沈阳二号线区间隧道实施性施组new.doc

沈阳地铁二号线第13标合同段区间盾构隧道施工技术沈阳地铁二号线一期工程13标（会展中心站世纪广场站）区间盾构隧道工程隧道盾构法施工技术 编制: 审核: 中铁四局集团有限公司沈阳地铁二号线一期工程13标项目经理部二七年六月1、工程概况沈阳地铁二号线一期工程13标（会展中心站至站）区间盾构隧道设计为双线单圆隧道，工程起点里程DK17+707.263，为会展中心站南端，地铁线路沿浑河大街东侧，穿过浑河大街及苏抚铁路，至本标段终点DK18+913.295，即世纪广场站北端。区间线路全长1206.032m。本区间盾构主体工程包括区间盾构隧道、旁通道及泵站1座，（不含设备安装及装修、轨道工程等）。 线路竖曲线半径R=3000m和5000m,隧道埋深在12.5321.47m之间。最大纵坡为18，左右线间距为13m。隧道结构最大埋深为21.47m，最小平均埋深为15.143m。平面圆曲线半径分别为R=750m、R=2000m；隧道在DK18+313.5处设置旁通道和泵站一处。隧道沿浑河大街一线，属浑南新区，道路两侧有高压电架、企事业单位、住宅等。在盾构推进中，影响较大的建（构）筑物有浑河大街和苏抚铁路。区间隧道设计内径为5400mm，管片外径6000mm均采用单层管片衬砌，壁厚300mm。全环由六块管片错缝拼装而成，即一块封顶块、两块邻接块和三块标准块，环间及块间以M24螺栓连接，曲线地段按R=350m半径配设楔形调整管片。衬砌纵、环缝防水采用多孔特殊断面的三元乙丙（EPDM）橡胶。衬砌内弧面在隧道贯通后按设计要求作嵌缝、抹孔等防水处理。2、工艺概述 隧道盾构法的基本原理是用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进，这个钢质组件在初期或最终隧道衬砌建成前，主要起防护开挖出的土体、保证作业人员和机械设备安全的作用，这个钢质组件被简称为盾构。盾构的另一个作用是能够承受来自地层的压力，防止地下水或流沙的入侵。本标段根据沿线地质选用土压平衡盾构，其原理是运用泥土在盾构压力仓中的增减，使推进压力有与土层压力和地下水压力相抗衡，以保证掘进工作面保持稳定。3、施工组织机构及项目管理职责3.1 施工组织机构为确保该项目实施过程得到有效管理，我单位将根据本工程的规模、特点及分布情况，组建现场管理机构中铁四局集团有限公司沈阳地铁二号线13标项目经理部。经理部由工程部、物资机械部、计划财务部、安全质量监察部和综合办公室组成。经理部下设两盾构施工项目队及机械修理班组，盾构项目队负责区间左右线盾构推进及辅助施工；机械修理班组主要对盾构机实施保养，同时兼顾其它机械的维修保养。组织机构如图31所示。图3-1 组织机构框图4、主要参数41盾构各组成部件主要技术参数 大刀盘及切口环 外径62503690 重量：98T支承环 外径62503970 重量：78T盾尾 外径62503064 重量：24T（盾尾部分分两半片） 车 架1#车架外形尺寸： 715538404200 重量：22.76T2车架外形尺寸： 705538404200 重量：14.01T3车架外形尺寸： 705538404200 重量：14.98T4车架外形尺寸： 705538404200 重量：21.62T5车架外形尺寸： 705538404200 重量：11.72T6车架外形尺寸： 405538404200 重量：7.8T皮带输送机组件1：882315521910 重量：3.6T组件2：781912951960 重量：3.2T拼装机及平移、压紧装置50402565 重量：14T人行走道组件1：50921200823 （14件） 重量：1T组件2：49911200823 重量：0.5T螺旋输送机外形尺寸：外径13109465 重量：10T双梁及双梁行走机构、拼装平台组件1：2520733 重量：0.7T组件2：482212021920 重量：1.4T组件3：482212021920 重量：1.4T组件4重量：0.2T组件5：2530808 重量：1.1T中心横梁组件1：5275330347 重量：0.2T组件2：5000330347 重量：0.3T组件3：2933330347 重量：0.3T组件4：3301970 重量：0.2T43盾构推进盾构推进施工工艺流程详见图42。 图42 盾构施工工艺流程图4.4盾构推进施工准备441 旋喷桩施工 根据工程情况，旋喷桩采用双重管旋喷钻机，车站端头井采用800600旋喷桩，咬合200mm，整个加固范围全断面加密，间距为600mm，采用P032.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入量400kg/m3。442盾构始发前的施工准备 1）地面辅助施工系统准备 出土、存放、运输隧道正式推进前，施工场地先平整、硬化。在外环路站西端头井处设置出土、存放、运输系统，32T行车、存放1天渣土的集土坑、车辆保洁设施及挖掘机均要就绪。组织专用运送渣土的车辆，按规定的运输时间、路线及弃土场弃渣。 浆液制备同步注浆和二次注浆所用的砂浆搅拌机、震动筛、压浆泵、储浆箱、浆液运输车、盾构压浆和出浆循环管路等各种机械、设备安装调试完毕，满足生产条件，制备浆液所用各类材料试验合格，贮备齐全，得到确认。 供电与供水施工用水、用电由车站处的供水、供电接驳点提前接引至现场，各类电缆、电线、管路接到井下，经专业工程师调试、认可，可以满足施工需要。 物资储备管片及其连接件、防水材料进库到位，临时存放场地清理硬化，管片储备完毕。 2）井下施工准备 盾构始发发射架的安装盾构始发发射架的安装应注意出洞段隧道所处的线路平、纵面曲线条件，确保盾构中心轴线的坡度与隧道设计轴线坡度相适应，考虑到隧道后期沉降因素，盾构中心轴线可比设计轴线略抬高1020mm，特别注意在对始发基座固定前应按设计进行准确的定位，严格控制标高及中心轴线等。定好位后对发射架加设支撑加固和固定，防止其移动。盾构发射架应具有足够的刚度和强度，导轨必须顺直。盾构发射架详见附图63。 盾构安装与调试验收先将盾构后配套的6节台车依次吊装下井，拖至第二层的车站结构内，然后将盾构分段吊入井下，并在井下盾构基座上进行正确组装就位，完成后由专业技术人员对整机调试验收。 后盾拼装（拼装负环管片、钢支撑）盾构的钢后靠应满足盾构推进所需要的强度、刚度和平整度。钢后靠由钢立柱、后座基座、环形调整环、负环衬砌、反力架组成。负环管片根据实际情况，随盾构的推进逐环拼装。会展中心站南端头井盾构始发反力架设计图详见附图64。为保证管片点位的准确，拼装第-9环负环管片时一定要精确控制好标准的位置，确保施工的安全。 盾构就位姿态的测量复核在盾构开始掘进前对盾构的姿态进行测量。测量内容包括：纵向坡度、横向旋转角、平面偏离值、高程偏离值、切口里程，盾构姿态的偏差应满足标准要求，并将测量结果报监理工程师审查。 洞门密封装置安装由于工作井洞圈直径与盾构壳体存在环形的建筑空隙，为防止盾构出洞和施工期间土体从该空隙流失和渗漏水，为保证盾尾通过后能立即进行背衬注浆填充，车站施工时在洞门圈预埋环形钢圈，盾构始发前在洞门圈借助预埋的钢圈安装由帘布橡胶板、圆环板、翻板和连接销等组成的出洞密封装置，以起到施工阶段临时的防泥水、防漏浆的作用。洞门密封装置安装详见附图65。3）隧道内施工布置 运输与出碴系统 盾构掘进过程中，出碴及管片、注浆材料等物质的运输，都直接与掘进循环相关联，因此快速运输是连续、稳定掘进的前提。但由于车站场地及隧道净空的限制不可能配置过多的运输车辆，因此只有合理组织快速运输，保证材料供应，才能与盾构机掘进速度相适应。隧道内运输线路除盾构车架后10m及道岔处为四轨,其他均为两轨,轨距为813mm，25t牵引机车，30kg/m钢轨，盾构机后配套设备行走在外侧两根钢轨上，运输车辆行走在中间钢轨上。轨枕采用I22型钢。轨枕平均间距为1.2m每根。施工时单根钢轨的长度为4m。运输轨道布置见附图6-6。 管片运输与弃土a、洞内垂直运输隧道弃碴装入碴斗后，由电瓶车牵引至工作井口，再由地面32t龙门吊提升至地面，卸碴于基坑旁所设的弃土坑内，再由挖掘机在夜间将碴土从临时弃土坑转装到自卸汽车上，倒运至弃碴场。b、洞内运输车辆上、下行隧道洞内水平运输在隧道施工前100m采用一列列车运输，推进100m后采用2列机车组,列车编组方式为：一列为：25T机车1碴车4另一列为：25T机车1砂浆车1管片车2编组列车负责洞内碴土的外运与施工材料的运进。洞内水平运输如见附图67。c、隧道照明隧道照明布置在隧道左侧部位，照明灯具采用40W防潮型萤光灯，每8环布置一只，每100m设一只200A分专段开关箱。隧道内每500 m和道岔处都要设置一个临时配电箱。d、人行走道人行走道位于照明灯另一侧，走道板采用角钢和钢丝网结构，宽度60cm，用铁件固定。走道外侧设置栏杆。e、隧道排水隧道内设置排水管或在入口处设置阻水坝，端头井及隧道内配置足量的排水设备，以保证洞内排水。f、隧道通信及防火隧道与井上通讯联络采用16门自动电话。盾构机控制室微型计算机和井上信息指挥中心联网。隧道内每100环设置干粉式灭火器一只，盾构机及车架附近上严禁使用明火。g、隧道通风隧道采用压入式通风，利用洞口外置风机，风机规格为2台22*2KW，将新鲜空气通过风管直接送到开挖面附近，头部设置风扇和轴流排风扇，供小范围内排气、降温用，进一步改善工作面的施工环境。以保证隧道内工作人员新鲜空气量不低于每人每小时30m3，相对湿度为65%80%之间，保证工作人员吸入的新鲜空气量不低于20%，H2S、CH4以及其他有毒或有害气体等浓度不得超出有害身体健康的浓度，易燃气体浓度不超过最小爆炸浓度的10%，通风设备噪音不超过75分贝。隧道内施工布置详见图6-8。 5、盾构始发51凿除洞门混凝土盾构调试完成并确保盾构运转正常、盾构就位姿态准确的情况下，开始凿除洞门混凝土。在洞门混凝土凿除时开三个50mm的观察洞，验证土体加固效果，如土体加固效果未达到要求，应采取注浆补强措施。在洞圈外搭设脚手架，人工凿除端头井连续墙混凝土。凿除时按纵横向各分三块，共计9块，从下往上的顺序进行。第一次凿除厚度60cm，遇钢筋采用乙炔割断，并在每块混凝土上设吊点整体吊出，对侵入开挖轮廓线的钢筋要切除干净。在盾构顶进离洞圈80cm时，安装橡胶帘布、翻板，然后凿除剩余的20cm厚混凝土并吊出，洞门凿除详见图69。洞门凿除要连续施工，尽量缩短作业时间，以减少正面土体的损失量。整个作业过程中有专职安全员进行全过程监督，杜绝安全隐患，确保人身安全，同时对洞门上的密封装置采取必要的保护措施。凿除混凝土结束后及时清理混凝土块和其他杂物，同时对刀头和密封装置涂黄油以减少摩擦力，防止损坏刀头和密封装置，盾尾钢丝刷中必须充满油脂。55.2盾构出洞盾构初期掘进时前期出土及管片下井由车站预留出土孔进行,这个位置由一台32T门吊进行垂直运输。当掘进100200环后，出土及管片下井转至端头井开口环处进行。详见附图610盾构初期掘进示意图。 中铁四局沈阳地铁二号线一期工程十三标项目经理部 第 36 页 当盾构进入洞圈立即进行洞圈帘布的整理工作。刀盘距加固区约20cm30cm时，通过螺旋机反转向土仓内加泥，以建立开挖面的初始平衡。初出洞时盾构要迅速上靠，用刀盘切削土体。初出洞时，由于位于加固区域内，土体较硬，为控制轴线、保护刀盘，土压力应略低于理论值，保持在0.2MPa，推进速度不宜过快,宜小于2.0cm/min；并在推进时按土体加固的情况在盾构的正面加入发泡剂，以减少刀盘所受扭矩，降低总推力，改善刀盘受力情况，同时改良正面土体，便于土体排出。出加固区后为防止盾构“磕头”，将平衡土压力值设定稍高于理论值；盾构推进轴线略大于设计坡度。同时根据地层变形量等监控信息对平衡压力设定值、推进速度等施工参数及时调整。盾构出洞要注意盾构推进力不能大于后靠的结构承受力，要观察钢后靠的变形情况，如发现变形较大要及时采取措施，以免管片上浮。负环管片间加衬石棉橡胶板缓冲垫。洞口洞圈环形钢板上预留开启的2阀门1只。当盾尾全部出洞时，固定好扇形板，启动盾尾注浆，填充盾尾后空腔，待阀门出浆后关闭阀门，开始掘进且同步注浆。当盾尾脱出工作井壁后，调整洞圈止水装置中的圆环板并与洞门特殊管片焊接成一体，防止水、土的流失造成地面塌陷或下沉。（3）盾构100米试推进区间隧道采用土压平衡盾构掘进，土压平衡是利用盾构机切削的泥土充满密封仓并保持适当的土压力来平衡开挖面的土体，从而达到对盾构机前方开挖面进行支护的目的。平衡压力的设定是土压平衡盾构施工的关键，维持和调整设定的压力值又是盾构推进操作的重要环节，其中包括推力、推进速度和出土量三者的相互关系，对盾构施工轴线和地层变形量的控制起主导作用。因此，盾构推进过程中，要根据不同地质、覆土厚度、地面建筑情况并结合地表隆陷监测结果及时调整设定土仓压力，推进速度要保持相对平稳，控制好每次的纠偏量，减少对土体的扰动，为管片拼装创造良好的条件。同步注浆量要根据推进速度、出碴量和地表监测数据及时调整，将施工轴线与设计轴线的偏差及地层变形控制在允许的范围内。初期掘进时由于受车站施工的影响，支撑尚未拆除，皮带输送机及双梁没有安装到位，因此管片运输需采取措施才能到位。当盾构顶进一段距离，有足够空间后安装皮带输送机和双梁，盾构进入正常作业状态。根据施工要求，出洞口100m范围作为试掘进段，此段施工要对推进参数认真控制，将推进的各项技术参数（如推力、推进速度、出土量、正面土压力）和地面沉降结合起来进行收集、统计、分析，掌握适应地层的盾构合理的推进参数，以科学地指导后续施工。1）试掘进段的目的用最短的时间对盾构机的操作方法、机械性能进行熟悉。了解和认识本工程的地质条件，掌握该地质条件下的土压平衡式盾构的施工方法。熟悉管片拼装的操作工序，提高拼装质量，加快施工进度。通过本段施工，加强对地面变形情况的监测分析，反映盾构机出洞时以及推进时对周围环境的影响，掌握盾构推进参数及同步注浆量。通过对不均匀断面土体推进施工，摸索出在盾构断面处于不均匀介质中盾构推进轴线的控制规律。2）盾构掘进参数的初步设定与控制根据土压平衡工况的特点，确定并保持合理的土仓压力是关键因素。因此，土压平衡工况中掘进参数的确定是以土仓压力为基准点来考虑，掘进控制程序也应以土仓压力的保持为目的。3）土仓压力值P的选定P值应能与地层土压力和静水压力相平衡，设刀盘中心地层静水压力、土压力之和为PO，PO=h（土的平均重度，h刀盘中心至地表的垂直距离），则P=KPO（K土的侧向静止土压力系数）。盾构在掘进过程中据此取得平衡压力的设定值，具体施工时根据盾构所在位置的埋深、土层状况及地表监测结果进行调整。盾构掘进过程中，地表隆陷与工作面稳定的关系以及相应技术对策见表。 地表隆陷与工作面稳定关系以及相应对策表地表沉降信息工作面状态P与PO关系措施与对策备注下沉超过基准值工作面坍塌与失水PmaxPO增大P值Pmax、Pmin分别表示P的最大峰值和最小峰值隆起超过基准值支撑土压力过大，土仓内水进入土层PminPO减小P值4）出碴量的控制每环理论出碴量（每实方）为：（D2）4L=（6.252）41.2=36.88m3/环盾构推进出碴量控制在98%100%之间，即36.12m3/环36.88m3/环。5）推进速度盾构出洞在试验段推进速度在正常情况下应为2040mm/min，并根据地面测量数据及时调整盾构正面中心土压力。6）盾构轴线及地面沉降控制初期地面沉降量控制目标是在管片脱出盾尾时在-15mm+10mm范围内。盾构轴线偏离设计轴线不大于50mm，地面隆陷控制在-30mm+10mm。盾构掘进时，对邻近的建筑物、构筑物、地面应加设沉降和变形观测点。盾构推进时，进行同步跟踪测量和监控。7）盾构推进中的碴土改良理论上碴土在土压平衡工况模式下支撑介质碴土应具有以下特征：良好的流塑状态；良好的粘软稠度；低的内摩擦力；低的透水性。但一般地层岩土不会自然具有这些特征，从而使刀盘摩擦增大，工作负荷增加。同时，密封仓内碴土流塑状态差时，在压力和搅拌作用下易产生泥饼、压密固结等现象，从而无法形成有效的对开挖仓密封和良好的排土状态。当碴土透水性强时，碴土在螺旋输送机内排出时无法形成有效的压力递降，土仓内的土压力无法达到稳定的控制状态。当碴土满足不了这些要求时，需通过向刀盘、土仓及螺旋输送机内注入添加剂对碴土进行改良，采用的添加剂种类主要是泡沫和泥浆。a、泡沫剂的使用泡沫通过盾构机上的泡沫系统注入。泡沫溶液的组成：泡沫添加剂3%，水97%。泡沫组成：9095%压缩空气和510%泡沫溶液混合而成。泡沫的注入量按开挖方量计算：300600L/m3。b、泥浆的使用在粉性土中推进时要考虑在土仓注入泥浆。其配合比为：水：膨润土：粉煤灰：添加剂=4：1：1：0.1，加泥量为520%出土量。注入压力与盾构的土仓压力一致或略高。5.4盾构正式推进初期掘进较长一段距离后，在满足盾构推进所需反力的前提下可拆除临时管片和后靠，在端头井内布置轨道，随后转入正常施工掘进。（1）盾构掘进1）盾构正式掘进中加强施工监测，随时调整掘进参数，不断完善施工工艺，控制地表最大变形量在-30+10mm范围内。2）掘进推进过程中应严格控制盾构方向，确保隧道实际中线与设计偏差在上、下、左、右均小于50mm。同时应勤纠偏，坡度和方向不能突变，隧道轴向和折角变化不能大于0.4%。在缓和曲线、圆曲线段应根据里程控制掘进方向和偏转角度。3）盾构推进速度正常控制在24cm/min范围，穿过建筑物或与地下构筑物很近时推进速度应适当当减缓，以防推进造成周围土体较大的扰动。4）推进出土量控制每环出土量在98100%间，即36.436.8m35）上述各项工作，必须逐项、逐环、逐日作好施工记录。具体要求如下： 隧道掘进 环号掘进速度盾构正面土压力刀盘转速、油压、螺旋机转速盾构推力、千斤顶开启数量及位置、油压盾构内壁与管片外侧环形空隙（上、下、左、右四处） 同步注浆注浆压力、数量、稠度注浆材料配比注浆试块强度（每日取样试验）实际注浆量和理论注浆量的百分比 测量盾构倾斜度盾构旋转角度隧道椭圆度推进总距离隧道每环衬砌环轴心（X、Y、Z）与设计轴心的偏差 隧道渗漏水统计展示图及渗漏水量施工中应及时将上述记录提交给监理工程师。（2）管片拼装盾构施工的区间隧道，管片衬砌是隧道防水的重要环节。管片拼装的质量直接影响到隧道寿命及永久防水能力，因此严格控制管片安装质量至关重要。1）质量要求根据招标文件及相关技术规范，管片的拼装精度见下表另外，要求管片表面不得出现裂缝、破损、掉角等现象。管片拼装精度要求表序 号项 目允许偏差（mm）1拼装成环后水平直径与垂直直径允许偏差（浆液凝固后）102第一片管片定位量允许偏差33相邻管片（环与环、块与块）间的“踏步”44相邻管片肋面允许不平整度54环缝张开25纵缝张开22）管片的运输、堆放管片由运送车辆从管片生产工厂运至施工场地，在施工场地安装弹性密封条、传力衬垫等，然后根据管片运输指令经工地门吊垂直运送到编组列车上，在经电瓶车运至隧道内工作面进行拼装。在这个过程中的各工序应注意以下问题：制定专门的管片运输作业指导书，在管片水平或垂直运输过程中，所有运输过程中应特别注意对管片的保护，避免造成损坏；管片的存放物场地必须平整，并用枕木或其它材料铺设成管片堆放垫墩；管片的堆放层数不可超过三块，以免造成管片压坏，堆放时块与块之间应以方木支垫 ；在管片经门吊进行垂直时必须采用合格的吊装带，确保施工的安全；管片的供应顺序、型号等必须根据施工需要按工程师下达的管片运送指令进行，避免因管片运送错误导致工序时间的耽误。3）防水等材料的安装弹性密封垫、自粘性橡胶薄板、传力衬垫的安装以及石棉橡胶板的使用必须按设计要求进行，避免错用漏用；密封垫等材料的安装要制定专门的作业指导书，并要求在施工中必须严格执行。在弹性密封垫粘贴安装前应清除管片上预留凹槽接触面的灰尘，防止安装后剥离、脱落。安装时应特别注意，弹性密封垫必须精确的粘贴在凹槽的正中位置，以保证管片拼装时弹性密封垫能以紧大面积接触；在存放管片进行密封垫粘贴的场地应配备防雨、防潮设备，避免密封垫或软木传力衬垫淋雨、受潮而损坏；在管片拼装前，若因故导致弹性密封损坏，则必须重新更换弹性密封垫；石棉橡胶的使用必须按工程师的技术交底进行，坚决杜绝使用错误。以免引起拼装困难等不良后果。按设计本标段区间工程管片均采用错缝拼装方式，拼装时先拼装底部标准块，然后按左右对称顺序逐块拼装标准块和邻接块，最后拼装封顶块。封顶块拼装时先搭结二分之一环宽，径向推上，再纵向插入。4）纵、环向螺栓连接管片连接是保证管片拼装质量的重要环节，连接件的质量十分重要。施工时对管片连接件应按0.2%的比例进行抽查，连接件还应经防腐处理，盐雾试验每个区间做两次。同时，在施工过程中还应加强施工控制，做到以下几点：按设计，根据管片的类型选择相应的连接螺栓，避免用错；为防止管片拼装时产生“踏步”，紧固螺栓前必须认真的进行对位；管片连接螺栓必须拧紧，螺栓紧固采取多次紧固的方式。管片拼装过程中安装一块初紧一块螺栓，拼装结束后应及时对环纵向螺栓进行二次紧固，盾构掘进下一环时，借助推进油缸推力的作用，再一次紧固所有螺栓尤其纵向螺栓。隧道贯通后，必须对所有环纵向螺栓进行复紧；5）环面超前量的控制定期检查管片环面超前量，当超前值过大时应用软性楔块给予纠正，保证管片整环环面与隧道轴线的垂直度。为保证管片的拼装质量，应制定专门的管片拼装作业指导书，对拼装施工人员必须进行岗位培训。同时，要求在施工中还必须做到：在管片拼装之前要清除盾尾拼装部位的碴土等异物，并检查管片的型号、外观以及密封材料的粘贴情况，若型号与管片运送指令不符应立即更换，有损坏必须修复后才可拼装；拼装时应避免损坏管片和密封条，若意外造成管片损伤，应更换完好的管片拼装并对受损管片进行修补，密封条受损也必须更换。（3）同步注浆和二次注浆盾构施工引起的地层损失和盾构隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结以及地下水的渗透，是导致地表沉降的重要原因。为减少和防止地表沉降，在盾构掘进过程中，要尽快在脱出盾尾的衬砌管片背后同步注入足量的浆液材料充填盾尾环形建筑空隙。1）注浆目的 管片衬砌背后注浆是盾构施工中的一项十分重要的工序，其目的主要有以下三个方面：及时填充盾尾建筑空隙，支撑管片周围岩体，有效地控制地表沉降；凝结的浆液作为盾构施工隧道的第一道防水屏障，增强隧道的防水能力；为管片提供早期的稳定并使管片与周围土体一体化，有利于盾构掘进方向的控制，并能确保盾构隧道的最终稳定。2）注浆方式和特点本标段区间隧道穿越及施工影响范围内地层的地质主要为粉质粘土及淤泥质粘土层。地层自稳能力差，盾构掘进后受扰动的围岩不能自稳，易产生坍塌变形，从而引起地表沉降，采用同步注浆及时回填，必要时再以二次补强注浆进一步填充，确保对盾尾建筑空隙填充密实。 同步注浆根据隧道洞身穿越地层的特点，为能尽早充填盾尾建筑空隙及时支撑管片周围岩体，防止地层产生过大变形而危及周围环境安全，采用盾构边掘进边注浆方式，通过盾构机自设的同步注浆系统及管片预留注浆孔，注浆在盾构尾建筑空隙形成的同时进行。二次注浆同步注浆使盾尾建筑空隙得到及时填充，地层变形及地表沉降得到控制，在浆液凝固后，强度得到提高，但可能有局部不够均匀或因浆液固结收缩产生空隙，因此为提高背衬注浆层的防水性及密实度，必要时再补充以二次注浆，进一步填充空隙并形成密实的防水层，同时也达到加强隧道衬砌的目的。二次注浆一般在管片与岩壁间的空隙充填密实性差而致使地表沉降得不到有效控制或管片衬砌出现较严重渗漏的情况下才实施。施工时采用地表沉降监测信息反馈，结合洞内超声波探测管片衬砌背后有无空洞的方法，综合判断是否需要进行二次注浆。3）注浆材料、浆液配比及性能指标盾构施工背衬注浆宜选用具有料源广、可注性强、经久耐用、固结实体强度能达到设计要求、对地下水和周围环境无毒性污染、价格低廉等特点的材料。注浆浆液要流动性好，便于盾构移动过程中持续不停的注浆，而一环注浆结束后，浆液凝固有较好的强度，具有膨胀性，避免后期收缩变形，二次注浆材料要可注性强，能补充同步注浆的缺陷，对同步注浆起充填和补充作用。同步注浆、二次注浆初步采用的注浆材料及配比、性能指标如表所示。 浆液配比和性能指标表注浆方式水泥(KG)细砂(KG)粉煤灰(KG)膨润土(KG)微膨胀剂(KG)水灰比性能指标稠度(cm)比重(g/cm3)结石率(%)凝胶时间(h)1天抗压(Mpa)28天抗压(Mpa)同步注浆12205060102502.5020.70.97.59.01.71.89760.35.0二次注浆5.47.5-0.40.5020.70.7512.513.01. 43 1.55970.34.5 当地下水特别丰富时，需要对地下水封堵。同时为了及早建立起浆液的高粘度，以便在浆液向穿隙中充填的同时将地下水疏干（将地下水压入地层深处），获得最佳充填效果，这时需要将浆液的凝胶时间调整到14min，必要时二次注浆可采用水泥-水玻璃双液浆。4）注浆设备浆液在洞外拌制，采用自行设计的浆液拌合站，拌制好的浆液由转驳泵运到洞内泵入盾构机自备的储浆罐中待注。同步注浆采用盾构机后配套附带的同步注浆系统，补强注浆采用自备的KBY-50/70双液注浆泵。二次补强注浆管及孔口管自制，其加工应具有与管片吊装孔的配套能力，能够实现快速接缷以及密封不漏浆的功能，并配备泄浆阀。5）主要参数注浆压力同步注浆时要求在地层中的浆液压力大于该点的静止水压力及土压力之和，做到尽量填补同时又不产生劈裂。注浆压力过大，管片周围土层将会被浆液扰动而造成后期地层沉降及隧道本身的沉降，并易造成跑浆；而注浆压力过小，浆液填充速度过慢，填充不充足，会使地表变形增大，本标段即0.20.5Mpa,二次注浆压力为0.30.6Mpa。注浆量同步注浆量理论上是充填盾尾建筑空隙，但同时要考虑盾构推进过程中的纠编、浆液渗透（与地质情况有关）及注浆材料固结收缩等因素。注浆量可用下式进行计算：Q=V式中：Q注浆量（m3）注浆率（取1.21.8，曲线地段及3b地层段取较大值，其它地段根据实际情况选定）V盾尾建筑空隙（m3）V=（D2-d2）L/4式中：D盾构切削土体直径（即刀盘直径6.27m）d管片外径（6 m）L管片宽度（1.2m）V=（6.272-6.02）1.24=3.14m3根据本标段的地质及线路情况，注浆量一般为理论注浆量的1.21.8倍，并应通过地面变形观测来调节。则：Q=2.323.31m3/环二次补强浆量根据地质情况及注浆记录情况,分析注浆效果,结合监测情况，由注浆压力控制。注浆结束标准以注浆压力与注浆量进行双重控制，正常情况下要求每环注浆量不得小于2.4m3。，以下情况应例外：a、 在砂土地层，注浆压力很小而注浆量较大时。增加注浆量直至注浆压力达到注浆压力的下限；b、盾构机位于曲线段，考虑超挖，适当增加注浆量；c 、自稳能力差的粘土地层，注浆量很小而注浆压力较大时，可能是由于盾壳周围岩土发生坍塌，影响了浆液的流动。在注浆压力达到注浆压力上限时停止注浆，随后应进行二次补强注浆。注浆速度及时间根据盾构机推进速度，以每循环达到总注浆量而均匀注入，盾构机推进开始注浆开始，推进完毕注浆结束。注浆顺序同步注浆通过管片预留注浆孔在盾构机推进的同时压注，在每个注浆孔出口设置压力传感器，以便对各注浆孔的注浆压力和注浆量进行检测与控制，从而实现对管片背后的对称均匀压注。为防止注浆使管片受力不均产生偏压导致管片错位造成错台及坡损，同步注浆时对称均匀的注入十分重要。补强注浆应先压注可能存在较大空隙的一侧。6）质量保证措施施工前应进行详细的浆液配比试验，选定合适的注浆材料、添加剂及浆液配比，保证所选浆液配比、强度、耐久性等物理力学指标满足工程的设计要求；制定详细的注浆施工设计和工艺流程及注浆质量控制程序，并制定专门的作业指导书。严格按要求实施注浆、检查、记录、分析，及时做出P（注浆压力）Q（注浆量）t（时间）曲线，分析注浆效果，反馈指导下次注浆，并及时报监理工程师；注浆作业由专人进行，上岗前应通过培训，施工过程应由富有经验的土木工程师负责注浆技术指导工作；根据洞内管片衬砌变形和地面及周围建筑物变形监测结果，及时进行信息反馈，修正注浆参数和施工方法，发现情况及时解决。做好注浆设备的维修保养、注浆材料供应，以保证注浆作业顺利连续不中断的进行；做好注浆孔的密封，保证其不漏水。7） 同步注浆结束标准及注浆效果检查注浆结束标准以注浆压力与注浆量进行双重控制，正常情况下要求每环注浆量不得小于3.5m3，以下情况应例外：a、在砂土地层，注浆压力很小而注浆量较大时，增加注浆量直至注浆压力达到注浆压力的下限；b、盾构机位于曲线段，考虑超挖，适当增加注浆量；c、自稳能力差的粘土地层，注浆量很小而注浆压力较大时，可能是由于盾壳周围岩土发生坍塌，影响了浆液的流动。在注浆压力达到注浆压力的上限时停止注浆，随后应进行二次补强注浆。根据监测情况判断是否需要继续注浆注浆效果检查主要采用分析法，即根据P-Q-t曲线，结合衬砌、地表及周围建筑物变形监测结果进行综合分析判断。对拱顶部分也可采用超声波探测法进行检查，对未满足要求的，及时进行二次补强注浆。（4）隧道纠偏和异常情况处理1）盾构在曲线地段的推进在曲线段（包括水平曲线和竖向曲线）施工时，盾构机推进操作控制方式是把液压推进油缸进行分区操作，分别控制和调整推进油缸的油压，使盾构机按预期的方向进行渐进调向运动。按设计本标段曲线段施工时，除通过调整推进油缸推力调整盾构机掘进方向外，还采取安装楔形块（平曲线）和在管片环缝粘贴石棉橡胶板（竖曲线）的方法，使推进轨迹符合设计线路的弯道要求。在曲线段推进时，应特别注意以下几点：进入曲线施工前，调整好盾构的姿态。尽量减小盾构机中心轴线与隧道中心轴线的夹角和偏移量，避免产生较大的超挖量；精确计算每一环推进循环的偏离量与偏转角的大小，合理调整推进油缸的推力、分区与组合方法；根据盾构自动测量系统的测量结果，确定下次推进的纠偏量与推进油缸的组合运用方式。经常对盾构机的姿态进行测量，校核导向系统的测量结果并进行调整；为防止管片移动错位，要求油缸推力差尽量减小，并尽量缩短同步注浆浆液的凝胶时间，减少管片的损坏和变形，也可使千斤顶的偏心推力有效地起作用，确保曲线推进效果；在曲线推进的情况下，应使盾构当前所在位置点与远方点的连线同设计曲线相切，纠偏幅度每次不超过4mm；对掘进参数实行动态管理，根据开挖面地层情况适时的调整掘进参数保证掘进方向的准确，避免引起更大的偏差；施工中，盾构曲线走行轨迹引起的建筑空隙比正常推进大，应加大注浆量，正确选好压注点，并作好盾尾密封；当盾构偏离曲线的设计线路时，应停止盾构推进，采取相应措施缓慢纠偏，避免下述现象发生：出现管片损坏、管片螺栓折断、接头部件损坏、管片拼装困难、盾构出现较大的滚动、蛇行等； 合理选择使用楔形环，楔形环的使用应综合曲线要素、走向及盾构机姿态、趋势通过计算确定。在竖曲线上掘进时需通过在管片环缝垫设石棉橡胶板进行纠偏，进入竖曲线前施工人员应明确所处竖曲线的曲线半径并准备足够的材料。石棉橡胶板的使用方法由土木工程师按设计及实际情况下达技术交底，现场一定要按交底进行施工，避免用错；加强监控量测工作，及时反馈信息，调整和优化施工参数。2）盾构推进过程中的蛇行和滚动盾构推进过程中出现蛇行和滚动时，可通过安装不同的楔形管片以达到纠偏的目的，也可在衬砌环背对千斤顶环缝凹出分段粘贴不同厚度石棉橡胶板，石棉橡胶板厚度15mm，衬砌安装后在千斤顶压缩下形成一平整的楔形环面，以达到纠偏的目的。粘贴面清除杂物后将石棉橡胶板用胶水贴于衬砌环面。当粘贴的石棉橡胶板厚度大于3 mm时，在同处的止水密封垫背后加贴1.5 mm至3 mm全膨胀橡胶薄板,以保证环缝止水效果。盾构出现蛇行和滚动主要与地质条件、推进操作控制有关。应针对不同的地质条件进行周密的工况分析，制定合适的控制方案和措施。推进期间应注意以下几个问题：根据盾构通过地层的物理力学性质选定合理的掘进参数，施工过程中要不断检查并确保盾构机推进系统、监控系统以及导向系统的工作正常以提供正确的操作信息； 出现蛇行和滚动时，盾构机在掘进过程中要注意变换刀盘的旋转方向，保证盾构机的滚动变化量r6；盾构机通过富水软弱地层时，岩土对盾壳的环向约束性较弱，可向盾壳压注膨润土悬浮液增大盾壳与地层间的摩擦力；在开挖面地层软硬不一致的情况下，开挖面产生的反力变化频繁或大小不对称，盾构机的姿态较难控制极易产生蛇行，可根据实际施工情况建立较大的土仓压力并降低推行速度，调整好油缸推力。同时应注意，在这样的地层中掘进油缸的推力大小差异一般较大，对管片产生的横向力也较大，为防止管片错台或破损，应缩短浆液的凝胶时间以给管片尽快提供早期的稳定。3）盾构通过砂性土层的推进根据地质勘查报告，第2层为灰色砂质粉土，厚03.3m。隧道掘进过程中，在水头差的作用下易产生流砂、涌砂现象。根据第2层的地层特性，在施工时极易发生开挖面失稳、地层损失以及在螺旋机出口发生喷涌等不良结果。为此，根据实际情况结合土压平衡盾构的技术特点在盾构通过第2层时采取以下技术措施：在推进过程中，土仓压力设定值保持适度，同时密切关注碴土的性状，当土仓、螺旋输送机的压力逐渐增高，螺旋输送机排出碴土的塑性及流态变差时，即向开挖面、土仓与螺旋输送机中注入相应数量与浓度的泥浆，通过改变泥浆的注入量，以此改变碴土的塑性与流态。注入泥浆的浓度与注入量应根据土压变化与碴土的流态，随时改变，从而确保开挖面稳定；确保同步注浆系统的工作正常，随盾构的推进及时对盾尾建筑空隙进行充填。充填量应略大于其它地段的填充量，管片脱出盾尾5环后进行二次补强注浆，浆液采用水泥单液浆。同时，对掘进速度要严格控制，以保证注浆和掘进的同步；控制好施工工序，尽量保证施工的连续、稳定，不在必须的情况下不允许停机。若因故必须停机时，必须避免盾构机发生后退；防止土层液化措施。除做到上述的技术要求外，还需视施工的实际情况通过管片预留注浆孔采取注浆加固或振动加密的防液化施工措施。其中：a 注浆加固方案根据液化土层的分布情况，拟对隧道管片外顶部120150跨度、2m深的土层进行注浆加固，注浆材料采用单液水泥浆，浆液初步配合比采用下表所示的配合比，注浆压力:0.30.5MPa。浆液配比和性能指标表注浆方式水泥(KG)细砂(KG)粉煤灰(KG)膨润土(KG)微膨胀剂(KG)水灰比性能指标稠度(cm)比重(g/cm3)结石率(%)凝胶时间(h)1天抗压(Mpa)28天抗压(Mpa)同步注浆12205060102502.5020.70.97.59.01.71.89760.35.0二次注浆5.47.5-0.40.5020.70.7512.513.02. 43 1.55970.34.5为保证盾构安全顺利穿越浑河大街及苏抚铁路,在盾构掘进施工中，根据我项目部在上海M8线施工中穿越外环高速积累的经验，将采取以下主要措施：加快推进速度，通过前期积累的掘进参数，使盾构通过浑河大街及苏抚铁路时的掘进参数达到最优，并通过信息反馈对盾构土仓压力进行调整； 盾构机前进的轨迹一般为蛇行，在砂性土层或覆土层比较薄的地层推进容易抬头，纠偏时应少量多次，一次不能纠偏太大，过大的纠偏量会造成过多的超挖，影响周围土体的稳定；拼装管片时，应防止缩回千斤顶易使盾构机后退，后退引起土体损失势必造成切口上方的土体沉降；在盾构通过浑河大街及苏抚铁路时，尽可能保证盾构机的姿态正确，减少其在此地段推进时的蛇行和滚动；严格同步注浆量、注浆压力及注浆质量的控制，注浆要做到及时、足量、浆液体积收缩小，尽量使其填充而不是劈裂。减少施工过程的土体变形。同步注浆浆液严格按照配比进行配制，加水一次到位，严禁在试验合格后任意加水。稠度控制在9.510cm，并在转驳过程中严禁加水。注浆量严格按照指令执行，方量计量以台车上浆斗内的实测数据为准；管片脱出盾尾5环后，通过管片预留注浆孔及时进行二次补充注浆；对盾尾容易产生漏浆的部位，油脂充填到位；加强设备的维修保养工作，每日定时对设备状态进行检查，避免因机械故障带来的不必要的误工。注浆量控制在3.4m34.2m3/环，采取少量多次的注浆方法，注浆压力控制在0.5MPa左右。盾构穿越浑河大街及苏抚铁路掘进时，根据盾构施工工法，按照“合理施工、加强监测、信息及时、正确指导”的原则，采取以下施工方案和技术措施：a、盾构从出洞到穿越浑河大街及苏抚铁路过程中，不同地段土仓压力分别设定。b、根据监测结果分析推进速度、土仓压力、出土量对土体变形的影响，及时协调土仓压力、推进速度和出土量的关系。c、推进过程中对盾构轴线的精确控制，尽量减小纠偏量。d、控制同步注浆的数量和压力，掌控二次注浆。e、如有必要，可根据监测情况及时对隧道周围的土体进行跟踪注浆。6）其他异常情况处理地面沉降过大当地面发生过大沉降，给地面建筑或管线带来危害时，应及时采取补救措施，对建筑物或管线进行注浆加固，并全过程进行施工监测信息反馈指导施工。管涌情况处理当盾构工作面发生管涌时，要及时采取措施堵住源头，可在管片外壁安装海绵条以减少盾尾间隙。如漏砂现象较严重，则盾尾密封刷间的橡胶囊充填盾尾间隙，并向外压注膨润土浆液，改良土体。6盾构进洞盾构的进洞到达是指从盾构机到达下一站接收井之前50m到盾构机贯通区间隧道进入车站接收井被推上盾构接收基座的整个施工过程。因此，盾构的到达相对于区间隧道的施工有其特殊性和重要性。其工作内容包括：盾构机定位及接收洞门位置地层加固、复核测量、洞门处理、安装洞门圈密封设备、安装接收基座等。（1）盾构姿态的复核当盾构施工进入盾构到达范围时，应对盾构机的位置进行准确的测量，明确成洞隧道中心轴线与隧道设计中心轴线的关系，同时应对接收洞门位置进行复核测量，确定盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划。在考虑盾构机的贯通姿态时需注意两点：一是盾构机贯通时的中心轴线与隧道设计中心轴线的偏差，二是接收洞门位置的偏差。综合这些因素在隧道设计中心轴线的基础上进行适当调整。纠偏要逐步完成，仍坚持一环纠偏不大于4mm的原则。（2）接收井井内布置根据盾构姿态在接收井内放置接收架并固定，接收架标高比盾构底标高低1cm左右，并按线路纵坡设置相应坡度。（3）进洞门砼凿除当盾构距车站灌注桩3m时，在洞圈中心凿出50mm的孔