【導讀】珠江三角洲城際快速軌道交通廣州至佛山段施工14標段下穿珠江施工方案。中鐵二局股份有限公司

　　

【正文】 意大利 Palmieri（龐萬力） 進口的耐磨性好、破巖能力強的重型 刀圈的 刀具，計劃于盾構(gòu)正式下穿前，更換此刀具。 該刀具刀圈硬度在 2500kg/cm2以上，適用于最大 強度為 的 微風化巖。 此外，為確保盾構(gòu)下穿珠江時，輔助施工措施可以及時的跟上盾構(gòu)作業(yè)，項目部組織購置其他設(shè)備如雙液漿注漿機、 及 的抽水泵 、發(fā)電機、空壓機、小型攪拌機 等設(shè)備。 在盾構(gòu)正式下穿珠江前，項目部 物資 部門將提前與物資供應(yīng)單位聯(lián)系，做好保供準備，如管片廠家、同步注漿材料供應(yīng)廠家等。避免因材料供應(yīng)不及時，導致盾構(gòu)機較長時間的停機于江底。 材料清單如下表： 序號 材料名稱 儲備數(shù)量 備注 1 管片 180環(huán) 2 河砂 40m3 同步注漿材料 3 粉煤灰 30t 4 水泥 30t 5 膨潤土 10t 6 各類油脂 各 10桶 7 泡沫劑 10桶 對于一些盾構(gòu)機易損或常用配件，項目部的機電部及物資部提前做好儲備工作。 施工日期 本區(qū)間盾構(gòu)掘進巖層主要為 9，根據(jù)右線盾構(gòu)始發(fā)段及試掘進段掘進珠江三角洲城際快速軌道交通廣州至佛山段施工 14 標段【沙涌站～沙園站盾構(gòu)區(qū)間】 下 穿 珠 江施工 方案 中鐵二局股份有限公司 14 情況， 考慮開倉、換刀等因素 ， 右線盾構(gòu)施工籌劃如下： 序號 日期 工作內(nèi)容 備注 1 2020年 11月 5日～ 2020年 1月 27日 完成掘進拼裝 1環(huán)～ 195環(huán) 2 2020年 1月 28日～ 2020年 5月 20日 完成 下穿珠江段 196環(huán) ～ 460環(huán) 掘進 含開倉換刀 時間 左線 盾構(gòu) 下穿珠江北航道 施工籌劃如下： 序號 日期 工作內(nèi)容 備注 1 2020年 5月 15日～ 2020年 7月 3日 完成掘進拼裝 1環(huán)～ 214環(huán)； 115環(huán)附近換刀及換刀前 4次開倉檢查 2 2020年 7月 4日～ 2020年 9月 18日 完成掘進拼裝 215～ 445環(huán) 含開倉換刀時間 盾構(gòu)掘進模式選擇 盾構(gòu)下穿珠江施工， 以快速、勻速通過為前提， 根據(jù)不同地層采用不同掘進模式，對全風化、強風化圍巖 采用土壓平 衡模式掘進 ；對中風化、微風化圍巖 地層，應(yīng)充分利用圍巖穩(wěn)定性， 采用半敞開模式掘進，土倉內(nèi)碴土 的 高度 至 土倉的 3/4，剩余 1/4 將以氣壓代替（碴土高度位于人閘附近）。 盾構(gòu)掘進段劃分 盾構(gòu)下穿珠江 施工具體 分為兩部分 ： 第一部分為盾構(gòu) 試 掘進 段為人機磨合及摸索盾構(gòu)下穿珠江的具體參數(shù)階段 ； 第二部分為盾構(gòu)正式下穿段此階段采用 試掘進 段的 摸索出的最優(yōu)參數(shù)進行 施工。 過江前提前50m 的試驗段掘進施工中 ， 刀盤周邊刀采用正式下穿珠江時的重型刀具， 測量 出周邊刀的磨損量。 詳細如下表： 左右線下穿珠江北航道掘進段劃分 隧道 試驗 段掘進階段環(huán)號 下穿珠江段環(huán)號 右線 58環(huán)～ 195環(huán) 196環(huán)～ 430環(huán) 左線 100環(huán)～ 215環(huán) 216環(huán)～ 445環(huán) 4, 設(shè)備檢修及換刀位置選擇 根據(jù)設(shè)計藍圖及勘察報告，盾構(gòu)隧道 105 環(huán) ～ 115 環(huán)為微風化地層，項目部將在此段進行停機檢查設(shè)備及更換重型刀具。 左線計劃 115 環(huán)處換刀，右線 112 環(huán)換刀。 設(shè)備檢修 具體的設(shè)備檢查包括 鉸接密封、 螺旋機密封、盾尾密封、泡沫系統(tǒng)、同步注漿系統(tǒng)、二次注漿設(shè)備等。 珠江三角洲城際快速軌道交通廣州至佛山段施工 14 標段【沙涌站～沙園站盾構(gòu)區(qū)間】 下 穿珠 江施工 方案 中鐵二局 股份有限公司 15 更換刀具 下穿珠江航道前， 由于 強風化、中風化及 微風化圍巖穩(wěn)定，更換刀具采用常壓 開艙方式 作業(yè)。 下穿珠江北航道段， 根據(jù)掌子面情況，選擇常壓換刀 或 氣壓換刀方案 。 常壓換刀分 2 種，第一種是在圍巖非常穩(wěn)定情況下，一次性完成整盤刀具的跟換； 第 二 種為多次 常壓換刀方式 ，即每次 開艙 更換 3～ 4 把刀具， 換完后， 立即 恢復掘進，掘進 2～ 3環(huán)，再 次 開倉換刀， 分 數(shù)次完成整盤刀具的更換，降低一次性更換可能出現(xiàn)的危險 。 右線 預計開倉檢查及換刀位置如下： 序號 環(huán)號 隧道圍巖情況 開艙檢查方式 1 230 79 常壓 開艙 檢查 2 240 79 常壓 開艙 檢查 3 265 79 常壓 開艙 檢查 4 280 79 常壓 開艙 檢查 5 300 789 常壓 開艙 檢查 6 320 789 常壓 開艙 檢查 7 345 789 常壓 開艙 檢查 8 370 89 常壓 開艙 檢查 9 390 789 常壓 開艙 檢查 10 410 89 常壓 開艙 檢查 11 430 9 常壓 開艙 檢查 左線預計開倉檢查及換刀位置如下： 序號 環(huán)號 隧道圍巖情況 開艙檢查方式 1 210 8 常壓 開艙 檢查 2 230 89 常壓 開艙 檢查 3 250 89 常壓 開艙 檢查 4 265 89 常壓 開艙 檢查 5 290 7 常壓 開艙 檢查 6 310 78 常壓 開艙 檢查 7 330 78 常壓 開艙 檢查 8 365 89 常壓 開艙 檢查 9 385 789 常壓 開艙 檢查 10 410 78 常壓 開艙 檢查 11 430 8 常壓 開艙 檢查 下穿珠江前二次 注漿 項目部計劃在 100 環(huán) 后每隔 5 環(huán) 進行整環(huán)的二次注漿，形成管片環(huán)箍，防止地下水在管片壁后竄流。 下穿珠江北航道過程中 ，對脫出盾尾的 3～ 5 環(huán) 管片進行跟蹤 二次 注漿 形成環(huán)箍 ，防止管片壁后的水竄流進入土倉 。 珠江三角洲城際快速軌道交通廣州至佛山段施工 14 標段【沙涌站～沙園站盾構(gòu)區(qū)間】 下 穿 珠 江施工 方案 中鐵二局股份有限公司 16 盾構(gòu) 始發(fā)段及 試掘進段 掘進參數(shù)總結(jié) 對右線盾構(gòu)始發(fā)段及盾構(gòu)下穿珠江段試掘進段施工參數(shù)如下表： 環(huán)號 1壓力 （ bar） 掘進速度mm/min 刀盤轉(zhuǎn)速（ r/min） 工作壓力 (bar) 總推力 （ t） 出土量 （ m3） 隧道 圍巖 1~5 25~30 ~ 190~200 580~650 65 8 6~20 ~ 15~25 ~ 120~180 800~1100 63~65 87 21~53 ~ 25~35 ~ 75~125 400~700 60~65 7 54~60 ~ 10~20 ~ 100~150 600~900 60~63 9 61~75 0 5~10 ~ 130~165 700~900 60~65 9 76~136 0 5~10 ~ 100~120 700~730 60~63 9 137~190 30~50 ~ 70~100 400~700 60~65 7 191~197 ~ 8~20 ~ 90~100 500~600 60~65 79 198~207 5~10 ~ 85~100 560~700 60~65 9 土倉壓力 7地層應(yīng)充分利用圍巖的穩(wěn)定性，應(yīng)避免較高土壓下刀盤結(jié)泥餅。采用半敞開式掘進模式， 1土艙壓力控制在 左右，可以有效的增加掘進速度。 9地層穩(wěn)定，掌子面無風化裂隙、裂隙水。 1土艙壓力控制為 0， 3土艙壓力控制在 0～ 左右。 試掘進段 9地層采用敞開式掘進截圖 盾構(gòu)在 7 地 層 掘 進 速 度 在 25 ～35mm/min。 89地層掘進速度在 3～ 15 mm/min。 9地層掘進需保 護刀具，總推力必須嚴格控制。巖層中沙礫較多，硬度大容易磕壞刀圈 。 試掘進段 9地層掘進速度及推力 總推力大小根據(jù)掘進模式來控制， 7地層土壓平衡模式 或半敞開模 下，總推力控制在 800～ 1000t，敞開模式下掘進 450t～ 600t， 9地層敞開式模式下， 為保護刀具 ，總推力控制在 700～ 730t 之間。 珠江三角洲城際快速軌道交通廣州至佛山段施工 14 標段【沙涌站～沙園站盾構(gòu)區(qū)間】 下 穿珠 江施工 方案 中鐵二局 股份有限公司 17 對 7地層，刀盤 的 扭矩 與 碴土的性狀有很大關(guān)系，在碴土改良較好的情況下，刀盤工作壓力控制在 75~125bar。扭矩控制在 1599KNm~2400 KNm。 9地層抗壓強度大，耐磨性好，為確保掘進速度及保護刀具，刀盤工作壓力控制在 80~110bar。扭矩控制在 1500 KNm~2090 KNm。 9地層刀盤工作壓力、轉(zhuǎn)速及扭矩 空氣、泡沫 對 7的強風化地層采用的軟土地層的改良方式，即泡沫發(fā)泡率控制在 12～ 20 倍 ,充分的膨 化碴土，降低碴土粘性，防止刀盤結(jié)泥餅。 針對 9微風化的硬巖，泡沫發(fā)泡率控制在 5～ 8 倍（空氣總流量 240L/min，泡沫混合液總流量控制 40L/min）。旨在潤滑、保護刀具，加水的作用主要還是降溫。 加水量 7地層加水量，控制在 45%～ 60%之間 ， 總加水量約 12～ 14m3。 9地層加水量控制在 20%～ 25%左右，總加水量約 4～ 7m3。 碴溫控制 對 7地層， 碴土溫度控制在 37℃ 以內(nèi) ， 超過 45℃ 就有可能結(jié)泥餅 。 應(yīng)該立即進行碴土的分析，條件許可情況下，進行開艙檢查；條件不允許，采取降低土倉壓力 、反復正反轉(zhuǎn)刀盤、加水洗倉的手段進行處理。 珠江三角洲城際快速軌道交通廣州至佛山段施工 14 標段【沙涌站～沙園站盾構(gòu)區(qū)間】 下 穿 珠 江施工 方案 中鐵二局股份有限公司 18 始發(fā)段 及試掘進段 出土量基本都是控制在 60～ 65m3之間，屬于正常范圍。 下穿珠江期間，每推進 100mm 即進行出土量統(tǒng)計，以及時完善推進參數(shù)，總量控制在 60～ 65m3之間。 通過測量人員的人工復測，將數(shù)據(jù)進行整理， 始發(fā)段及試掘進段的成型隧道管片姿態(tài)均在177。 50mm 范圍內(nèi)（規(guī)范允許偏差值177。 100mm 范圍內(nèi)）。 水平偏差 37～ 38范圍內(nèi)，垂直在 29～ 30范圍內(nèi) 。 下穿珠江期間，每天須進行管片姿態(tài)的人工復測，以確保隧道成型管片姿態(tài)均在177。 50mm 范圍內(nèi)。 6 穿越珠江北航道技術(shù)措施 加強盾構(gòu)機的日常保養(yǎng)工作，跟班機修必須每日巡查，發(fā)現(xiàn)異常時，及時上報維修。在正式下穿珠江北航道前， 必須 對盾構(gòu)機進行全面的檢查，確保機械性能正常，避免在下穿珠江北航道過程中因機械問題影響正常推進 ，具體檢查項目如下： （ 1）、刀具檢查 根據(jù)本標段線路及沿線地質(zhì)、建構(gòu)筑物等情況， 于右線 112 環(huán)、左線 115 環(huán)處各進行 1 次開艙換刀，更換整盤厐萬利刀具。 在下穿珠江北航道前， 190 環(huán)附近，再次開艙檢查刀具的磨損情況，磨損 超過 10mm 的周邊刀必須 及時進行更換 ，磨損 超過 15mm 的面刀也必須進行更換 。同時徹底清理已經(jīng)附著在刀盤、刀具上的 碴 土，避免其在下穿期間的較高土壓推進模式下結(jié)成泥餅。 珠江三角洲城際快速軌道交通廣州至佛山段施工 14 標段【沙涌站～沙園站盾構(gòu)區(qū)間】 下 穿珠 江施工 方案 中鐵二局 股份有限公司 19 海瑞克盾構(gòu)機刀盤構(gòu)造圖 海瑞克盾構(gòu)機刀 具分類 圖 （ 2）、密封檢查 盾尾密封系統(tǒng)采用先進的盾尾注脂系統(tǒng)和極好密封性能的密封尾刷相結(jié)合，盾尾設(shè)置三道尾刷，能夠承受 的最大壓力，盾構(gòu)油脂管路和注漿管路在檢修中已經(jīng)全部疏通。本區(qū)間始發(fā)前 已經(jīng) 全部更換新的尾刷， 能 滿足本標段 過江 施工需要。 ①下穿珠江北航道前 ，對鉸接密封進行檢查，觀察是否有密封不嚴、滲漏水的情況。發(fā)現(xiàn)有滲漏水情況 時，及時采取修復措施。 ②對盾尾密封進行全面檢查。對經(jīng)常漏漿的地方的盾尾刷進行更換，避免下穿期間漏漿，導致上層覆土沉降，發(fā)生透水事故； 珠江三角洲城際快速軌道交通廣州至佛山段施工 14 標段【沙涌站～沙園站盾構(gòu)區(qū)間】 下 穿 珠 江施工 方案 中鐵二局股份有限公司 20 ③ 對螺旋機密封進行檢查。螺旋機閘門是易損件，經(jīng)常出現(xiàn)關(guān)閉不嚴、無法閉合等情況發(fā)生，導致螺旋機閘門漏氣、漏水、漏 碴 ，土倉壓力無法保證。所以在 過江前，對螺旋機閘門進行仔細檢查，發(fā)現(xiàn)有磨損嚴重的，及時進行更換。 （ 3）、 碴 土改良系統(tǒng)改造 盾構(gòu)機配有兩套碴土改良系統(tǒng)：泡沫系統(tǒng)和膨潤土系統(tǒng)。兩者共用一套輸送管路，在 1 號拖車處相接，也可通過該管路注水。 A、泡沫系統(tǒng) 盾構(gòu)機配有一 套泡沫發(fā)生系統(tǒng)，用于對碴土進行改良。泡沫系統(tǒng)主要由泡沫泵、高壓水泵、電磁流量閥、泡沫發(fā)生器、壓力傳感器、管路組成。 B、膨潤土系統(tǒng) 盾構(gòu)機還配有一套膨潤土注入系統(tǒng)。在不使用泡沫的情況下，關(guān)閉泡沫輸送管道，同時將膨潤土輸送管道打開，通過砂漿泵將膨潤土壓入刀盤、土倉和螺旋輸送機內(nèi)，達到改良碴土 的 目的。 泡沫系統(tǒng)可實現(xiàn)自動、半自動、手動三種控制方式，可根