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1、武武汉汉市市轨轨道交通四号道交通四号线线二期工程土建第六二期工程土建第六标标段段 （十里（十里铺铺七里七里庙庙区区间间） ） 盾尾刷洞内更盾尾刷洞内更换换施工方案施工方案 编编制：制： 审审核：核： 武武汉汉市市轨轨道交通四号道交通四号线线二期六二期六标标项项目目经经理部理部 二一三年八月二一三年八月 目目 录录 一、工程概况一、工程概况.- 1 - 二、地二、地质质概况概况.- 2 - 三、水文概况三、水文概况.- 3 - 四、盾尾刷更四、盾尾刷更换换原因原因.- 3 - 五、盾尾刷的破五、盾尾刷的破损损位置及程度位置及程度检查检查.- 3 - 六、六、实实施方案施方案.- 4 - 七、盾尾
2、刷更七、盾尾刷更换换方案方案.- 5 - 九、密封刷更九、密封刷更换换后的保后的保护护措施措施.- 8 - 十、安全保十、安全保证证措施措施.- 8 - 十一、十一、应应急措施急措施.- 9 - 一、工程概况一、工程概况 武汉市轨道交通四号线二期六标十里铺七里庙区间由十里铺站出发以直线 段前行，然后接曲线半径为 1200m 的曲线段，最后以直线段进入七里庙站。隧道 区间左线长度为 1037.404 m，右线长度为 1039m，隧道埋深 1016.2 m。盾构区间 圆形隧道外径为 6m，内径为 5.4 m，管片宽度为 1.5 m，厚为 300mm；管片的分割 数是“3+2+1”，即分块形式为 3
3、A (67.5)+2B(68)+K(21.5)。 盾构推进过程中，盾尾间隙单侧较小，盾尾刷长期受管片外弧面磨损，对盾尾 刷钢丝磨损极其严重，直接影响盾尾密封效果。为了保证同步注浆量及注浆压力， 控制地表沉降，经研究采取对盾尾第一道尾刷进行更换的措施。根据目前掘进情 况，对区间左右线盾构机盾尾刷进行更换。 由于盾尾密封刷的更换是在隧道内进行，盾尾密封刷始终位于管片背后，而且 水文地质条件复杂，更换具有较大难度。 管片 60 30 200 50 30 50 200 200 50 30 120140 125350350 140 图图 1 盾尾刷构造盾尾刷构造 二、地二、地质质概况概况 此处地质情况为
4、：隧道埋深 14.5m，隧道范围土层为（6-2）层粘土、（10-1）层粘 土、（10-3）层粘土、（11-2）层含粘土粉细砂，管片顶部、底部为（10-1）层粘土。 6-2 层粘土：黄褐色-褐灰色，稍湿，可塑偏硬塑状态，压缩性中等，含氧化 al Q4 铁及灰白色高岭土，场地局部缺失，层顶埋深 0.605.8.0 米，层厚 1.0011.50 米。 10-1 层粘土：黄褐色，稍湿，硬塑状态，压缩性中偏低，含氧化铁及灰白 plal Q 2 色高岭土，在整个场区均有分布，层顶埋深 0.9015.50 米，层厚 3.8024.50 米。 10-2 层粘土：褐黄-黄褐色，稍湿，硬塑状态，压缩性中偏低，含少
5、量灰白 plal Q 2 色高岭土及大量铁、锰质氧化物及其结核，局部可塑状态。底部局部夹少量碎石约 10%，碎石粒径 0.32.5cm，成份为硅质岩。在里程 AK6+900-AK7+500 均有分布， 层顶埋深 18.5025.50 米，层厚 2.5014.40 米。 10-3 层粘土：褐黄-黄褐色，稍湿，硬塑，压缩性中偏低，含少量灰白色高 plal Q 2 岭土及大量铁、锰质氧化物及其结核，局部为可偏硬塑。间夹 5%左右碎石，粒径 0.21.8cm，成份为硅质岩。AK7+500-AK8+063 均有分布，顶埋深 22.0030.00 米，层厚 4.5014.00 米。 11-2 层含粘土粉细
6、砂：褐黄-灰黄色，饱和，中密到密实状态，压缩性中偏 plal Q 2 低，粘土呈褐黄-棕红色，可塑，粉细砂呈中密密实状态，在场地内均有分布，层 顶埋深 29.0039.00 米，层厚 1.7028.00 米。 三、水文概况三、水文概况 十七区间左线主要穿越(10-1)粘土层、(10-2)粘土层，右线主要穿越(10-1)粘土 层，其中（6-1）层粉质粘土、 （6-2）层粘土、 （10-1）层粘土、 （10-2）层粘土、 （10-3）层粘土 属相对隔水层， （11-2）层在垂直方向上属微透水弱透水层。孔隙承压水主要位于 （11-2）含粘土粉细砂层及以下各砂类土含水层中，其对隧道底板突涌稳定性有一
7、定影响，是盾构推进的不利土层。 四、盾尾刷更四、盾尾刷更换换原因原因 盾构机在掘进过程中，特别是在长距离在硬土质下掘进时，往往会由于盾尾密 封油脂加注量不足、泡沫改良不好土质较硬等原因，致使盾尾密封刷损坏。盾构机 盾尾密封刷构造见图 1。从图 1 可以看出，盾尾有 3 道密封刷，盾尾密封刷之间的 间隙通过注入盾尾密封油脂，保证盾尾管片背后同步注浆的浆液不会从管片和盾 构机之间的间隙漏出，同时防止地下水渗漏到盾构机内。如果盾尾密封性能不良， 会给施工带来很多不利因素。 十七区间敷设于汉阳大道正方，车流量大，若处理不当，影响注浆效果，导致 地面大幅度的沉降，后果不堪设想，所以我们必须解决盾尾密封问
8、题。 五、盾尾刷的破五、盾尾刷的破损损位置及程度位置及程度检查检查 根据盾尾密封失效时盾尾涌水的位置和涌水量的大小来确定密封刷的损坏部 位和损坏情况，从而确定所需更换密封刷的数量及需要的时间，进行合理安排。一 般情况下为盾尾底部及下部左右 450位置的密封刷损坏情况较为严重。 由于检修、更换盾尾密封刷存在一定的施工风险，所以施工前务必掌握盾构机 所处的位置，结合地质条件，必要时提前进行地面加固后再筹划检查、更换盾尾刷； 盾尾一共有三道密封刷，第三道(最后一道)密封刷在推进施工中是无法检修的，中 间那道密封刷的检修风险较高，一般情况下，检修盾尾密封刷只检查第一道。鉴于 本区间的实际情况，通过综合
9、风险评价，决定对第一道盾尾刷进行更换，确保对汉 阳大道地面沉降有力控制。 六、六、实实施方案施方案 1、更换前掘进及管片拼装 1.1 纠偏 在更换盾尾钢丝刷前，需要保证盾构机与管片有一个较好的姿态，保证盾尾与 管片四周的间隙（7cm 左右）均匀。通过 45 环左右盾构调整姿态，管片纠偏使之 得以实现。 1.2 盾尾注浆 由于盾构机在更换盾尾刷阶段接近软土层，盾尾密封处于薄弱阶段。为了防止 露出尾刷后，地下水从盾尾直接进人隧道，影响作业，所以要进行管片背后注浆， 即在停止推进前 3-4 环中加强二次注浆，从每块管片的注浆孔内进行二次注浆，停 止推进后对后 5-6 环再次进行二次注浆，注浆配比水:
10、水泥=1:1.2。待水泥浆注入 6 小时后，再注入注发泡聚氨酯，注入压力为 05Mpa，保证其理想状态下的整环密 封，形成第一道挡水环箍，可采取跳环注浆，穿插进行。为防止盾构机涌水的风险， 在停止掘进前采用注发泡聚氨酯，在盾尾后的一环管片压注聚氨酯，形成第二道 挡水环箍。 水溶性聚氨酯注浆材料物理性能 序号性能单位指标 1比重g/cm31.067-1.088 2黏度25 度,No2/60rpm50-150 3与水混合比g/cm31/1-1/12 4硬化泡沫密度g/cm30.5-1 5 膨胀率倍数 1-12 6 混合时间与 80%水混合，秒 10-30 7 硬化时间与 80%水混合，秒 100-
11、120 8操作温度 摄氏度 10-40 9 PH 值 5.0-5.5 七、盾尾刷更七、盾尾刷更换换方案方案 小松盾构机有三排尾刷，三排尾刷之间形成了 2 个腔，腔内注满密封油脂，它 的作用是防止同步注入的砂浆与地下水通过盾尾流入隧道。 拟采用在盾尾千斤顶焊接一个临时圆管，将盾构机向前掘进，使盾尾第一道 尾刷露出已成环管片外，直接将第一道盾尾刷进行整圈进行更换。 1、推进 盾构机完成当前环管片（第一环管片）掘进后继续推进，直至达到盾构机推进 千斤顶的最大行程 2150mm。要控制管片与密封刷的相对位置，可以通过控制油缸 的行程来间接控制，即油缸行程+圆管长度=第一道密封刷到推进油缸撑靴的距离 +
12、换密封刷的间距。 使用圆管 8 个长 50cm，直径 30cm，壁厚 20mm 的临时圆管。盾构机共有 22 个 推进千斤顶，每隔二个千斤顶焊接一个临时圆管，加长推进千斤顶的行程。 临时圆管焊接完毕后继续掘进，直至第一道盾尾钢丝刷完全暴露。 2、更换盾尾刷 注浆完成后，需对注浆止水效果进行检查，通过 2 号、3 号管片的注浆孔进行 检查，确定无水后可实施盾尾刷更换，在拆除 l 号管片前，2 号 3 号管片必须做好 内支撑。盾尾刷更换施工流程下图所示。 施工准备 正常推进至 1m 推进千斤顶圆管焊接 正常推进至第一道盾尾刷完全露出 盾尾刷更换若盾尾漏水可用瞬 凝水泥堵水 测量定位，加焊盾尾间隙支
13、垫 拼装管片 顶推管片滑行，与上一环距离 100mm 对孔，穿螺栓 顶推，新老管片对接，螺栓紧固 推进，圆管支撑脱出后割除 图图 2 更更换换盾尾刷施工流程盾尾刷施工流程图图 3、更换过程 在上述的准备工作完毕后，即可进行盾尾密封刷更换。先正常推进，推进到 1m 左右，进行圆管的焊接加长千金顶，再进行推进，直到第一道盾尾砂完全露出。 停止推进，直接进行整圈跟换。跟换完毕后，测量定位，加焊盾尾间隙支垫，在用加 长臂进行管片拼装，顶推管片滑行，与上一环距离 100mm，对孔、穿螺栓、顶推、新 老管片对接、螺栓紧固推进，圆管支撑脱出后割除。 3.1 更换盾尾刷时预留出盾环向后 3 环范围下半圆 2-3 个注浆孔，并安装球阀， 备用漏水后注浆或注入聚氨酯。 3.2 暴露盾尾刷，清除盾尾刷之间密封槽内的废油脂与砂浆。 3.3 对盾尾刚进行检查，对磨损严重没有使用价值的盾尾刷直接割除，并对割 除区域进行磨光处理。耐磨损较轻只是被砂浆固结的盾尾刷进行清理，清理时采 用钢筋钩梳理盾尾刷，盾尾刷清理要彻底。割除的部分要重新焊接新的盾尾刷，用 5mm506 焊条对密封盾尾刷进行重新焊接，焊接质量要求相邻盾尾刷之间的间距 不大于 3mm。对盾尾刷和盾尾刷之间的密封槽重新涂抹盾尾密封油脂。 3.4 量测盾尾四周间隙并记
