隧道盾构推进工程施工方案培训资料.doc

江苏常熟发电有限公司江苏常熟发电有限公司 21000MW21000MW 机组扩建取水工程机组扩建取水工程 进水隧道盾构推进工程进水隧道盾构推进工程 施 工 方 案 编制： 审核： 批准： 福建四海工程公司福建四海工程公司 20092009 年年 8 8 月月 目目录录 编制说明编制说明1 第一章第一章 工程概况工程概况 2 1 工程内容2 第二章第二章 地质和水文条件地质和水文条件3 1 工程地质与水文地质条件3 2 工程环境5 3 工程特点、难点分析6 第三章第三章 施工准备施工准备 8 1 施工进度计划8 2 施工人员组织9 3 机械设备组织11 4 工程、施工材料组织14 5 施工场地布置16 6 生产设施布置17 7 开工前的质量准备工作17 第四章第四章 盾构施工方案盾构施工方案19 1 测量方案19 2.盾构施工21 3 隧道防水37 4 风险管理预案41 5 隧道施工质量标准43 第五章第五章 质量保证措施质量保证措施44 1 工程质量目标44 2 质量保证体系44 3 质量保证措施45 第六章第六章 安全保证措施安全保证措施60 1 安全管理目标60 2 安全生产保证体系60 3 安全生产规范性文件61 4 专项安全生产措施61 5 文明施工保证措施66 6 工地卫生制度67 编制说明编制说明 1 编制依据编制依据 本施工方案的编制依据为： 工程测量规范 GB50026-93 地下工程防水技术规范 GB 50108-2001 建筑变形测量规程 JGJ/T 8-97 上海市标准地基基础设计规范 DGJ08-11-1999 上海市标准盾构法隧道防水技术规程 DBJ08-50-96 上海市市政工程质量检验评定标准第五分册隧道工程 江苏常熟发电有限公司 21000MW 机组扩建进水隧道平面布置图 F213902SS5210 江苏常熟发电有限公司 21000MW 机组扩建进水隧道标准段衬砌土建施工图 F213902SS5212 江苏常熟发电有限公司 21000MW 机组扩建进水隧道特殊段衬砌土建施工图 F213902SS5214 2 适用范围适用范围 本施工方案适用范围包括江苏常熟发电有限公司 21000MW 机组扩建进水隧道的盾构推 进、管片拼装；隧道防水等工程的施工组织、 质量管理以及安全和文明施工等方面。 第一章第一章 工程概况工程概况 1 工程内容工程内容 江苏常熟发电有限公司 21000MW 机组扩建取水工程主要包括一座联体取水泵房、 2 条进水隧道及 14 根垂直顶升立管。 取水泵房井位于长江防洪大堤内侧，距大堤外坡脚约 12m。与进水隧道相连，同 时进水间兼作进水隧道施工的工作井。 本工程共 2 条钢筋混凝土进水隧道，进水隧道分别从取水泵房出发穿越长江大堤 向长江延伸，采用盾构法施工。21000MW 机组扩建工程进水隧道内径为 4.2m，单 根进水隧道投影长度长 943.08m。在隧道端部分别设进水口， 共计 14 只垂直顶升立管 进水，立管内径 1.431.43m，高 11m。立管周围采用抛石稳管保护。隧道穿越长江大 堤时需采取相应的保护措施，大堤沉降量应控制在 2cm 以内。大堤防浪墙顶设计标高 7.3m，堤外长江潮水位：P0.1=5.711m；P1=4.891m；P97=-1.631 m；P99=-1.741m 第二章第二章 地质和水文条件地质和水文条件 1 工程地质与水文地质条件工程地质与水文地质条件 本工程的水文地质情况大致如下。 1.1 水文条件水文条件 （1）潮汐 本工程位于长江入海口，本河段的潮位变化具有典型的长江河口段的特征，其潮汐特征 如下： 历年最高潮位：4.50m（1997.8.19） 历年最低潮位：-1.53m（1990.12.1t） 历年平均高潮位：1.71m 历年平均低潮位：-0.56m 历年平均潮差：2.19m 历年最大潮差：4.90m 历年最小潮差：0.01m （2）潮流 本河段的感潮强度，全年内均为涨落潮双向流，据实测和计算，本河段平均潮流流量， 在汛期约二倍于大通站的数值，流量可达 1011104m3/s，在枯水期约五、六倍于大通站， 流量可达 56104m3/s。 平均落潮流速为：0.98m/s 涨潮最大流速为：3.12 m/s 涨潮最小流速为：0.32 m/s 落潮最大流速为：2.78 m/s 落潮最小流速为：0.62 m/s 1.2 气象资料气象资料 各气象要素如下： （1）历年平均气压：101650Pa （2）气温（） 历年平均气温：15.5 历年极端最高气温：38.0（1998 年 8 月 11 日，15 日） 历年极端最低气温：-11.5（1977 年 1 月 31 日） 历年平均最高气温：19.9 历年平均最低气温：11.9 （3）相对湿度（） 历年年平均相对湿度：81 历年最小相对湿度：10（1986 年 3 月 2 日） 历年平均绝对湿度：1640 历年最大绝对湿度：4350（1993 年 1 月 7 日） 历年最小绝对湿度：80（1968 年 3 月 2 日） （4）历年平均蒸发量 12440mm 历年平均降水量：1082.8 历年最大年降水量：1506.8（1991 年） 历年最大月降水量：601.3（1993 年 8 月） 历年最大一次连续降水量：193.7（1992 年 3 月 13-28 日） （5）风 历年平均风速：3.3m/s 历年实测十分钟平均最大风速：20.0m/s NW（1997 年 9 月 11 日、1993 年 6 月 2 日） 历年全年主导风向： SSE、NNE（频率 8） 历年夏季主导风向： SSE（频率 14） 历年冬季主导风向： NW（频率 11） （6）日照 历年平均日照时数：1939.gh 历年平均日照百分率：43.70 （7）历年最大积雪深度：16cm（1984 年 1 月 19 日） （8）雷暴 历年平均雷暴日数 31.2d （9）历年最大冻土深度：8cm（1973-1979 年共 7 天） 1.3 工程地质条件工程地质条件 1、土层描述 2粉砂夹粉土 3 灰色，饱和，粉砂，稍密中密，以石英为主，长石、云母次之；粉土呈稍密，有时粉 砂和粉土以互层形式出现。水域一般分布在距大堤 380m 范围内，后向江心渐灭。厚度一般 为 3.8 米。锥尖阻力 qc 一般 4.3Mpa，侧壁摩阻力一般 50Kpa。 淤泥质粉质粘土 4 灰色，软塑，土质不均匀，可见水平层理，夹薄层粉土、粉砂，具有较强的触变性能， 是场地典型的软土，土层厚度平均为 7.0 米。锥尖阻力 qc 一般 0.7Mpa，侧壁摩阻力一般 10Kpa。 粉质粘土夹粉砂 5 灰色，土质不均匀，很湿，可塑夹粉细砂薄层，含腐植物残骸，含泥质结核，具气孔， 粉砂薄层一般稍密，多以透镜体产出，土层厚度平均为 7.0 米。锥尖阻力 qc 一般 0.7Mpa， 侧壁摩阻力一般 10Kpa。 2、厂区基本地震烈度为 7 度 3、不良地质现象 勘探结果表明：勘探区域的表、浅部分布淤泥质粉质粘土，淤泥质粘土，其累计厚度 达 912 米，这些软弱土层的蠕动和流变性对于构筑隧道施工，会有一定的影响，另外长江 大堤外坡有大量抛石护岸，其泥下的深度尚不明确。根据相关施工经验，粉质粘土夹粉砂 土层中，可能有少量沼气存在，可闻到臭味，这些现象在施工时应予以注意。 2 工程环境工程环境 江苏常熟发电有限公司 21000MW 机组扩建取水工程地处常熟市碧溪镇，位于长江大堤 南侧。电厂一期、二期工程已建成投产，厂区道路已与外部公路网连通，且长江大堤堤顶已 铺成混凝土路面，可通过现有临时道路直接进入工程现场，所以工程现场交通条件较好。 工程现场位于长江下游江边，水位受潮汐影响较大，全年内均为涨落潮双向流，据实测 和计算，本河段平均潮流流量，在汛期约二倍于大通站的数值，流量可达 1011104m3/s， 在枯水期约五、六倍于大通站，流量可达 56104m3/s。 3 工程特点、难点分析工程特点、难点分析 本工程盾构掘进施工长度共约 1.9km，根据业主要求和整个取排水工程的施工进度安排， 盾构施工总工期仅 5 个月左右，工期十分紧张。盾构从 2粉砂夹粉土、淤泥质粉质粘土、 3 粉质粘土夹粉砂中穿越，该三层土体砂粒含量高，土体自立能力差，且容易由于受到扰动 而发生液化，对地面变形控制不利，由于盾构施工工作井位于长江内侧，因此盾构施工需穿 越长江大堤，在如此复杂的地质条件下穿越长江大堤，必须采取有效的施工组织、技术措施， 控制盾构施工引起的地层变形，确保长江大堤的安全，同时本工程两根进水隧道推进长度均 超过 900m，属于长距离盾构工程，盾构长距离推进给盾尾防渗漏、出土泥浆输送、隧道内 水平运输和设备维护保养等均带来较大难度。因此本工程的主要特点是工期紧、地质条件复 杂，技术难度大。 3.1 盾构穿越复杂地层施工盾构穿越复杂地层施工 盾构在复杂地层中推进施工时要引起充分注意，充分估计该区间土层的特性对盾构推 进造成的不利影响，并采取相应有效措施确保推进质量以及对地表变形的有效控制。强化信 息施工，不断优化盾构施工参数，优选合适的注浆浆液，加强同步注浆以及必要时的补压浆， 注意后部加强止水措施，封堵盾尾，并加强隧道监测。 盾构在穿越不同土层时，推进时还应注意以下事项： （1）合理控制推进速度，保证连续均衡施工，避免较长时间的搁置。 （2）盾构姿态变化不可过大、过频，每次纵坡变化小于 0.2%。 （3）同步注浆要求做到及时、适量，部分区段考虑使用缓凝浆。 （4）如沉降量超过报警值时，及时采取跟踪注浆等措施控制构筑物的变形量。 （5）盾尾油脂压注应定期、定量、定位压注，当发现盾尾有少量漏浆时，应对漏浆部 位及时进行补压盾尾油脂。 3.2 盾构穿越长江大堤盾构穿越长江大堤 盾构在如此复杂的条件下穿越长江大堤，施工难度较大，因此必须精心组织施工，加强 管理，制定切实可行的技术、组织措施指导穿越长江大堤的施工。同时应加强沉降监测，以 并对监测结果采取及时有效的措施。 为保证盾构穿越施工时长江大堤的安全，应注意以下注意事项： 盾构内坡脚向工作井方向 50m 范围内设置沉降监测点，盾构穿越长江大堤前对该区域 进行沉降监测，用以掌握盾构施工的各种参数，以指导穿越施工。 盾构穿越时加强长江大堤的沉降监测，监测数据及时反馈到盾构施工班组，盾构施工班 组根据监测数据调整盾构施工参数。 盾构穿越时应注意控制盾构推进速度、土压力和出泥平衡量的平衡。 盾构穿越前和穿越过程中应注意及时补充盾尾油脂，防止盾尾处发生渗漏现象。 穿越时应根据监测结果及时调整浆液压注量，以控制地面变形的幅度。 盾构施工前对穿越大堤段进行旋喷桩加固，以降低盾构推进过程中引起的大堤下地层变 形。 3.3 长距离盾构施工保证措施长距离盾构施工保证措施 21000MW 机组扩建工程进水隧道内径为 4.2m，单根进水隧道投影长度长 943.08m， 均属于长距离盾构推进，在以往的盾构工程中不多见，如此长距离的盾构推进给动力电源输 送、出土泥浆输送、盾尾防渗漏、设备维护保养及隧道内水平运输带来较大难度，因此为保 证盾构推进的正常进行，采取如下技术组织措施： 盾构机设计采用三道盾尾钢刷，增加盾尾密封性，其中最前端一道钢刷可在磨损后更换， 以防止盾尾钢刷磨损而导致盾尾渗漏浆。 及时压注盾尾油脂，确保盾尾密封的可靠性。 在盾构推进至 600m 处，设置泥浆接力平台，泥浆平台上安装一台渣浆泵作为接力之用， 保证泥浆输送的出口压力。 隧道内采用 3300V10KV 高压供电，减小电力输送过程中的电压降。 第三章第三章 施工准备施工准备 1 施工进度计划施工进度计划 本工程预计于 2010 年 1 月进场进行施工准备工作，预计在 7 月份完成全部施工任务并 撤场。隧道施工各主要节点时间如下： 一号取水隧道：预计 2010 年 1 月 28 日完成盾构安装调试并移交使用，2010 年 2 月 5 日盾构出洞，2010 年 2 月 25 日完成 100m 试验性掘进，2010 年 3 月 1 日开始正常掘进， 2010 年 7 月 1 日掘进完成，2010 年 9 月 1 日完成隧道防水施工。 四期取水隧道：预计 2010 年 2 月 8 日完成盾构安装调试并移交使用，2010 年 2 月 19 日盾构出洞，2010 年 3 月 9 日完成 100m 试验性掘进，2010 年 3 月 15 日开始正常掘进， 2010 年 7 月 15 日掘进完成，2010 年 9 月 15 日完成隧道防水施工。 2 施工人员组织施工人员组织 2.1 项目经理部现场管理网络项目经理部现场管理网络 项目经理 项目工程师生产经理 工程技术生产管理设备材料管理经济管理 质量监督 机电工程师 计量监督 文件资料 施工员 消防员 安全员 设备管理员 材料管理员 成本控制员 劳动工资员 行政管理员 2.2 项目经理部现场劳动力计划项目经理部现场劳动力计划 管理人员及生产工人管理人员及生产工人 序工种人数使用时间段备注 1起重20 人 2电工6 人 3钳工8 人 4机工8 人 5冷焊工6 人 6测量工6 人 7料工6 人 8吊车、汽车司机8 人 9头部配合36 人 10泥浆工12 人 11电瓶车工4 人 12地面9 人 13地面配合起重装卸工3 人 14 隧道清理保洁及管片修 补 6 人 15警卫及区域保洁5 人 16食堂辅助配合3 人 17料库整理配合2 人 18管理人员20 人 3 机械设备组织机械设备组织 序设备名称规格 单 位 数量进场日期设备来源 1盾构机 4800 台1加工制造 2龙门吊（轨距 7.4m）10t台2加工制造 3电瓶车514t台2自有设备 4多节离心水泵 TSW1509 台3自有设备 5电动空压机10m3台2自有设备 6储气包6m3台2自有设备 7渣浆泵（排污接力） 100ZGB（ 75KW） 台4外采购 8泥浆转驳车台4加工制造 9干式变压器250KVA台4采购 10潜水泵100台4采购 11水力机械卧式套2加工制造 12单梁电动葫芦5t 行走套2采购 13单节离心水泵8sh6台3自有设备 14发射架 4800 套1加工 15后座反力架 4200 套1加工 16后座反力架 4840 套1加工 17闸阀 15025 kg 件18采购 18闸阀 15010 kg 件18采购 19闸阀 5025k 件8采购 g 20莲蓬头 150 件2采购 21止回阀 150 件6采购 22千斤顶台12自有设备 23泥浆搅拌机台2自有设备 24管片车台4自有设备 25卷扬机1t台2自有设备 26履带吊1004台1自有 27振动锤45KW台1租借 30生产用车辆1租借 31电烘箱台1自有 32管片车台2自有 33卷扬机3t台2自有 34轴流通风机22KW套2自有 35 龙门吊（轨距 10.35m） 10t台2加工制造 36干式变压器250KVA台4外购 37潜水泵50台4自有 38潜水平底污水泵 50（扬程 34m） 台8自有 39潜水平底污水泵 50（扬程 15m） 台6自有 40农用泵75台8自有 41螺杆泵 2 台4自有 42螺杆泵 3 台3自有 43卧式水力机械 6 套2加工制造 44配电屏600A只2自有 45配电箱600A只4自有 46配电箱400A只10自有 47分配电箱250A只11自有 48分配电箱200A只7自有 49管内照明分段箱DF-100只25自有 50动力拖线箱40A/380V只40自有 51照明拖线箱15A/220V只25自有 52减压起动箱28KVA台21外购 53减压起动箱75KVA台13外购 4 工程、施工材料组织工程、施工材料组织 4.1 主要工程材料、半成品计划主要工程材料、半成品计划 序材料名称规格 单 位 数量使用部位备注 1钢筋混凝土管片 4800 环约 1988管片拼装 2符合型管片 4800 环约 98管片拼装 3环向螺栓M30套约 25152管片拼装包括附件 4纵向螺栓M30套约 31440管片拼装包括附件 5止水橡胶带套约 2100隧道防水 6丁基腻子片约 7992隧道防水 7胶粘剂kg约 5000隧道防水 8石棉橡胶板环约 2100隧道防水 9 10 11 12 4.2 主要施工材料计划主要施工材料计划 序材料名称规格单位数量备注 1高压电缆 3253 10 m3000采购 2橡胶电缆 31202 50 m800采购 3橡胶电缆 3952 35 m500采购 4橡胶电缆 3702 25 m500采购 5橡胶电缆 3502 16 m400采购 6橡胶电缆 3352 10 m600采购 7橡胶电缆 3252 10 m2500采购 8橡胶电缆 316+2 6 m300采购 9 走道板（木） 200mm4 m 块1000加工 10轻轨24kgm4000采购 11重轨43kgm300采购 12鱼尾板43kg块80采购 13路基钢板2830mmm210自有 14法兰钢管 1596.5 m5000加工 15高压橡胶管 150 根18采购 16低压橡胶管 1507m 根25采购 17橡胶排水管 1508P 7m 根10采购 18高压橡胶管 5020m 根10采购 19轻轨连接板付800加工 20压板块14800加工 21脚手管 483.5 m3000采购 22通风管m2200采购 23铸铁压块25kg块600自有 24闸阀 15025kg 只30采购 25闸阀 15010kg 只30采购 26闸阀 15025kg 只10采购 27莲蓬头150只4采购 28逆止阀150只4采购 29扣件各种规格只1800自有 30弯头 15945 只15采购 31弯头 15990 只15采购 5 施工场地布置施工场地布置 施工场地包括办公区和施工区两部分，办公区位于施工场地东南侧，面积约 800m2，包 括职工宿舍、办公设施、厕所及材料仓库。 施工区包括管片堆场、井上垂直运输、临时水泵房、进水、出泥场地，泥浆搅拌房、施 工用电及安全设施布置等方面。 办公区与施工区域应界限分明。 6 生产设施布置生产设施布置 6.1 施工水源和出泥场地施工水源和出泥场地 施工过程需要大量的施工用水，井点降水水量无法满足施工需要，因此需要在长江中 引水作为施工用水。盾构掘进施工过程中需要排出大量土体泥水总量十分巨大，因此排泥场 地是盾构掘进施工中的一个重要问题。为此在长江中距大堤约 100m 位置设取水平台和出泥 平台，平台上安装 4 台 8sh6 型（35KW、流量 240m3/h）单节离心水泵取水，通过 159 法兰钢管送至大堤内现场临时水泵房内，接入水泵房内的高压水泵内作为施工用水。 6.2 井上垂直运输井上垂直运输 本工程采用龙门吊作为垂直运输设备，进水隧道工作井（循环水泵房沉井）顶部设置两 台 10t 龙门吊，龙门吊跨度 10.5m，由井上龙门吊负担管片及各种施工材料下井运输任务。 6.3 管片堆场管片堆场 管片堆场布置于循环水泵房后方，管片堆场区域大小应保证两天盾构施工所需管片的储 备量，每垛管片堆高为两块，内弧面向上叠放，安放于专用托架上，上下管片间放置两条木 垫板。垛与垛之间留有通道。场地内配备 25 吨汽车吊作卸车和场地内驳运管片之用。 6.4 临时水泵房临时水泵房 由于盾构施工水力机械用水要求为高压水，因此长江取水输送至施工现场后需采用高压 泵增压，因此在施工现场设置一个临时水泵房，临时水泵房内安装四台 TSW1509 型多节 离心水泵向隧道内，并安装两台 10m3的空气压缩机备用，空气压缩机配置两只 6m3储气包， 储气包安放于岸边实地上。 7 开工前的质量准备工作开工前的质量准备工作 1 会同业主、监理对施工图进行会审并听取设计方的设计交底，清楚详细的了解设计意 图。 1根据施工图、设计交底的要求编制详细的质量计划。 2根据施工合同、施工设计图的要求，收集相应的规范、规程及有关文件，准备好工 程中使用的质量记录。 3根据业主提供的测量控制点，结合施工现场的实际情况及要求，建立施工现场测量 控制网并请监理复核认可后投入使用。 4施工场地平整。 5对单位工程、质量计划进行技术交底，使每个施工人员对工程的特点、施工方法及 施工方案的安排有一个较清晰的了解。 6材料的采购。 7设备进场。 8施工现场环境、地下管线、建筑物情况调查。 第四章第四章 盾构施工方案盾构施工方案 1 测量方案测量方案 1.1 技术依据技术依据 工程测量规范 GB50026-93 建筑变形测量规程 JGJ/T 8-97 1.2 施工现场测量控制网建立施工现场测量控制网建立 根据主提供测量控制导线网，在通视条件好且施工活动和测量行驶不易影响的位 置，利用两台 T2经纬仪和测距仪采用方位角距离法测放测量导线点，建立能够通视且 不易被施工破坏的现场测量控制网，经监理复核签证后投入使用，并采取必要的保护 措施。 1.3 井下及隧道内控制导线点测放井下及隧道内控制导线点测放 1.3.1 盾构初期控制导线点建立盾构初期控制导线点建立 盾构初期控制点指在盾构出洞前和盾构出洞初期对隧道平面和高程进行测量所使 用的平面和水准高程点。 平面控制点 首先利用 T2经纬仪和测距仪从现场平面控制网采用小三角测量方法将控制点引测 至盾构工作井前后墙井顶的设计隧道轴线上，前后墙井顶上各引测一个轴线点；然后 分别在两个轴线点上架设经纬仪，互为后视点确定视线，锁定转盘后上下转动望远镜， 将轴线控制点引测至井下，在工作井井壁上做好控制点标记，以此作为后座及发射架 安装的控制线。 在井下盾构设计轴线上不影响设备安装的位置设置一个平面控制点作为盾构初期 推进的仪器架设点，用井壁上的轴线控制点作为后视点，以此控制盾构推进的方向。 水准控制点 首先利用 S3经纬仪和测距仪从现场平面控制网采用小三角测量方法将控制点引测 至盾构工作井后墙井顶上；然后使用钢卷尺和垂球，将水准控制点引测至井下，在工 作井井壁上做好控制点标记，以此作为盾构推进轴线高程控制的测量基准。 1.3.2 隧道内测量导线点测放隧道内测量导线点测放 在隧道推进过程中，由于隧道距离较长且隧道平面线性部分为圆弧曲线段，因此 无法在井内进行整个隧道的轴线控制测量，故在隧道推进过程中，轴线控制点采用跟 踪传递的方法跟踪至隧道前端，隧道轴线平面和高程偏差测量利用隧道前端的控制导 线点进行测量。 1.4 隧道盾构推进轴线控制测量隧道盾构推进轴线控制测量 盾构推进时测量盾构机和隧道管片拼装水平和高程偏差，并及时掌握盾构机及隧 道最前端一环管片姿态作为盾构纠偏的依据。 盾构机及隧道最前端轴线水平和高程偏差测量 隧道平面偏差：用一根长度与隧道内径相同的标尺水平放置于隧道最前端和盾构 机内，利用传递到隧道内的控制导线点用 J2 经纬仪读出隧道和盾构机相对于设计轴线 的偏离值。 隧道高程偏差：利用传递到隧道内的水准控制点，采用 S3水准仪，通过在置放于 隧道最前端底部和盾构机底部的标尺，测出隧道和盾构机管内低高程，将数值与相对 应位置的设计值相比较求得隧道和盾构机的高程偏差值。 盾构机及隧道最前端轴线与设计轴线水平夹角和倾角测量 平面夹角：通过比较前后两个测点的偏差值求得。 倾角：盾构机的倾角可通过安装与盾构机内的垂球式倾角仪直接读出，隧道最前 端倾角通过在隧道最前端顶部悬挂垂球后测量垂球与隧道最前端底部的水平距离后计 算得出。 1.5 大堤沉降监测大堤沉降监测 1、监测内容 .长江大堤和盾构掘进轴线的沉降监测及位移监测 .盾构掘进所影响到的大堤下各层土体的沉降、位移监测 .盾构掘进所影响到的大堤坡脚下层土体的压应力监测 2、测试方法 采用引进标准水准点，用水准仪测出地表测点的高程，经纬仪测出地表测点的 位置，通过与测点的初始高程及初始位置比较，得到测点的沉降和位移变化情况。 对于大堤下因盾构掘进而影响到的各层土体，通过钻孔后分别安装分层沉降管、 测斜导管，用沉降仪测量土体内部的分层沉降情况；用测斜仪测量土体内部的水平移 动和变形情况。 在大堤坡脚下通过钻机钻孔埋设土压力计，用振弦读数仪测出土体的压应力。 测试精度，要求按中华人民共和国工程测量规范 （GB50026-93）执行。 详见专项大堤监测方案 2.盾构施工盾构施工 2.1 盾构掘进机选型盾构掘进机选型 工程地质勘探资料显示，进水隧道在淤泥质粉质粘土、粉质粘土夹粉砂中推进。 同时隧道主要在长江中推进，除盾构穿越大堤外，其余位置对地面沉降控制的要求较 小，而穿越大堤的距离很短，一方面通过预先对大堤进行加固，另一方面可通过控制 盾构正面土压力、加强管片背后注浆、控制盾构推进速度等措施控制地面沉降，保证 大堤的安全。 根据以上的工程实际特点，根据经济适用的原则，本工程进水两根隧道全部采用 国产网格式盾构机进行施工，盾构机主要技术参数如下： 推进系统： 长行程千斤顶1200KN2150mm7 短行程千斤顶1200KN1250mm19 总推力31200KN 单位面积推力1248.8KN/m2 最大推进速度3.5cm/min 推进泵25SCY14-1B P=31.5MPa Q=34.6L/min N=30KW 380V 50HZ 拼装机 提升能力34.5KN 提升行程1150mm 平移行程1050mm 钳口行程100mm 回转范围185 回转速度1.5rpm 回转泵25SCY14-1B P=16MPa Q=34.6L/min N=18.5KW 380V 50HZ 拼装泵25SCY14-1B P=16MPa Q=34.6L/min N=18.5KW 380V 50HZ 搅拌机泵25SCY14-1B P=19.6MPa Q=34.6L/min N=18.5KW 380V 50HZ 2.2 盾构施工工艺流程图盾构施工工艺流程图 接管道 接轨道 管片背后注浆 螺栓二次复拧 上部防水处理 管内拆除 掘进至设计长度 下部防水处理 质量检验 结束 推进至100环 拆除钢支撑 拆除临时管片 拆除后座反力架 推进至50m 盾构机控制台转换 盾构机出洞 油压千斤顶推进 柱塞伸至规定长度 拼装机安装管片 舱外土体挤压进入舱 水枪冲刷破碎舱内土 同步注浆 水力机械出泥 千斤顶停止推进 拼装机拼装管片 进水、排泥管道影施工？ 轨道影响施工 准备工作结束 2.3 施工准备施工准备 2.3.1 施工水源施工水源 由于采用水力机械出泥，施工过程需要大量的施工用水，大堤内侧小河中水量无法满足 施工需要，因此需要在长江中引水作为施工用水。 2.3.2 施工临时水泵房施工临时水泵房 临时水泵房平面尺寸暂定 5m9m，因施工场地狭小，交叉施工较多所以施工时根据场 地特征做灵活调整。 临时水泵房内安装四台 TSW1509 型多节离心水泵向隧道内供应高压水作为施工用水。 并安装两台 10 m3的空气压缩机备用，空气压缩机配置两只 6 m3储气包，储气包安放于岸边 实地上。 2.3.3 发射架加工、安装、就位发射架加工、安装、就位 发射架在工厂加工完成后运送至施工现场，利用吊车吊入井内，按照预先测放好的设计 轴线调整发射架的轴线，并用水准仪校正好发射架的顶面标高后，采用电焊方式固定于预先 埋设于工作井底板上的预埋件上，为防止盾构机在出洞后初期阶段纠偏产生的水平推力引起 发射架偏移而影响隧道施工质量，发射架就位固定后，应对其加设斜撑加固。 2.3.4 穿墙洞挡土密封装置安装穿墙洞挡土密封装置安装 根据设计，盾构出洞口用钢制穿墙管预埋在井墙中，洞口采用拉森型钢板桩作为挡土 钢封门，钢封门在沉井下沉前安装于沉井外侧，随沉井一起下沉。为防止穿墙洞地下水通过 钢板桩拼缝向井内渗流造成洞外土体流失从而影响洞外土体的稳定性，采用如下方法对钢封 门进行止水并对洞口加固： 沉井下沉前钢封门内侧用样板铁、平板橡胶、螺栓连接进行止水处理，为防止在沉井下 沉过程中钢封门滑移，用加强筋板将钢板桩与预埋穿墙管连接。沉井下沉至设计标高后，对 钢封门外土体进行加固处理，确保土体在盾构出洞施工时不会出现坍方现象。 2.3.5 洞门临时密封止水装置安装及洞口加固洞门临时密封止水装置安装及洞口加固 由于工作井穿墙洞与盾构外沿之间存在较大空隙，为防止盾构出洞以及掘进过程中地下 水、土体、浆液从空隙中涌入井内，给环境造成破坏且引起施工安全问题，盾构出洞前应在 穿墙洞周边安装由帘布橡胶板、圆环压板、翻板以及连接销等组成的出洞密封止水装置，作 为洞口防水的预防性措施。盾构出洞时，盾构机往前推进，将帘布橡胶板及翻板往穿墙洞内 翻卷，利用帘布橡胶板的弹性使帘布橡胶板与盾构机外壳以及后续的1 环管片外壁密贴， 从而起到防水、防砂作用。 2.3.6 盾构机制造、安装、调试、就位盾构机制造、安装、调试、就位 盾构机在制造厂制造、安装、调试完成后运至施工现场，利用 300t 起重机起吊后吊入 工作井内，搁置于发射架上。 2.3.7 后座系统安装后座系统安装 后座系统包括钢管支撑、临时管片（负环管片） 、天窗式反力架组成，安装完成后应保 证第一环永久管片（1 环）后端部与工作井内壁平。 由于后座系统制约着盾构机出洞姿态，因此，安装时应在测放出的轴线基础上进行安装， 确保后座系统轴线与设计轴线一致。因工作井采用沉井法施工，在下沉过程中沉井不可避免 地会发生偏差，因此安装时应调整钢管支撑，使临时管片（负环）端面与设计轴线垂直，同 时应保证1 环管片安装后其后端部伸出工作井内井壁 400mm。 2.3.8 临时管片（负环）拼装临时管片（负环）拼装 在盾构初期掘进阶段，隧道管片与土体间摩阻力无法满足盾构掘进反力要求，为此需将 盾构推力传递到工作井后墙以提供掘进反力，在隧道永久管片由后端至后座反力架之间需安 装临时管片。 进水隧道工作井空间 9.5m，临时管片拼装 10 环，其中封闭环 4 环，上部开口环 6 环， 临时管片与后墙之间为钢管反力架，开口环上部、封闭环后端部与反力架之间空缺处用 508 钢管支撑传递。 盾构推进至 30m 时进行台车转换，为保证台车吊放进入隧道内的空间，转换前应先将 顶部钢支撑拆除，并将3、4、环管片上半部分管片拆除，待台车全部下井并安装于隧道 内后，在2 环临时管片于后座墙之间安装钢支撑。 2.4 钢板桩拔除钢板桩拔除 在盾构机切口进入帘布橡胶板 85cm 左右时，即可进行穿墙洞口临时止水钢板桩的拔桩 施工，拔桩时按照先中间后两侧的顺序进行。 钢板桩拔除采用 45KW 振动锤进行，拔桩时采用定型夹距将钢板桩夹住，夹具上端连 接振动锤，用 25t 履带式自行起重机吊紧振动锤，开启振动锤马达，利用振动锤的振动破坏 桩侧摩阻力，收紧吊车索具，将钢板桩缓缓拔出。 2.5 盾构出洞盾构出洞 盾构出洞是盾构利用在沉井内临时设置的钢构件和临时管片作后背，向前推进。从穿 墙洞口向洞外的土体中贯入，沿着设计轴线方向，向前推进的一系列作业。盾构出洞是整个 隧道施工中技术难度大，工序较复杂，又有一定风险的施工阶段。 当盾构机进入洞圈后马上进行洞圈橡胶帘布的整理工作，固定铰链挡板。出洞时盾尾 钢刷中必需充满盾尾油脂。 钢板桩拔除后盾构机迅速上靠，通过格栅对土体的挤压，使土体进入冲泥舱内，使用 水枪冲刷破碎土体后，利用水力机械形成的真空压力将泥浆排出。 当盾尾脱出工作井壁后，调整洞圈止水装置中的圆环板，并与洞门特殊环管片焊接成 一体，若洞口漏水现象严重则由预设压浆管向洞圈周围内压注化学浆液，以防止土体从间隙 中流失而造成地面的坍陷。 盾构机穿墙前，先做以下工作：在洞口内侧装帘布橡胶圈、装止回翻板、钢封门内侧止 水拆除、盾构机头部吸泥舱充填砂土。 盾构机推至钢封门处停止推进，在盾构机处及帘布橡胶圈处充填压浆，直至全部拔除 钢封门推进盾构机使之嵌入土体并开始盾构初期掘进。 2.6 盾构掘进初期阶段盾构掘进初期阶段 盾构出洞口至大堤内坡脚约 100m 阶段称之为盾构初期初期掘进阶段，这一阶段由于盾 构工作井空间的限制，前期盾构机台车无法安装到隧道内，只能临时安装于工作井上部的地 面上，待盾构推进至一定长度后进行台车转换。同时由于在盾构掘进初期阶段，盾构机后部 已掘进、拼装隧道长度短，管片与土壁摩阻力不足以提供盾构推进所需反力，因此盾构工作 井内需设置临时管片和反力架将盾构施工的推进反力传递到工作井后靠墙。 盾构掘进初期阶段可视为盾构掘进的试验阶段，应在这一阶段的掘进施工中掌握施工区 域的地质条件对掘进参数的影响，并掌握盾构施工的各种参数，用以指导盾构掘进的施工。 2.6.1 台车转换台车转换 盾构掘进至 30m 长度时，暂停掘进，在隧道内安装台车轨道，拆除工作井内临时管片 上半部分钢支撑，并拆除满环临时管片后二环管片的上半部分，将台车逐节吊下工作井安放 在台车轨道上，牵引到隧道前端，逐节连接到盾构掘进机上，使台车与盾构机成为联动装置。 在台车转换的同时进行有关设备的转换。 台车转换完成后，在临时管片（负环）后端部与工作井后座墙之间安装钢支撑后继续掘 进。 2.6.2 临时泥水输送系统临时泥水输送系统 盾构掘进初期，由于台车无法下井，导致盾构机自身配备的卧式水力机械无法安装，因 此在井内安装一套临时卧式水力机械作为临时出泥装置。盾构掘进至 30m 进行台车转换后， 拆除临时卧式水力机械，转而采用盾构机自身配备卧式水力机械出泥。 2.6.3 后座系统拆除后座系统拆除 盾构掘进至 100m 长度时，暂停掘进，将盾构工作井内的反力架和临时管片全部拆除吊 出，拆除后在工作井内重新铺设电瓶车轨道，使之与隧道内原有轨道连接后再掘进。 工作井内拆除按照以下流程进行：暂停掘进临时水力机械拆除吊出临时管片段电瓶 车轨道拆除临时管片拆除吊出反力架拆除吊出井内轨枕铺设井内轨道铺设卧式水 力机械安装恢复掘进。 2.6.4 掘进参数掌握掘进参数掌握 盾构初期掘进时，为了更好地掌握盾构的各类参数，此段施工时应注意对推进参数的 掌握，分析地面沉降与施工参数之间的关系，并对推进时的各项技术数据进行采集、统计、 分析，争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能，确定盾构推进的施工参数设定范围。 此阶段施工重点要求做好以下的几项工作： （1）在盾构初期掘进阶段，由于反力架会发生不同程度的变形，会影响隧道成环质量， 因此当管片环缝发生错缝时，要及时用石棉橡胶楔形料纠正，以提高成环质量。 （2）大堤坡脚向工作井方向 50m 范围内设置试验沉降观测点，进行同步跟踪测量以掌 握盾构施工对地面沉降的影响，确定盾构施工参数，用以指导盾构穿越长江大堤段施工。 2.7 出土量控制出土量控制 4800 盾构每环理论出土量=/4d2L=/45.6420.9=22.5m3 盾构出土量控制在 98%100%之间。 2.8 泥水输送系统泥水输送系统 盾构施工采用水力机械出泥，盾构掘进时，利用推进千斤顶的推进，将盾构机向前推进， 盾构机前端格栅切入土层中，使格栅外土体通过挤压进入冲泥舱内，进入冲泥舱内的土体通 过安装于盾构机上的水枪冲刷破碎后，利用水力机械内高速水流产生的真空负压力吸入排泥 管道排出。 2.8.1 进水与排泥系统安装进水与排泥系统安装 在长江中距大堤 100m 位