高含量、大粒径、富水卵石地层泥水盾构下穿黄河施工工法.pdf

目 录 目 录1 一 前言1 二 工法特点2 三 适用范围2 四 工艺原理2 五 施工工艺流程及操作要点3 5.1 施工工艺流程 3 5.2 施工操作要点 4 5.2.1 盾构机选型 4 5.2.2 盾构始发技术 7 5.2.3 盾构掘进 8 5.2.4 盾构到达 10 5.2.5 刀具磨损机理及刀盘刀具改造 11 5.2.6 同步注浆技术 15 5.2.7 泥水系统 17 5.2.8 盾构带压进仓及刀具检查更换 20 六 材料与设备25 6.1 主要材料配备 25 6.2 主要设备配备 25 七 质量控制27 7.1 工程质量目标 27 7.2 质量保证体系 27 7.3 质量保证措施 27 7.3.1 区间隧道掘进线性质量保证措施 27 7.3.2 注浆质量保证措施 28 7.3.3 泥水质量保证措施 28 八 安全措施28 8.1 执行标准 28 8.2 安全措施 29 九 环保措施29 9.1 执行标准 29 9.2 环保措施 30 9.2.1 进场环保措施 30 9.2.2 施工环保措施 30 9.2.3 竣工环保措施 30 十 效益分析31 10.1 经济效益 31 10.2 技术效益 31 10.3 社会效益 31 十一 应用实例31 一 前言 盾构工法具有对周围环境影响小、掘进速度快、安全环保等特点。随着我国 城市地下轨道交通的快速发展，盾构法越来越受到工程建设者的重视和青睐。但 是，盾构隧道施工建设过程中也会面临来自不同方面的难题，其中来自地层方面 的困难尤为突出。地层条件不但决定着盾构隧道的开挖方式、而且也决定其施工 效率与质量。因此，盾构法施工必须与工程地质紧密结合，兼顾工程效率及经济 合理性，才能充分发挥盾构法安全、优质、快速的优势。 兰州轨道交通 1 号线 1期工程迎门滩站至马滩站区间隧道位于黄河上游主河 道内，采用泥水平衡盾构工法施工，是我国首条穿越黄河的地铁盾构隧道。其穿 越地层主要以大粒径卵石为主，该地层具有大孔隙、高富水、高渗透性等特点， 是一种咬合不稳定地层，粒径不均，内摩擦角大，咬合力强，孔隙大。 泥水加压平衡盾构在穿越黄河过程中，遇到了一系列的技术难题，主要包括 为： 1) 掌子面频繁塌方无法保压； 2) 大粒径卵石含量高； 3) 泥浆成膜效果差，不能产生有效的护壁效果； 4) 刀具磨损严重，黄河河底带压开仓的风险巨大； 对于如何解决以上技术难题，并提高工程质量与掘进速度，保证工程顺利穿 越黄河是本次施工亟需解决的技术要点与难点。 面对以上技术困难，中国铁建十六局集团兰州轨道交通 1 号线一期 TJI-5 项 目经理部根据上海长江隧道，南京长江隧道，南京纬三路过江通道，南水北调穿 黄工程，狮子洋隧道等相关工程施工经验，结合兰州地区黄河阶地特有的地质条 件，经过专家会的多次商讨与分析，并通过实地调研与理论分析，形成了一套适 用于大粒径、高含量、高富水砂卵石地层泥水平衡盾构施工工法。 本工法于 20 14 年 11 月 01 日——2016 年 2 月底成功应用于我国首条穿越黄 河的城市地铁盾构隧道，在处理盾构隧道施工过程中的盾构掘进进度，施工质量 以及安全环保等方面效果显著，不仅解决了上述技术难题，同时还完成了以下技 术指标，产生了难以估量的社会经济效益。 1) 成功穿过了黄河堤岸 1 2) 成功穿越了黄河北岸采砂坑 3) 完成了黄河河底带压换刀 二 工法特点 高含量、大粒径、富水卵石地层泥水盾构下穿黄河施工工法具有以下特点： 1) 提高了盾构隧道施工安全系数 下穿黄河施工风险极大，盾构隧道施工引起地质灾害的风险较高。采用该工 法施工，可减小盾构在