的情况,由于泥浆流失引起掌子面的不稳定而引起地面产生沉降甚至塌陷的事故,导致影响工程的正常进展,为了防止这种危险情况出现,向土仓注入一定方量(约占整个土仓容积的1/3)的高浓度膨润土浆,调节气压系统增大仓内压力,通过较高压力让高浓度泥浆与盾构机刀盘前方土体之间充分接触,重新制造较好质量的泥膜或者修补之前刀盘上薄弱的泥膜,改善土体的稳定性,继而确保较长时间停机等待的过程中刀盘掌子面和前方土体的稳定,达到预期中的效果。
土仓压力21.81.61.41.210.80.60.40.20环号3711151923273135394347515559636771757983879195
图3土仓压力设定值曲线表
(2)同步注浆
同步注浆是盾构施工的重要工序,注浆饱满、均匀是控制地表沉降的有力保证。注浆量按照以下公式进行理论计算:
Q=V·λ
λ—指注浆率(一般取100%—120%) V—盾构施工引起的空隙(m3) V=π(D2-d2)L/4
D—指盾构切削外径(m)(削切外径6.280m) d—指预制管片外径(m)(预制管片外径6.000m)
L—回填注浆段长即预制管片每环长度(预制管片每环宽1.5m) 根据公式计算得
V =(6.282 -62)×3.14×1.5×(100%-120%)/4=4.049~4.859m3
即注浆量为4.049~4.859m3/环。百环推进过程实际注浆量为4.5 m3/环,其中以4.5 m3/环居多,具体注浆参数见图4所示。
同步注浆注浆实际压力大于开挖面的土压力,一般可控制在1.1~1.2倍的静
止土压力范围内。
同步注浆采用的浆液材料主要有粉煤灰、砂和膨润土等。本工程浆液配合比如表5所示。
表5 同步注浆材料配比表
水泥(kg) 140 粉煤灰(kg) 373 膨润土(kg) 56 砂(kg) 779 水(kg) 500 外加剂 按需要根据试验加入 该浆液配合比经我部自行实验及送检报告显示,其性能指标如下: 1)初凝时间:一般为3~6h,对于强透水地层,可通过现场试验进一步调整配比和加入速凝剂,进一步缩短初凝时间。
2)固结体强度:1天不小于0.6MPa,28d不小于4.7MPa。 3)浆液固结收缩率<5%。 4)浆液稠度:10~12cm。
5)浆液稳定性:倾析率(静置沉淀后上浮水体积与总体积之比)小于5%。
同步注浆(m3)65.554.543.531611162126313641465156616671768186
图4注浆量曲线图
(3)推力、推进速度及刀盘扭矩
刀盘扭矩(KN·M)40003500300025002000150010005000环号37111519232731353943475155596367717579838791919195
千斤顶总推力(KN)13000120001100010000900080007000371115192327313539434751555963677175798387环号95
推进速度(mm/min)80706050403020100环号37111519232731353943475155596367717579838795
图5推力、推进速度及刀盘扭矩曲线图
通过图表数据分析,总推力控制在11000KN~12000KN之间,掘进速度控制在30~50mm/min之间,刀盘扭矩控制在2500~3000 KNm,我部盾构额定扭矩为5700knm,施工实际扭矩为额定扭矩的61%~79%,以上参数控制在合理的参数范围之内较为合理。
(4)出土量
我部采用的盾构机开挖直径为6280mm,管片外径为6000mm,管片宽度为1500mm。每环理论出渣量(实方)为:
(π·D2)L /4×=(π×6.2802)×1.5÷4 =46.43m3/环 D-刀盘开完直径; L-管片长度。
每环理论出土量为46.43m3,膨润土注入量为4~7m3/环,泡沫注入量为20~45L/环。出土、膨润土密度分别为2t/m3、1t/m3,泡沫比例为3%,故每环理论出土重量为:
46.43*2+7*1+45/30=101.36t
我部在盾构推进过程中严格把控出渣量,派专人负责。土建工程师根据推进油缸行程观察渣土车的容量情况。根据图6出土量曲线图可知,本次百环推进出土正常。
出土量(m3) \\706560555045403环号7111519232731353943475155596367717579838791
图6出土量曲线图
5 成型隧道质量
5.1 隧道线形
通过测量人员的人工复测,将数据进行整理,首推百环成型隧道管片姿态均在±50mm范围内(规范允许偏差值±100mm范围内)。水平偏差-22~23范围内,垂直在-32~50范围内,其中水平偏差最大值为第65环23mm,垂直偏差最大值为第45环+50mm。部分成型隧道线性人工复测姿态如下表:
表6 隧道线性人工复测表
允许偏差值 环 号 高程(M) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 80 81 82 83 设 计 值 坐 标 X(M) Y(M) 高程(M) 实 测 值 坐 标 X(M) Y(M) 高程:mm 中心:mm ±100 上 31 25 24 11 0 37 31 46 47 50 37 23 35 26 ±100 左 5 实 测 偏 差 值 下 右 5 8.466 27496.1510 30041.6990 8.497 8.471 27496.2490 30034.0780 8.496 8.474 27486.3440 30026.6590 8.498 8.461 27496.4430 30018.9170 8.472 8.437 27496.5390 30011.4440 8.437 8.394 27496.6310 30004.2780 8.431 8.310 27496.7240 29997.2800 8.341 8.214 27496.8210 29989.5050 8.102 27496.9130 29982.2950 7.936 27496.0210 29973.9550 7.812 27497.1140 29966.6830 7.676 27496.2070 29959.4710 7.526 27497.3070 29951.6570 7.389 27496.4000 29944.3790 6.869 6.840 6.811 6.783 27497.7520 29917.0040 27497.7710 29915.4930 27497.7900 29913.9990 27497.9100 29912.4990 8.26 8.149 7.987 7.849 7.699 7.561 7.415 27496.146 30041.699 27496.254 30034.078 27496.333 30026.659 27496.446 30017.427 27496.517 30011.443 27496.642 30004.278 27496.713 29997.028 27496.822 29989.505 27496.915 29982.295 27497.016 29973.955 27497.106 29966.683 27497.216 29959.471 27497.322 29951.657 27497.423 29944.379 11 16 22 11 1 2 9 11 5 8 15 23 1 8 8 3 6.858 27497.751 29917.005 6.827 27497.774 29915.493 6.794 27497.782 29913.999 6.751 27497.801 29912.499 11 13 17 32 隧道线性偏差较大时应调整左右油缸推力,并放铰接,必要时放至接近报警值。每环纠偏量不得大于1公分,保证同步注浆量,不足时二次注浆,推进时控制总推力,减少管片错台及破损。后期推进姿态垂直及水平都控制在+20mm--+40mm之间,超出或低于该范围时必须纠偏,掘进过程中要注意控制盾构姿态及掘进参数,做好管片选型及管片拼装。