土壓平衡盾構機帶壓開倉建泥膜方案

摘? 要：在盾構施工中，由于地層條件原因，常常會出現(xiàn)刀具偏磨、斷裂等情況，根據(jù)不同地質會選擇常壓換刀或者帶壓換刀，常壓換刀很常見也非常安全，帶壓開倉換刀復雜且不穩(wěn)定因素較多，針對帶壓建泥膜選擇合理的方案，總結并分析深圳地鐵深外站-鹽田站區(qū)間的帶壓開倉建泥膜技術方案。

關鍵詞：盾構;帶壓換刀;建泥膜;

1 深圳地鐵概況及換刀位置

深圳地鐵深外站～鹽田路站區(qū)間左線含明挖段和盾構段，車站順鹽田路布設為左線盾構施工提供場地;盾構段為雙線分離式隧道。左線起訖里程為ZDK51+735.674～ZDK50+658.00，長1077.674m，小明挖段長18.59米（盾構推進）。

深鹽盾構區(qū)間出明挖段后右轉下穿明珠大道與鹽田路十字路口，然后下穿集裝箱堆場、鹽田三村居民區(qū)，然后左轉下穿貨柜車停車場、側穿鹽排高速立交橋樁基進入深外站。

舉例說明就盾構掘進拼裝完成在646環(huán)處，刀盤切口里程DK50+771.68，刀盤位置651環(huán)于文匯停車場圍墻與梧桐山大道交匯處。按照掘進方向，此段平面線型為左轉圓曲線段，轉彎半徑為400米、順線路方向坡度為29‰。地質勘探報告左線盾構刀盤停機位置地質情況由地表至下依次為：填碎石（3.5m）-素填土（1.71m）-可塑狀粉質黏土（2.65m）-硬塑狀粉質黏土（8.33m）-全風化中細?；◢弾r-（3.03m）。洞身地層：全風化中細?；◢弾r-（3.89m）砂土狀強風化中細粒花崗巖-（1.66m）-塊狀強風化中細?；◢弾r（0.28m）;

盾構停機開倉處隧道埋深約19.29米，深外站至鹽田路站勘察期間場地范圍內水位埋深變化小，但地形高差較大、地下水高程變化范圍較大，該段地面標高平均值35.6m，勘察期間水位標高30.6m。

2 開倉原因及技術分析

（1）左線盾構施工距上次帶壓開倉（第580環(huán)）已推進完成66環(huán)。刀盤自585環(huán)位置開倉檢查更換刀具后，刀盤主要穿越地層：全風化花崗巖、砂土狀強風化花崗巖、中風化花崗巖。但從出土渣樣揭示微風化巖含量較多（與地質勘探不符）。

（2）推進610-624環(huán)時，渣樣揭示微風化小石塊含量較多，根據(jù)參數(shù)顯示推力增大、扭矩增大、貫入度降低掘進速度緩慢，盾體內并伴有震感，判斷此段地層為典型的上軟下硬地層。在此地層中，由于刀具特性：自身硬度高而抗沖擊力韌性差，安裝于刀盤外緣的滾刀和正面滾刀以較高的速度切削土體與地層中的微風化巖發(fā)生碰撞時，很大可能造成刀具損壞。

（3）根據(jù)近幾環(huán)的推進參數(shù)及出渣情況分析，刀具可能有不同程度的磨損及損壞情況。為保證盾構施工掘進效率，決定帶壓開倉檢查與刀具更換。本次開倉距上次開倉后穿越地質情況基本都處于上軟下硬地層，上部為砂層、下部為微風化、中風化花崗巖地層，硬度在80-110Mpa，取近5環(huán)的推進參數(shù)參考，推力平均在1300T-1550T，扭矩在1.4-1.7MN·m，刀盤轉速1.5r/min，速度只有5-10mm/min。

3 開倉方案

（1）本次計劃進行開倉作業(yè)，建“泥膜”查看刀盤情況，“泥膜”的組成為鈉基膨潤土、水、水玻璃的混合物。通過改性與增粘劑反應形成一種高粘度的觸變泥漿，具有良好的和易性和粘附性，在水中不易被稀釋帶走，成膜穩(wěn)定，附著力好，是一種綠色環(huán)保材料。

盾構機掘進的施工過程中，如遇到復雜的地質環(huán)境：全斷面砂層、巖層裂隙發(fā)育的斷層破碎帶、礫卵石地層、江底貫通地層、上軟下硬地層，采用“泥膜” 護壁具有一定的時效耐用性，封閉保壓效果穩(wěn)定，能滿足保壓開倉作業(yè)的需要。該材料黏附力強，包裹性好，能夠解決大粒徑卵石地層中的“滯排”問題。

（2）帶壓開倉“泥膜”的制作過程

分別配置膨潤土：水=1：5; 1：7; 1：8（均為質量比）。

經(jīng)過試配后，3-4小時膨化;分別測定其500ml粘度（ 1：5太稠無法測定粘度;測定1：7粘度，5分20秒后漿液留在馬氏漏斗流不出;1：8粘度為 9分54秒達到理想效果，黏度達600pa.s達到施工要求），選定該鈉基膨潤土配比是=1：8。

配置好的膨潤土：水玻璃=15：1，混合后經(jīng)攪拌膨化效果明顯，增加了漿體的隔水性、裹攜性、粘附性。

（3）帶壓開倉-泥膜分布

本次膨潤土材料共計注入35m3，置換過程出渣15 m3，另有約4 m3材料填充至切口環(huán)、掌子面刀盤背板及覆蓋土倉內剩余渣土表面，剩余16 m3材料推測擴散填充至盾體周圈及之前盾構掘進過程中擾動而形成的松散土體或空洞中，以致在盾構機刀盤上方形成膨潤土材料填充層區(qū)域。

（4）帶壓開倉-開倉目的

工作內容：

1）清理刀盤、刀箱開口。2）檢查刀具磨損情況、更換損壞刀具。3）檢查倉內攪拌棒及刀盤磨損情況。4）清理倉內及掌子面可能存在掉落的刀具破損件及大石塊。5）確認地質是否與勘探情況相符。

進倉步驟：

1）緩慢出渣，將土倉內土體位置降到螺旋機口上方1m位置左右。2）進倉前對土倉通風換氣，經(jīng)氣體檢測合格人員方能做進倉準備。3）開倉后觀察刀盤及掌子面地質情況，掌子面情況穩(wěn)定，倉內無明顯渾濁水流，方可進行進倉作業(yè)。4）清理刀盤，更換刀具。

完成本次開倉計劃工作內容，預計5-7天。依次流程為施工準備、帶壓進倉，工作面穩(wěn)定轉換常壓、確認圍巖，氣體檢測、作業(yè)人員進倉、檢查確認更換刀具、清理刀具拆除舊刀具、從土倉吊出舊刀具、安裝新刀（安裝新刀前經(jīng)過新刀準備、運送刀具至人閘、運輸?shù)毒咧镣羵}）、檢查新道具牢固性、將工具，材料等清理出倉、關閉艙門、結束整個流程。

（5）帶壓開倉-控制要點

1）掌子面情況：

本次為帶壓開倉檢查更換刀具，整個作業(yè)過程中由值班工程師在現(xiàn)場每倉實時掌控掌子面情況。如掌子面有較多水流、盾體有后方來水或土體發(fā)生位移及變形時及時組織人員撤離。關閉艙門，進行保壓。

2）倉內換氣（通風）及氣體檢測：

開倉過程中，對倉內氣體持續(xù)檢測，帶壓開倉作業(yè)過程中不間斷進行倉內換氣，保證倉內空氣質量;確保倉內無易燃易爆物品，倉內外各設置一個氣體檢測儀，避免有毒有害氣體以及易燃氣體對人體造成傷害。

3）監(jiān)測控制：

開倉期間增加了5個地表沉降監(jiān)測點，并完成了初始值讀取。開倉期間增加監(jiān)測頻率并將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)至施工群內，監(jiān)測數(shù)據(jù)異常，則停止開倉作業(yè)，人員撤離立即進行加固措施。

4）應急措施：

地面沉陷應急處置：①作業(yè)人員立即停止開倉作業(yè)并撤離。對沉陷區(qū)域進行圍擋封閉，疏散周邊人員。②對區(qū)域附近管線進行排查，如有管線及時通知產(chǎn)權單位共商管線處理方案。③根據(jù)沉陷區(qū)域大小，采取不同處置方案。小區(qū)域地面沉降無空洞，采取袖閥管補充注漿;大面積沉陷且有空洞，采用C15混凝土對空洞進行填充，再采用袖閥管注漿措施。④注漿完成后采用地質雷達對沉陷及周邊區(qū)域進行空洞探測，如若有空洞，采取袖閥管補充注漿，注漿壓力根據(jù)空洞埋深確定;如若無空洞則處理完成，恢復地面。

4 結論

以上是我在深圳地鐵項目針對土壓平衡盾構機帶壓開倉建泥膜方案的一些技術意見，泥膜制作的配比及置換都非常的關鍵，是否具備開倉條件判斷如下：

（1）通過鈉基膨潤土的置換、分級加壓、漿氣置換過程中具體泄壓時間、鈉基膨潤土補注量的詳細記錄情況，綜合分析，并確定是否具備開倉條件。

（2）漿氣置換以后，在開啟samsons保壓系統(tǒng)情況下，至開倉工作壓力能夠穩(wěn)壓6個小時，并滿足空壓機加載時間小于其卸載時間的10%，則認為泥膜護壁完成，否則應重新制作泥膜。

以上條件滿足后方可進行帶壓開倉更換刀具。

作者簡介：盧鵬飛（1992—4），男，內蒙古烏蘭察布人，大專，工程師，研究方向：盾構施工。

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