南京长江隧道盾构始发方案.doc

南京长江隧道工程盾构始发实施方案目 录一、概述3（一）编制总说明31.编制原则32.编制依据33.总说明3（二）工程概况41.线路平纵断面42.工程地质条件4二、施工总策划6（一）始发施工顺序6（二）资源配置71. 组织机构、人员安排72. 机具设备9（三）工期计划安排11（四）施工平面布置11三、实施方案13（一）始发基座、反力架施工13（二）洞门密封及橡胶帘布安装16（三）洞门前加固171冷冻加固设计172盾构出洞的条件183冻结管拔除184. 盾构出洞穿越冻结的协调作业185.冷冻时间安排19（四）洞门破除施工19（五）反力架钢管支撑制安19（六）负环管片拼装201.负环管片排版202.钢管片就位和端面调平203.负环拼装21（七）洞门二次注浆施工23（八）始发试掘进施工23四、施工风险分析及对策32五、安全、质量、工期保证措施36六、附表及附图48附件一：冷冻法检测成果65附件二：洞门破除专项方案79附件三：密封帘布安装专项方案90附件四：洞门密封及注浆专项方案94附件五：负环拼装专项方案98附件六：盾构始发流程图114一、概述（一）编制总说明1.编制原则（1） 严格遵守设计规范、施工规范和质量验收标准。（2）根据本工程隧道的工程地质、水文地质条件、埋深以及施工环境、施工条件等，选择合理、可靠的始发方法和技术，以保证工程施工顺利进行。（3）抓住关键线路，突出重点，合理布署，努力优化资源配置和施工方案，以确保工期。（4）选择成熟的施工工艺和工法，以保证施工工序质量和工程质量。2.编制依据(1)江苏省地质工程勘察院南京长江隧道工程工程地质与水文地质详勘报告；(2)长江委长江中游水文水资源勘测局南京长江隧道工程水文专题研究报告；(3)铁四院浦口岸边段主体结构设计图纸；(4)铁四院浦口工作井主体结构设计图纸；(5)铁四院江中盾构段管片衬砌布置图设计图纸；(6)铁四院江中盾构段道路结构设计图纸；(7)德国海瑞克公司海瑞克盾构机技术描述及参数表； (8)泥水处理厂整体规划、实施方案；(9)旋喷桩质量检测报告；(10)地下铁道施工验收规范。3.总说明本篇共分五章，第一章编制说明及工程概况介绍了本方案编制原则和依据以及本标段工程的特点及施工重点、难点。第二章工程总体筹划，对实施本标段工程的平面布置、资源配置和施工总体方案和工期进行了全面的策划。第三章详细叙述了与始发有关的各分部分项工程施工方案。第四章分析了与盾构始发有关施工风险，并做出了相应对策。第五章编制了安全、质量、工期保证措施等。（二）工程概况南京长江隧道工程左汊盾构隧道采用双管单层的结构形式，隧道分为东西两线，自浦口工作井始发。盾构隧道采用德国海瑞克公司生产的14.93m的泥水混合式盾构机，盾构管片环外径14.5m，内径13.3m，壁厚0.6m，环宽2m，混凝土强度等级C60，抗渗等级S12。始发段150m，左右线各75环管片，加上工作井内负环及零环管片，单洞共需混凝土管片84环，钢管片1环。本工程盾构隧道穿越多种地层，始发段主要穿越4层淤泥质粉质粘土、6层淤泥质粉质粘土夹粉土。为适应盾构进出洞的需要，设计有专用的进出洞环。管片内设置中箱涵和边箱涵，中箱涵安装与管片安装同步进行（盾构机箱涵安装设备位于管片安装器后方40米）。箱涵上部用于车辆行走，下部用作通风管路。中箱涵两侧的边箱涵和车道板在盾构机整机通过100m后进行施工。1.线路平纵断面盾构隧道线形较简单，右线隧道在里程RK3+599.421RK3+605.0处存在一条R=4900.473m的右转圆曲线，曲线长5.579m（与始发井圆曲线相连）；在里程RK3+605.0RK3+899.6处存在一条R=4900.473m的左转圆曲线，曲线长294.6m。纵断面下坡为4%。始发段起点隧道线间距为23.33m，隧道埋深6.7910.08m。线路平纵断面图见附图一、二。2.工程地质条件2.1地形地貌拟建的长江隧道横穿长江，是连接主城区与江北浦口区的重要通道。隧道位于长江河床底部及长江冲淤积低漫滩。两岸低漫滩标高7.00m左右，并分布少量水塘、沟渠；北岸长江大堤标高约11.70m。 2.2地质特性根据详堪报告及设计文件，本工程盾构隧道主要穿越1地层，其中始发段主要穿越4层淤泥质粉质粘土、6层淤泥质粉质粘土夹粉土和7-2层粉土。根据勘察结果，隧道长江段水下地层上部为填土和第四系全新统冲淤积流塑淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉土、粉砂等，中部为第四系全新统中密密实粉细砂组成，下部为上更新统密实状砾砂、圆砾等；岩石地层主要为白垩系泥岩、粉砂质泥岩。始发段土体根据沉积时代、成因、状态及其特征，划分为4个工程地质层，各岩土层的岩性如下：2-2层素填土：灰黄褐黄色，松散，岩性以粘土、粉质粘土、粉土为主，含植物根系，普遍分布。厚度0.503.40m，层底埋深0.503.40m，层底标高4.159.12m。2-3层灰黄色粉质粘土，软塑、局部软可塑，局部地段夹粉土。厚度0.504.40m，层底埋深0.506.00m，层底标高1.656.68m。4层淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，加薄层粉土，局部呈千层饼状。厚度0.9018.90m，层底埋深3.6021.60m，层底标高-5.832.63m。6层淤泥质粉质粘土夹粉土：灰深灰色，流塑，局部软塑，夹粉土薄层，局部成互层，厚度1.509.40m，层底埋深12.6026.70m，层底标高-1.50-9.40m。7-2层粉土：灰色，湿很湿，稍密中密，夹粉质粘土薄层，具水平层理，局部夹粉砂，厚度0.2014.80m，层底埋深20.4034.60m，层底标高-28.95-14.42m。2.3 地下水文地质条件场地地表水主要为长江水，依据岩土工程勘察规范（GB50021-2001）判定，长江地表水对混凝土及混凝土结构中的钢筋无腐蚀，对钢结构有弱腐蚀。场地地下潜水及微承压水分别赋存于粘性土和砂性土中，为透水性上弱、下强的多层结构，北端潜水含水层较厚，一般1525m，南端潜水含水层较薄一般515m。受长江冲刷切割影响，两者互为连通。纵向上看含水层微向江面倾伏，地下水由岸带流向江内。含水层上部粘性颗粒含量高，沉积韵律明显，下部含水层渗透性相对较强。勘察期间，陆域孔隙潜水初见水位埋深 0.202.10m，稳定地下水水位埋深0.303.00m(标高7.948.11m)。根据区域水文地质资料，孔隙潜水年变幅约1.00m，场地地势低洼，水网发育，雨季易汇水积水，设计时，地下水位埋深可按0.00m考虑。孔隙微承压水水位埋深约1.00m左右,年变幅在0.50m左右。本场地地下水位埋深较浅，区域降雨量大，土中的腐蚀介质基本溶入地下水中，且附近又无污染源。根据南京地区经验，参照水质条件，判定该地土对混凝土、混凝土中钢筋无腐蚀，对钢结构具弱腐蚀。 2.4建筑物及管线根据现场调查，江中盾构段始发段陆域主要构筑物为长江大堤，起防洪防汛作用。长江大堤里程K3+758，岸堤坡角约45，临水一侧浆砌片石护坡，修建时间60年代，堆填物为粉质粘土，大堤顶面宽810m，大堤顶面标高约11.70m，堤顶挡水墙高出大堤1.0m。根据调查了解，南京长江隧道江中盾构段陆域50m范围内均未发现有大型建筑物，零星分布23层民房。隧道穿越线路区未发现需保护建筑物。江中盾构段勘探时未发现地下管线通过，穿越线路未发现(人防)地下室。始发段穿越线路重点水利设施为南京长江大堤，为高级别堤防，堤防近水侧采用干砌块石防坡和浆砌块石护脚，堤顶为水泥砌块石挡水墙。二、施工总策划（一）始发施工顺序 在浦口明挖段主体结构施工完成以后，首先进行始发基座与反力架施工；盾构机运至工地后，进行整机下井组装，在组装过程中进行端头冻结加固、洞门密封安装及泥水设备联机测试；组装完成后进行盾构机空载调试，同步进行洞门破除、反力架钢支撑制安以及泥水投料试车等工作；盾构机空载调试完成后进行负载调试、拼装负环管片；然后盾构机向前推进，刀盘接触土体，进行洞门密封二次注浆、开始盾构机试掘进施工等。施工流程图如下:图1 始发流程图（二）资源配置1. 组织机构、人员安排根据本工程的特点及施工要求，承担本项目任务的管理层人员，由具有类似项目管理经验的工程技术人员和管理人员组成。项目班子设项目经理1名，书记1名，副经理2名，总工程师1名，总机械师1名，下设六部一室：工程部、安质部、机电部、物资部、计划部、财务部和办公室，作业层为各施工队。项目经理部代表中铁十四局集团公司对本项目进行管理，直接对业主负全责。项目经理部负责组织本工程的设计、施工，编制工作计划、资金计划、物资计划，负责机械设备和劳动力的调配，制定施工方案、工期目标、安全质量目标和文明施工、环境保护规划，组织项目工作计划的执行，协调解决生产过程中出现的问题，与业主、监理工程师密切配合，作好组织和协调工作。作业层负责工程实施，实行两班人两班倒制作业，节假日采用轮休制。本次右线始发拟投入工程师42人，其中土建工程师10人，机电工程师7人，安全工程师2人，质检工程师2人，测量工程师5人；工人113人，随着施工进度计划的发展，作业人员的调配实行动态管理。（1）右线始发拟投入人员表表1 右线始发拟投入人员表决策层常务副指挥王守会常务副书记周先民总工程师王华伟总机械师夏晓中生产副指挥张公社安全调度长袁明亮执行层分部经理张公社分部书记夏红昌分部总工张智博分部副经理邢慧堂分部副经理陈鹏分部副经理/安全长邵中锋专家组吴圣宏、王鹤林、傅明德、朱伟、袁大军、竺维彬管理层工程部机电部安质部物资部计划部财务部办公室15人7人4人10人2人2人2人作业层掘进班地面班机修班砼工班机动班运输队管片厂17*212*27*2*2161145五分部3424281611具体人员安排如下：专家组：吴圣宏（中铁十二局公司盾构专家）、王鹤林（上海隧道股份盾构机械专家）、傅明德（上海盾构理事会盾构专家）、朱伟（河海大学教授）、袁大军（北方交通大学教授）、竺维彬（广州地铁公司盾构专家）。决策层：项目经理王守会，书记周先民，总工程师王华伟，生产副经理张公社，总机械师夏晓中，安全调度长袁明亮。执行层：三分部项目经理张公社（兼），书记夏红昌，总工张智博，副经理邢慧堂、陈鹏，副经理兼安全长邵中锋。管理层：工程部、机电部、物资部、安质部、计划部、财务部、办公室盾构机司机：A班主司机陈鹏（机电工程师，有三年盾构机操作经验），副司机王德福（土建工程师）；B班主司机贺飞（土建工程师，有三年盾构机操作经验），副司机种计鑫（机电工程师）；C班主司机徐喜荣（土建工程师，有两年盾构机操作经验），副司机郭善波（机电工程师）。泥水处理场工程师：A班主管陆毅，副手张福明；B班主管葛照国，副手房中玉；C班主管冯国伟，副手谢志飞。机电工程师：付仁鹏、荆学林、张蛟、金川测量工程师：罗淑辉、宋成新、牛海涛、付小峰、赵庆华质检工程师：张建勇、王磊地面协调工程师：昝立胜安全工程师：邵中锋、梁植军仓管采购：马家彪、袁彬等（2）劳动力安排掘进工班右线盾构隧道内各设一个掘进工班，每班设班长1人（兼管片拼装器操作手），管片拼装工5人，管道工5人（平时负责盾构设备和管片的清洁），起重工4人，注浆工2人，共17人。地面工班地面设置一个地面工班，每班设班长1人，龙门吊司机1人，井口1人，司索3人，泥浆处理系统6人，共12人。机修工班机修班按地面、右线分设两个工班，每班设班长1人，机修工6人负责盾构机简易维修及保养和地面设施的维修保养。换刀及其他较大型的设备维修由班长视情况对人员进行调配。混凝土工班设班长1名，钢筋工5名，模板工5名，混凝土工5名，共16人。负责边箱涵浇筑及其他钢筋混凝土施工。机动工班设班长1名，杂工10名，共11人。负责场地保安、保洁、抽水、协助测量及其他无合适人选的工作。以上掘进工班、地面工班、机修工班和机动班均设置为两班人两班倒，混凝土工班只设一班。全部工人设队长1名，副队长2名。总人数为：1+2+34+24+28+11+16=116人（3）渣土外运与管片生产：渣土外运由项目部通过招标方式选择有土场、经济实力和运输能力的专业队伍进行实施，管片及箱涵运输队运输，管片和箱涵生产由第五分部承担。2. 机具设备盾构隧道施工所需主要设备见下表2：表2 掘进设备表序号设备名称规格型号数量国别产地制造年份生产能力备注1泥水盾构机149302台德国2007新购2泥水处理系统ZX-60001套宜昌2007新购3龙门吊100t1台新乡2007100t新购4冷却塔SRM-802套郑州2007新购5轴流风机SDF-N012.52台深圳2007110kw新购6砂浆拌合站HZS502套济南2005100m3/h已有7管片运输车GPC30-90012台郑州30t新购8箱涵运输车w703台新乡70t新购9装载机ZLC50C4台柳州20041.7m3自有10自卸车XC332020台重庆200420t自有11推土机YT2202台山东2004自有12挖掘机PC400-62日本20041.8m3自有13边箱涵钢模订做4套南京2007新购14钢筋切断机GT40-12台广东20067.5kW自有15钢筋弯弧机410台广东20067.5kW自有16钢筋弯曲机GDU-40-BD4台广东20067.5kW自有17电焊机610台上海200621kW自有18钢筋笼焊接定台6座自有19钢筋调直机GJ4-14/43台合肥20067.5kW自有20振动棒高频50mm20台上海自有21发电机250KW3台无锡2004250kW自有22全自动电子水准仪NA20022台瑞士2004自有23水准仪NA24台苏州2004自有24水准仪DSZ34台苏州2004自有25经纬仪蔡司010B2台瑞士2005自有26经纬仪J22台苏州2004自有27光学对中器2个苏州2004自有28铟钢板尺5m2把瑞士2004自有29数显收敛仪SD-12把洛阳2004自有30分层沉降仪NC-502台洛阳2004自有31水位观测仪2台洛阳2004自有32全站仪TCA2300A2台日本2004自有33全站仪索佳SET2B2台2004自有34垂准仪DXJ31台2004自有35管线探测仪400型1台2004自有36陀螺经纬仪GAK1-T11台2004自有37无尺监测系统TC23001套2004自有38声波探测仪1套2002自有39钻孔机SY-12套2004自有40倾斜测试仪SINCO1套美国2001自有41激光断面测量仪AMT40001套瑞士2003自有42泥浆比重计NB-12台上海2004自有43泥浆粘度计NB-62台上海2004自有44泥浆砂量测定仪NA-12台上海2004自有45泥浆测试箱NY-11台上海2004自有46静切刀2套上海2004自有47泥浆失水测定仪NY-21台上海2004自有（三）工期计划安排盾构始发工期计划安排右线隧道7月20日开始工地组装，9月20日组装完成，转入调试阶段，11月1日盾构开始始发；具体施工进度计划见附图三盾构始发阶段进度计划横道图。（四）施工平面布置1、场内道路场区环场道路标高6.5m， 左侧道路宽度10m，右侧道路宽度8m，道路基层采用30cm泥灰碎石，上部采用钢筋混凝土结构，厚度20cm，全长1080m。2、泥浆处理场及废浆池场区左侧环场道路和围墙之间，里程K3+360K3+570为泥浆处理场，泥浆处理厂长198.5m，宽51.9m。设置有泥水分离器基础、泥浆池和弃渣场，泥浆池和泥水分离器之间设置浆沟，沿环场道路设置排水沟。泥水分离器基础用来安装泥水分离器，弃渣场用于临时存放泥水分离器分离出来的废渣，泥浆池用于泥浆沉淀、保存和循环使用。盾构施工排出泥浆通过泥水处理中心将泥浆内碴土分离出来。大部分碴土被沉淀分离后直接装车运输。分离出来的清浆进入泥浆池继续循环使用，剩余下来的废弃泥浆排入废浆池，废浆池面积4906m2，深度2m，最大容浆量9812m3。在废浆池经较长时间沉淀下来细颗粒碴土，采用挖掘机清理装运。经较长时间沉淀后产生的清浆采用排浆泵排回调浆池调浆。3、现场办公室及工人宿舍场区环场道路右侧，西侧大门前方以此为监理现场办公室、外籍专家组办公室以及工人住房，全部采用双层彩板房结构，每栋上下共六间，共十栋房屋。4、库房及空压机房工人住房前侧依次为现场库房、空压机房和冷却塔。库房占地面积229m，采用一层彩板房结构，用于存放盾构机常用备品备件。空压机房占地面积247m，采用单层彩板房结构，高度5m,为盾构隧道内提供工业用气。5、冷却塔冷却塔冷却水池采用钢筋混凝土结构，长度15m，宽度7m，深度3.5m，地面下2m，地面上1.5m。冷却池内安装两台冷却塔，为盾构机施工机械提供循环冷却水。 6、龙门吊440吨龙门吊基础采用管桩，上部为轨道梁，龙门吊场地内采用钢筋混凝土硬化，厚度20cm。440t龙门吊设置两个主钩，一个副钩，主钩单钩起重量220t，副钩起重量10t，主要用于刀盘、盾体、主机等设备的吊装。110吨龙门吊基础为箱形扩大基础，基础宽度2.5m，厚度35cm，110吨龙门吊主要用于后配套设备的吊装。7、变电站在工作井东南侧设置一处800千瓦变电站，用于提供现场龙门吊、照明及小型机具的用电。盾构用电变电站建于场地外。场地具体布置见附图四施工场地总平面图。三、实施方案（一）始发基座、反力架施工1.始发基座及反力架结构施工始发基座及反力架采用现浇钢筋砼结构。始发基座为弧形结构，底部长15m，宽15.5m，结构纵向两道预留沟槽，横向一道预留沟槽，沟槽为盾构组装焊接预留操作空间。反力架为内圈为圆环形，内径13.30m，前侧面上预埋28块6060cm钢板，主要为盾构始发提供牢固的受力点，使盾构千斤顶有足够的反向力推动盾构机前进。为便于盾构始发及抵消盾构机始发后栽头，在始发基座施工中将结构顶面调整。具体调整尺寸为依照盾构设计中心线，始发洞门连续墙外边（LK3+600，RK3+599.421）处抬高6cm，以此点向小里程方向延伸一个盾构机长度（14.307m），里程LK3+585.693，RK3+585.114处不抬高（按设计值）。以此两点成直线控制其它部位调整尺寸，在始发基座起点(LK3+579.441，RK3+578.776) 处竖向降低2.6cm，在盾构机始发完全脱离连续墙后（一个盾构机长度14.307m），盾构机刀盘处理论抬高12cm。基座高度调整施工中重点控制H型钢调整符合要求。基座抬高设计见附图五。2.轨道延长始发基座上四条导向轨道盾构机在工作井内始发基座上始发进洞，根据设计院图纸施做的始发基座前段距洞门连续墙外侧为4.90m,底部距安装完密封环外侧为1.76m。由于盾构机刀盘及前盾重量较大，当盾构机前盾体脱离始发基座且刀盘尚未接触土体时，盾构机向下栽头趋势较大，为减小这种影响，设计将始发导轨延长至密封环外侧，并预留盾构机刀盘转动进行整机测试的空间。设计将始发轨道工字钢及方钢向前进方向延长1.5m。为保证在盾构机完全进入密封环后有足够空间焊接底部二次密封钢板，轨道支撑采用钢筋混凝土基座+工字钢支撑。基座形式见附图六。2.1 轨道延长混凝土基座延长轨道下部混凝土结构采用C30钢筋混凝土，依照始发基座配筋图进行配筋，延长段混凝土结构长度1.5m,宽度以盾构中心线投影两边各7.5m, 中间部分依照原始发基座做成弧形，两条轨道预埋250250cmH型钢。两侧基座高度100cm，方钢导轨与底座之间采用工字钢连接，在浇筑混凝土时预埋连接钢板，预埋钢板厚度2cm,宽度60cm，位置设置在距盾构中线6.618m处。在延长方向上1.5m范围内连续。为保证工字钢支撑刚度，在盾构中线两侧4.924m处各预埋一道60cm 宽钢板。所有钢板穿孔塞焊钢筋埋入下部混凝土结构。施工时首先清理场地内杂物，抽净底板上积水，在基座四周用红砖砌筑挡水矮墙，宽度24cm，高度60cm，总长度20m，挡水墙内侧抹面，以保证钢筋绑扎及混凝土浇筑施工时无积水。绑扎钢筋前将始发基座前侧面与延伸段混凝土结构接触部分进行凿毛，可适当凿出结构内钢筋，与延伸段结构钢筋焊接。2.2 工字钢支撑两侧轨道工字钢主支撑沿盾构半径方向设置，与盾构中线竖向偏角40，上部焊接端头板，端头板采用2cm厚钢板，钢板宽度20cm，长度1.5m。工字钢支撑焊接端头板后与轨道方钢焊接固定。工字钢下部与预埋钢板焊接，工字钢型号采用45B，1.5m范围内采用三根工字钢支撑。为加强支撑的强度，分别在盾构中线两侧4.924m处再设置一道辅助支撑，以提高支撑的整体强度，抵抗支撑的挠度及弯曲变形。辅助支撑在延伸1.5m 结构上采用三根45B工字钢。为保证工字钢刚度，在工字钢翼板之间加焊肋板，肋板采用1cm厚钢板，间距50cm。2.3 H型钢导轨及方钢在绑扎钢筋前首先进行预埋H型钢的定位，H型钢固定采用 12a槽钢支架，槽钢与结构底板锚栓连接，锚固螺栓采用18膨胀螺栓。底部两条导轨H型钢及方钢沿原导轨坡度进行延长，长度1.5m， H型钢与方钢之间应满焊，焊缝高度8mm。2.4 预埋钢环内侧混凝土支撑当盾构机进入密封环后接触掌子面前，盾构机前部最大悬空距离为2.86m，为避免盾构机发生载头现象，需在洞门密封环内浇筑混凝土基座用于支撑盾构机。混凝土基座为弧形结构，施工范围为盾构机掘进轴线左右各25度。基座底部为洞门预埋钢环，上表面与盾构机盾体半径相同，坡度与导轨方钢坡度相同。基座一端在里程预埋钢板外端位置，一端在连续墙端面，靠近密封环一侧混凝土打成斜面，减少盾构机冲撞基座产生的破坏。为避免盾构机冲撞造成基座整体滑移或剥离洞门预埋钢环，需在洞门预埋钢环上焊接几字型钢筋，钢筋位置关系及样式见图2、3。图2 密封环内混凝土导轨立面图图3 密封环内混凝土导轨剖面图（二）洞门密封及橡胶帘布安装1、预埋钢环设计安装盾构机工作井洞门预埋钢环设计为宽度0.8m的圆环板结构，钢环内侧面直径15.35m。钢环竖直埋设于主体结构内，钢环外侧设置锚筋埋入主体结构中，钢环外侧预埋32注浆管，注浆管穿过预埋钢环，与钢环内侧面连通。预埋注浆管，共23处（壁厚4），沿圆环均匀布置。钢环小里程侧与主体结构面平齐。预埋钢环安装在浦口明挖段工作井主体结构施工时进行，安装采用25t吊车吊装,4个5t手拉葫芦固定就位，焊接固定锚筋及钢环。2、密封钢环设计与安装在钢环小里程侧为密封环，密封环由封板、加劲板、圆环板、翻板和两道帘布橡胶板组成。密封环小里程侧侧面与盾构轴线垂直，封板直径15.67m，封板上设有油脂加注孔，间距12，共20个，沿圆环均匀布置。封板内外侧均设置加劲板，圆环板位于封板内侧，圆环板与翻板通过销轴连接，翻板径向宽度40cm，翻板作为帘布橡胶密封的刚性支撑。具体尺寸见图七始发洞门密封装置图。密封钢环采用工厂加工分块，现场采用50t吊车吊装，两个5t手拉葫芦配合固定就位，焊接密封环封板及加劲板与预埋钢环前端面一周，焊接要求连续、不漏水。3、帘布橡胶安装在密封钢环圆环板上设置螺栓孔，采用M24螺栓将帘布橡胶板固定于两圆环板之间，帘布橡胶板绕密封环内一周。橡胶帘布沿圆环径向宽度72cm，厚度2cm，采用径向尼龙线和环向棉纱绳制成。在盾构机开始掘进后，两道帘部密封及翻板内翻，分别在开挖仓内注入泥水和帘布橡胶之间注入特制泥浆后，两道帘布密封在泥浆的压力作用下向外有扩张趋势，翻板作为帘布的刚性支撑使帘布压紧在盾体上，起到密封作用。在盾尾全部进入密封环后第一道帘布依然压紧盾体，第二道密封过渡至压到管片上，在盾尾过第一道帘布密封时，第二道帘布已完成贴紧管片，起到密封作用。待盾尾完全穿过第一道密封后，两道帘部密封在泥浆的压力下均贴紧管片，保证洞门无大量浆液流出。48（三）洞门前加固洞门前方土体采用了三轴搅拌桩+高压旋喷桩加固，为了洞门破除及盾构施工安全，保证加固土体可靠地封水，在洞门前增设冷冻法加固施工。1 三轴搅拌桩+高压旋喷桩加固设计（1）地基加固范围和形式对盾构始发端头采用1000750三轴搅拌桩加固，加固范围：宽度为盾构隧道两侧各5m，深度为从地面标高加固至拱底6m，长度为沿盾构掘进方向纵向17m（加固体宽21.2m长度17m深度33.658m），其中加固深度自地表至隧道拱顶以上6m为加固一区（即弱加固区，加固区长约10m），隧道拱顶以上6m至仰拱以下6m为加固二区（即强加固区，加固区长约23m）。三轴搅拌桩间搭接500mm，桩身垂直度偏差1/200，桩位偏差50mm。搅拌桩与地下连续墙间400mm的空隙以及由于场地限制加固区产生的施工缝，均采用1000600三重管高压旋喷桩加固，桩间搭接400mm，桩身垂直度偏差1/200，桩位偏差50mm，旋喷桩桩长与搅拌桩施工深度相同（33.658m）。端头加固横纵剖面图如下图所示。端头加固区平、剖面图（2）地基加固指标三轴搅拌桩加固一区的水泥掺入量为10%,加固二区的水泥掺入量为25%，采用P42.5级普通硅酸盐水泥。加固一区的强度不低于原状土的强度，加固二区土体加固强度指标：无侧限抗压强度qu0.8MPa，渗透系数110-7cm/s,同时确保加固土体的均匀性，密封性和自立性。旋喷桩加固强度指标同搅拌桩。2 冷冻加固设计鉴于大型泥水平衡盾构出洞对加固体强度及密封性要求很高，为确保盾构始发安全，在靠近洞门处增设两排垂直冷冻管对土体进行冻结加固。A排距槽壁0.4米，B排距A排为0.8m，孔间距为0.8m。A排布置29个，B排布置28个，总计57个。冻结管采用1275mm 20#低碳钢无缝钢管；供液管采用48mm3.5mm钢管。并通过人工制冷工艺形成一个冻土壁，将高压旋喷加固土体和地下连续墙胶结，以隔绝地下水。冻结物理参数：冻结壁厚度为20m，冻土平均温度取-10，冻土强度指标取抗压强度3.5MPa，抗拉强度2.1MPa，抗剪强度1.8MPa。（四）洞门破除施工盾构始发洞门范围内主要有混凝土支撑、围檩和地下连续墙影响盾构始发。洞门范围内的混凝土围檩、支撑与东端盾构井内混凝土支撑拆除施工同时进行，安排在中间风井主体结构回填之后，盾构机下井前完成。洞门范围内的地下连续墙凿除施工安排在盾构机组装调试期间进行。考虑盾构机组装现场实际情况，为尽量减少洞门凿除对盾构组装的影响，并在盾构组装完成时能尽快始发出洞，洞门范围内的连续墙墙厚120cm，分三次进行凿出。第一次凿除安排在冻结前进行，破除外侧混凝土10cm，剥除地下连续墙内层钢筋；第二次凿除安排在冻结完成交圈后进行，凿除混凝土50cm，凿除完成后安排混凝土碴清理，在洞门上打探温孔检测温度是否完成冻结；第三次凿除安排在洞门前探测孔温度满足设计要求，并原则上安排在盾构始发前一天完成混凝土凿除和清碴工作，凿除混凝土厚度60cm；第三次凿除又可分两阶段进行，首先破除50cm混凝土并将混凝土碴清理干净，然后在两天之内完成地下连续墙剩余10cm混凝土并切割掉外侧钢筋和接缝的H型钢，并将密封环内凿除混凝土碴清理完，保证盾构始发前完成所有凿除及清理工作，且冻结掌子面裸露时间不超过两天。凿除混凝土搭设钢管支架，支架采用48无缝钢管，间距9090cm，层高90cm，纵向搭设三排。钢管之间使用扣件连接，支架外侧拉设密目防护网。在始发基座前方与洞门密封环之间搭设清碴作业平台，凿除下的混凝土碴使用吊斗由吊机吊运出基坑。（五）反力架钢管支撑制安盾构始发时，推力油缸撑靴顶在预制的钢管片上，钢管片最终将力传递给盾构始发反力架，因钢管片位置要求，使得钢管片与盾构始发反力架之间存在倾斜的不等距离，设计采用壁厚20mm的400钢管连接，钢管内填充C30砼以避免整体失稳。反力架临盾构机侧已在盾构机推进油缸撑靴对应位置预埋28块600*600钢板。钢支撑平、纵断面设计见附图十一、十二。左、右线隧道反力架与钢管片连接各需加工28根钢管撑，因为反力架结构临盾构机面为竖直方向，盾构机在工作井内沿3.58%坡度下坡前进，设计钢管撑与钢管片垂直，与反力架夹角87.95，钢管撑依其位置不同长度变化。考虑到现场施工的方便及可操作性，钢管撑待盾构钢管片固定到位置后，根据实际测量长度进行加工，加工完成安装至设计位置后，在钢管上部开孔，孔径15cm，然后进行 C30砼填充，待砼凝固将此孔焊接密闭。钢管加工应保证精度（mm），焊缝饱满，符合规范要求，填充砼密实。（六）负环管片拼装1.负环管片排版当盾构机调试完毕后，即可开始进行负环管片的安装。本工程负环管片外径为14500mm，内径为13300mm，共9环，排序为91，其中9环为钢管片，环宽1800mm，无楔形量；81环为钢筋混凝土管片，环宽2000mm，双边楔形，单边最大楔形量为24mm，双边楔形量之和最大为48mm。管片分为左转、右转两种结构形式，每环管片包含7块标准块，2块邻接块，1块封顶块。2.钢管片就位和端面调平钢管片下井后起始位置位于盾尾前端，距离设计位置4007mm，而盾构机千斤顶最大行程为3000mm，即千斤顶行程伸长至最大行程时，钢管片距设计位置仍有1007mm的距离。此时则采取在反力架预埋钢板的顶部（15号位置）、左右两侧（12号位置）各安装一个吊耳（25钢筋弯曲而成），用于悬挂10t手拉葫芦将钢环拉至设计位置。钢环拉至设计位置后（此时需完成除顶部15号、左右两侧12号以外的钢管支撑与反力架预埋钢板的焊接），松开左右侧钢管片与底部钢管片的螺栓连接，使用手拉葫芦将钢管片外端面调整至设计位置并将其与对应的钢管支撑焊接。当其他钢管支撑与钢管片均焊接完毕后，逐个割除吊耳，焊接钢支撑顶部15号钢支撑与左右两侧12号支撑。如手拉葫芦无法完成钢管片的调平工作，则采用在钢管片外端面焊接钢管支撑的方式，使用推进千斤顶对管片进行调平。钢支撑延长位置暂定正上、正下、正左、正右四个位置，施工中可根据需要进行调整。钢支撑结构与反力架与负环间钢支撑相同，长度均为1500mm。盾尾与反力架之间设置导轨以防止钢管片推至反力架前发生下沉，导轨下部采用盾构机导轨方钢延伸，焊接于底部预埋H型钢之上。方钢上部焊接18工字钢，作为钢负环导轨，长度由现场确定。3.负环拼装在9环钢环调整完毕后，开始进行81环混凝土管片的安装。负环混凝土管片采用R1型配筋方式，左转4环，右转4环。为保证拼装位置正确，成环后不至发生位移或椭变，在管片浇筑前，在环、纵向螺栓的上下对应内、外弧面均设置预埋钢板，管片在整环拼装完成后采用20工字钢（翼板之间加焊1cm厚钢板做肋，间距10cm）将管片环内部环与环、块与块间预埋钢板焊接。管片脱出盾尾后将同样采用20加肋工字钢将管片环外部预埋钢板焊接。图4 管片块与块间焊接工字钢8环采用在盾尾刷前方进行整环空拼后移的方式推至9环端面。由于9环钢环加工不标准，大多数螺栓孔无法使用，所以，采用20加肋工字钢焊接8环预埋钢板与9环钢环对8、9环进行连接。8环在进行空拼前先焊接导轨和限位板。导轨设置在千斤顶和盾尾密封刷之间，采用60mm方钢制作，位置与始发台导轨位置相同，从距千斤顶端面800mm开始向后设置，长2000mm。限位板在距推力千斤顶末端2800mm3000mm位置处焊接20加肋工字钢进行限位，工字钢中心距千斤顶末端2900mm。工字钢翼板间设置10mm厚钢板作为肋板，间距100mm。加肋工字钢高640mm，顶部采用20工字钢与限位加肋工字钢和管片预埋钢板焊接，工字钢长400mm。加肋工字钢每块管片设置两个。（加肋工字钢为防止管片受千斤顶推力影响发生后移，顶部工字钢为防止管片拼装时对已拼装管片造成偏移。）另刀盘前方方钢也加焊撑靴，以防止发生盾构机前移或无法压紧管片。撑靴采用100mm方钢制作，长500mm。8环拼装完毕后将加肋工字钢割除，然后使用推进千斤顶整体将8环推至9环处，并利用8环预埋钢板上剩余的工字钢与9环钢环进行焊接。因8环为双面楔形环，其后端面用于平衡9环前端面楔形量，前端面仍存在24mm的楔形量，因此千斤顶需保持上下为0，左-12mm，右+12mm的行程差。以确保盾构机和管片沿直线前进并处于最佳受力状态。由设计图纸可知，8环与9环连接不会夹到盾尾刷，但实际施工中需对8环与9环接缝位置进行观察，如可能夹到盾尾刷，则在拼装8环前先将盾构机前移一段距离，使其远离盾尾刷。8环拼装时需严格按照右转1点管片布置图来进行安装，以确保所有管片达到设计要求的楔形量。管片拼装时先拼装B4块，然后由下向上拼装其余管片，最后拼装K块，拼装K块时先将K块与管片环搭接1200mm，再由径向推入。8环与9环焊接完成后，割除刀盘前方撑靴，盾构机开始推进，到达2800mm行程后开始拼装7环。-7环拼装时每块管片逐块进行块与块、环与环之间的连接。同样方式以此拼装-6、-5、-4、-3、-2、-1环。当管片脱出盾尾后，需及时进行管片外部预埋钢板焊接。并在管片与盾构机导轨方钢之间插入钢楔子（为直角梯形，顶边长500mm，底边长1000mm，高670mm，坡角53度，采用32工字钢，顶部各加焊一块1.5cm钢板进行制作），确保管片不发生下坠。钢楔子间距1m，布置于管片接缝处和管片中央。（七）洞门二次注浆施工1、开挖仓内注浆在盾构机刀盘穿过两道洞门密封，刀盘上部接触土体后，在开挖仓内注入膨润土泥浆，泥浆注入时使水位慢慢上升，通过预埋在钢环上的注浆管观测水位，当一个高度上的注浆管有泥水外溢时则封闭此注浆管，继续注入泥浆，依次上升，直至开挖仓及第二道帘布橡胶密封内充满膨润土泥浆。2、帘布密封注浆在开挖仓内注入泥水的同时通过密封环上的油脂注入孔在第一道帘布与第二道帘布密封之间注入添加有华北油田提供的HS-2型制浆剂的泥浆封堵帘布橡胶与盾体之间的空隙。HS-2型制浆剂由不同颗粒级配的原植物纤维和惰性矿物质组成，能够针对不同土层的孔隙进行封堵，起到防止地面冒浆和解决冒浆的作用。帘布橡胶之间注入泥浆过程中也从底部向上注入，首先通过在下部的注浆孔1注入泥浆，同时打开其上方的注浆孔2用于排出帘布橡胶空腔内气体，待注浆孔2有泥浆溢出时，关闭下方的注浆孔1同时通过注浆孔2注入泥浆，同时打开其上方的注浆孔3用于排出帘布橡胶空腔内气体，依次向上进行直至顶部注浆孔有泥浆溢出，保证帘布之间充满添加有HS-2型处理剂的泥浆，以封堵帘布与盾体之间的空隙，提高密封效果，以建立盾构掘进泥水压力平衡。3、二次密封注浆在盾构机向前掘进，负环拼装，待盾构机盾尾最后一道钢丝刷完全进入密封环内后，此时在密封环处安装的为零环管片，设计零环管片外侧面全包预埋钢板，预埋钢板厚度1.2cm。用密封钢板将圆环板二及零环管片外侧预埋钢板焊接，以形成二次密封，确保盾构泥水压力平衡建立及盾构同步注浆的顺利实施。二次密封焊缝高度1cm，要求焊缝连续、不渗漏，密封钢板厚度2cm，径向宽度42.5cm，具体可根据圆环板二与零环管片之间间隙进行调整。（八）始发试掘进施工本工程左右线隧道各采用一台复合式泥水平衡盾构掘进，泥水压力的设定是泥水平衡盾构施工的关键，维持和调整压力值又是盾构推进操作中的重要环节，其中包括推力、推进速度和出土量三者的相互关系，以及对盾构施工轴线和地层变形量的控制也比较重要。因此，盾构试掘进过程中，要根据不同地质条件、覆土厚度、地面情况设定泥水压力，选定泥水性能指标，并根据地表隆陷监测结果及时调整泥水压力和性能。在试掘进段的掘进速度要保持相对平稳，并逐步增加到最大速度40mm/min，按操作规程控制好掘进纠偏量，减少对土体的扰动。在空旷地带选择多组不同的泥水压力和泥水性能指标试掘进，并加强地表隆陷观测，得出泥水压力设定与地表隆陷的关系。同步注浆量和注浆压力要根据推进速度、出碴量适当调整，并通过加强盾构通过后地表隆陷监测确定同步注浆和盾构通过后地表隆陷的关系。试掘进段加强盾构隧道的轴线控制，掌握盾构机纠偏的主要施工参数。1试掘进段的地质情况始发段分为5个区段，分别为018m（满堂加固段）；1855m（顶棚加固段），5580m（原状土地段）；80115m（地表有水塘段）；115150m（长江大堤段）。始发段地层主要包括：2-3层粉质粘土，灰黄色，软塑、局部软可塑，局部地段夹粉土。厚度0.504.40m，层底埋深0.506.00m，层底标高1.656.68m。4层淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，加薄层粉土，局部呈千层饼状。厚度0.9018.90m，层底埋深3.6021.60m，层底标高-5.832.63m。6层淤泥质粉质粘土夹粉土：灰深灰色，流塑，局部软塑，夹粉土薄层，局部成互层，厚度1.509.40m，层底埋深12.6026.70m，层底标高-1.50-9.40m。图5 始发地层剖面图7-2层粉土：灰色，湿很湿，稍密中密，夹粉质粘土薄层，具水平层理，局部夹粉砂，厚度0.2014.80m，层底埋深20.4034.60m，层底标高-28.95-14.42m。2试掘进的掘进参数选取试掘进段掘进参数选取见下表4。表4 试掘进参数表序号区段选取断面泥水压力（kpa）推力（kn）扭矩（knm）掘进速度(mm/min)刀盘转速(r/min)注浆压力(kpa)备注101818m/3161430000151.2/满堂加固2185535m192610531101.2196顶篷加固3558065m210651891101.0215原状土480115100m235695401201.0242水塘5115150135m280763401101.0290长江大堤3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，较好的控制隧道轴线及地面沉降。加强地面沉降的监测，及时获取监测结果，调整施工参数，进行泥水参数的优化。逐步熟悉掌握盾构掘进、管片箱涵拼装的操作工序，并提高管片拼装质量，加快施工进度。加强对盾构施工参数的采集，充分收集75m105m盾构机通过水塘所取得各种数据，并结合监测资料进行综合分析研究 ，掌握盾构在控制地面沉降、纠正轴线偏差等方面的特性，为此后的江底施工参数设定积累经验。4、泥水循环左右线盾构机各用一套ZX-3000B泥浆处理系统进行泥浆处理，泥水循环系统主要包括以下内容：1、泥浆调制进入浅覆层前的泥浆是由清水转变成初始泥浆到不分散泥水体系的过程，所以配制初始新浆的浓度和数量比较大，要求制浆设备的制浆速度快，制备的新浆粘度高，浓度越大越好，以减少加入到泥浆的清水量。如用专用制浆泵半小时就可配制好100方24%的浓度，粘度可达到100秒到滴流的新浆，可调整28环的泥浆。NSHS1、NSHS3、NSHS4、NSHS5用制浆设备拌制，储存到新浆池待用。NSHS2根据需要直接加入到新浆池，利用新浆池的搅拌器与新浆混合均匀即可。建立好泥水体系后，在浅覆层每环加入NSHS52%浓度的新浆50方，NSHS21吨。泥水指标确定：进入浅覆层前，泥浆指标要达到，漏斗粘度1818.5秒，比重1.081.12之间，其流变性和护壁性就能满足掌子面的稳定。如果比重达不到要求，还要加入粘性土以提高泥水的比重。进入浅覆层后，根据黑旋风的分离能力和土体颗粒粒径，为了防止大量加入清水使泥浆指标的突变，进口泥水指标应保持比重1.151.25，粘度1921左右。如果推进正常，覆土层逐渐加厚，可逐渐加大弃浆量或化学方法来降低比重、粘度。但需注意：（1）在刚进入浅覆层或危险层段，新浆应在推进时均匀加入，保持泥浆性能稳定不突变。（2）推进正常后，根据P1泵的排量和泥浆池到掌子面的距离，在推进结束前加入新浆