杭州地铁1号线隧道艮山门工作井盾构始发方案.doc

杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 1 1.1.工程概况工程概况 1.11.1 工程简介工程简介 武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道工程位于杭州市下城区,是杭 州地铁 1 号线（武文区间含 3 号线）的重要组成部分。 文化广场站艮山门站区间隧道起止里程为 K16+461.556K17+562.378（右线为 K17539.118） ，全长 2178.384 单线延米。 区间在里程 K17140 处设联络通道兼泵房一座。区间隧道在文晖路和河东路口 处形成上下叠交,直至文化广场站，叠交区段右线在下，左线在上，叠交段长约 95 米。 武林广场站文化广场站区间隧道 1 号线盾构区间起终点里程为 K15+620.882K16+193.476(左 K16+187.350)，全长 1139.173 单线延米； 3 号 线盾构区间起终点里程为 K15+620.882K16+179.361(左 K16+173.08)，全长 1110.798 单线延米，设泵房一座。本区间四条隧道，1、3 号线分别在文化广场 站叠交进洞，其中 1 号线左右线空间上下交换后，叠交进洞；3 号线左右线则 上下保持平行。 盾构隧道采用装配式钢筋混凝土管片衬砌，管片外径 6200mm，内径 5500mm，厚 350mm，环宽 1.2m，为“3+2+1”型（3 块标准块、2 块邻接块和 1 块封顶块） ，拼装时采用错缝拼装、弯曲螺栓连接。管片接缝采用三元乙丙橡胶 遇水膨胀橡胶复合式止水条止水。管片与围岩之间的环形间隙采用水泥砂浆 同步注浆回填。 本工程使用两台 6340 的土压平衡盾构先后从艮山门站始发，先推进右线 （叠交段在下） ，后推进左线，依次在文化广场站叠交进洞。艮山门站整个盾构 出洞工作井平面尺寸为：24m14.5m（含井内衬墙） ，左、右线盾构吊装孔平面 尺寸都为 11.5m7.2m（净空） 。车站设有管片下井预留口为 4m5.45m。 1.21.2 工程地质工程地质 本工程隧道出洞处的地面标高为 4.92m，右线隧道中心标高为-12.623m， 左线为-12.443m。 区间隧道主要位于3淤泥质粉质粘土、1、2淤泥质粉质粘土、1粘 土、2粉质粘土层、1含砂粉质粘土土层中。见下图 11 出洞段地质剖面图 杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 2 所示。 图图 1 11 1 出洞段地质剖面图出洞段地质剖面图 各地层情况描述见下表 11 区间地质情况描述和表 12 各土层物理学指 标。 区间地质情况描述 表 11 地层 编号 岩层 名称 地 层 描 述 1杂填土 一般主要由建筑垃圾及生活垃圾等组成，碎石及砖瓦碎块等硬 杂质含量一般在 2040%，直径一般在 24，局部含大块石， 房屋老基础，地下沟管道等。结构松散。杂色。湿。层厚 0.43.0m 左右。 2素填土 灰色、灰黄色，一般以粉性土为主，含有机质，少量碎石及建 筑垃圾，结构松散。湿。层厚 0.43.40m。 3淤泥质填土 灰色、灰黑色，含较多及腐殖物质及云母屑，局部分布，松软。 很湿。层厚 0.6m。 1粉质粘土 灰灰黄色，含氧化铁质及有机质，俗称“硬壳层” 。无摇振反 应，切面光滑，干强度中等，韧性中等，软塑。湿。主要分布 于湖沼相沉积区。层厚 0.61.8m。 2粘质粉土 灰灰黄色，含氧化铁质及有机质，俗称“硬壳层” 。摇振反应 中等，切面无光泽反应，干强度较低，韧性较低，软塑。饱和。 杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 3 主要分布于湖沼相沉积区。层厚 0.32.2m。 3砂质粉土 灰黄色，含氧化铁质及有机质，俗称“硬壳层” 。摇振反应迅速， 切面无光泽反应，干强度较低，韧性较低，软塑。饱和。主要 分布于湖沼相沉积区。 1粘质粉土 灰色。含有机质及云母屑，摇振反应中等，切面无光泽反应， 干强度较低，韧性较低，稍密。饱和。主要分布于近代冲海相 沉积区。 2粘质粉土 灰灰黄色，含有机质及云母屑，摇振反应中等，切面无光泽 反应，干强度较低，韧性较低，稍密。饱和。沿线大部分布。 3砂质粉土 灰灰黄色，含有机质及云母屑，摇振反应迅速，切面无光泽 反应，干强度较低，韧性较低，中密。饱和。沿线大部分布。 4 粘质粉土夹淤 泥质粘土 灰色，含有机质及云母屑，粘质粉土与淤泥质粘土层呈互层状。 摇振反应中等，切面无光泽反应，干强度较低，韧性较低，松 散稍密，软塑至流塑，饱和。偶有分布。 5砂质粉土 灰黄色，含有机质及云母屑，夹粉砂， ，摇振反应迅速，切面无 光泽反应，干强度较低，韧性较低，稍密。饱和。偶有分布。 6 粉砂夹砂质粉 土 灰黄色，含有机质、氧化铁质及云母屑，中密，饱和，沿线大 部分布。 7粉质粘土 灰黄色，含有机质及云母屑，夹少量粘性土薄层，摇振反应中 等，切面无光泽反应，干强度较低，韧性较低，饱和，稍密， 局部分布 1 淤泥质粉质粘 土夹粉土 灰色，含有机质，夹薄层粉土，无摇振反应，切面光滑，干强 度中等，韧性中等，流塑，饱和，局部分布。层厚 2.36.8m。 2淤泥质粘土 灰色，含有机质，局部夹淤泥或粉土。无摇振反应，切面光滑， 干强度中等，韧性中等，流塑，饱和，局部分布。层厚 2.37.0m。 3 淤泥质粉质粘 土 灰色，含有机质。无摇振反应，切面光滑，干强度中等，韧性 中等，流塑，饱和，沿线大部分布。层厚 3.47.9m。 4粘质粉土 含有机质、云母屑，夹淤泥质粘土，互层状，无摇振反应，切 面无光泽反应，干强度较低，韧性较低，饱和，稍密，主要分 布于湖沼相沉积区。 1 6 淤泥质粉质粘 土 灰色，含有机质，高灵敏度。无摇振反应，切面光滑，干强度 中等，韧性中等。流塑，饱和。沿线大部分布。层厚 3.79.4m。 2 6 淤泥质粉质粘 土 灰色，含有机质，高灵敏度。局部夹有粉土透镜体。无摇振反 应，切面光滑，干强度中等，韧性中等。流塑，饱和。沿线大 部分布。层厚 2.16.6m。 1粘土 粟黄色、灰黄色，含氧化铁质，夹极薄层粉土。局部为粉质粘 土。无摇振反应，切面较光滑，干强度高，韧性高。可塑，湿。 局部分布。层厚 2.36.9m。 2粘土 灰黄色，含氧化铁质，夹极薄层粉土。局部为粉质粘土。无摇 振反应，切面较光滑，干强度高，韧性高。可塑，湿。局部分 布。 2 8 灰色粘土 灰青灰色， ，有机质，局部夹粉砂薄层。局部为淤泥质土。无 摇振反应，切面较光滑，干强度高，韧性高。软塑可塑，湿。 沿线大部分布。层厚 2.010.4m。 1 9 粉质粘土 灰黄色，含氧化铁质，顶部含有机质。无摇振反应，切面光滑， 干强度高，韧性中等。软塑可塑，湿。局部分布。揭露层厚 1.605.20m。 2 9 含砂粉质粘土 灰黄色，含氧化铁质，顶部含有机质。无摇振反应，切面略粗 糙，干强度中等，韧性中等。可塑，湿。偶有分布。层厚 0.604.80m。 杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 4 区间土层物理学指标 表 12 剪切试验 岩土 编号 岩土名称 天然 含水 量 (%) 重力密 度 (kN/m3 ) 天然 孔隙 比 e 粘聚 力 Ccu (kPa) 内摩擦 角 cu (度) 粘聚力 Cc (kPa) (固快 峰值) 内摩擦 角 c (度) (固快 峰值) 标贯击 数 N (击 /30cm) 静止 侧压 力系 数 (k0) 1 2 粉质粘土 31.118.80.862 0.47 2 2 砂质粉土 27.718.90.78942580.45 1 4 淤泥质粉质粘土 41.917.61.1641414.613.59.62.30.37 2 4 淤泥质粉质粘土 43.517.21.2281415.514102.20.54 3 4 淤泥质粉质粘土 44.717.01.2811415.214.59.62.70.55 1 6 淤泥质粉质粘土 36.417.71.05715171510.53.50.53 2 6 淤泥质粉质粘土 37.617.51.101318.11410.94.10.51 1 7 粘土 32.618.50.9284622.34015.217.80.37 1 8 淤泥质粘土 43.517.01.2761317.818 9.7 2.50.53 2 8 粉质粘土 34.018.10.9942220.522135.30.50 1a 9 粉质粘土 26.9 19.1 0.779 5023 45 18.3 16.6 0.34 1b 9 含砂粉质粘土 26.119.20.7504522.52715.210.40.40 2 9 细砂 16.619.50.57523020.30.34 1.31.3 工程水文工程水文 (1)、浅层潜水 沿线浅部地下水属潜水类型，主要赋存于上部填土层及粉土、砂土层中， 补给来源主要为大气降水及地表水，其静止水位一般在地下 14m，并随季节 变化。 (2)、承压水 沿线承压含水层主要分布于深部的4、1 圆砾层中,地下埋深约为 40.8m，隔水顶板为其上部的粘性土层.该层承压水对混凝土结构无腐蚀性；对 杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 5 钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。 1.41.4 周围环境周围环境 盾构始发工作井位于原浙江华东纸张建材市场内，施工场区内的房屋建筑 已全部拆迁完毕，工作井北侧及东侧较空旷，南临备塘河，距离备塘河仅约 50m，始发约 100m 时，下穿上塘河。紧临河道，地下水较丰富。西侧为杭州供 水公司场区，其最近的建筑物距离工作近约 40m，无地下管线。见下图 12 出 洞段平面图。 图图 1 12 2 出洞段平面图出洞段平面图 2 2工程重难点分析工程重难点分析 2.12.1 车架转换施工车架转换施工 本工程区间隧道始发段井下空间长度仅为 40 米，而盾构机全长 61.38 米， 未能满足盾构一次性下井施工的要求。需进行车架转换，即当盾构进场时，采用 延长中间连接管路的方式，先把盾构壳体及配套设施下井组装，车架在地面组装。 延长管线连接好后，沿井口分两路放下井底， （油管和电缆通信分开） ，井口根据 推进速度采用人工放线。推进时，在成型隧道管片的左右两侧分别设置滑轮支架， 左侧主要为油管，右侧为电缆通信管路。为减小因拉伸对管路的拉力，可用一麻 绳作芯，把其他管路与麻绳绑扎，形成一整体。 在工作平台两侧各设一挂钩，把麻绳一端固定在挂钩上。根据推进速度，用 右HY K17+518.366 左HZ K17+466.416 右K17+539.118 区间设计终点里程 左K17+562.378 区间设计终点里程 5 5 艮山门站 杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 6 1 吨手拉葫芦拉动麻绳。 当盾构始发推进一定距离(54m)后，隧道空间长度能够满足车架下井要求 后，把地面车架转换下井，并拆除延长管线进行重新连接。 车架转换之前，由于皮带输送机未能安装，因此渣土输送从螺闸门直接进 入渣土箱，为满足施工要求，项目部另外加工了 3.5m3的小土箱专用于转换前 的渣土装卸，并通过渣土平板车由设置在后靠处的 3T 卷扬机拉运至井口，由行 车从端头井预留口吊卸至地面集土坑内。见图 22 所示： 图图 2 22 2 车架转换前的运输组织车架转换前的运输组织 盾构始发后，推进至6 环 800mm 时，盾构刀盘中心刀接触土体，此时开 始启动刀盘，进入正常掘进程序。 车架转换之前，由于只能小土箱出渣土，且因单、双梁没法安装，导致盾 构内部空间无法满足管片吊卸高度，项目部根据实际情况自行加工了较低的平 板车，由卷扬机拉送自行加工的平板车进行管片和渣土的水平运输。 水平运输的 3T 卷扬机牵引力为 30KN，慢速，速度为 8.5/min。车架转换前 水平运输的最大重量约为 15T，所需的持续牵引力为 7.2KN，启动牵引力按 1.3 倍持续牵引力算为 9.36KN。所以该卷扬机能够满足施工所需。 2.22.2 曲线段出洞（小曲率半径施工）曲线段出洞（小曲率半径施工） 艮山门工作井盾构始发段隧道轴线平面和高程都处于曲线上，始发架布置 及始发段轴线控制都存在较大的难度。 本工程出洞段平面轴线左线为缓和曲线,右线为圆曲线半径 R=600m；右曲 杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 7 线为圆曲线 R=600m；左线纵剖面轴线为-27.291的坡度, 左线纵剖面轴线为- 27.254的坡度。 出洞段轴线描述： 表 2-1 具体布置时，需考虑盾构推进的轴线偏离值和始发架及后靠安置时的操作 便利。只有当盾构脱离加固区时，方宜对盾构进行纠偏。若基座水平布置，当 盾尾脱离加固区时，盾构平面和高程都将偏离设计轴线，并超出了盾构施工规 范允许范围。加上曲率半径较小，纠偏较难且过程较长，严重时，会使管片大 部碎裂。 经综合考虑，高程上按隧道坡度布置；平面上，选取了盾构出洞后切口到 达 15m 处（此时盾尾脱离加固区） ，此时的盾构切口平面偏离隧道轴线右线为 30mm（左线取 0） ，此处的盾构中心向洞门中心引曲线割线作为始发架布置的 中线。这样既能使盾构偏离设计轴线在规范允许范围内，又能使施工时，相对 平曲线竖曲线 左线 长度（m）半径（m）长度（m） 坡度或半径 （m） 61.474 缓和曲线 516.132-27.291 34488直线段 右线 长度（m）半径（m）长度（m） 坡度或半径 （m） 20.752R=600 490418 -27.254 80 缓和曲线 杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 8 便捷。 当盾尾脱离加固区时，根据实测的盾构姿态报表等，再进行适当的纠偏。 详见附图负环及盾构反力架系统布置示意图详见附图负环及盾构反力架系统布置示意图 杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 9 在第一环闭口环（-2 环）管片脱出盾尾后，立即进行反力架的安装。在第 一环闭口环管片上部制作 字撑， 字撑平面应垂直于设计轴线，从而使第 一环闭口环管片环面平整。 字撑通过 4 根 609 钢管和端头工作井后壁二根 800mm800mm 的钢后靠之间作轴向力传递，由钢管将力传递给钢后靠。 这样盾构出洞推进时就可增加使用盾构上半部分千斤顶，加大了盾构推力， 既有利于克服加固区内盾构壳体与加固土体间的较大摩擦力，又能较好的控制 好隧道轴线。后靠支撑设置完成后，在盾构推进时，应注意观察后靠是否有变 形，防止位移量过大而造成破坏。在后靠设置变形观测点，开始时每推进一段 距离测量一次，待后靠变形较稳定时每环测量一次，直至后靠稳定后方可停止 观测。 本工程两个区间隧道都出现了小曲率半径，文艮区间隧道左线最小曲率半 径为 330m，右线为 350m；武艮区间 1、3 号线最小曲率半径为 400m。由于曲线 段众多，且文艮区间小曲率半径刚好处于朝晖小区民房密集段，盾构施工技术 要求更高，施工难度更大，对于隧道轴线、地面沉降的控制尤为重要。见下表 22 区间隧道小曲率半径段统计表 隧道小曲率半径段统计表 表 2-2 武林广场站文化广场站站 1 号线左线1 号线右线3 号线左线3 号线右线 长度 （m） 半径（m） 长度 （m） 半径（m） 长度 （m） 半径 （m） 长度 （m） 半径 （m） 236.321R=500208.057R=400231.321R=500208.057R=400 238.751R=600187.665R=400157.559R=400223.244R=500 文化广场站艮山门工作井右线文化广场站艮山门工作井左线 492866R=350493961R=330 254629R=600238828R=600 由于区间隧道轴线小曲率半径较多，且地面环境复杂，施工时需严格控制 各项施工参数，为控制好盾构掘进姿态，需注意以下几点： （1）纠偏量 在盾构掘进过程中，要加强对推进轴线的控制，盾构的曲线推进实际上是 处于曲线的切线上，因此推进的关键是确保对盾构的头部的控制，由于曲线推 进盾构环环都在纠偏，因此必须做到勤测勤纠，而每次的纠偏量应尽量小，确 保楔形块的环面始终处于曲率半径的径向竖直面内。除了采用曲线管片，为控 杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 10 制管片的位移量，管片纠偏在适当时候仍需采用软木楔子，从而达到有效地控 制轴线和地层变形的目的。 （2）注浆量 由于曲线段推进增加了曲线推进引起的地层损失量及纠偏次数的增加导致 了对土体的扰动的增加，因此在曲线段推进时应严格控制浆液的质量及注浆量 和注浆压力。并在施工过程中采用推进和注浆联动的方式，注浆未达到要求时 盾构暂停推进，以防止土体变形。并根据施工中的变形监测情况，随时调整注 浆参数，从而有效地控制轴线。 （3）土体损失及辅助措施 由于设计轴线为的圆曲线，而盾构是一条直线。故在实际推进过程中，实 际掘进轴线必然为一段段折线，且曲线外侧出土量又大。这样必然造成曲线外 侧土体的较多损失，存在较大的建筑空隙。因此在曲线段推进过程中在进行同 步注浆的工程中必须加强对曲线段外侧的压浆量，以填补建筑空隙，加固外侧 土体，使盾构顺利沿设计轴线推进。 （4）管片拼装 为控制盾构推进轴线，管片拼装严格采取“居中拼装” 。若管片无法居中拼 装，且曲线管片无法满足纠偏时，应采用软木楔子进行调整，使管片处于较理 想状态，确保管片拼装质量及推进轴线。 2.32.3 盾构穿越河道施工盾构穿越河道施工 文化广场站艮山门站区间隧道盾构将依次穿越上塘河和应家河。其中上 塘河水面宽约 25 米左右，勘察期间，水深 1.22.2m,河底高程 0.01.0m， 洪水位高程 4.0m，流向由北向南，河底淤泥厚度 1.52.5m，最小覆土 14.3m；应家河水面宽约 6 米左右，勘察期间，水深 1.32.0m,河底高程 0.51.0m，洪水位高程 2.0m，流向由西向东，河底淤泥厚度 0.51.2m，最 小覆土 17.8m。 武林广场站文化广场站文区间（1 号线和 3 号线）穿越京杭大运河，京 杭运河水面宽约 7080 米左右，勘察期间，水深 0.604.50m m,河底高程 0.503.35m，洪水位高程 4.5m，流向由东向西，河底淤泥厚度 0.82.8m；1 号线穿越运河段里程为 K15+802.1K15+898.2，在 1 号线该段位 于缓和曲线和直线段上，右线为 27.475的上坡；左线为 23.75的上坡。3 杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 11 号线穿越运河段里程为 K15+802.1K15+898.2，在 3 号线该段位于缓和曲线和 直线段上，右线为 3和 3.592的下坡；左线为 10的上坡；过运河段为四 线并行（详见图 2-3、图 2-4） ，覆土最浅为 3 号线左线，最小覆土仅为 5.2m（运河底） 。 图图 2 23 3 京杭运河与隧道剖面位置关系图京杭运河与隧道剖面位置关系图 图图 2 24 4 京杭运河与隧道平面位置关系图京杭运河与隧道平面位置关系图 盾构穿越前，对其及周边环境进行详细的调查，对隧道沿线的江底水深情 况进行一次全面的扫描，复核隧道覆土层的厚度，以利于进行平衡压力设定值 的计算。并重点摸清河底和河岸防汛墙等的结构情况。 因此盾构穿越河道时，应提前对施工人员进行交底，做到精心施工，同时 加强值班管理、工程监测。配备足够的机动设备，一旦发生意外情况，在第一 时间投入工作。组织专门人员进行 24 小时现场监控。 本隧道区间工程穿越河道施工的重难点在于武林广场站文化广场站区间 隧道下穿运河施工，盾构将 4 次下穿京杭运河，对河底土层多次扰动，影响大。 杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 12 且 3 号线左线距离河底仅约 5.2m，浅覆土穿越河底软土层，风险较大： （1） 盾构 4 次下穿运河，多次扰动土体，导致河底土体的多次固结沉降 和次固结沉降，加大了河体土层的变形量； （2） 注浆压力过大容易击穿河底覆土； （3） 土压力设定不合理导致河底覆土过度隆起或下沉形成渗水通道； （4） 盾构纠偏过大，多土体局部挤压过度形成错缝渗水通道。 （5） 在河底段隧道较长，隧道容易上浮。 针对以上情况，在施工过程中，应采取以下措施： （1） 不断优化各项施工参数，把对周围土体的影响降至最低； （2） 严格控制注浆压力，注浆压力不应大于 0.2MPa； （3） 精确复核隧道覆土层的厚度，设定合理的土压力，避免盾构切口土 体的过度隆起或沉降； （4） 严格控制盾构纠偏量，做到居中推进，勤测勤纠，每次纠偏量不超 过 5mm。 （5） 在盾尾后 8 环的位置，每 5 环压注一次双液浆（双液浆配比水泥浆：水泥浆： 水玻璃（体积比）水玻璃（体积比）=1=1：1)1)，形成止水环箍。 （6） 防止隧道管片上浮的技术措施 适当降低盾构机的姿态，有意识地压低管片高程，使脱出盾尾的管片不 至于超限； 优化同步注浆浆液的配比，在满足浆液注入的顺畅下，适当降低浆液的 初凝时间； 控制盾构掘进的姿态，尽量减小其蛇形运动，以保证形成隧道建筑间隙 的最小量。切断管片上浮的空间； 控制掘进速度，确保管片脱出盾尾时形成的空隙量与注浆量平衡，避免 注入的浆液被水稀释而降低浆液性能。同时控制每天的掘进进尺，以便管片能 被浆液充分固结稳定； 根据监测成果，及时对成型管片隧道进行二次补充注浆。二次补充注浆 采用双液浆； 盾构穿越河道时，可能发生盾尾漏泥、漏水，一定程度上将对施工构成威 胁，因此我们在该段施工中对可能发生的不利情况要充分估计，采取相应的对 策，防止、解决类似情况。 杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 13 （1）防止盾尾漏泥、漏水措施 a. 定期、定量、均匀地压注盾尾油脂，每环的压注量初定为 25kg。 b. 控制同步注浆的压力，以免浆液进入盾尾，造成盾尾密封装置被击穿， 引起土体中的水渗入隧道，盾尾密封性能降低。 c. 管片考虑居中拼装，以防盾构与管片之间的建筑空隙过分增大，降低盾 尾密封效果，引发盾尾漏泥、漏水。 d. 在盾构工作面配置适量的双快水泥、木楔、回丝、海绵等堵漏材料及工 具。 e. 必要时可在盾尾后 5 环后，压注双液浆，形成止水环箍。 f. 必要时可采取压注聚氨脂的措施，通过聚氨脂来形成止水保护圈。 （2） 盾尾发生泄漏现象时的对策 a. 针对泄漏部分集中压注盾尾油脂。 b. 配制初凝时间较短的双液浆进行二次注浆。 c. 利用堵漏材料进行封堵。 d. 如上述措施效果亦不好时，可根据实际情况停止推进，在特殊位置进行 聚氨脂压注，进行封堵。 2.42.4 盾构穿越沿线众多建构筑物盾构穿越沿线众多建构筑物 本工程区间隧道沿线主要穿越上塘高架、上塘路、朝晖一区房屋、朝晖二 区房屋、中山北路、西湖文化广场、环城北路等建（构）筑物。其中朝晖一区 的居民房大多较陈旧，年代较远，为 80 年大初修建的房屋，结构基础都较差， 给盾构施工带来许多困难。 为了确保盾构顺利施工，安全穿越，施工前，必须进行前期排摸，并提请 业主对房屋进行鉴定，施工时需采取以下技术措施，以使施工对周围环境影响 降至最低。 （1）穿越前的试推进 在盾构穿越管线、建筑物之前的施工过程中，设置合理长度的试推进段。 在试推进段中，分别设定不同的施工参数，模拟穿越构建筑物的工况条件，查 看在各种参数控制下盾构机推进的影响，从而总结出盾构穿越时的最佳施工参 数，特别是盾构推进的同步注浆以及二次注浆的参数。 在总结施工参数和盾构穿越施工方法后，再正式穿越地面构建筑物，以此 杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 14 确保盾构顺利穿越构建筑物，并将影响降到最低。 （2）严格控制盾构正面平衡压力 盾构在穿越构建筑物的过程中，必须严格控制切口平衡土压力，使得盾构 切口处的地层有微小的隆起量来平衡盾构背土时的地层沉降量。同时也必须严 格控制与切口平衡压力有关的施工参数，如出土量、推进速度、总推力、实际 土压力围绕设定土压力波动的差值等。防止过量超挖、欠挖，尽量减少平衡压 力的波动。 （3）严格控制盾构的推进速度 施工时，推进速度不宜过快，尽量做到均衡施工，减少对周围土体的扰动， 避免在途中有较长时间耽搁。如果推得过快则刀盘开口断面对地层的挤压作用 相对明显，地层应力来不及释放，所以正常推进时速度应控制在 23cm/min。 （4）严格控制盾构纠偏量 在确保盾构正面沉降控制良好的情况下，使盾构均衡匀速施工，盾构姿态 变化不可过大、过频。每隔 3 环检查管片的超前量，隧道轴线和折角变化不能 超过 0.2。推进时不急纠、不猛纠，多注意观察管片与盾壳的间隙，相对区 域油压的变化量随出土箱数和千斤顶行程逐渐变化。采用稳坡法、缓坡法推进， 以减少盾构施工对地面的影响。减少每环的纠偏量，从而减小建筑孔隙。提前 纠偏过程中必须保持良好的盾构姿态，盾构轴线偏差不得超过 50mm。 （5）严格控制同步注浆量和浆液质量 严格控制同步注浆量和浆液质量，确保每环注浆总量到位，确保盾构推进 每一箱土的过程中，浆液均匀合理地压注，确保浆液的配比符合质量标准。通 过同步注浆及时充填建筑空隙，减少施工过程中的土体变形。 每环的压浆量一般为建筑空隙的 200250，泵送出口处的压力应控制 在 0.30.5MPa 左右。具体压浆量和压浆点视压浆时的压力值和地层变形监测 数据选定。 压浆属一道重要工序，专门成立注浆班对压入位置、压入量、压力值作详 细记录，并根据地层变形监测信息及时调整，在确保压浆工序施工质量的前提 下，方可进行下一环的推进施工。 （6）二次补压浆 当盾构穿越过后，隧道影响的建构筑物会有不同程度的后期沉降。因此必 杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 15 须准备足量的二次补压浆材料以及设备，根据后期沉降观测结果，及时进行二 次补压浆，以便能有效控制后期沉降，确保地面建筑物的安全。 （7）加强监测 穿越施工中根据情况，可加密监测，每隔四小时进行跟踪测量。待盾构穿 越后，变形趋于稳定时，逐渐减少监测次数，并恢复正常监测，待地面变形稳 定后方可停止监测。 （8）动态信息传递 每一次测量成果都及时汇总给施工技术部门，以便于施工技术人员及时了 解施工现状和相应区域管路变形情况，确定新的施工参数和注浆量等信息和指 令，并传递给盾构推进面，使推进施工面及时作相应调整，最后通过监测确定 效果，从而反复循环、验证、完善，确保隧道施工质量。 （9）突发事件控制及对策 盾构穿越建构筑物时，由于地面环境非常复杂，一旦发生异常情况，将产 生很大的影响。对于有可能发生的一些突发性事件，如构、建筑物结构产生超 沉等，可采取以下几点对策措施： A. 提前对施工人员进行交底，做到精心施工，同时加强值班管理、工程监 测。 B. 配备足够的机动设备，一旦发生意外情况，在第一时间投入工作。 C. 组织专门人员进行 24 小时现场监控。 D. 在推进前，一定要对盾构进行足够的调试，确保盾构性能的可靠性。同 时，配备足够的值班维修人员，及时处理盾构设备的故障，确保盾构推进顺利 进行。 E. 施工中，若地面变形值达到警戒值，除了采取二次注浆的手段外，还可 通过采取在地面跟踪注浆的手段来保护构建筑物。 2.52.5 盾构穿越沿线大量管线盾构穿越沿线大量管线 本工程区间沿线管线主要集中分布在上塘路、中山北路和环城北路上。沿 线的主要压力管线为上塘路上的 2 根给水和 4 根燃气，中山北路上的 2 根给水 和 2 根燃气，以及环城北路上的 2 根给水和 1 根燃气。 为了确保盾构顺利施工，安全穿越地下管线，施工前与各种线单位联系， 摸清地下管线的准确位置，应特别查清盾构穿越居民区内的各种进户管线，按 杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 16 管线单位要求进行监测点的埋设，并做好监测点的保护工作。同时，加强沿线 巡视，发现问题及时解决。对重要的管线根据需要跟踪监测，并把监测信息及 时反馈给各管线单位。 对于和隧道轴线相交的管线，在盾构穿越过程中必须严格控制切口平衡压 力，同时也必须严格控制与切口压力有关的施工参数，如推进速度、总推力、 出土量、纠偏量、同步注浆量等，还必须加强对管线的监测。若有条件，可以 在管线上直接布点（如设置环箍）进行监测。根据情况，可加密监测，每隔四 小时进行跟踪测量。若有必要需进行二次补压浆。待盾构穿越后，变形趋于稳 定时，逐渐减少监测次数，并恢复正常监测，待地面变形稳定后方可停止监测。 对于和隧道轴线平行的管线，对于和隧道轴线平行的管线，有其一定的特 殊性。这类管线在一定的推进距离内，都处于离盾构较近的位置，盾构推进将 长时间对管线造成影响。针对这类管线，除采取以上的措施外，应加强实施监 测与壁后二次补压浆的措施的力度。尽量将监测点直接布置在管线上，推进过 程中加强监测，并做好信息实时反馈工作。同时推进过程中二次补压浆要做到 与盾构推进同步，尽量减小后期沉降对管线的影响。 2.62.6 隧道叠交施工（叠交进洞）隧道叠交施工（叠交进洞） 因 1、3 号线在文化广场站相互换乘，车站设计时，在文化广场站 1、3 号 线共井。根据设计图纸可知，文化广场站艮山门站区间隧道左右线在距文化 广场站约 95m 的地方开始上下叠交（右线在下部） ，叠交段最小距离在进洞处， 约为 1.836m。叠交段隧道施工风险较大，根据设计要求，在里程右 K16+461.556右 K16+589.556（长度为 128m）的范围内采取加固措施。见下图 25 叠交段隧道平面图和图 26 叠交隧道加固示意图。 杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 17 文化广场站 图图 2 25 5 叠交段隧道平面图叠交段隧道平面图 图图 2 26 6 叠交隧道加固示意图叠交隧道加固示意图 盾构下穿朝晖一区居民楼后，紧接着进入盾构叠交段施工，更增加了施工 难度。施工时，不仅要从土压力、注浆、盾构推进轴线、推进速度等相关参数 上严格控制外，还应注意两条隧道因叠交施工的相互影响。 武林广场站文化广场站区间隧道工程： 3 号线上下重叠隧道段起止里程为：YK16+112.276ZK16+179.360，63.6m,重 叠隧道间距最小为 3.065m;1 号线上下重叠隧道段起止里程为： ZK16+47.328YK16+187.374，143.5m,重叠隧道间距最小为 2.151m。1、3 号线 重叠间地层均为淤泥质粉质粘土3、淤泥质粘土2。 详见附图武文区间线路平面图详见附图武文区间线路平面图 0101 和和 0202 杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 18 施工时，应从以下几点加以控制： （1）上下叠交隧道的施工顺序确定为先下后上，由此将两条隧道相互的施 工影响将至最小。 （2） 在施工下部隧道时，必须严格控制地面变形，同时确保隧道稳定， 为上部隧道施工提供良好条件。 （3） 在施工上部隧道时，合理控制施工参数，尽量减少对下部隧道的影 响，同时对下部隧道进行监测，以反馈隧道间的相互影响程度，从而采取措施 保证隧道的安全。 （4）管片上每环增开 10 个注浆孔，用于盾构施工的壁后注浆，以控制良 好的隧道轴线及地面变形。 （5）施工完毕后，对隧道进行注浆和跟踪监测，保证隧道的后期稳定。 （6）对于武文区间隧道，合理安排施工，尽可能的减小隧道间的相互影响， 10 号盾构在文化广场站调头后，开始掘进 1 号线右线，因从文化广场站始发至 约 143.462m 处与 1 号线左线为上下叠交段，且此叠交段右线在下部，因此需合 理安排施工工期，保证 10 号盾构调头施工完叠交段后，11 号盾构方可开始叠 交段施工，以确保叠交段先下后上的施工顺序。 （7）考虑到盾构叠交进洞，风险较大，盾构进洞地基加固长度增加到 9m（盾构壳体长 8.68m） ，加固工艺为三轴搅拌桩旋喷桩加固为主，井点降水 为辅。 武文隧道区间施工时将 1 号线左线分为两部分，左线分别为 ZK16+187.374ZK15+987.374(200mm)和 ZK15+987.374ZK15+620.822（366.55m） ；见下图 27 两盾构相遇缓慢通过 56.5m 143.5m 杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 19 2 27 7 盾构分段组织掘进示意图盾构分段组织掘进示意图 11 号盾构推进 1 号线左线至距文化广场站 200m 时，须停下待 10 号盾构调 头掘进完 1 号线右线叠交段部分时，11 号盾构再进入叠交段施工。 当 11 号盾构停推时，每天对土压力、盾构和管片姿态，地面沉降等进行监 测，若监测结果显示有异常变化，需利用盾构壳体上的注浆孔或管片预留注浆 孔对盾构外侧土体进行注浆加固，或每天缓慢都缓慢的推进一小段距离，避免 盾构长时间停留在同一个地方。 （盾构停推详细措施见章节（盾构停推详细措施见章节 2.72.7） 为尽量减小叠交施工的影响， 整个隧道叠交部分处，考虑分四次进行注浆 加固，以确保隧道的安全和地面变形的稳定。 （1）在隧道的叠交部分，盾构的同步注浆作为加固的基础措施。合理压注 缓凝浆液，使浆液 1 天的强度大于等于周围加固土体的强度。 （2）在做好同步注浆的基础上，考虑到两条叠交隧道在施工时的相互影响， 决定在下部隧道施工后，上部隧道施工前，根据监测数据通过管片的拼装孔对 完成的下部隧道进行二次注浆，使加固后的土体具有良好的均匀性和较小的渗 透系数，减小上部隧道施工时对其的影响。 （3）考虑到盾构对地面变形和下部隧道的影响，在上部隧道盾构穿越时， 根据监测数据利用管片拼装孔进行二次压浆。 （4）考虑到提高叠交隧道的稳定性以及今后列车运行的振动沉陷，在两条 隧道贯通后，提高管片预留的注浆孔，再次进行双液浆压注来达到稳定隧道、 控制变形的目的。根据设计要求，叠交段分上下隧道垂直叠交区，和上下隧道 斜向叠交区。垂直叠交区加固范围为下部隧道周围 3m,上部隧道下半圆 3m 范围;斜 向叠交区加固范围为上部隧道中心线以下 3m 半圆型范围，下部隧道中心线以上 3m 半圆型范围。加固后的土体应有良好的均匀性（qu=0.20.3Mpa） 。两条隧 道推进结束后，根据实测资料，可对变形较大的部分，打开预留的注浆孔，进 行再注浆，达到控制变形的目的。 2.72.7 中途盾构停推筹划中途盾构停推筹划 根据目前盾构始发安排，本着均衡施工的原则，计划每天可推进 9.6m(8 环)，按此进度，10 号盾构将于 2009 年 9 月中旬到达文化广场站。由于目前文 化广场站尚未施工，根据实际情况，若接收井未能按时交付我项目部盾构进洞， 当盾构掘进至距离文化广场站约 85m 处停下，并采取加固加固措施，防止盾构 杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 20 下沉。见图 28 盾构停推位置示意图 图图 28 盾构停推位置示意图盾构停推位置示意图 在盾构停下的位置，地面环境处于中山北路、文晖路交接口，且此时盾构 已远离居民房，地面环境较宽阔，相对风险较小。 盾构停在距文化广场站 85 米处，时间可能较长，处于3、1 层淤泥质 粉质粘土中，土质较软，加之处于路口，交通繁忙路面过载频繁。且存在地下 管线。因此，在盾构停靠期间，可能出现以下几个方面的情况： （1）盾构下沉，影响盾构及管片姿态； （2）影响已成形隧道的质量，造成隧道轴线变化、渗漏点增加等问题； （3）可能造成周围地面沉降，危机地面环境及管线安全，严重时影响周边建筑。 因此，在盾构等待期间，须采取适当的措施防止以上不利情况的发生。 （1）日常监控 盾构等待期间，每天由值班盾构司机对切口土压力等参数进行监控，若土 压力明显下降，须在不出土的状态下向前推进几公分的距离，以提高土压力。 同时注意对盾构工作面进行巡视，对盾构进行日常保养，发现异常情况即时上 报。 （2）隧道内二次补压浆 盾构停止推进后，为防止盾构附近隧道下沉，增强隧道的稳定性，对盾尾 后 20 环管片每隔 5 环压注一道环箍，浆液采用双液浆。 文化广场站 杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 21 （3）监测计划 对盾构姿态、盾尾后 20 环管片及地下管线、地面沉降进行监测。监测频率 为： 盾构停止推进初期，监测频率为每日 2 次； 根据监测报表，必要时需增加监测频率； 若文化广场站结构施工降水仍在进行，需加强监测频率 在恢复推进前，要对盾构姿态、管片姿态、轴线情况以及接收井洞门中心 位置进行一次全面测量。 每次监测数据必须及时送达技术及生产主管人员手中。 监测报警值为单次3mm，累计值20mm。 （4）盾壳斜管注浆 利用盾构壳体上的注浆孔，对盾构外侧土体进行加固处理。若盾构下沉量 偏大，可通过注浆孔向盾构壳体外压注双液浆来稳定地基，阻止盾构沉降。注 浆量暂定每孔 0.5m3，压注过程中根据监测报表情况进行调整。 （5）应急措施 若通过注浆等措施不能有效阻止盾构下沉，则盾构必须向前推进，通过推 进来及时调整盾构姿态，防止盾构姿态变化过大而对管片造成不利影响。推进 过程中，适当增大同步注浆量，同时控制好浆液的质量，从而控制隧道的沉降 量。 3.3.施工组织施工组织 3.13.1 施工总体安排施工总体安排 本标段由武林广场站文化广场站、文化广场站艮山门站二区间组成， 采用 2 台 6340 加泥式土压平衡盾构进行施工。艮山门盾构始发井完成后安排 盾构区间掘进施工。由文艮区间盾构始发井始发，先右线后左线，掘进至文 化广场站后，由文化广场站吊出转场至武林广场站施工武文区间，武文区 间包含 1 号线、3 号线 4 条单隧道，10 号盾构由武林广场站始发，先掘进 3 号 线右线，到达文化广场站后在文化广场站调头继续 1 号线右线，最后由武林广 场站吊出；11 号盾构由武林广场站始发，先施工 1 号线左线到达文化广场站后 调头，继续施工 3 号线左线，最后由武林广场站吊出。文艮区间盾构始发井 采用明挖法施工。 本工程区间隧道工程 10 号盾构计划 4 月 24 日始发。当右线盾构始发掘进 杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 22 54m 时，可进行车架转换下井施工。当右线车架转换下井后，可安排左线盾构 下井组装施工，这样既保证了场地的合理使用，又能使左右线掘进保持一定的 距离，能够保证先行隧道有一定的稳定周期，减小后行隧道的影响。 盾构出洞段推进设一班，另备用一班保障随时能够进场施工班。执行每天 102 工作制，白班 10 小时（7：0017：00）为每天盾构推进时间，2 小时的 维修保养时间，保障盾构设备的正常运转，做到均衡施工。 详见附图杭州地铁详见附图杭州地铁 1 1 号线号线 1010 号盾构始发计划横道图号盾构始发计划横道图 杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 23 3.23.2 施工方案施工方案 3.2.13.2.1 场地布置场地布置 鉴于工程现场情况和安全文明施工考虑，实行工地现场生活区及施工区分 开。 根据现场允许使用范围，结合实际施工的需要，在紧靠艮山门站端头井结 构南侧布设集土坑，采用钢筋混凝土坑浇制，其平面外形尺寸为： 2084m（长宽高） 。集土坑内设置土箱翻转架以满足倒土之需。端头井 西侧布设拌浆间，配置 2 套拌浆系统，通过送浆管路送浆至井下。横跨结构共 轨布置两台 38T 行车用于井下至地面的垂直运输，包括盾构出土、管片吊运等 。轨道、轨枕、走道板等堆场以及根据场地情况布置。五小设施以及料库、防 汛、防台等设施利用原车站施工使用的设施，合理利用资源，避免浪费。 详见附图艮山门站盾构始发场地布置示意图详见附图艮山门站盾构始发场地布置示意图 3.2.23.2.2 地基加固地基加固 3.2.2.13.2.2.1 加固工艺加固工艺 本工程左、右线盾构出洞段隧道均处于3淤泥质粉质粘土、1淤泥质粉 质粘土中，为了确保盾构出洞施工的安全，盾构出洞前需对洞口土体进行加固。 根据出洞区的地质条件，隧道出洞处的加固形式主要采用深层搅拌桩加固，在 车站槽壁同搅拌桩间 0.40m 夹缝内进行旋喷加固。旋喷桩咬合 300mm，搅拌桩 咬合 250mm。加固范围为沿隧道推进方向的槽壁向外 6.0m，洞圈四周外边线各 延伸 3.0m。旋喷桩与地墙包角处 4 根旋喷桩由洞圈下部 3m 加固至地面。另考 虑到地下承压水的影响，在加固区外布设 4 口降水井点，一口观测井。 详见附图艮山门站盾构始发地基加固示意图详见附图艮山门站盾构始发地基加固示意图 杭州地铁 1 号线武林广场站文化广场站艮山门站区间隧道 艮山门工作井盾构始发方案 24 3.2.2.23.2.2.2 工艺参数工艺参数 搅拌桩采用 425 号普通硅酸盐水泥，水灰比为 1.2：11.8:1，水泥掺入 比 1618%，搅拌桩下沉速度不应大于 2.0m/min，提升速度不应大于 50cm/min。次加固区处水泥掺入量不小于 7%，加固后强度应不小于原状土强度。 旋喷桩采用 425 号普通硅酸盐水泥，水灰比一般为 0.8：11:1，旋喷桩 旋喷压力 2040MPa。 加固的设计强度要求 28d 无侧限抗压强度，不低于 1.0Mpa，渗透系数不大 于 10-8cm/sec。盾构出洞前对地基加固进行验收，取芯送检，加固强度达到设 计要求后，再进行出洞施工。如果地基加固效果没有达到预定要求，则采取补 加固措施直至合格。 3.2.2.33.2.2.3 深井降水深井降水 由地质报告和车站施工时的抽水试验可知，本区段场地存在第层和第 层承