粘土掘进技术.ppt

报告人：聂福建 长距离粘土地层中掘进 施工技术 （一）工程概况： 广州市轨道交通六号线工程盾构一标：河沙站——坦尾站区间右线起止里程YDK3+901.890~YDK4+673.678 长771m。线路从北端的河沙站始发，沿北南方向到达坦尾站吊出井，沿线地面多为农田及荒地。隧道衬砌外径6000mm，内径φ5400，管片厚度为300mm，刀盘直径为φ6310的泥水平衡盾构机进行隧道掘进施工。泥水加压平衡盾构掘进机的原理是通过在支撑环前面密封土舱中注入适当的压力和浓度的泥浆，与开挖面水土压力形成平衡，在推进力的作用下，用旋转刀盘切削土体，与泥浆混合后，通过泥浆泵和管道输送到地面进行泥水分离处理，来完成工作面的开挖工作。 （二）粉质粘土中掘进存在的问题： 粉质粘土层（4—1）主要由粉质粘土，粉土，含少量砂粒，呈可塑状，粉土密实，土体稳定性好,对外界的扰动不明显。能较好的保持土层的完整性，盾构机在（4—1）地层掘进时，因土体粘性很高，在掘进时容易造成刀盘上粘有泥土，时间长了就会形成泥饼，使刀盘上的刀具无法正常的切削土体。刀盘产生泥饼的主要表现为地层无明显变化，扭矩和推力逐惭增大，造成盾构正面阻力过大推进困难，开挖面压力不稳定，泥水循环系统运行不畅。盾构机操作除了需要严格按照操作规程进行，收集实时掘进的信息数据来调整各项掘进参数。密切注意开挖面的地质情况和刀盘的工作状态。及时发现，在泥饼初形成时，就解决它，防止粘土在土仓内堆积造成土仓堵塞，保证刀盘开口处通畅。 （三）掘进时采用的施工技术： ⒈防泥饼措施：① 使用PO循环泵，在掘进过程中出现的泥浆泵输送力不够，压力疲软导致渣土的滞留。提高对刀盘的冲洗流量，提高泥水循环系统中的流量，保证渣土在管路中的顺畅循环。目前使用的PO循环泵功率为55 k w，流量为3m3/min。使用中有时出现的土仓内循环流量不足，建议增加循环流量至6 m3/min以上 。 ②刀盘中心冲刷装置（图2），为固定在回转接头处的两寸管来加强土仓中部刀盘上渣土的冲刷，防止因时间久了渣土在刀盘中心区域处沉积聚而堵塞通道，PO循环泵在实际使用过程中的作用明显。刀盘中心处的8个渣土出口，除了装有2寸管冲刷前置没有出现堵塞，其于的都被粘土堵死，对于这一现象，建议安装一条4寸管固定在密封隔板上（图2所示），可对回转中心区域的8个开口位置进行冲洗（图1所示），防止刀盘中心结泥饼。③泥浆中加入分散剂（工业用洗涤材料，洗衣粉等），改良泥浆指标，以增加碴土的流动性，利于碴土的排出。加强流体的流动性，可大大降低泥饼的形成或化解初步形成的泥饼。 图2 图1 2．刀盘的开口率： 盾构在粉质粘土地层中掘进，开口率偏小容易使刀盘结泥饼，造成排土不畅。泥水平衡系统不能建立或泥水压力过小，加剧刀具和刀盘的磨损。掘进过程中，正面阻力过大造成盾构推进困难和地面隆起变形。排泥不畅，造成送排泥流量严重失调，从而破坏开挖面的泥水平衡。合理设计刀盘的开口率，保证进出渣土通畅。 3．泥浆指标控制：根据泥水处理系统的自造浆能力，随着推进环数的增加，泥浆越来越浓，粘度也呈直线上升。需防止泥浆粘度过高，出现结泥饼现象。泥水盾构施工中，泥浆起着非常重要的作用。保持浓度较低的泥浆，有利于泥土的排出。掘进中使用低密度，低粘性甚至清水循环，时刻检测泥浆的黏度，比重等参数，确保合格的泥浆指标。在保证开挖面的稳定和不低于流体临界沉降点的基础上，可适当下调泥水比重的范围。泥浆指标的控制参数：比重为1.10～1.15 g/cm3，粘度18秒左右。为了加强对泥浆指标的控制，除了泥浆管路上安装的自动检测装置外还需人工监测，每环掘进期间对土仓输入和输出的泥浆检测频率大概为3～4次。 4．保护刀盘刀具：在掘进时容易造成刀盘上粘有泥土，当产生泥饼后，泥饼会裹住滚刀使滚刀偏磨，无法正常的切削土体，造成刀盘开挖直径减小，掘进速度急剧下降，同时造成刀盘油温过高而使盾构无法掘进。推进中土舱内泥土也有排不尽的，为防止粘土集结在刀盘上，可通过洗舱来解决。在停止推进时，加快刀盘的转速，清洗刀盘上的粘土。通过刀盘的顺，逆时针旋转来增加环流对刀盘上的泥土的有效冲刷。充分利用机内的注水系统，稀释密封仓里的泥浆粘度，降低密封仓温度，冷却刀具。如发现渣土排出口堵塞，必需进行逆洗清除障碍物时，需防止水锤的产生（在堵仓，管时产生）保护好泵和管路不破裂。严格控制逆洗次数和时间，提高泥水运行流量，排出的干沙量控制在理论值附近，做好开挖面的地面监测，随时掌握沉降情况，用以调整开挖面压力。 五. 掘进控制：粘土层土体稳定性较好，能较好保持