地铁4号线一期土建工程盾构始发掘进施工方案.doc

成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 0 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案盾构始发掘进施工方案 编制： 复核： 审批： 中铁十一局集团有限公司 成都地铁 4 号线一期工程土建 5 标项目经理部 二 O 一三年九月 中铁十一局集团有限公司 1 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 1 目目 录录 1工程概况 .1 1.1 线路情况 .1 1.2 工程地质 .1 2.编制目的及编制依据 2 2.1 编制目的 .2 2.2 编制依据 .2 3.盾构机始发、试掘进安排 4 4.盾构始发施工步骤及技术措施 4 4.1 始发试掘进作业流程 .4 4.2 端头降水及端头加固 .5 4.3 盾构始发托架安装 .6 4.4 盾构机过站就位 .7 4.5 安装反力架 .7 4.5.1 反力架、负环管片位置的确定 .7 4.5.2 反力架的固定 .8 4.6 洞门凿除 .9 4.7 盾尾油脂涂抹 .9 4.8 盾构机调试 .9 4.8.1 空载调试.9 4.8.2 负载调试（即盾构试推进） .9 4.9 导轨安装 .9 4.10 负环管片拼装.10 4.11 盾构机加压贯入作业面.11 4.12 盾构机始发掘进参数及过程控制.13 4.12.1 土仓压力.13 4.12.2 推进速度14 4.12.3 千斤顶推力 F14 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方 案 中铁十一局集团有限公司 2 4.12.4 刀盘转速 .14 4.12.5 渣土改良.14 4.12.6 轴线控制 .15 4.12.7 始发段及试掘进同步注浆 .15 4.12.8 二次注浆及补注浆 .18 4.12.9 始发阶段出渣及材料运输 .19 4.12.10 始发阶段隧道内各种管线的布置安装 19 5盾构始发施工的注意事项 20 6.施工监测 .21 6.1 监测内容21 6.2 监测点布置 21 6.3 监测方法 22 6.4 监测时间及频率 22 6.5 监测要求 22 7安全注意事项 23 8.质量、安全、文明施工保证措施 .24 8.1 质量控制措施24 8.2 安全保证措施24 8.2.1 制定完善各项安全生产规章制度.25 8.2.2 加强现场安全教育宣传工作.25 8.2.3 建立安全生产检查制度.25 8.2.4 现场安全技术措施.25 8.3 文明施工措施26 9.应急预案 .27 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 1 成都地铁成都地铁 4 4 号线一期工程土建号线一期工程土建 5 5 标标 盾构始发掘进施工方案盾构始发掘进施工方案 1 1工程概况工程概况 1.11.1 线路情况线路情况 草堂路站中医学院站区间线路出草堂路站后沿清江东路向东，左线在 ZDK26+393.376 和 ZDK26+433.168 处上跨已建成都地铁 2 号线，过中医学院站后，沿十二 桥路向东南行进，右线在既有的曲线半径为 350m 的矿山法隧道内周边切割 14cm 素混凝 土拼装管片（右线在 YDK27+446.886 和 YDK27+480.586 处下穿已建成都地铁 2 号线） ，经 过该曲线矿山法隧道后左拐后下穿西郊河、长富新城等建（构）筑物后在民生里路到达 长顺街站。出长顺街站后线路沿泡桐树公寓、同顺公寓、商业后街东城根街过街地道， 进入羊市街盾构接收井，区间穿越密集建筑群。 中医学院站长顺街站区间左线长 776.237m，右线长 776.237m，线路最小曲线半经 R=350m，最大线间距 46.6m，线路在该区间线间距由 35m 过渡到 13m，再由 13m 过渡到 15m。隧道拱顶最大埋深 21.6m，最小坡度 2（车站坡度 2） ，最大坡度 29.913。 本区间采用两台海瑞克盾构机从中医学院站双线始发，到达长顺街站后平移过站后 从长顺街东端双线再始发。 1.21.2 工程地质工程地质 区间隧道地处川西平原岷江水系级阶地，为冲洪积地貌，区内地形平坦，地势受 扇状平原的控制，总体上西高东低，南高北低；区域内地貌比较单一，属侵蚀堆积地 貌。盾构始发段隧道穿越地层为25粉细砂、 26中粗砂、 281松散卵石、 282稍密卵石、 283中密卵石、 284密实卵石、 35粉细砂、 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 2 36中粗砂、 381松散卵石、 382稍密卵石、 383中密卵石、 384密实卵石。区间穿越的地层情况详见图 1。 图图 1 1 中医学院站长顺街站盾构区间地层分布饼图中医学院站长顺街站盾构区间地层分布饼图 2.2.编制目的及编制依据编制目的及编制依据 2.12.1 编制目的编制目的 （1）规范操作程序，指导现场施工； （2）确保盾构始发,掘进施工的安全、顺利进行。 2.22.2 编制依据编制依据 （1）成都地铁 4 号线一期工程施工设计图设计【草堂路站中医学院站长顺街 站骡马市站】区间盾构隧道设计图（17 册） ； （2） 成都地铁 4 号线一期工程 5 标段详细勘察阶段草堂路站中医学院站长顺 街站骡马市站区间隧道岩土工程勘察报告（正式） （中国建筑西南勘察设计研究院有 限公司） ； （3）成都地铁 4 号线一期工程技术要求 （试行稿） 、 文件组成与内容 （试行稿） 等技术文件及工作联系单； （4）成都地铁 4 号线一期工程土建 5 标段实施性施工组织设计； 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 3 （5）我公司在类似工程特别是成都地铁 4 号线土建 5 标段草中区间施工经验。 （6） 地铁设计规范 （GB50157-2003） ； （7） 铁路隧道施工规范 （TB10204-2002） ； （8） 地下工程防水技术规范 （GB50108-2008） ； （9） 地下防水工程质量验收规范 （GB50208-2002） ； （10） 危险房屋鉴定标准 （JGJ125-99） ； （11） 环境空气质量标准 （GB3095-1999） ； （12） 污水排入城市下水道水质标准 （CJ3082-1999） ； （13） 地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范 （GB50307-1999） ； （14） 建筑与市政降水工程技术规范 （JGJ111-98） ； （15）成都地铁盾构隧道施工安全控制管理规程（终稿） ； （16） 关于印发成都轨道交通工程盾构施工安全管理办法（暂行） 的通知）成 轨建司发201182 号； （18）富水砂卵石地层地铁区间隧道盾构法施工管理规程（终稿） ； （19） 铁路隧道工程施工质量验收标准 （TB10417-2003/J287-2004） ； （20） 盾构法隧道施工于验收规范 （GB50446-2008） 3.3.盾构机始发、试掘进安排盾构机始发、试掘进安排 盾构始发、试掘进安排在盾构机过站、调试完成后进行。根据业主要求和本项目施 工组织策划，中医学院站长顺街站区间工程右线盾构机比左线盾构机提前一个月始发。 右线盾构机始发时间暂定为 2013 年 9 月 20 日。 4.4.盾构始发施工步骤及技术措施盾构始发施工步骤及技术措施 4.14.1 始发试掘进作业流程始发试掘进作业流程 盾构始发、试掘进施工作业流程见图 2 所示。 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 4 图 2 盾构始发、试掘进作业流程图 始发时平面为直线，纵向为 2的下坡，隧道埋深约 11m。 盾构始发主要内容包括：端头降水及加固、安装盾构机始发托架、盾构机就位及调 试、洞门凿除及导轨安装、安装反力架、拼装负环管片、盾构机试运转，盾构机加压贯 入作业面和试掘进等。 4.24.2 端头降水及端头加固端头降水及端头加固 （1）端头降水 根据地质条件、周边环境以及现场实际情况，搞清楚地面端头管线情况，始发前对 端头进行降水固结土体，降水深度为隧道以下 1 米。如降水井降水引起地层失水较多， 影响周边建筑，采用回灌技术补充地下水。沿着始发井一周都有管井共 5 口。 （2）端头大管棚施工 大管棚施工主要工序有：搭钻孔平台、安装钻机、钻孔、清孔、验孔、安装管棚钢 管、注浆、清孔、充填水泥水玻璃浆液。洞门加固段采用 108 大管棚辅助施工，大 管棚施工范围孔位按洞门上方 120 度角间距 20cm 布设，大管棚长度为盾构始发洞门左、 始发端头加固 安装盾构机始发托架 盾构机上托架、安装 反力架，盾构机系统调试 拼装-6 环管片、盾构 机整机试运转 拆除外层钢筋，盾构机 贯入作业面、拼装负环管片 盾尾通过始发洞口、管 背回填注浆 及混凝土破除 盾构机试掘进 100 米完 成后，拆除负环管片、反力 架完成准备正式掘进 始发准备 试 掘 进 破除洞 门 始发端洞门第 一层钢筋 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 5 右线 10m。 主要工程数量表见表 1： 表表 1 1 工程数量汇总表工程数量汇总表 主要施工参数为： （1）钢管布设在隧道圆心角 180 度范围拱部； （2）钢管环向间距 30cm （3）管心与隧道设计外轮廓线间距为 50cm （4）倾角：10 （5）始发端与到达端管棚长度为均为 10m，热轧无缝钢管，108，壁厚 6mm，节长 3m、6m； （6）孔口管为无缝钢管 127mm，壁厚 6mm，节长 2m。 4.34.3 盾构始发托架安装盾构始发托架安装 清理基坑后，依据隧道设计轴线、洞门位置及盾构机的尺寸，反推出始发托架的空 间位置。由于做洞门的时候造成偏高 16cm，根据实际情况讨论后需要对始发托架抬高 6cm,考虑始发托架在盾构始发时要承受纵向、横向的推力以及抵抗盾构旋转的扭矩，所 以在盾构始发之前，对始发基座两侧用 H 型钢进行加固,保证其加固效果，始发基座的型 式见图 3、图 4。 名称规格概数每根长(m)合计（每个洞门）(m) 钢管 108*63610360 联接套钢管 121*6720.428.8 管棚导向管 133*4361.243.2 注浆孔口管 42*4720.536 管棚导向管定 位钢筋 20722.0144 注浆水泥砂浆 102.92(m3) 钻头36(个） 法兰盘36（个） 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 6 铺轨前检查保证始发托架中心线与隧道轴心重合，控制始发托架底面标高，使其前 部提高 2cm,防止盾构机进洞栽头。 图图 3 3 始发托架俯视图始发托架俯视图 图图 4 4 始发托架侧视图始发托架侧视图 4.44.4 盾构机过站就位盾构机过站就位 盾构机从中医学院站西端头出洞后，利用滚轮轴承式整体过站，到达中医学院东端 头，始发托架定位安装好后，盾构机上托架就位，接通水、电、气，试运行盾构机各部 盾构机盾壳 始发防扭构件 盾构始发导轨 始发托架 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 7 分，及时发现解决问题。 4.54.5 安装反力架安装反力架 4.5.14.5.1 反力架、负环管片位置的确定反力架、负环管片位置的确定 盾构始发反力架为拼装式钢架结构，以确保足够钢性。反力架分 6 部分吊装下井， 左、右立柱重各 3.57 吨，上、下横梁重各 2.87 吨，基准环上、下半部重 2.73 吨。根据 设计的洞门长度 700mm。确定负环管片为 6 环和 0 环管片 1 环。 4.5.24.5.2 反力架的固定反力架的固定 反力架提供盾构机推进时所需的反力，因此反力架须具有足够的刚度和强度。将反 力架放在始发竖井的坑中，调整好位置以后与始发井底板预埋钢板进行焊接，与车站结 构体之间用圆钢间距支撑。为保证盾构推进时反力架横向稳定，用型钢对反力架的支撑 进行横向的固定。反力架安装控制在偏差范围内，保证其正确的定位安装和加固效果， 反力架安装示意图 5、6。 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 8 图图 5 5 盾构反力架及支撑图盾构反力架及支撑图 图图 6 6 盾构始发反力架侧视图盾构始发反力架侧视图 4.64.6 洞门凿除洞门凿除 为保证始发井围护结构的稳定，始发洞门凿除在盾构机组装调试后进行。凿除洞门 采用人工风镐的方法，破除洞门 700mm。 洞门凿除过程的应急措施： （1）发现有异常情况后，迅速用木板和钢管撑住，防止围护结构外土体坍塌然后尽 快向围护结构外进行注浆加固。 （2）若土体压力较大时，迅速用预先制作好的钢筋网片与围护结构的钢筋焊接一起 后用木板和钢管支撑稳定。然后在围护结构外围进行注浆加固，同时在洞门里面进行注 浆加固。 4.74.7 盾尾油脂盾尾油脂涂抹涂抹 为确保盾尾的密封防水效果，在盾构调试结束后，向盾尾钢刷之间涂抹盾尾油脂， 油脂涂抹要均匀、密实，使每块每层盾尾刷从里到外都有油脂，保证每台盾构机至少涂 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 9 抹 4 桶以上。 4.84.8 盾构机调试盾构机调试 4.8.14.8.1 空载调试空载调试 空载调试主要是检查设备是否能正常运转，各种设备及控制是否正常。 4.8.24.8.2 负载调试（即盾构试推进）负载调试（即盾构试推进） 空载调试完成并证明盾构机及其辅助设备满足初步要求后，即进行负载调试。负载 调试是对空载调试不能完成的调试项目进一步完善，以使盾构机的各个工作系统和辅助 系统达到满足正常生产要求的工作状态，如推进油缸推力、铰接油缸模式等。 4.94.9 导轨安装导轨安装 导轨近掌子面端距洞门掌子面最突出位置保持 800mm 的距离，以防止刀盘旋转损坏 导轨。导轨位置以始发台滑轨延伸对应的位置为准。导轨以 38kg/m 的钢轨制作。 4.104.10 负环管片拼装负环管片拼装 在安装第一环负环管片时，首先在盾构机盾尾盾壳下半圆内部安设 8 根厚度 65mm， 宽度 50mm，长度 1600mm 的硬质方钢（或方木） ，等盾构机完全进入洞内，洞口开始进行 同步注浆时。负环管片安装支撑如图 7。 负环管片全部采用标准环，负环管片采取错缝拼装以防止管片失圆，6 环管片封 顶块位置定为 11：00（封顶块向左偏移 18） ；负环管片安装见图 8。 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 10 图图 8 8 负负 6 6 环管片安装示意图环管片安装示意图 6 1 环管片只粘贴丁腈软木橡胶板和软木衬垫，管片连接螺栓也不需加遇水 膨胀橡胶圈，从 0 环开始正常使用防水材料。 4.114.11 盾构机加压贯入作业面盾构机加压贯入作业面 盾构掘进工艺流程详见图 9。 图图 7 7 负环管片拼装支撑图负环管片拼装支撑图 L1B 6 L2B 5 FB 1 B1B 23 4 B3B B2B No yes yes No 设置管理基准 准备工作 掘 进 同步注浆 是否达到循环进尺 管片拼装 洞内列车出洞 掘进是否达到 6m 延伸轨线 下一循环 出洞列车出碴 洞外列车进洞 列车装料 当管片脱出盾尾 612 环时，进行二次注浆 地面预注浆加固 图图 9 9 盾构掘进施工工艺流程图盾构掘进施工工艺流程图 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 11 （1）盾构机到达掌子面 在盾构准备推进之前，测量好刀盘面到掌子面的距离，当盾构刀盘面离掌子面有 10 到 15cm 时，开始旋转刀盘使盾构推进建立正面初始平衡。由于无洞门密封装置，始发安 排专人观察洞门，并制定漏水漏砂的应急措施。 为保证盾壳顺利进入洞圈，盾构千斤顶的使用基本以下部为主，千斤顶行程差值维 持原状，确保在盾构前移的过程中盾壳与始发托架接触良好。 （2）穿越围护结构（玻璃纤维混凝土）和加固区 盾构穿越围护结构（玻璃纤维混凝土）和加固区技术措施和施工要点如下： 加密监测点并加强监测频率。 在盾构穿越围护结构（玻璃纤维混凝土）时，加注水、膨润土进行渣土改良，防 止刀盘结泥饼。 严格控制出土量：根据盾构及管片之间的建筑间隙及各土层特性合理控制出土量， 大约为建筑间隙的 98100。并通过分析调整，寻找最合理的数值。 控制推进速度：盾构推进速度宜控制在 15mm/min 以内，确保盾构顶进压力以及刀 盘扭距不至于太大，影响盾构机性能保证盾构始发安全。同时根据需要在盾构正面加入 膨润土等，以改良正面的土体。 严格控制土压力：结合沉降报表和其它施工参数进行分析、调整，反馈给操作手 确保始发施工安全。 动态信息传递：在盾构施工中根据地面监测信息的分析，结合推力、推进速度和 出土量以及千斤顶的编组等之间相互关系，保持推进坡度相对的平稳，控制一次纠偏的 量，减少对土体的扰动。每一次测量结果都及时汇报给总工、地面及盾构队负责人，以 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 12 便于及时了解施工现状和相应区域地面变形情况，确定新的施工参数和注浆量等信息和 指令，并传递给操作手，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。 负环管片脱出盾尾后，周围无约束，在推力作用下易发生变形，为此需采取必要 的加固措施（如加横向临时支撑） 。 千斤顶总推力控制在适当的范围内(不超过反力架支撑的设计荷载)。 盾构机进入洞门圈时，密切注意观察洞门是否有水和砂流出，必要时对其采取补 加固封堵措施，确保密封效果。 安装负环管片时，保证管片和盾构机下部的合理间隙。 确保盾尾油脂的压入量和均匀性，保证盾尾密封效果。 初始注浆时，注浆压力的设定综合考虑地面沉降要求和洞门密封效果的承压能力。 （3）封洞门 当盾尾脱离始发井或车站内壁结构时，进行洞门封堵工序。由于无洞门密封装置， 通过管片外侧增加装置与管片粘结成一整体以防止土体从间隙中流失而造成地面的塌落。 同时，在控制注浆压力的情况下通过洞门预留注浆孔压注止水材料。 4.124.12 盾构机始发掘进参数及过程控制盾构机始发掘进参数及过程控制 4.12.14.12.1 土仓压力土仓压力 （1）根据隧道所处的位置及隧道的埋深情况，对隧道进行分类，判断隧道属于深埋 隧道还是浅埋隧道； （2）根据判断的类型初步计算出地层的竖向压力； （3）根据隧道所处的地层以及隧道周边地表环境情况的复杂程度，计算出水平侧向 力； 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 13 （4）根据隧道所处的地层及施工状况，确定地层水压力； （5）根据不同的施工环境、施工条件及施工经验，考虑 0.010-0.020MPa 的压力值 作为调整值； （6）根据确定的水平侧向力、地层水压力以及施工土压力调整值得出盾构施工初步 土压力设定值为： P 初步设定土压= P1 水压力+P2 水平侧向力+P 调整值 P=P1+P2 =wh+Ka(-w)h+(H-h)-2Cusqr(Ka)+0.015 初步设定土压力为：0.06MPa。根据地质情况进行压力调整。 （7）根据地表沉降监测结果，对施工土压力进行及时调整，得出比较合理的施工土 压力值。 4.12.24.12.2 推进速度推进速度 始发时推进速度控制在 15mm/min 以内，在盾构机脱离盾构井端头区后可逐步提高 到不超过 40mm/min。 4.12.34.12.3 千斤顶推力千斤顶推力 F F 确定推力时考虑以下因素： 盾构机掘进需克服的摩擦力 克服刀盘前的水土压力 掘进速度 管片的承受能力 控制掘进方向 最大扭矩 盾构始发掘进阶段时 F800t，拼装了正常掘进阶段时 F8001200t，特殊地段时 F=12001600t。 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 14 4.12.44.12.4 刀盘转速刀盘转速 满足转速和扭矩曲线，始发掘进时刀盘转速为 1.01.2rpm，正常掘进时刀盘转速为 1.21.6rpm。 4.12.54.12.5 渣土改良渣土改良 （1）渣土改良的方法与添加剂 碴土改良采用加泡沫剂与膨润土。每环（1.5 米管片）泡沫剂用量取 100150L。 针对本工程盾构机穿越的卵石土层，我们对添加剂进行了大量的试验及我单位在草中区 间的应用经验，结果表明：当砂砾中逐渐加入膨润土浆后，随着膨润土浆量的增加，砂 砾的坍落度逐渐增大。当坍落度控制在 20cm 时，具有良好的粘聚性和保水性，以利于刀 盘的切削及螺旋机的输送。而当坍落度达到 21.0cm 时，砂砾即呈现较差的粘聚性。 通过调整浆液中超流化剂 DAV 的掺量，对碱性膨润土浆液中的各原材料的掺入量也 进行相应调整，最终确定适用于本工程的浆液配比如下： 每 1m3 碱性膨润土浆液所用材料见表 2。 表表 2 2 碱性膨润土浆配合比碱性膨润土浆配合比 膨润土（Kg）碱(Kg)CMC(Kg)DAV（L）水(Kg) 501.51.0101000 （2）渣土改良的主要技术措施 根据本工程的地质条件和施工经验，采取如下主要技术措施：在卵石层中掘进，拟 采取分别向刀盘面和土仓内注入膨润土或泡沫的方法进行渣土改良。结合成都的地质情 况，初步拟定膨润土浆液的添加量为 1535%，在施工中根据渣土改良效果进行调整，盾 构区间全线打设降水井以降低地下水位。 4.12.64.12.6 轴线控制轴线控制 盾构轴线偏离设计轴线不大于50mm，地面隆陷控制在+10mm-30mm。盾构位于始 发台上时尽量不要进行姿态调整，盾尾拖出始发台后每环姿态调整量控制在 5mm 以内； 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 15 在始发掘进时，严格控制盾构机的各组油缸压力，总推力不大于 800t，刀盘扭矩小于 180bar。 4.12.74.12.7 始发段及试掘进同步注浆始发段及试掘进同步注浆 （1）同步注浆 左线刀盘里程为 ZDK27+171.36 时开始正式推进,刀盘里程为 ZDK27+181.36 时，开 始注浆。 右线刀盘里程为 YDK27+171.36 时开始正式推进,刀盘里程为 YDK27+181.36 时，开 始注浆。 注浆压力 当盾尾进入洞口后，立即启动同步注浆系统进行管片背后注浆，开始阶段的注浆压 力以填满管背间隙并在 0 环管片顶部缝隙中有浆液流出即可。在正常掘进时候注浆压力 略大于该地层位置静止水土压力，同时避免浆液进入土仓。最初的注浆压力是根据理论 静止水土压力确定的，在实际掘进中将不断优化。如果注浆压力过大，会导致地面隆起 和管片变形，还易漏浆。如果注浆压力过小，则浆液填充速度赶不上空隙形成速度，又 会引起地面沉陷。一般而言，注浆压力取 1.11.2 倍的静止水土压力，最大不超过 3.0bar。 由于从盾尾圆周上多点同时注浆，考虑到水土压力的差别和防止管片大幅度下沉和 浮起的需要，各点的注浆压力将不尽相同，并保持合适的压差，以达到最佳效果。在最 初的压力设定时，下部每孔的压力比上部每孔的压力略大 0.51.0bar。为保证达到对环 向空隙的有效充填，同时又能确保管片结构不因注浆产生变形和损坏，根据计算和经验， 注浆压力取值为 13bar。 1.5 米管片注浆量 理论注浆量：V=（6.282）2-(62）21.5=4.05m3； 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 16 实际的注浆量为理论建筑空隙的 130150，即为 5.276.08m3。 1.2 米管片注浆量 理论注浆量：V=（6.282）2-(62）21.2=3.24m3； 实际的注浆量为理论建筑空隙的 130150，即为 4.214.86m3。 在同步注浆的过程中，设定额定的注浆压力，当注浆过程中注浆压力达到设定值， 注浆量达到理论注浆量时，即可认为同步注浆完成。 （2）注浆施工工艺 注浆可根据需要采用自动控制或手动控制方式，自动控制方式即预先设定注浆压力， 由控制程序自动调整注浆速度，当注浆压力达到设定值时，自行停止注浆。手动控制方 式则由人工根据掘进情况随时调整注浆流量、速度、压力。参见图 10。 图图 1010 同步注浆示意图同步注浆示意图 注浆工艺流程及管理程序见下图 11。 盾尾注浆管 盾尾 浆液注入范围 图图 1111 注浆工艺流程及管理程序注浆工艺流程及管理程序 no no yes yes 注浆系统准备 参数设计 设定控制方式 注 浆 注浆工况分析 继续注浆 注浆完成 注浆效果检查 下一循环 数据采集与管理 采取补强注浆措施 调整控制方式和参数 清洗设备和管路 n yes 配制浆液 检验试验 运输浆液 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 17 （3）注浆材料 采用水泥、粉煤灰、砂子、膨润土按一定比例配成浆液作为同步注浆材料，始发段 注浆施工配合比见表 3： 表表 3 3 同同步步注注浆浆材材料料初初步步配配比比表表 ( (k kg g/ /m m3 3) ) 水泥 （kg） 粉煤灰 （kg） 膨润土 （kg） 砂（kg）水（kg）外加剂 801403812417080779850460470 按需要根据试验 加入 可根据现场施工的实际情况调整配合比和注浆压力。 （4）同步注浆方法 同步注浆与盾构掘进同时进行，在盾构向前推进盾尾空隙形成的同时进行，采用双 泵四管路（四注入点）对称同时注浆。 （5）设备配置 搅拌站：自行设计、建造搅拌站一座。 同步注浆系统：配备 2 个双活塞注浆泵，共有 4 个独立压力出口，安装在后配套 1#台车右侧，每个压力出口直接接在注浆管上并由压力传感器监视。 运输系统：自制砂浆罐车，带有自搅拌功能和砂浆输送泵。随电机车运输。 （6）管路清洗 为确保管路畅通，浆液输送管每天清洗 1 次，工作面和压注管路，每次压注以后 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 18 均要及时清洗。 4.12.84.12.8 二次注浆及补注浆二次注浆及补注浆 因砂卵石地层自稳性差，如果注浆点离盾尾过远，则可能造成因浆液填充不及时、 不充分而导致隧道上方土体坍塌，过近则可能造成盾体困死，影响盾构掘进。在施工中 采取以下措施改进二次注浆效果： （1）当盾构正常掘进，出渣量控制好时，设备桥处二次注浆系统在管片脱出盾尾后 1215 环进行二次注浆。 注浆参数：注浆浆液浓度：水泥浆水灰比为 1:1，水玻璃浓度为 20-25 波美度， 水泥浆和水玻璃的体积比为 2:1，初凝时间 60s 左右。 注浆终压：0.50.6Mpa （2）当盾构下穿建（构）筑物超挖量（特别是穿越砂层或隧道上方有砂层或渣土含 砂量较大等自稳性较差的地层）偏大时，在管片脱出盾尾 6 环时及时进行二次注浆加固。 注浆参数：注浆浆液浓度：水泥浆水灰比为 1:1.5，水玻璃浓度为 2530 波美度， 水泥浆和水玻璃的体积比为 1:1，初凝时间 30s 内。 注浆终压：0.20.3Mpa （3）五号台车尾架处二次注浆系统对建（构）筑物、超挖点及地面跟踪注浆难以企 及的地方进行二次补注浆，注浆压力可适当增大 0.10.2Mpa。 注浆参数：注浆浆液浓度：水泥浆水灰比为 1:1，水玻璃浓度为 1520 波美度， 水泥浆和水玻璃的体积比为 3:14：1 注浆终压：0.60.8Mpa 4.12.94.12.9 始发阶段出渣及材料运输始发阶段出渣及材料运输 始发阶段预留孔洞作为管片、材料上下的通道，采用 16T 和 45T 门吊进行垂直作 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 19 业；水平运输采用 2 列电瓶车编组进行，每列编组由 1 台 45T 电瓶车牵引 4 节 16 立方的 碴车、1 节 7 方的装膨润土的砂浆车、1 节 10 立方的沙浆车和 2 节多功能轨道平板车组 成，平板车上可以放管片或其他材料，根据施工安排来实现砂浆、材料和管片水平转运。 4.12.104.12.10 始发阶段隧道内各种管线的布置安装始发阶段隧道内各种管线的布置安装 根据盾构隧道空间，合理布置各种管线，同时保证施工安全。断面布置如图 12。 （1）隧道照明、通讯线路 在隧道右上方布置一个灯架，照明电缆、照明灯具固定在上面，动力电缆布置在灯 架下方。 （2）管路 隧道左方布置人行通道，人行踏板采用 0.53 米的防滑踏板；在隧道的线路右侧布 置着排污管路（1 根 100mm） 、循环水管（2 根 100mmm） ，1000mm 拉链式帆布通风管， 每隔 3 米用吊架固定在隧道的正上方。 （3）循环水池 循环水池布置在地铁车站中板上，由钢板焊接而成。 （4）膨化池 膨润土膨化池也布置在车站中板上。 图图 1212 隧道内运输管线布置图隧道内运输管线布置图 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 20 （5）隧道和地面废水处理 隧道内和地面的废水可以在地面经过三级自由沉淀后达到标准后直接排放。 5 5盾构始发施工的注意事项盾构始发施工的注意事项 （1）对始发托架、反力架进行全面的检查与修理，安装固定必须在准确定位完成后 进行，反力架支柱底部必须以钢板垫实，始发托架必须通过加固挡块固定于地面上； （2）由于洞门做高 16cm,无法安装洞门防水装置，必须保证地面降水水位低于隧道 底 1 米，安排专人负责降水井； （3）在进行始发托架、反力架加固等施工操作时，务必保证其加固效果，防止始 发托架、反力架位移； （4）负环管片安装必须确保封顶块位置、管片成圆度的精度，每掘进一环必须将 拖出盾尾管片以钢丝绳捆绑，并垫好三角木，防止管片变形，对每一环管片进行三次复 紧制度； （5）在进行试掘进的过程中，要低转速、低推力、慢推进，随时观察推力情况，检 查反力架受力状况，遇到异常情况马上停机检查无误后方可继续推进； （6）为防止盾构机产生旋转，在盾构机上焊接防滑挡块，在快进入洞门前务必割掉； （7）在3 环安装完后，紧固好管片连接螺栓，停止掘进对洞门圈进行注浆，实现 洞门封堵，注浆时必须密切关注洞门密封装置的变形情况，出现漏浆及时停止注浆，根 据具体情况及时采取相应的措施进行处理； （8）始发之前，由机电负责人检查确认刀盘、螺旋机修复，盾尾刷焊接质量已达到 要求并形成书面记录； （9）所有设备（主要包括龙门吊、电瓶车、沙浆站、循环水、盾构机等）的维修保 养情况、设备的完好性由机电工程师负责，机电负责人总负责，始发之前要求保证所 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 21 有设备完好； （10）主要材料（主要包括泡沫、油脂、砂、水泥、膨润土、粉煤灰、管片、管片 螺栓、止水条、分散剂等常规材料）及应急材料准备到位； （11）各个岗位人员到位，使各工序正常施工，协调配合，保证掘进连续、快速、 稳定推进； （12）地面端头预注浆加固，务必保证其加固效果。 6.6.施工监测施工监测 6.16.1 监测内容监测内容 始发端头的监测主要分为地表沉降监测及土体分层沉降监测。 6.26.2 监测点布置监测点布置 1、地表沉降点总体上沿盾构隧道轴线每 5 米布设一个，且在每 10 米设置横向监测 断面。 2、土体分层沉降监测孔在始发端头隧道正上方布置 2 个，间隔 5 米。监测孔底距离 隧道拱顶 5m。 6.36.3 监测方法监测方法 1、沉降监测：主要是采用精密水准测量方法, 在盾构通过前先测出初始值 A1，在盾 构通过时和通过后测出沉降（隆起）数值 A2，则沉降值 A= A2- A1。数值为正时表示下 沉，负值代表隆起。仪器采用苏光 DSZ2 精密水准仪+FS1 测微器及相应的铟钢水准标尺， 读数精度为 0.01mm。 2、监测管外磁环的沉降量用钢尺分层沉降仪进行观测，目前使用的仪器型号 JTM- 8000，生产厂家为常州金土木工程仪器有限公司。测量时，先将测头放到沉降管的底部， 然后自下而上依次测定各磁环到管口的距离，每测点应平行测定两次，读数误差不得大 于 2mm。每次观测前应首先用三等水准测定管口高程，以便根据分层沉降仪的读数计算 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 22 各磁环的本次高程。 6.46.4 监测时间及频率监测时间及频率 1、监测时间根据施工时间决定，初始值测定于施工前 1 周内进行，且不少于 2 次。 2、在盾构施工期间,测量班将组织专人全天 24 小时巡视,并且每日地表沉降监测达 到 34 次，土体分层沉降监测为每日一次。 6.56.5 监测要求监测要求 1、监测精度 在施工期间，沉降观测要严格按照国家测量规范(GB12897)的一等精度进行。其余量 测项目参照国家相关规范确定量测精度。各项监测项目精度见表 4。 表表 4 4 监测精度表监测精度表 监测项目精度 地面沉降监测精度 0.3mm 2、监测控制值和预警值 各监测控制点控制值与预警值见下表 5。 表表 5 5 监测控制值和预警值表监测控制值和预警值表 序号项目控制标准备注 1沉降隆起10mm，沉降30mm 报警值20mm速率 23mm/12h； 在盾构施工时，派专人实行 24h 巡查，每 68h 监测一次,当监测发现变形速率 较大或已经达到预警值或接近预警值时连续监测。 监测信息及时反馈：监测结果在半小时内反馈给项目部主要成员并反馈到盾构控 制室。监测报表在 2 小时内完成包括当次监测报表、变形曲线、工况描述和建议，及时 上报监理。出现特殊（异常）情况时完成监测后半小时内通知业主代表、监理和有关各 方，2 小时内完成当次监测成果，按照要求的途径发布。 对时态曲线进行回归分析时，选择与实测数据拟合较好的函数，并对变形趋势进 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 23 行预测。 当实测变形值大于允许变形的 2/3 时及时通报相关部门并采取措施控制变形。 7 7安全注意事项安全注意事项 （1）始发期间工序繁多，施工时尽量避免不同施工工序在施工场地上产生相互干 涉。施工人员注意防止滑倒摔跌，施工过程中做好自防、互防与协防； （2）反力架洞门凿除均可能会在高空作业，作业人员应佩戴安全带； （3）反力架安装过程中，吊装时必须由专人进行指挥，施工人员相互协调作业， 临时固定必须牢固可靠； （4）第一环负环管片安装尤其是邻接块安装时必须做好支撑，第一环安装成环后 也应做好与反力架的连接。在负环管片推出盾尾时及时在始发托架、支撑架横梁处以楔 形块进行支垫； （5）在负环管片安装过程中做好对管片安装机等设备的保护，规范操作； （6）始发掘进前对盾构机各系统进行全面调试与检查，确保设备能正常工作。 （7）准备好盾构始发时各种应急措施，保证地面安全。 8.8.质量、安全、文明施工保证措施质量、安全、文明施工保证措施 8.18.1 质量控制措施质量控制措施 （1）购进的原材料必须有生产合格证、检验试验单。由物资部通知试验人员对购 进的主要材料进行复检，经复检合格方能使用。 （2）物资部对复验合格的主要物资管理并标识。物资发放时要登记物资的流向， 如工程部位、规格、数量、作业班组。领料班组负责人要签字，以便追溯。 （3）对业主提供的产品和材料进行认真验收与记录，使其具有可追溯性。 （4）施工测量、放线，严格执行测量双检复核制。 （5）测量人员要对测量成果认真记录计算，将司镜、扶尺、吊点、时间、地点、 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 24 测点等记录清楚，以便核查，作好主要控制桩的保护。 （6）对仪器的操作要符合测量设备操作规程，并要爱护设备。 （7）专人管理技术文件，分门别类建立台账和收发文登记册。 （8）指导施工编制的技术文件，如质量计划 、 施工组织设计 、 安全制度 、 操作规程 、 “技术交底书”以及作业指导书等，必须经项目经理或总工程师审批后， 才能下发执行。 8.28.2 安全保证措施安全保证措施 成立以项目经理为组长的安全管理委员会，全面负责并领导本项目的安全生产工作。 按照国家有关规定建立安全生产组织体系，落实好安全生产责任制。 项目经理是安全生产组织领导体系的第一责任人，生产副经理是施工现场安全生产 的直接责任人，项目部设安检室并配备专职安全员，对施工现场进行巡视和检查，制止 违章或违规操作事件发生，定期向项目经理和生产副经理报告安全施工情况。 8.2.18.2.1 制定完善各项安全生产规章制度制定完善各项安全生产规章制度 （1）结合盾构隧道的工程特点，制定安全生产管理制度和实施细则，用行政和经济 手段相结合的措施来强化安全生产。 （2）在编制施工计划的同时，编制详细的安全操作规程细则、制度、切实可行的安 全技术措施。抓好“五同时”和“三级安全教育” 。 （3）坚持每周一的安全活动日的安全学习活动。严格执行交接班制度，坚持班前进 行安全教育、施工过程中检查安全、工后评比安全的“三工制”活动。 8.2.28.2.2 加强现场安全教育宣传工作加强现场安全教育宣传工作 （1）项目部安质部负责，以多种形式组织职工学习国家、部、集团公司、股份公 司各级安全生产的文件和规章制度。在施工现场设置必要的护拦、安全标志和警告牌， 提醒施工人员时刻注意安全生产。 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 25 （2）认真做好职工特别是青工的三级教育、转岗教育，特殊工种作业人员持证上 岗率 100%，对分包单位纳入项目部安全管理范围。通过各种形式的教育活动，使职工能 够执行安全操作规程，提高整体安全防护意识和自我防护能力。 8.2.38.2.3 建立安全生产检查制度建立安全生产检查制度 实行定期和不定期结合的安全生产检查制度。每月 25 日组织安全委员会对工地安全 生产情况进行全面检查，对作业班组要重点强调劳动纪律、施工纪律和标准化作业。盯 住安全生产的难点，及时发现和解决不安全的事故隐患，杜绝违章作业和违章指挥。对 检查中发现的安全问题，坚持“四不放过”的原则制定整改措施，专人负责限期整改， 保证“管生产必须管安全”的原则真正落到实处。 8.2.48.2.4 现场安全技术措施现场安全技术措施 （1）做好施工场地平面布置，合理安排场内临时设施。施工场地采取全封闭模式， 设置门卫 24 小时值班，严格限制非施工生产人员进入场地，施工人员挂牌上岗。加强夜 间施工的工地照明及道路防滑措施。 （2）根据工地情况，布置安全防护设施和统一的安全标志（牌） 、安全色灯。在 各显要位置设置大幅安全宣传标语。 （3）按照防火防爆的有关规定设置油库等临时性构筑物，临时设施区要按规定 配足消防器材，所有施工人员要熟悉并掌握消防设备的性能和使用方法。 （4）加强防雷电、防火、防洪教育，建立防洪组织，制订措施和管理制度，并 落到实处。 8.38.3 文明施工措施文明施工措施 （1）落实成都市建设工程现场文明施工管理规定。 （2）合理布置场地。在大门口外侧悬挂写有工程简介、施工许可证号、开竣工 日期和建设、设计、施工、监理单位名称的施工牌，自觉接受社会监督。 成都地铁 4 号线一期土建工程 5 标 盾构始发掘进施工方案 中铁十一局集团有限公司 26 （3）施工中严格按照实施性施工组织设计实施各道工序，工人操作要求达到标 准化、规范化、制度化，施工现场坚持工完料清，场地上无淤泥积水，施工道路平整畅 通。 （4）工地上配齐食堂、浴室、厕所和引用水供应点等生活设施，并符合卫生、 通风、照明等要求。 （5）门口设洗车槽，对进出施工现场的车辆进行清洗。设立专职的“环境保洁 岗” ，负责打扫现场卫生、清理垃圾，清扫受污染的马路，做好工地内外的环境保洁工作。 生活垃圾集中纳入城市垃圾处理系统。 （6）所有员工统一佩带标有照片、姓名、职务、编号的工作牌，进入施工现场 的人员必须穿工作服、戴安全帽、穿工作鞋。 （7）施工现场竖