11000 11700 10500 10700 11000 10250 10700 10600 10400 10700 11600 11400 11200 12000 11900 11600 11200 11400 11300 11200 11500 11600 38 38 41 31 35 34 40 32 25 32 27 36 46 48 54 48 47 42 35 43 38 35 51 38 46 46 40 65 67 60 48 54 64 64 52 2750 2612 2543 2800 2765 2980 2668 2798 3000 2800 1600 1800 2300 2850 3170 2460 2614 2760 2780 2467 2740 2750 2790 2790 2980 2587 2840 3450 2871 3000 2832 2796 2893 2896 2861 1.3 1.2 1.2 1.2 1.4 1.3 1.2 1.3 1.1 1.2 1.4 1.3 1.3 1.2 1.3 1.4 1.4 1.4 1.2 1.3 1.3 1.1 1.4 1.5 1.4 1.3 1.3 0.9 1 1.1 1 1.3 1.4 1.4 1.4 根据前96环盾构掘进参数采集及地面沉降分析,我部进行总结及分析适合本区间较为合理的掘进参数见表4所示。
表4 掘进参数控制表
土仓压力 刀盘扭矩 总推力 掘进速度 出土方量 注浆量 注浆压力 (1)土仓压力
① 设定土压力遵循原则:土压力设定值的变化规律应符合理论计算土压力的变化规律;预设的土压力与地面沉降变形特征相匹配,并根据变形规律的发展及时做出调整。土压力P1的计算分深埋隧道与浅埋隧道两种情况计算。
当隧道埋深H<2D(D为盾构外径)时,为浅埋隧道,上覆水土产生的压力全部作用于开挖面。其土压力P1的计算按公式
P1=K0×γ×h=(1-sinφ)×γ×h
φ为内摩擦角,γ为土的容重,h为刀盘中心至土体面的高度。
当隧道埋深H>2D时,由于隧道埋深较大,土体在隧道上方形成拱效应,上部土体产生的土压力不会完全作用于开挖面。其土压力计算公式
太沙基理论公式计算:Pa=γztan2(45°-φ/2)(砂土层); Pa=γztan2(45°-φ/2)-2c tan(45°-φ/2)(粘土层)。 始发段土仓压力值按照
P0=Ka×γ×H=(1-sinφ)γ×H=(1-sin15°)×20×12=1.7bar。 在初始掘进时,我部严格按照理论土压值进行设定,在施工过程中根据地层沉降监测数据及时调整、优化土压的设定值。我部在初始掘进过程中发现土压设置稍低于理论土压力时,地表沉降数据依然在可控范围之内,故我部在掘进过程中实际是采用略低于理论土压值方式掘进,在管片拼装过程中采取注入膨润土停机保压措施。根据监测数据显示,土压力设定较为合理。
②盾构施工过程中,会出现由于机械故障维护等因素造成的长时间停机等待
1.0~1.4bar 2500~3000 KNm 11000KN~12000KN 30~50mm/min 50~60m3 4~5m3 2.4~2.6bar