北京鐵路地下直徑線氣墊式泥水盾構(gòu)施工風(fēng)險及控制

1北京鐵路地下直徑線氣墊式-泥水盾構(gòu)施工風(fēng)險及控制孫善輝盾構(gòu)及掘進(jìn)技術(shù)國家重點實驗室中國.鄭州中鐵隧道集團(tuán)有限公司2一、泥水盾構(gòu)工作原理二、基本構(gòu)造三、施工風(fēng)險及控制四、結(jié)束語交流目錄一、泥水盾構(gòu)工作原理兩種掘進(jìn)模式：泥水平衡模式（直接控制）和氣壓平衡模式（間接控制、又叫D模式）。泥水平衡模式：刀盤后側(cè)設(shè)置隔板，它與刀盤之間形成泥水壓力室，將加壓的泥水送入并充滿泥水壓力室后，通過加壓作用和壓力保持機構(gòu)，來謀求開挖面的穩(wěn)定。對于不透水的粘土，使泥漿壓力適當(dāng)大于圍巖主動水土壓力來保證隧道開挖面的穩(wěn)定；對于透水性大的砂性土，泥漿滲入到土層內(nèi)一定深度，于很短時間內(nèi)在土層表面形成泥膜，改善圍巖的自承能力，并使泥漿壓力在開挖面上發(fā)揮有效的支護(hù)作用。

氣壓平衡模式：也叫間接控制模式或“D”模式，它由空氣和泥水雙重系統(tǒng)組成。在盾構(gòu)的泥水室內(nèi)，裝有一道隔板，將泥水室分割成兩部分，在隔扳的前面充滿壓力泥漿，隔板后面（盾構(gòu)軸線以上部分）加入壓縮空氣，形成氣壓緩沖層，氣壓作用在隔板后面的泥漿接觸面上，因此可通過泥水和空氣雙重系統(tǒng)來控制開挖面的支護(hù)壓力。該過程由操作者根據(jù)液位、壓力傳感器信息控制，設(shè)備上還有自鎖系統(tǒng)進(jìn)行自我保護(hù)，故該模式更適合于圍巖不穩(wěn)定和沉降控制要求高的地質(zhì)情況。優(yōu)缺點對比：日系、德系。地層適應(yīng)性。泥水盾構(gòu)特點1.在復(fù)雜及不穩(wěn)定地層中能穩(wěn)定開挖面；2.泥水傳遞速度快而且均勻，開挖面平衡土壓力的控制精度高，對開挖面周邊土體的干擾少，地面沉降量控制精度高；3.刀盤、刀具磨損小，出土采取泥漿攜帶；4.刀盤所受扭矩小，更適合大直徑隧道施工；5.適用于軟弱的淤泥質(zhì)粘土層、松散的砂土層、沙礫層、卵石層和硬土的互層等地層。特別適用于地層含水量大、上方有水體的江河湖海隧道。6、缺點：費用高，泥水處理場占地面積大。二、基本構(gòu)造及部分系統(tǒng)下面以氣壓平衡式泥水盾構(gòu)為例，介紹泥水盾構(gòu)特有的系統(tǒng)，主要內(nèi)容包括盾構(gòu)構(gòu)造介紹、泥水循環(huán)系統(tǒng)、氣體保壓系統(tǒng)等。泥水盾構(gòu)構(gòu)造

泥水盾構(gòu)結(jié)構(gòu)主要包括刀盤、盾體、主驅(qū)動、人倉、管片安裝機、設(shè)備梁及吊機、推進(jìn)缸、保壓裝置、破碎機等，拖車上布置的設(shè)備主要包括主排漿泵、控制室、空壓機、砂漿管、電器設(shè)備、水泵水箱、泥漿管延伸裝置等。不同的盾構(gòu)廠家，其布置不同。刀盤前盾中盾盾尾管片開挖倉氣墊室泥水倉門管片拼裝機設(shè)備橋推進(jìn)油缸主驅(qū)動電機米字梁主軸承破碎機人倉門人倉進(jìn)漿管排漿管減速獻(xiàn)器盾尾密封刷真空吸盤盾構(gòu)靠后配認(rèn)套拖閥車泥水沸循環(huán)榨系統(tǒng)泥漿湖循環(huán)滋的方堡式包娃括旁英通模再式、季開挖許模式祖、反若循環(huán)嗓模式爐、隔慰離模鎖式和錦長時構(gòu)間停丑機模川式。旁通手模式開挖攀模式反循土環(huán)模寬式隔離欠模式長時拾間停蟲機模榜式氣體良保壓循系統(tǒng)該系博統(tǒng)的六主要淹功能匪就是糞保證胳開挖拉面的初壓力瓣穩(wěn)定典。這起也是零間接扎控制苦式泥哨水盾緒構(gòu)的誤主要改特點環(huán)。泥水逼倉的夏壓力區(qū)穩(wěn)定龜是直贈接關(guān)配系到胖掌子訂面穩(wěn)霧定的演重要懶因素籠，為晶保證鼻工作軋面壓漆力的醬穩(wěn)定枕，泥俘水盾脊構(gòu)提雜供了駛一套渴專門賠的壓是縮空愧氣系老統(tǒng)。短該系睜統(tǒng)氣墓源由掉空壓棟機提旅供。僚氣體境通過悅空壓苦機出糞口上介方的響粗濾斜器，喊然后尤通過然兩條嘴獨立詠的管諸線分皂配到胖人閘四和開吊挖室仔。該鏈系統(tǒng)鹽布置瘦了兩明套獨禍立的扭壓力踐調(diào)節(jié)列系統(tǒng)戰(zhàn)，能戚根據(jù)齒設(shè)定及值，體自動前調(diào)節(jié)布?xì)鈧}碗內(nèi)壓己力，寶使氣特倉內(nèi)示壓力補一直刃穩(wěn)定截在設(shè)偵定值炎。目前揭是使脊用的盞一般紗是SA桃MS拾ON公司運產(chǎn)品讀。其洋原理稅為，洋當(dāng)壓柿力降傍低或般升高爺，與壺設(shè)定肺值有且偏差閱時，掌通過毛壓力隙的反啄饋，咽調(diào)整釣進(jìn)氣沫閥或封者排樸氣閥訂，對中氣倉賀內(nèi)進(jìn)常行補蝦氣或熔排氣蘆，使池壓力牧逐漸薯升高米或降獨低到參設(shè)定溜壓力援值，孫直至苦與設(shè)地定值妄平衡泰。因肅為掘仙進(jìn)時貼液位精總是演存在煩一定筒的波食動，申其壓形力有軋一定收變化舒，SA網(wǎng)MS蛋ON系統(tǒng)裕能根賠據(jù)壓都力的浴反饋務(wù)，及蜻時對懸氣壓肝進(jìn)行失調(diào)整貴。壓力童調(diào)節(jié)怒器進(jìn)排麻氣閥三、施工風(fēng)險及控制措施下面枕以北熊京鐵荒路直醬徑線12啄m級泥扇水盾扁構(gòu)為晨例，范從盾篇構(gòu)運段輸、碑組裝代調(diào)試愉、始來發(fā)、抹接收脹、穿芽越風(fēng)議險源把及盾稠構(gòu)機寧主要吳部件濤及系抗統(tǒng)(刀盤牌刀具好、主播驅(qū)動書、推艘進(jìn)系逆統(tǒng)、臘循環(huán)潔系統(tǒng)瞇等)等方皂面，福介紹狠其技顆術(shù)難摔點、鼻風(fēng)險旋及對屆策措班施。（1）工客程概姨論隧道黃全長62零82紀(jì)m，其喬中51樹75焦m隧道返采用走盾構(gòu)儲法施掘工。扮盾構(gòu)墻法隧齡道采奴用一娃臺全摘新的Φ1禍1.驅(qū)97兇m膨潤麗土—氣墊驕?zhǔn)侥嗵剿尤虊浩綄W(xué)衡盾品構(gòu)機黎施工層。盾構(gòu)干由天呢寧寺喊橋北4#豎井純始發(fā)奶，沿披天寧膊寺橋溜、西反便門高橋、效宣武百門西很大街新，前無門東技大街氣，最娃后到慶達(dá)終均點祈蓋年大忍街和斗暗挖域擴大沈段對死接后承，在盾洞內(nèi)銅解體遇拆除膽吊出昨地面棗。盾構(gòu)房誠隧道鬼管片鋪內(nèi)徑梢Φ10寫.5聞m，管煮片外戴徑Φ11多.6涉m，環(huán)霸寬1.云8m。管禽片環(huán)利采用夠通用循楔型愉環(huán)，疾每環(huán)毫管片炮由6塊標(biāo)哥準(zhǔn)塊捆、2塊鄰臨接塊嘗和1塊封煤頂塊虧共九翅塊組線成。（一）盾構(gòu)始發(fā)盾構(gòu)要隧道誤主要徹穿越本的地雹層以餡卵石普土、談圓礫葡、中賺砂、棒粗砂市為主翼，向鍬西卵膊石粒塵徑逐證漸加義大。茫一般癢粒徑20～40合mm，最伍大粒賀徑為55敲0m估m(xù)，大醉于20矛mm的顆集粒含累量約林占總遍重的60執(zhí)%，亞援圓形稍礫石梅，中觸粗砂脅充填秧。盾構(gòu)逐隧道樂所在棉地層普主要從為空胃隙潛利水和每孔隙槍承壓魔水，但地層綱最大渣滲透估系數(shù)K=盜15充0笛m/靜d潛水鞏，最額大水鐘土壓雄力為3b路ar。地塘下水處位埋帥深為23避.1摟3～24煎.3萄1。（2）盾豈構(gòu)始揭發(fā)1）端縮慧頭加挨固效銳果檢尖查①端彩頭加罵固土辯體強愧度檢叛查；②地珠下水亡位檢彩查。2）洞獎門鑿?fù)怀秊榱瞬し乐寡荻撮T坊破除糾后發(fā)醉生涌危水涌肥砂現(xiàn)除象，頂先將伴1m匙厚的懸地下薯連續(xù)卷墻鑿鍛除0努.6鄉(xiāng)豐m,少剩余專0.農(nóng)4m器的保補護(hù)厚扭度，疑洞門慰中心狐魚尾社刀部姨位Ф扯1.為4m行范圍怕內(nèi)多胃鑿除喪0.爬2m藍(lán)，并脆將外孤露的絕玻璃侍纖維貫筋全婦部割稈除取思出，余魔下連復(fù)續(xù)墻晌由刀藍(lán)盤直閃接破斧除。3）始普發(fā)件龜安裝①設(shè)廉計：餡強度每、剛昆度、憤精度序要求稼；②安喂裝：醫(yī)精度瞎、安桐裝順假序、在安裝燒質(zhì)量造；③始葡發(fā)件士相對叫位置稅、模饒擬掘們進(jìn)。（3）盾按構(gòu)組咱裝調(diào)愛試1）編完制相糊關(guān)專奶項方年案，痰組織煮召開肯專家秀論證純會；2）大孟件吊嚼裝、單翻身螞安全委（規(guī)胃范、勿試吊固、溜攻鉤）穿；3）大偷件運桃輸進(jìn)巖場順迅序應(yīng)互與下殊井組聽裝順粥序相舊協(xié)調(diào)孝；4）盾判構(gòu)組墾裝調(diào)永試過夫程嚴(yán)驗格管膠控，競防止徹關(guān)鍵武遺漏扭、錯己裝；5）刀宜盤主秤驅(qū)動隊的連尺接、銷液壓湊管路售的連板接、太主驅(qū)討動油竟脂管師路的離連接抬、盾謝體的宰連接品及焊未接等霉；6）相暗關(guān)驗擱收工潮作（爹盾構(gòu)世組裝在調(diào)試氣驗收丘、始廊發(fā)條插件的柴驗收企、配毯套系木統(tǒng)的剝驗收拼等）選。（4）試緞掘進(jìn)1）風(fēng)器險：坊始發(fā)冶基座閘、反提力架址變形扭；洞臟門密項封外鹿翻、和噴涌氧；掌蜘子面漁坍塌慮；盾乘構(gòu)姿皇態(tài)差情等。2）始愉發(fā)注鼻意事浸項①第杜一環(huán)筋負(fù)環(huán)擴管片釀拼裝凝質(zhì)量墊（焊潛接臨軟時反營力裝影置、頑與反緣瑞力架授垂直表密貼上、防供橢圓爬變形傘措施嬌等）尸；②第痕一環(huán)嶄負(fù)環(huán)就緩慢相平穩(wěn)起推出尊盾尾梁，及滾時支倦撐穩(wěn)餃定；③防越扭塊滋的作見用及北割除④刀坡盤初逆始貫筋入洞滔門注界意事滑項（強潤滑寫油脂捕、刀洗盤初件始轉(zhuǎn)痕動等帝）⑤初舍始泥常漿循丘環(huán)及牢貫入土連續(xù)安墻注懂意事寄項（歷無需預(yù)減壓侍，僅范保持老泥漿撥循環(huán)架維持浮盾構(gòu)梢掘進(jìn)衰即可執(zhí)）⑥掌藝子面拴壓力紋建立踏（在賊盾構(gòu)飽主機未進(jìn)入銀洞門態(tài)前，奸壓力漢從小墳到大虜逐漸菠建立獻(xiàn)），則泥漿吸循環(huán)隆不可豈長時錢間不狡掘進(jìn)棒狀態(tài)屯下進(jìn)就行掘存進(jìn)模稻式循緣瑞環(huán)；⑦及摟時封擇閉至袍關(guān)重坑要。粉質(zhì)癥粘土言地層砂礫杠石/砂卵柔石地昆層砂礫害石、蛇砂與欣粘土午交互川地層典型欠地層（二）盾構(gòu)地質(zhì)適應(yīng)性1、刀妻盤刀摸具改任造與栽地層僵適應(yīng)及性第一駛次刀怖盤改糊造對兼比圖砂卵聾石板截結(jié)地巖層抗壓鞏強度23桿MP禿a原切菌、刮貓刀原切污、刮寨刀新切我、刮懂刀保護(hù)窗刀刀具名稱原有數(shù)量改造后數(shù)量切刀296把296+48+16=360把重型撕裂刀320周邊刮刀1632中心刀12把切刀魚尾狀5把雙聯(lián)滾刀雙刃滾刀034單刃滾刀08焊接合金刀096刀盤外周和過渡區(qū)撕裂刀052其中26把焊接可更換，26把不可更換改造例情況狗表第二可次刀債盤改簡造（閱帶壓溝動火府）改造保原因根：①伙滾刀沙刀間洗距過夸大無盛法有赤效松椒動土墾層；憤②嚴(yán)塌重的誼“泥恩餅”朵及“慈土包蠻石”錘嚴(yán)重挪磨損擺、破感壞刀西盤刀突具；君③切邊、刮御刀螺茅栓受擋大卵基石劇凳烈沖苗擊疲本勞斷闊裂，緩導(dǎo)致捆大批牙掉落斜；④呼刀打窯刀。刀座宵改造第三月次刀稻座改庭造（予帶壓降動火荷）①刀腔盤刀喬具主現(xiàn)要磨忘損、生破壞領(lǐng)情況⑴刀導(dǎo)盤本投體發(fā)絕生較核大磨刪損，洋主要狐是M2婚8刀軌眨跡對廢應(yīng)的偵刀盤蹲半徑5.論33齒6米周笨圈；M1鐵4、M1續(xù)5號刀泥對應(yīng)犧的3.建14奔m半徑悅周圈終；M4、M8刀箱驢對應(yīng)經(jīng)的1.態(tài)59館-2互.1膚9m半徑菌周圈央；M9刀箱竹對應(yīng)混的半抗徑為2.漆19背-2韻.5潔1m周圈板；其砌中1.涼81迅m半徑怒周圈條磨損豬最為睬嚴(yán)重淹，經(jīng)鋸測量叉磨損圈深度配最大暮達(dá)到35猾cm；⑵變刀盤經(jīng)中心劫區(qū)滾鏈刀刀泉箱磨厘損破袋壞嚴(yán)燦重（M1、M4、M5、M6、M7、M8、M9、M1沸1、M1宇3、M1蘿4、M1紹5），具已無疾法安竟裝滾姿刀；們⑶周則邊刮套刀、惱切刀披崩齒濫、掉割落破揮壞嚴(yán)影重。②主幕要完震成情捉?jīng)r修復(fù)梨滾刀頓刀箱13個、綿中心漸刀刀沙箱5個、拳輻條8根；纏新焊捐切刀浮刀座12紗9把、卸新型現(xiàn)撕裂鳥刀38把、姥耐磨證鋼板32攀6塊、逗合金美刀3把。刀箱劫已損泡壞已更偽換刀電具需更稀換刀帆具待確駁認(rèn)刀齊具下頁蕩圖片赴備注90度輻億條0度輻墾條27瘦0度輻先條18旨0度輻汽條08腹#15士#04坡#09縱#5#中心孫刀2#06學(xué)#14凱#13安#28辦#26格#28卻A刮刮刮刮35狼#16面#29惰#10聞#01內(nèi)#24爺#29至A#34遭#30漁#25毅#27茅#31晚#18萄#17逢#23既#22喝#21踐#20昆#12#19監(jiān)#11#07豪#03頂#33需#38皮#39#36肉#32呢#37禮#刮00好#27置0度輻尼條修護(hù)復(fù)前掌后對彎照圖2、帶幅壓進(jìn)深倉刀籮具更乎換及夫動火綠焊接①帶柱壓進(jìn)嫁倉準(zhǔn)初備工艘作：晨高質(zhì)燃量泥滾漿制旺備—刀盤潛艙泥心漿置秘?fù)Q—旋轉(zhuǎn)薦刀盤—封堵閘漏氣表點—保壓—人、幸材、媽料、率機到柏位—降低斯液位—液位遲、壓約力、倦補氣沿量穩(wěn)懇定后閘準(zhǔn)備商進(jìn)倉架。②帶莫壓進(jìn)即倉程塊序：女專業(yè)猜操艙偵人員條到位—合格刻進(jìn)倉洞人員猴到位—交清衫工作不內(nèi)容妖和注繳意事趟項—進(jìn)倉誤加壓—氣墊維倉通常水、駐電、膝風(fēng)—工作猛時間槽達(dá)到酸規(guī)定厭要求—通知睬出艙—人員擾關(guān)閉朝倉門欄確認(rèn)禍安全識后—掌子勾面補慣漿并沉開始嶺減壓—出倉椒交清桶工作窯所完恭成情維況。③刀冊盤艙純帶壓燥條件染下動據(jù)火焊錄接工肌作原袍理：死在常黎規(guī)帶贊壓作灶業(yè)基企礎(chǔ)上汽，通系過增淹設(shè)一欺些特沾殊設(shè)哄備設(shè)贏施、繁儀器歉儀表窯、人殊員防光護(hù)及良相應(yīng)褲盾構(gòu)傳改裝罰，實叼現(xiàn)作酬業(yè)人詞員在則刀盤定艙壓朵力狀寶態(tài)下敞的焊偽接作功業(yè)，伐并保烈證作皺業(yè)人快員能毫夠呼康吸足娘量的鉆新鮮由空氣蛙，焊驗接產(chǎn)沃生的淋廢氣潛能夠豎及時須排出延，同姨時保郊證刀飼盤艙府壓力恐恒定弓、掌羊子面方穩(wěn)定樂及作捧業(yè)人而員的慣健康對安全蓬。作蕉業(yè)過稱程中事，全責(zé)程由劑攝影昌、進(jìn)烘排氣開流量勤計、皆氧氣教及有續(xù)害氣昆體濃鋪度檢遇測儀圾和吸抬氧控域制器墻等專么用設(shè)蓬備設(shè)廢施監(jiān)揭控，剝從而惡保證耽作業(yè)繭期間勵的安病全高質(zhì)肆量泥潑膜泥膜太開裂概念會：飽擊和潛代水、揪盾構(gòu)享飽和港氣體免帶壓算進(jìn)倉程序陜：首鴉先作踏業(yè)人喊員進(jìn)壤入高頭壓居毫住艙淹，按卸照加絹壓表女緩慢燙加壓滔至預(yù)乳定壓馬力，師然后外全天逮侯高版壓環(huán)書境下擱觀察障其作娘業(yè)人刻員身湊體、壓心理巖及生乎活狀芝態(tài)，絨確認(rèn)莫安全闖后，誕然后蠶將中潮轉(zhuǎn)艙垂與生武活艙再對接復(fù)，進(jìn)樹艙換皆刀作懼業(yè)人兄員進(jìn)虹入轉(zhuǎn)乘運艙泰，然攔后將剝中轉(zhuǎn)壘艙轉(zhuǎn)全移到凝盾構(gòu)羨人艙獅進(jìn)行鉛對接終，作度業(yè)人雅員進(jìn)綁入盾撲構(gòu)人酬艙，斷然后唐到達(dá)倚刀盤貌艙開鳥始工渴作，連每次板單艙憐作業(yè)消完成裝后，毅人員位再經(jīng)誓轉(zhuǎn)運較艙進(jìn)云入高臘壓生防活艙廚繼續(xù)企生活鋪，直黃至所洽有換稻刀作蓮業(yè)完情成后劇，最智后一夸次性茫減壓撿。3、飽戒和氣芽體帶出壓進(jìn)幸倉法國70鳴1m，中弊國48愛0m，俄盟羅斯堵發(fā)現(xiàn)20旺00匯m深海騎生物梯。中國厭海軍48鈴0米飽毀和潛被水實嚷驗①減稼壓?、跉獾陦簜廴笨嵫醢Y傷及氧石中毒④二很氧化債碳中以毒及飛氮麻悲醉帶壓方作業(yè)出病理白知識4、刀爽盤刀戶具優(yōu)炭化設(shè)通計伸縮踩刀具劣（常盆壓換憐刀裝瞞置）替補勇刀具緊急田救援脊刀具互換裳性刀恰具設(shè)隊計5、刀跡具磨蔑損檢棍測裝箭置①液期壓檢興測刀②藍(lán)駛牙裝迎置檢胳測刀③電查極裝瓣置檢膝測刀④示腐蹤技溝術(shù)⑤內(nèi)獸窺鏡籠技術(shù)帶壓處油路①主盼軸承緣瑞：密網(wǎng)封（燦油脂暴注入洽）；吸保險地軸斷段裂；（三）各主要構(gòu)件及系統(tǒng)②破成碎機鍋：安堤全防冶護(hù)及極維修隆安全刷，氣研墊艙步常壓幻燈辰片11③泥祝漿（昂艙）咬門:安全廉防護(hù)擁；④變丙頻電散機：碗冷卻飛（循厘環(huán)水屠道清衡潔）⑤推訪進(jìn)系已統(tǒng)：揚油缸培沖缸摸、密歐封泄姻壓及赤液壓伙油檢庸測、館過濾辟。⑥刀植盤、通盾殼土：卡喪機處厲