【文章內(nèi)容簡介】 層易判定并能利用浮力等性質(zhì)。泥水材料（1）水：清水；（2）膨潤土：主要成分是蒙脫土，它具有形成泥壁等多方面的優(yōu)越性，但這種土的分離困難和經(jīng)濟(jì)成本上的問題，很難說是最好的材料，僅局限于部分使用；（3）粘性土：是易采集的粉砂土、粘土和膠狀現(xiàn)場土，雖比蒙脫土質(zhì)量差，但含有伊利土和高嶺土等成分，容易分離和棄土，并具有形成泥壁等性能，受到廣泛使用；（4）CMC：能增加粘度和提高泥壁形成性能；燒堿：作為分散劑，防止粘粒聚合成絮狀。拌制泥漿前，應(yīng)進(jìn)行泥漿配合比的設(shè)計(jì)，膨潤土泥漿常規(guī)配比如表61所示：表61 膨潤土造漿配比表(占水的百分比)水粘土CMC膨潤土燒堿1按比重要求加入%～%8％～%新制備的泥漿必須在泥漿池存放一定時(shí)間后才能使用。其性能指標(biāo)應(yīng)符合表62的規(guī)定：表62 制備泥漿的性能指標(biāo)項(xiàng)次項(xiàng)目性能指標(biāo)檢驗(yàn)方法1比重～泥漿比重計(jì)2粘度20～25s500ml/700ml漏斗法3含砂率5%含砂量法4膠體率95%量杯法5失水量15ml/30min失水量儀6泥皮厚度1～3mm/30min失水量儀7PH值8～10PH試紙?jiān)谑┕ぶ?，每推進(jìn)一環(huán)對泥水進(jìn)行測定，一旦發(fā)現(xiàn)泥漿劣化，要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。另外，根據(jù)不同的土質(zhì)，也要及時(shí)對泥漿進(jìn)行調(diào)整。盾構(gòu)施工各地層泥水性能指標(biāo)見表63。表63 盾構(gòu)施工各地層泥水性能指標(biāo)部位（地層）泥漿比重酸堿度粘度(s)失水率膠體率端頭加固段8到1025≤15mL/30min≥96%圓礫8到102530≤15mL/30min≥96%中、粗砂8到102530≤15mL/30min≥96%粗砂(含粒徑10cm以上卵石)8到103540≤15mL/30min≥96%中粗砂(含粘土)8到1018≤15mL/30min≥96% 泥水壓力管理（1）切口水壓設(shè)定在泥水加壓式盾構(gòu)施工中，加在開挖面上的力，即用泥水使開挖面保持穩(wěn)定的力，通常應(yīng)與作用在開挖面上的土壓在對抗中保持平衡，水壓與開挖面上含水土體的垂直作用的重力和土的內(nèi)摩擦角大小有關(guān)。切口水壓的設(shè)定如下：切口水壓 = P + ～P：土壓（含水壓），自然狀態(tài)下盾構(gòu)機(jī)頭部2/3高度處的壓力。（2）設(shè)定切口水壓的管理 切口水壓的上、下限設(shè)定值通過計(jì)算靜止土壓力和主動(dòng)土壓力進(jìn)行控制。每個(gè)地點(diǎn)切口水壓設(shè)定值可通過施工經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。切口水壓上限值切口水壓下限值 ①無粘性土主動(dòng)土壓力： ②粘性土主動(dòng)土壓力： ③水壓力： ④①、②、③、④式中，—各層土的容重，KN/m3；—各層土的厚度（算至隧道2/3高度處），m；—靜止側(cè)壓力系數(shù)按經(jīng)驗(yàn)確定：中粗砂k=、圓礫k=；—主動(dòng)土壓力系數(shù)，為土的內(nèi)摩擦角，c為土的粘聚力；為水的容重，KN/m3；為地下水高度（地下水位至隧道2/3高度處），m。（3）設(shè)定切口水壓的修正每一環(huán)掘進(jìn)后對地面沉降量進(jìn)行分析，對切口水壓值進(jìn)行修正。除了修正每一調(diào)查點(diǎn)的設(shè)定切口水壓值外，對設(shè)定的切口水壓值尚需周密地考慮對開挖面狀態(tài)的適應(yīng)情況，進(jìn)行推測并跟蹤修正是至關(guān)重要的。 泥漿循環(huán)系統(tǒng)管理泥水盾構(gòu)是用泥水加壓密閉的開挖面，不能直觀目視開挖面狀態(tài)及掘削狀況。為此，采用綜合管理送排泥狀態(tài)、開挖面泥水壓力以及泥水處理設(shè)備等運(yùn)轉(zhuǎn)狀況來進(jìn)行推測，以便及時(shí)處理突如其來的異常情況。（1）通過對盾構(gòu)掘進(jìn)速度、切口水壓、泥水密度、排泥流量等數(shù)據(jù)采集、分析來監(jiān)視開挖面穩(wěn)定狀況，并通過調(diào)整泥水各項(xiàng)性能指標(biāo)確保開挖面的穩(wěn)定。（2）泥水加壓和循環(huán)系統(tǒng)中央管理控制內(nèi)容：①送排泥泵的起動(dòng)、停止；②送排泥流量，送排泥泵的轉(zhuǎn)速；③盾構(gòu)掘進(jìn)狀態(tài)和旁通狀態(tài)送排泥管內(nèi)水壓；④盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)，為保持切口水壓對送泥水壓的控制等。⑤管內(nèi)沉淀臨界流速的維持是采取用電磁流量儀測定實(shí)際流量，將它和預(yù)先由管徑計(jì)算的沉淀臨界流量的差值，通過改變泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行校正，并自動(dòng)控制在沉淀臨界流速以上的方法。此外，對于最關(guān)鍵的切口壓力的控制，送泥泵要使用可變速泵，若使用定速泵，那么在送泥管中途和返回調(diào)整槽途中就要設(shè)有自動(dòng)控制閥，隨著掘進(jìn)、排泥及其它變化，由泥水壓力儀來檢測開挖面水壓的變動(dòng)，自動(dòng)演算與開挖面設(shè)定的水壓差。使用可變速泵，由轉(zhuǎn)速、自動(dòng)控制閥自動(dòng)控制開度，通過調(diào)節(jié)送入開挖面的泥水量來控制切口水壓，達(dá)到開挖面穩(wěn)定。同時(shí)也能測定各泵的轉(zhuǎn)速、電流值以及確認(rèn)排泥泵的增設(shè)時(shí)間。此外，根據(jù)上述狀況還可以推測管路堵塞位置。⑥為了保持開挖面泥水壓力，閥類操作采取自動(dòng)控制，由轉(zhuǎn)換程序裝置控制進(jìn)行自動(dòng)管理。在節(jié)假日以及故障等停止掘削期間的開挖面水壓，同樣也由開挖面泥水壓力儀、自動(dòng)控制閥和自動(dòng)保壓泵的聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)裝置，自動(dòng)進(jìn)行控制。（3）泥水平衡控制泥水平衡控制的目的是使泥水加壓式盾構(gòu)開挖面的土體壓力達(dá)到平衡，保持開挖面的穩(wěn)定。在盾構(gòu)施工中要使盾構(gòu)開挖面壓力絕對平衡是不可能的，因?yàn)槭艿蕉軜?gòu)掘進(jìn)速度、地層變化、掘進(jìn)深度及掘進(jìn)長度等多種因素干擾，必須通過監(jiān)控手段去達(dá)到動(dòng)態(tài)上的相對平衡，以求開挖面的穩(wěn)定。（4）泥水輸送控制①當(dāng)開挖面水壓高于上限值時(shí)，則暫停掘進(jìn)，通過旁路調(diào)節(jié)。此時(shí)壓力從逸流閥卸掉，開挖面水壓恢復(fù)正常，逸流閥自動(dòng)關(guān)閉。再把泥水送進(jìn)土倉，如果開挖面水壓還高于上限值時(shí)，如果引起即發(fā)生土倉或排泥管道口阻塞，則進(jìn)入逆洗狀態(tài)，必要時(shí)調(diào)整切口水壓設(shè)定值。②當(dāng)排泥流量低于下限值時(shí)，暫停掘進(jìn)，通過旁路調(diào)節(jié)。如果引起管道阻塞，則進(jìn)入逆洗狀態(tài)，必要時(shí)調(diào)整排泥流量設(shè)定值。③管道阻塞時(shí)，通過進(jìn)入逆洗狀態(tài)清理管道，再進(jìn)行正常循環(huán)，如此反復(fù)，使管道保持暢通。④泥水輸送的控制通過可編程邏輯控制器對分布在地面、隧道內(nèi)、盾構(gòu)臺車上泥水輸送系統(tǒng)的各類泥漿泵和閥進(jìn)行控制。中央控制盤根據(jù)泥水輸送監(jiān)控系統(tǒng)主控程序要求，協(xié)調(diào)泥水循環(huán)控制系統(tǒng)正常運(yùn)行。（5）停歇時(shí)的管理停止掘削時(shí)，泥漿循環(huán)系統(tǒng)繼續(xù)循環(huán)3～5分鐘，確保排泥管里的泥渣被循環(huán)出地面泥漿池，留在泥漿管里的泥漿液性能較好，不容易發(fā)生沉淀和堵塞。本工程按照設(shè)計(jì)提供的送泥流量為800m3/h為標(biāo)準(zhǔn)，臨界流速需要的流量616m3/h ，使切削土層顆粒懸浮于泥漿中不沉淀。（6）掘削排土量的檢查掘削出來的土通過排泥管排出，由儀器測定送泥水和排泥水的差，通過計(jì)算求出實(shí)際土粒子量（干砂量）。將電磁流量儀和差壓密度計(jì)（或λ射線儀）等儀器安裝在送泥豎管和排泥豎管途中，測量管內(nèi)的流量和密度。根據(jù)土粒子比重值算出土粒子量，從排泥流量和送泥流量的差值上計(jì)算出土粒子量（原則上是計(jì)算每一環(huán)的掘削出土量）。掘進(jìn)過程中必須嚴(yán)格控制掘削量，發(fā)現(xiàn)超挖和負(fù)挖現(xiàn)象及時(shí)調(diào)整。理論掘削量W（干砂量）可由下式計(jì)算得到：G=(πD2L/4)(1α/100)= (247。4)()=179。實(shí)際掘削量W’可由下式計(jì)算得到：W39。：實(shí)際掘削量(kN/Ring)rs ：土的比重；Q1：排泥流量(m3/min)；ρ1：排泥密度(kN/m3)；Q0：送泥流量(m3/min)；ρ0：送泥密度(kN/m3)；t：掘削時(shí)間(min)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)掘削量過大時(shí)，應(yīng)立即檢查泥水密度、粘度和切口水壓。此外，也可以通過地面監(jiān)測，調(diào)查地面沉降情況，在查明原因后應(yīng)及時(shí)調(diào)整有關(guān)參數(shù)，確保開挖面穩(wěn)定。 盾構(gòu)（常規(guī)）掘進(jìn) 盾構(gòu)掘進(jìn)方向控制（1）采用自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)和人工測量輔助進(jìn)行姿態(tài)監(jiān)測在本區(qū)間中盾構(gòu)機(jī)采用的測量系統(tǒng)是力信RMSD盾構(gòu)自動(dòng)導(dǎo)線系統(tǒng)，能夠全天候的動(dòng)態(tài)顯示盾構(gòu)機(jī)當(dāng)前位置相對于隧道設(shè)計(jì)軸線的位置偏差，主司機(jī)可根據(jù)顯示的偏差及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)狀態(tài)，使得盾構(gòu)機(jī)能夠沿著正確的方向掘進(jìn)?？奢^好調(diào)整與控制盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)方向，使其始終保持在允許的偏差范圍內(nèi)。但由于盾構(gòu)推進(jìn)導(dǎo)向系統(tǒng)后視基準(zhǔn)點(diǎn)的前移，必須通過人工測量來進(jìn)行精確定位，以保證推進(jìn)方向的準(zhǔn)確可靠。并校核自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)及復(fù)核盾構(gòu)機(jī)的位置、姿態(tài)，確保盾構(gòu)掘進(jìn)方向的準(zhǔn)確性。（2）采用分區(qū)操作盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)油缸控制盾構(gòu)掘進(jìn)方向。①在上坡段掘進(jìn)時(shí)，適當(dāng)加大盾構(gòu)機(jī)下部油缸的推力與速度；在下坡段掘進(jìn)時(shí)，則適當(dāng)加大盾構(gòu)機(jī)上部油缸的推力與速度；在左轉(zhuǎn)彎曲線段掘進(jìn)時(shí)，則適當(dāng)加大盾構(gòu)機(jī)右側(cè)油缸的推力與速度；在右轉(zhuǎn)彎曲線段掘進(jìn)時(shí)，則適當(dāng)加大盾構(gòu)機(jī)左側(cè)油缸的推力與速度；在直線平坡段掘進(jìn)時(shí)，則應(yīng)盡量使所有油缸的推力和速度保持一致。②在均勻的地質(zhì)條件時(shí)，保持所有油缸的推力和速度一致。 掘進(jìn)速度的控制正常掘進(jìn)條件下，掘進(jìn)速度應(yīng)設(shè)定為20～40mm/min。正常掘進(jìn)階段掘進(jìn)參數(shù)見表64。表64 正常掘進(jìn)階段掘進(jìn)參數(shù)表盾構(gòu)推力刀盤轉(zhuǎn)速推進(jìn)速度扭矩切口水壓5000～7000KN～20～40mm/min1500～2500KNm理論計(jì)算值P切=P壓＋盾構(gòu)掘進(jìn)速度設(shè)定時(shí)，注意以下幾點(diǎn)：（1）盾構(gòu)啟動(dòng)時(shí)，盾構(gòu)司機(jī)需檢查千斤頂是否頂實(shí)，開始推進(jìn)和結(jié)束推進(jìn)之前速度不宜過快，每環(huán)掘進(jìn)開始時(shí)，應(yīng)逐步提高掘進(jìn)速度，防止啟動(dòng)速度過大沖擊擾動(dòng)地層。（2）每環(huán)正常掘進(jìn)過程中，掘進(jìn)速度值應(yīng)盡量保持衡定，減少波動(dòng)，以保證切口水壓穩(wěn)定和送、排泥管的暢通。在調(diào)整掘進(jìn)速度時(shí)，應(yīng)逐步調(diào)整，避免速度突變對地層造成沖擊擾動(dòng)和造成切口水壓擺動(dòng)過大。（3）推進(jìn)速度的快慢必須滿足每環(huán)掘進(jìn)注漿量的要求，保證同步注漿系統(tǒng)始終處于良好工作狀態(tài)。（4）掘進(jìn)速度選取時(shí)，必須注意與地質(zhì)條件和地表建筑物條件匹配，避免速度選擇不合適對盾構(gòu)機(jī)刀盤、刀具造成非正常損壞和隧道周邊土體擾動(dòng)過大。 掘進(jìn)姿態(tài)的調(diào)整與糾偏在掘進(jìn)施工中，由于地質(zhì)突變等原因盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)方向可能會偏離設(shè)計(jì)軸線并超過管理警戒值。在穩(wěn)定地層中掘進(jìn)，因地層提供的滾動(dòng)阻力小，可能會產(chǎn)生盾體滾動(dòng)偏差；在線路變坡段或曲線段掘進(jìn)，有可能產(chǎn)生一定的偏差。因此應(yīng)及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)、糾正偏差。（1）參照上述方法分區(qū)操作推進(jìn)油缸來調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)，糾正偏差，將盾構(gòu)機(jī)的方向控制調(diào)整到符合要求的范圍內(nèi)。（2）在曲線和變坡段，必要時(shí)可利用盾構(gòu)機(jī)的超挖刀進(jìn)行局部超挖來糾偏。（3）當(dāng)滾動(dòng)角超限時(shí)，盾構(gòu)機(jī)會自動(dòng)報(bào)警，此時(shí)應(yīng)采用盾構(gòu)刀盤反轉(zhuǎn)的方法糾正滾動(dòng)偏差。 方向控制與姿態(tài)調(diào)整注意事項(xiàng)（1）在切換刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí)，應(yīng)保留適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔，切換速度不宜過快，切換速度過快可能造成管片受力狀態(tài)突變，而使管片損壞。（2）根據(jù)工作面地層情況應(yīng)及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，調(diào)整掘進(jìn)方向時(shí)應(yīng)設(shè)置警戒值與限制值。達(dá)到警戒值時(shí)就應(yīng)該調(diào)整程序。（3）蛇行糾偏時(shí)應(yīng)緩慢進(jìn)行，若糾偏過急蛇行反而更明顯。直線推進(jìn)時(shí)應(yīng)取盾構(gòu)當(dāng)前位置點(diǎn)與設(shè)計(jì)線上遠(yuǎn)方的一點(diǎn)作一直線，然后以這條線為新基準(zhǔn)進(jìn)行線形管理。曲線推進(jìn)時(shí)應(yīng)使盾構(gòu)當(dāng)前位置點(diǎn)與遠(yuǎn)方點(diǎn)的連線同設(shè)計(jì)曲線相切。（4）推進(jìn)千斤頂油壓調(diào)整不宜過快、過大，否則會造成管片局部破損甚至開裂。正確的管片選型，確保拼裝質(zhì)量與精度，使端面盡可能與計(jì)劃掘進(jìn)方向垂直。（5）盾構(gòu)始發(fā)到達(dá)時(shí)方向控制極其重要，應(yīng)按照始發(fā)、到達(dá)掘進(jìn)的有關(guān)技術(shù)要求，做好測量定位工作。 管片拼裝管片的拼裝流程見下圖：管片環(huán)成型整圓管片選型、下井和運(yùn)輸組織管片就位管片安裝區(qū)的清理管片安裝與連接管片環(huán)脫離盾尾后的二次緊固車外運(yùn)盾構(gòu)掘進(jìn)安裝位置千斤頂收縮伸出圖65 管片拼裝流程圖 拼裝前準(zhǔn)備1）隧道管片在地面上按拼裝順序排列堆放，并粘貼好管片接縫密封襯墊等防水材料，管片接縫的連接件和配件、防水墊圈等的數(shù)量規(guī)格準(zhǔn)備齊全，并隨第一塊管片運(yùn)送至工作面。2）盾構(gòu)推進(jìn)后現(xiàn)狀姿態(tài)應(yīng)符合拼裝要求，主要檢查盾構(gòu)姿態(tài)以下三方面：（1）距離：盾構(gòu)千斤頂頂塊與前一環(huán)管片環(huán)面的凈距必須大于管片寬度。（2）管片與盾殼四周空隙：檢查前一環(huán)管片與盾殼四周間隙情況，結(jié)合前一環(huán)成果報(bào)表決定本環(huán)拼裝的糾偏量及糾偏措施。（3）盾構(gòu)縱坡及舉重臂中心在平面和高程的偏離值，決定管片拼裝位置的調(diào)整措施和糾偏值。3）清除前一環(huán)環(huán)面和盾尾間隙內(nèi)雜物，檢查前一環(huán)環(huán)面防水材料是否完好，如有損壞應(yīng)及時(shí)采取修補(bǔ)措施，發(fā)現(xiàn)有環(huán)面質(zhì)量問題，必要時(shí)在新一環(huán)管片拼裝時(shí)采用糾正措施。4）全面檢查管片拼裝機(jī)的動(dòng)力及液壓設(shè)備是否正常，舉重鉗子是否靈活、安全可靠。 拼裝作業(yè)管片是在盾殼保護(hù)下，并在其空間內(nèi)進(jìn)行拼裝的。管片拼裝后直接形成隧道，所以拼裝質(zhì)量好否也就奠定了工程的質(zhì)量等級。管片拼裝一般均按照先下后上、先縱后環(huán)、左右交錯(cuò)、縱向插入、封頂成環(huán)的工藝進(jìn)行。（1）拼裝過程中按各塊管片位置，須縮回相應(yīng)位置的千斤頂，形成管片拼裝空間使管片到位，然后伸出千斤頂完成一塊管片的拼裝作業(yè)，千斤頂操作人員在反復(fù)伸縮千斤頂時(shí)必須做到保持盾構(gòu)不后退、不變坡、不變向的要求，并要與拼裝操作人員密切配合。（2）逐塊拼裝管片時(shí)要注意確保相鄰兩塊管片接頭的環(huán)面平正，內(nèi)弧面平正，縱縫的管片端面密貼。（3）最后封口塊插入拼裝前必須做好下列各項(xiàng)工作：當(dāng)采用縱向全插入成環(huán)工藝時(shí)，檢查千斤頂頂塊到前一環(huán)環(huán)面凈距要足夠；檢查已拼裝管片的開口尺寸，要求略大于封口塊管片尺寸。拼裝機(jī)把封口塊管片送到位，伸出對應(yīng)的盾構(gòu)千斤頂將封口塊管片插入成環(huán)，并全面檢查所有縱向螺栓。（4）在管片環(huán)脫離盾尾后對管片連接螺栓進(jìn)行二次緊固，并隨時(shí)緊固。拼裝過程中遇有管片損壞，應(yīng)及時(shí)用規(guī)定材料修補(bǔ)。在拼裝全過程必須保持已成環(huán)管片環(huán)面及拼裝管片各個(gè)面清潔。管片拼裝時(shí)對盾尾刷的保護(hù)盾構(gòu)掘進(jìn)必須加強(qiáng)盾尾密封的保護(hù)，建立盾尾油脂加注計(jì)劃，并嚴(yán)格按照計(jì)劃進(jìn)行盾尾油脂加注。在盾構(gòu)推進(jìn)完成后，必須對管片拼裝