Ａ ｒｃｈｉｔｅｃｔｕ ｒａＩ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉ建筑设计＿ 个掘进循环从拼装完管片开始掘进起，操作步骤如下： ①通知地面打开泥水处理系统； 整幅度原则上控制３以内，保证整个隧道的平直性。根据实际操作情 况调节； ②依次打开进排浆系统进行内循环，调节完成后打开推进系统 进行硬推进（不开外循环、不转动刀盘），泥水循环如图１所示； ③推力继续增大获得掘进速度后，就打开进排浆闸阀，关闭旁 通阀，进行排浆作业，此过程中继续推进，刀盘转速为３．４ｒｐｍ； ⑥在掘进过程中要坚持同步在盾壳外注高浓度的膨润土，配合 比为膨润土：纯碱：ＣＭＣ：水＝１６０：３：２：１０００。 ５地面沉降控制办法 ５．１排碴控制 ④掘进时，尽量加大推力以提高推进速度，开始时排浆量Ｑ控 制在２００ｍ。／ｈ左右，然后根据掘进的情况可降低排浆量，排浆量Ｑ按 根据ＡＶＮ２４４０ＤＳ盾构机自身性能，采取以下措施控制排碴： ①停机前１０ｃｍ一２０ｃｍ打开旁通阀，采取硬顶的办法，使刀盘仓 “４．１对开挖土量管理”所述进行控制； ⑤掘进完成后，及时关闭刀盘，转为内循环，同时切入管片拼 装模式，管片拼装完成后转入推进模式，进行下一环的掘进。 充满碴土，避免掌子面坍塌造成排碴量过大； ②开始掘进前先转动刀盘，避免开启抽取阀时由于刀盘压力过 大导致排碴量过大； ③在保证不堵管的前提下尽量降低排浆量； ④加快推进速度，减少排浆时间。 Ｐ１．１ 通过上述方法，排碴量可以得到有效的控制，从而有效控制地 泥水处理系统 表沉降。 ５．２保证掌子面稳定 ５．２．１泥水压力的控制 泥水加压盾构是通过加入封闭仓内一定压力、一定质量的泥 水，并在掘进过程中始终保持开挖土与排出土量平衡，以保证盾构 抽取阀１ Ｐ２．１ Ｐ２．３ ２ Ｐ２．２ Ｐ２．３ Ｐ２．４ 密封仓内压力Ｐｌ与作业面正面压力Ｐ０（土压力与水压力之和）平 衡。在浅埋地段，当Ｐ１＞ＰＯ很多时，地面可能隆起；当Ｐ１＜ＰＯ很多 图１泥水循环示意图 时，地面可能超沉，超限的隆起或超沉可能引起地表的开裂或地面 水和地下水的连通从而增大盾构的压力。一般控制在Ｐ１＝Ｐ０＋２０ 泥水通过进浆泵、旁通阀和各排浆泵的循环为内循环，而泥水 通过进浆泵、环形喷嘴进浆阀、抽取阀１和各排浆泵的循环为外循 环。操作时注意事项如下： ①掘进开始时，若遇到旁通阀至刀盘舱段的排浆管堵塞，可停 止推进，利用进浆压力反冲，待冲通后进行排浆作业的同时立即进 行推进； （Ｋｐａ）左右。因此，在盾构推进过程中应量￣ｌＪｐ１与Ｐ０，并利用监测 信息技术指导掘进管理，根据量测数据及时调整泥水压力。泥水压 力控制程序如图２所示。 ②掘进过程中如果排浆量降为１５０ｍ。／ｈ时，需要进行内循环 时，关闭刀盘和进排浆阀，进行内循环，管内碴土循环干净后，开 启推进系统进行硬推进，待达到一定的推力和速度后，打开排浆闸 阀、转动刀盘，进入掘进模式，此过程中继续推进； ③快要掘进完成时，可以进行内循环硬掘进，硬掘进的距离 要根据掘进情况（推力、出碴量、刀盘扭矩等数据）及实际经验确 定： ④盾构司机、泥水处理系统司机、地面沉降监测组必须保持联 系，及时反映出碴变化情况、地质沉降数据等，盾构司机根据地面 反馈信息对盾构掘进参数做适当的调整； ⑤由于砂层无稳定性，无法承载盾构机的重量，使得盾构机在 停机的过程中自然下沉，对此要将导向油缸始终控制为“抬头”趋 势，其具体控制参数则根据实际的偏差量进行调整，导向油缸的伸 出长度保持５０ｍｍ左右为宣。盾头、盾尾的水平偏差和垂直偏差的调 图２泥水压力控制程序图 ２０１ １年第１０卷第４期 一９７ ＿建筑设计Ｉ Ａ ｒｃｈｉｔｅｃｔｕ ｒａＩ Ｄｅｓｉｇｎ ５．２．２泥水质量控制 ②凝结的浆液将作为盾构施工隧道的第一道防水屏障，增强隧 道的防水能力； 泥浆控制参照地下连续墙稳定液体管理标准，不同之处在于 泥水式盾构原则上使用开挖粘土泥浆，泥浆密度大，循环泥浆量 大，对开挖面稳定而言，高稠度、高粘性的泥浆较理想，但因输送 和处理设备易超负荷，故应对于不同围岩加以控制。而且泥浆性状 受开挖面土体影响大，特别是在渗透系数大、细粒含量少的砂砾石 地层，更须慎重对待。泥浆控制，除保持开挖面稳定外，对泥浆稳 ③为管片提供早期的稳定并使管片与周围岩体一体化，有利于 盾构掘进方向的控制，并能确保盾构隧道的最终稳定。 ５．３．２注浆方式： 在盾构掘进过程中采取以下两种注浆方式： ①掘进的同时进行注浆的同步注浆； ②掘进完成后进行补强的二次注浆。 ５．３．３同步注浆 同步注浆能及时填充管片与地层间环形空隙、控制地层变形、 稳定管片结构、控制盾构掘进方向，加强隧道结构自防水能力，对 空隙进行同步注浆。 定、泥浆中土粒保持也很重要。以某一种泥浆物理性为边试验，了 解其主要特性，由于泥浆性状随开挖地基的变化而变化，根据管理 标准值进行控制以保持适当泥浆压力很重要。 为了控制泥浆性状，应测试的项目如下： 表２泥浆试验表 项目 调整槽 密度试验 漏斗粘性 泥浆含砂量 测定值 泥浆量 密度 ＦＶ 含砂量 ％ 单位 掘进前 ｍ３ ｇ／ｃｍ。 时间 掘进后 ５．３．３．１注浆配比 由于盾构隧道大部分穿越粉细砂层，且过江段隧道通过砂层和 江水直接连通，结合国内小断面泥水盾构施工事例，同步注浆采用 水泥砂浆。 表３掘进数据及泥浆调整 水泥 ２５０ｋｇ 表４同步注浆配合比（１ｍ３） 粉煤灰 １５０ｋｇ 水 １１２５ｋｇ ５．３．３．２浆液主要性能指标 泥浆密度：泥浆密度是与粘性、过滤特性等有关的基本物理 量，就流体输送、泥水处理而言也必须注意泥浆的变化。泥浆试验 胶凝时间：一般为３ｈ一１０ｈ，根据地层条件和掘进速度，通过现 场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。对于强透水地层和 中是用泥浆天平测量。原则上是用基本泥浆密度（除去砂粒成分的 泥浆密度）判断与粘性、过滤特性有关，作为泥浆稳定性、土粒保 持能指标的泥浆密度。 需要注浆提供较高的早期强度的地段，可通过现场试验进一步调整 配比和加入早强剂，进一步缩短胶凝时间，获得早期强度，保证良 好的注浆效果。固结体强度：一天不小于０．２ＭＰａ（相当于软质岩层 无侧限抗压强度），２８天不小于２．５ＭＰａ（略大于强风化岩天然抗压 强度）。浆液结石率：＞９５％，即固结收缩率＜５％。 浆液稠度：８ｃｍ一１２ｃｍ，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％。 粘性：泥浆的粘性可以用马氏漏斗粘度计测量。 含砂量：透水系数大的岩土体，泥浆中的砂粒对岩土体孔隙有 堵塞作用，故泥膜形成与泥浆中砂的粒径及含量有很大关系。含砂 量可用筛分装置测定，也可用砂仪代测。 为保证泥浆的最佳护壁性能及携带碴土能力，泥浆参数应控 ５．３．３．３主要参数 注浆压力：同步注浆时要求在地层中的浆液压力大于该点的静 止水压及土压力之和，做到尽量填补而不宜劈裂。注浆压力过大， 隧道将会被浆液扰动而造成后期地层沉降及隧道本身的沉降，并易 造成跑浆：而注浆压力过小，浆液填充速度过慢，填充不充足，会 使地表变形增大，本工程同步注浆压力根据监控量测结果作适当调 整。注浆量：同步注浆量为间隙的１３０％一１８０％，即为１．７ｍ ／环一２．３ｍ ／ 制在密度１．１ｇ／ｃｍ３ １．２ ｇ／ｃｍ。，粘度３０ｓ左右。由此确定的泥浆配比 为：水：膨润土：纯碱：ＣＭＣ＝１０００：４０：３：２（重量比）。上述配合比采用 湖南澧县湘北膨润土厂生产的膨润土，采用任丘市北方化工有限公 司生产的ＣＭＣ。 ５．３注浆 盾构施工引起的地层损失和盾构隧道周围受扰动或受剪切破坏 的重塑土的再固结以及地下水的渗透，是导致地表及管线沉降的重 要原因。为了减少和防止沉降，在盾构掘进过程中，要尽快在脱出 盾尾的衬砌管片背后同步注入足量的浆液材料充填盾尾环形空隙并 及时进行二次补强注浆，确保大堤的安全。 ５．３．１注浆目的： 环。注浆时间及速度：盾构机向前掘进的同时，进行同步注浆，同 步注浆的速度与盾构机推进速度相匹配。 ５．３．３．４注浆结束标准和注浆效果检查：采用压力控制，即 注浆压力达到设计压力即可停止注入。由于盾构掘进采用本方案所 述掘进技术是可能造成地层挤压，盾构机刀盘通过地层后地层反 弹，盾壳上的地层压力将增大，为防止盾构机抱死，必要的时候 ①及时填充盾尾空隙，支撑管片周围岩体，有效地控制地表沉降； 一９８—２０１１年第１Ｏ卷第４期 Ａ ｒｃｈｉｔｅｃｔｕ ｒａＩ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉ建筑设计ｌ 采取盾构机外壳外注膨润土，膨润土配合比如下：水：膨润土：纯 碱：ＣＭＣ＝１０００：２４０：５：２（重量比）。 ５．３．４二次补强注浆 同步注浆后使管片背后环形空隙得到填充，多数地段的地层 变形沉降得到控制。在局部地段，同步浆液凝固过程中，可能存在 局部不均匀、浆液的凝固收缩和浆液的稀释流失，为提高背衬注浆 层的防水性及密实度，并有效填充管片后的环形间隙，根据检测结 果，必要时进行二次补强注浆。施工时采用地表沉降监测信息反 馈，结合洞内超声波探测背衬后有无空洞的方法，综合判断是否需 要进行二次补强注浆。二次补强注浆材料以水泥、粉煤灰和膨润土 等材料为主，其配比（重量比）如表５所示。 表５＝次注浆配合比（１ｍ ） 水泥 粉煤灰 水 ３００ｋｇ １５０ｋｇ １１５５ｋｇ 二次补强注浆采用ＫＢＹ一５０／７０注浆泵。二次补强注浆注浆管路自 图４施工监测图框 制，能够实现快速接卸以及密封不漏浆的功能，并配有止浆阀。二 次补强注浆的注浆压力选定１ＭＰａ—１．５ＭＰａ。注浆量根据监测到的空隙 ５．３．４监测工期与监测频率 和监控量测的结果确定。注浆时主要以注浆压力控制。 在施工前做好大堤监测点的布置并取得原始数据，沉降稳定后 ５．４监控量测 结柬现场监测工作。 ５．４．１监测目的 在长江汛期对大堤的沉降进行动态监测，对观测的数据与允许 表６沉降测量频率（次／天） 变形速率（ｒａｍ／ｄ） 施工状况 测量频率（次／天） 值、理论值进行比较，使之能够及时可靠的反映出大堤变形情况， ＞１０ 距工作面１倍洞径 ３／１ 确保大堤的安全。 １０—５ 距工作面１－２倍洞径 ２／１ ４—１ 距工作面２—５倍洞径 １／１ ５．４．２监测内容 ＜１ 距工作面＞５倍洞径 １／７ 根据本工程的具体情况，依据有关规范的规定及我方对施工监 测工作的要求，对大堤进行沉降监测，每道大堤各布设观测点。其 ５．３．５监测资料整理与成果分析 ５．３．５．１成果整理 平纵断面图如下： 每次量测后，将原始数据及时整理成正式记录，并对每一个量测 断面，均进行以下资料整理：原始记录表及实际测点图；位移值随 恤Ｌ…ｈ 】 ¨－ ……ｌ ｌ 时间及随开挖面距离的变化图；位移速度、位移加速度随时间以及 －—— ——一—●——一— —－＿……。。。。。 随开挖面变化图。 位移（ｍ） 图３监测点布置平面图 反常曲线 ５ ４．３测点埋设 隧道对环境的影响范围为中线两侧各１０ｍ，因此，沉降观测所选 的后视点应选在施工的影响范围之外，且后视点不应少于三点。在 大堤观测点处先挖宽２０×２０ｃｍ深４０ｃｍ的坑，在坑内浇注混凝土，中 间预埋一根直径为２０ｍｍ的钢筋，一端弯成９Ｏ度角，一端制成燕尾形 Ｏ 时间（ｄ 埋入混凝土内，混凝土上部抹平、标记，钢筋露出混凝土表面２ｃｍ一 ３ｃｍ。观测点的外露部分涂银粉作除锈处理。 图５时间一位移曲线图 ２０１ １年第１０卷第４期 一９９
