盾构专项施工方案

精品文档 1欢迎下载 沈阳市排水防涝工程沈阳市排水防涝工程 和平大街雨水干线工程和平大街雨水干线工程 盾构专项施工方案盾构专项施工方案 北京市市政四建设工程有限责任公司 2018 年 2 月 精品文档 2欢迎下载 目 录 一 工程概况 1 1 1 编制说明 1 1 2 工程平面位置 1 1 3 工程水文地质情况 2 1 4 工程特点 重点 4 二 工程目标 4 2 1 盾构过江标段工期安排 4 2 2 质量目标 4 2 3 安全文明施工目标 5 三 施工平面布置 6 3 1 现场施工道路 7 3 2 现场供水系统 7 3 3 现场排水系统 7 3 4 临时供电系统 8 3 5 拌浆系统 8 3 6 集土坑 8 3 7 水平运输及垂直运输 8 3 8 管片堆放及粘贴防水材料场地 8 3 9 通风系统 9 3 10 水冷却循环系统布置 9 3 11 上下通道布置 9 四 工程量一览表 9 五 关键工序和特殊过程 10 5 1 施工测量控制要点 10 5 2 管片拼装控制要点 10 5 3 衬砌防水控制要点 11 5 4 地表沉降控制要点 12 六 施工工艺和施工方法 13 6 1 施工工艺流程 13 6 2 盾构进出洞土体加固方案 13 6 3 始发方案 15 6 4 接收方案 16 6 4 1 贯通前测量及盾构姿态调整 16 6 4 2 盾构到达掘进参数控制 17 6 4 3 末环管片的安装 17 6 4 4 洞口衬砌拉紧装置 18 6 4 5 盾构机刀盘前端接触围护桩 18 6 4 6 隧道管片背后注浆 18 精品文档 3欢迎下载 6 4 7 盾体外部聚氨酯止水 18 6 4 8 洞门凿除 19 6 5 盾构机初始掘进 100 环试掘进 21 6 6 盾构正式掘进施工 24 6 7 管片拼装 25 6 8 同步注浆及衬砌壁后补压浆 26 6 9 盾尾油脂的加注 28 6 10 纠偏 28 6 11 隧道内运输和施工设施 29 6 12 施工测量 监测方案 29 6 13 施工监测 33 七 主要设备 工具配备计划 35 八 工程材料申请计划 36 8 1 主要材料计划用量 36 8 2 主要材料检验 试验及复试要求 36 九 劳动组织申请计划 37 十 质量保证措施 38 10 1 工程质量标准 38 10 2 质量管理网络 39 10 3 质量保证体系 39 10 4 隧道衬砌质量控制 40 10 5 隧道轴线控制 40 10 6 管片拼装质量控制 41 10 7 地表沉降控制 41 10 8 测量控制 41 十一 安全 环境保护措施 41 11 1 安全生产施工措施 41 11 2 文明施工措施 44 11 3 管线和周围建筑物的保护措施 45 十二 应急预案 45 12 1 进出洞时塌方漏水应急预案 46 12 2 伤亡 伤害应急预案 46 12 3 管线损坏事故应急响应预案 48 12 4 触电预案 48 12 5 在洞门破除过程中出现渗漏水预案 50 12 6 盾构机进洞过程中发生盾尾漏水 漏砂预案 50 12 7 在开挖 清淤过程中发生洞门圈渗漏预案 50 12 8 应急救援物资保证 50 12 9 应急体系 52 精品文档 1欢迎下载1欢迎下载1欢迎下载 一 工程概况一 工程概况 1 11 1 编制说明编制说明 1 1 11 1 1 编制依据编制依据 1 沈阳市排水防涝补短板项目 和平大街排水工程招标文件 2 沈阳市排水防涝补短板项目 和平大街排水工程盾构施工图纸 3 建筑工程施工质量验收及统一标准 GB50300 2001 5 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 6 建筑地基处理技术规范 JGJ 97 2002 7 盾构法隧道工程施工及验收规程 GB50446 2017 8 钢结构设计规范 GB50017 2003 9 建筑变形测量规程 JGJ8 2007 10 混凝土结构设计规范 GB50017 2003 11 建筑抗震设计规范 GB50011 2010 12 地下工程防水技术规范 GB50108 2011 13 地下防水工程质量验收规范 GB50208 2011 14 城市地下空间工程建设技术管理规范 DB2101 J011 2012 1 1 21 1 2 编制原则编制原则 1 严格遵守国家相关法律及沈阳市政府各项管理条例 做到模范守法 文明施工 2 要针对本工程的特点 科学安排 合理组织 精心施工 以减少对周围环境及居 民正常生活的影响 3 以成熟施工技术及先进的设备和施工工艺 确保施工安全和工程质量 按期为业 主提供一个优质的工程产品 4 以切实有效的技术措施和先进工艺 防止坍塌 控制地面隆陷 确保夹江大堤及 地下管线沉降变形可控 维持正常使用功能 5 以企业诚信 服务宗旨 为安全保证 以质量为生命 以管理为手段 实现本工 程安全 优质 快速的目标 1 1 2 2 工程平面位置工程平面位置 沈阳市排水防涝工程 和平大街雨水干线工程位于沈阳市和平区 本工程干线管线工程 沿和平大街盾构施工 在八一公园 中山公园及砂阳路设置 Y1 Y27 Y28 Y52 等四个盾构 工作井 盾构隧道第一段始于 Y52 Y27 始发工作井 和平大街与三纬路交叉口北侧 止于 精品文档 2欢迎下载2欢迎下载2欢迎下载 Y28 工作井 和平大街与辽源路交叉口东侧 盾构隧道第二段始于 Y27 和平大街与辽源路 交叉口东侧 止于 Y1 和平大街与砂阳路交叉口东侧 盾构线路总长约 4135m 线路基本 沿和平大街由北向南走线 平面最小转弯半径为 280m 纵断面为 0 2 0 3 的上坡 盾构施工 Y52 Y27 始发井为矩形井 内尺寸 16m 8m Y1 Y28 接收井为矩形井内径 14 6m 8m 盾构管片外径 4m 内径 3 5m 环宽 1 2m 管片壁厚 0 25m 1 31 3 工程水文地质情况工程水文地质情况 1 3 11 3 1 地形地貌地形地貌 工程场区位于沈阳工农路与临河路 本场地地形平缓 场地开阔 地面标高介于 40 10m 45 27m 之间 最大地面高差 5 17m 地貌单元为河流冲洪积平原地貌单元 地层编号的第一个数用 按序分别代表岩性 地层划分主要考虑成因 时代以及岩性 划分依据根据野外原始编录 土工试验成果 同时参照原位测试指标变化 根据钻探揭示 各地层具体分布详见工程地质剖面图 现将各地层描述如下 杂填土 杂色 稍湿 结构松散 密实度不均 分布连续 主要由黏性土 建筑垃圾 植被 碎砖块 沥青路面等组成 层厚 1 40 4 50m 平均厚度 2 92m 粉质黏土 黄褐色 一般呈硬可塑状态 中等压缩性 稍有光泽 无摇振反应 干强 度中等 韧性中等 该层局部分布 层厚 0 30 3 20m 平均厚度 1 32m 中砂 黄褐色 稍湿 稍密 石英 长石质 均粒结构 级配差 含少量黏性土及砾 石 该层基本连续分布 层厚 0 60 3 80m 平均厚度 2 24m 粗砂 黄褐色 稍湿 中密 石英 长石质 颗粒不均匀 级配较好 含少量黏性土 及砾石 该层基本连续分布 层厚 0 90 5 60m 平均厚度 2 63m 砾砂 黄褐色 稍湿 密实 石英 长石质 颗粒不均匀 级配较好 含少量黏性土 该层基本连续分布 层厚 1 20 11 20m 平均厚度 3 55m 1 粗砂 黄褐色 湿 密实 石英 长石质 混粒结构 级配一般 含少量黏性土 及砾石 该层局部分布 层厚 0 70 5 70m 平均厚度 1 56m 个别钻孔见粉质黏土透镜体 砾砂 黄褐色 湿 密实 石英 长石质 颗粒不均匀 级配较好 含少量黏性土 该层基本连续分布 层厚 1 20 11 20m 平均厚度 4 57m 圆砾 黄褐色 饱和 中密 由结晶岩组成 混粒结构 一般粒径 2 20mm 最大粒 径 70mm 充填中粗砂 含少量黏性土 该层未穿透 精品文档 3欢迎下载3欢迎下载3欢迎下载 1 砾砂 黄褐色 灰褐色 饱和 中密 密实 石英 长石质 颗粒不均匀 级配 较好 含少量黏性土 该层分布不连续 层厚 0 90 7 30m 平均厚度 2 85m 各岩土层承载力特征值及岩土参数建议值 表 1 地层 天然 含水 量 w 天然 孔隙 比 e 重力 密度 kN m3 塑 限 p 液性 指数 IL 内摩 擦角 c 度 直 剪固 结快 剪 黏聚力 Cc kPa 直剪固 结快剪 压缩 系数 0 1 0 2 1 MPa 压缩 变 形模量 Es E0 Mpa 承载力 特征值 kPa NN63 5 粉质 黏土 26 40 76419 622 40 2712 632 20 30 5 86 1308 8 中砂 19 033 016 620013 15 5 粗砂 19 034 019 024018 06 8 砾砂 19 234 021 6300 10 9 1 粗砂 19 534 529 640025 211 1 砾砂 19 534 529 6400 10 8 圆砾 19 535 036 2550 10 5 1 砾砂 19 534 529 6400 11 2 1 3 21 3 2 水文地质水文地质 施工区域内地下场地见有一层地下水 为孔隙潜水 主要赋存于 砾砂 圆砾层 现场测得初见水位埋深约为 14 50 16 80m 高程为 23 26 29 14 m 稳定水位埋深约 为 13 50 16 50m 高程为 24 26 29 44 m 地下水主要受大气降水 地下水迳流补给 根据地区建筑勘察经验 估计年水位变化幅 度在 1 0 2 0m 1 3 1 3 3 3 气象概况气象概况 沈阳属于北温带半湿润的季风性气候 同时受海洋 大陆性气候控制 特点明显 其特 征是冬季漫长寒冷 春季干燥多风 夏季炎热多雨 秋季凉爽湿润 春秋季短 冬夏季长 由于近年来全球气候的变化 沈阳地区的气候也有所改变 从搜集到的以往历年气象资料看 沈阳历年平均气温为 7 8 最低气温 33 1 每 精品文档 4欢迎下载4欢迎下载4欢迎下载 年 11 月中旬开始封冻 由于受全球气候的影响 近几年封冻时间略有推迟 翌年 3 月初解 冻 标准冻结深度为 1 2m 最大冻结深度为 1 48m 风向 冬季多西北风 夏季多西南风 春秋两季风大 风向不定 最大风速 12 15m s 基本风压 0 55kPa 基本雪压 0 50kPa 降水量 沈阳历年平均降水天数为 106 天 多集中在 6 9 月份 年平均降水量为 720mm 蒸发量 年平均蒸发量为 1420mm 每年 4 9 月份蒸发量最大 占全年蒸发量的 67 4 1 41 4 工程特点 重点工程特点 重点 1 本工程进度和工程质量是整个施工过程控制的重点 2 盾构始发和接收施工是盾构施工过程中比较容易出现事故的环节 应列为施工控制 的重点 针对始发和接收口处的地质条件和端头土体加固效果制定合理的洞门凿除方案 确 定合理的盾构始发和接收掘进参数 合理安排施工进度 充分准备 精心施工 确保始发和 接收施工顺利 3 盾构机始发前对盾构姿态进行精确测量 掌握盾构机的初始姿态 始发过程中严格 控制盾构机姿态 确保盾构始发的方向正确是本工程的重点 4 盾构施工过程中的测量 监测是保证盾构施工的耳目 是保证隧道施工精度和确定 盾构施工参数 保证地下管线和地面建筑物安全的重要依据 是本工程的重点之一 二 工程目标二 工程目标 2 12 1 盾构过江标段工期安排盾构过江标段工期安排 1 Y52 Y28 段盾构机下井 组装 调试 2018 年 6 月 15 2018 年 7 月 15 日 2 Y52 Y28 段盾构掘进 2018 年 7 月 16 2019 年 2 月 16 日 3 Y27 Y1 段盾构机下井 组装 调试 2019 年 2 月 17 日 3 月 18 日 4 Y27 Y1 段盾构掘进 2019 年 4 月 25 日 2019 年 10 月 26 日 5 盾构机解体接收吊装 2019 年 10 月 27 日 2019 年 11 月 27 日 2 22 2 质量目标质量目标 工程质量目标 单位工程竣工一次交付合格 工程达到国家电网优质工程 为了确保工程质量目标的实现 在工程开工前制定各分部 分项 检验批工程质量预控 措施 将工程涉及的各分部工程按分项 检验批工程进行目标分解 加强施工的过程控制 以保证竣工工程质量最终达标 精品文档 5欢迎下载5欢迎下载5欢迎下载 分项工程质量目标 合格率 100 分部工程质量目标 合格率 100 工程竣工技术资料 齐全 2 32 3 安全文明施工目标安全文明施工目标 1 伤亡控制指标 死亡率为零 重伤率为零 月轻伤频率 0 2 以下 杜绝重伤 死亡事故的发生 2 安全生产 文明施工目标 施工现场管理必须符合部颁标准 JGJ59 99 的要求 得分率必须达到 85 以上 3 安全管理人员持证率 100 特殊工种持证上岗率 100 施工现场安全各项设施 合格率 100 安全防护设施使用率 100 劳动保护用品及防护用品合格率 100 发放 使用率 100 4 施工现场文明施工合格率 100 预控目标 沈阳市市级文明工地 工程施工过程中的安全生产工作和文明施工管理水平达到 建筑工程安全检查标准 JGJ59 99 的优良等级 总分 85 分以上 其中文明施工单项检查评分在 85 分以上 精品文档 6欢迎下载6欢迎下载6欢迎下载 三 三 施工平面布置施工平面布置 图 1 Y52 盾构施工场布图 精品文档 7欢迎下载7欢迎下载7欢迎下载 图 2 Y27 盾构施工场布图 Y52 Y27 始发工作井为盾构区间始发井 为本工程盾构施工期间的主要施工场地 3 13 1 现场施工道路现场施工道路 施工场区内 除集土坑 其余场地均进行混凝土硬化 施工便道及大中型设备停放区整 平后下铺 5cm 厚碎石 布置双向双层12 150 钢筋 并浇筑 20cm C20 混凝土 3 23 2 现场供水系统现场供水系统 施工用水从现场总水管接二路水源 一路沿场地四周布置 供地面施工 另一路接至 井下 供盾构施工及冲洗 保洁用水 3 33 3 现场排水系统现场排水系统 施工便道边设置排水沟 截面为 300 400 上覆盖板 排水沟设置有一定的坡度 在 Y52 Y27 始发工作井施工围挡大门口设一个三级沉淀池 精品文档 8欢迎下载8欢迎下载8欢迎下载 3 43 4 临时供电系统临时供电系统 业主提供的施工用电容量为 10KV 高压箱变一台及 380V 低压箱变一台 由业主指定的 电源接入点接至施工区 为了保证一类负荷的不间断供电 高 低压配电系统采用独立双电 源进户 单母线分段 手动联络切换的主接线方式 隧道内照明 小动力电源采用二路互为备用供电 在井下装设一个双电源自动切换箱 每隔 10m 设配电支架一只和安装 40W 防水型日光灯一只 配置熔断器保护 分别从 A B C 三相跳接 其位置位于双线隧道外侧 于隧道衬砌环的 61 85 之间 施工用电配线采用埋地沿墙敷设方式 由高低压配电缆分路敷设到各分配电箱 再由各 分配电箱用电缆分路敷设到各开关箱及用电设备 施工现场装有内部通讯联络装置 并装一路电话线至盾构机驾驶室 沿墙敷设的用电配线用架子固定 电缆穿过施工道路时 采用埋地敷设 敷设深度为 0 3m 电缆外套防护套管 并在电缆上下各均匀铺设不小于 50mm 厚细砂 加以保护 高压部分 供盾构施工作业 低压部分 供地面施工作业 包括结构施工 降水施工等 3 53 5 拌浆系统拌浆系统 根据现场实际情况 Y52 Y27 始发工作井拌浆系统置于基坑北侧 并在拌浆站附近布 置占地约 60m2 石灰及膨润土堆场 浆液拌制后先进入储浆箱 随后通过溜槽溜至井底运浆 车内 粉煤灰 膨润土等材料场上设防雨蓬 3 63 6 集土坑集土坑 在 Y52 Y27 始发工作井基坑背面设钢筋混凝土集土坑 集土坑平面尺寸大约为 15m 8m 为敞口型布置 深度为 3m 其中地面以上 1m 地面以下 2m 墙身厚度 20cm 敞 口处设置挖机工作平台 为盾构机临时出土用 配备 1m3液压反铲挖掘机一台 负责土方装 车 3 73 7 水平运输及垂直运输水平运输及垂直运输 在 Y52 Y27 始发工作井井口南北向设置一台 23m 跨度 25 5 t 的龙门式起重机 作为井 口管片 渣土 螺栓 轨枕等材料的垂直运输机械 25t 龙门吊由西北向东南走向 3 83 8 管片堆放及粘贴防水材料场地管片堆放及粘贴防水材料场地 Y52 Y27 始发工作井南侧两行车轨道中间场地为管片堆放场地 面积约 200m2 管片按 不同型号 分区堆放 管片储备须满足二天推进用量 按日均盾构机 12 环计 在粘贴水膨性弹性密封垫 挡水条的区域有移动式防雨蓬设施 精品文档 9欢迎下载9欢迎下载9欢迎下载 3 93 9 通风系统通风系统 采用二台轴流风机 同时向隧道内送风 以保证隧道内有良好的通风条件 使隧道内工 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 空气中氧气量不低 于 20 H2S CH4 以其他有毒有害气体等浓度不超出有害身体健康的浓度 易燃气体浓度 不超过爆炸浓度的 10 通风设备噪音不超过 75 分贝 各项空气指数达标 3 103 10 水冷却循环系统布置水冷却循环系统布置 本区间盾构机采用水冷却循环系统 在 Y52 Y27 始发工作井井内设置一 20m3蓄水池 在隧道内设置水管 通过水管连接盾构机头与蓄水池 形成一个循环 起到冷却盾构机温度 的效果 3 113 11 上下通道布置上下通道布置 先期准备工作在工作井北侧设置临时通道 正式推进时在工作井南侧位置上预留洞口 设置上下通道 通道采用梯笼的形式 四 工程量一览表四 工程量一览表 工程量一览表 表 2 序号衬砌圆环名称单位数量备注 1 管片环 3370 3 出洞环环 2 4 进洞环环 2 5 掘进出土及外运土方 m355790 29 6 同步注浆量 m34945 1 7 出洞装置及后盾系统安 装 套 2 8 进洞装置安装套 2 每环配备 1 环向螺栓 12 套 2 纵向螺栓 14 套 3 防水材料 4 纵 环向螺栓橡胶垫圈 5 纵 环向螺栓钢垫圈 6 同步注浆量为理论注浆 量 实际注浆量下文详述 精品文档 10欢迎下载10欢迎下载10欢迎下载 五 五 关键工序和特殊过程关键工序和特殊过程 根据本工程施工特点 确定过江标段盾构掘进过程中轴线控制 管片拼装 衬砌防水以 及地表沉降 前期 施工过程 后期沉降 作为关键工序过程 5 15 1 施工测量控制要点施工测量控制要点 1 盾构施工测量所使用的仪器 附件须及时送质检单位做全面鉴定 并在使用过程 中经常进行检查 2 为确保区间内盾构贯通 横向 竖向误差小于 50mm 在始发井 接收井附近埋设 地面导线点 利用空导点和地面导线点 以导线测量形式 将平面控制成果引测到施工现场 3 利用空导点和地面导线点建立平面控制网 4 随着隧道掘进 由地下起始导线点开始 逐次布设地下隧道贯通导线点 同时在 管片封顶块上布设吊篮 吊篮上设强制归心的平面控制点 由贯通导线点引测 吊篮必须稳 固 并与操作者的走板脱离 不能晃动 5 利用施工区域附近的已知高级水准点 布设三等水准路线 将高程引测至端头井 附近 并设立施工高程控制点 6 随盾构推进深度 每隔一段距离 埋设一贯通高程控制点 作为隧道掘进的高程 依据 然后转测到相应吊篮上的控制点 贯通高程控制点的高程应由地下起始高程控制点传 递 引测前应对起始高程控制点进行复核 7 为保证盾构机严格按设计轴线推进 必须及时观测盾构动态数据 从而调整盾构 施工参数 指导盾构正确 安全推进 8 在盾构机头部纵向设一对竖尺 垂直于盾构纵向设一对水平横尺 利用布设的三 维坐标控制点 测量各尺读数 经精确计算得出盾构转角 盾构中心方向偏差值 盾构坡度 盾构中心高程等数据 从而相应调整盾构机的各个施工参数 5 25 2 管片拼装控制要点管片拼装控制要点 1 衬砌之间采用错缝拼装 由下而上 按标准块 邻接块 封顶块的顺序进行 拼 装封顶块时 采用先搭接 600mm 径向推上 再纵向插入 2 必须严格控制衬砌拼装精度 衬砌成环的直径允许偏差 环纵缝张开 相邻环管 片允许高差 环面间隙及标准块相对旋转值必须小于规范中的指标 3 衬砌每推好一环必须及时拧紧环纵向螺栓 并对出盾构车架的管片环纵缝螺栓进 精品文档 11欢迎下载11欢迎下载11欢迎下载 行复拧 隧道贯通后 再次对所有管片的螺栓进行复拧 隧道施工质量标准 表 3 项目单位质量标准 轴线偏差 mm 50 衬砌拼装成环偏差 mm 12 相邻衬砌间错台偏差 mm 10 环 纵缝张开量 mm 2 联络通道中心里程偏差 mm 600 环 纵向螺栓穿过率 mm100 5 35 3 衬砌防水控制要点衬砌防水控制要点 1 封顶块两侧的橡胶垫在拼装前需在基面涂抹润滑剂 应采用水性润滑剂 其粘度 不小于 200cps 封顶块弹性密封垫纵缝表面应设置尼龙绳或帆布衬里 以限制插入时橡胶 条的延伸 2 在管片密封垫沟槽内涂刷单组份氯丁 酚醛粘接剂 涂刷前 管片表面应干燥 粘 帖基面必须干净 干燥 光滑平整 涂刷时粘接剂应均匀 密封垫沟槽内应满涂 3 粘接剂涂刷后 凉置一段时间 待手指接触不粘时 再将加工好的框型橡胶圈套 入密封垫沟槽 4 密封垫 框型橡胶圈 粘帖后 管片四个角部的密封垫不得出现耸肩 塌肩现象 整个密封垫表面应在同一平面上 严禁歪斜 扭曲 5 密封垫要求在工厂粘接 管片在粘帖装设密封垫 12h 内 不得送井下拼装 6 变形缝部位的膨胀橡胶遇水会膨胀 因此应在遇水膨胀橡胶制品表面涂刷缓膨剂 特别是变形缝拱底管片遇水膨胀橡胶密封垫的表面必须涂刷缓膨剂三道 7 在管片背千斤顶顶面粘帖丁腈软木橡胶片 通过以上措施尽量减少因施工荷载产 生的裂缝 根据管片分块大小及螺栓孔位置确定尺寸 8 在软木衬垫与管片背千斤顶面对应粘帖处分别涂刷单组份氯丁 酚醛粘接剂 涂刷 前 软木衬垫及管片表面应干燥 涂刷时粘接剂应均匀 9 粘接剂涂刷后 凉置一段时间 待手指接触不粘时 在将软木衬垫与管片对粘 5 45 4 地表沉降控制要点地表沉降控制要点 1 地表沉降观测在盾构施工过程中每天进行 沉降量控制在 10mm 30mm 之间 精品文档 12欢迎下载12欢迎下载12欢迎下载 2 在沿区间隧道轴线上 每 50m 横断面处两侧各 20m 范围内 及沿隧道中心线布设 沉降观测点 曲线段和直线段均每 5m 布一点 每 50m 布一深层点 3 地面沉降观测点在路面用道钉埋设 特殊要求的构筑物用红三角标记 4 盾构与衬砌的理论建筑空隙为 1 22m3 环 施工过程中做到同步注浆 即盾构边推 进边压入 厚浆 及时填充建筑空隙 5 施工时必须严格控制注浆压力及保证足够的注浆量 减少对夹江大堤及周边环境 影响 六 施工工艺和施工方法六 施工工艺和施工方法 6 16 1 施工工艺流程施工工艺流程 旁通道施工 嵌缝及手孔封堵 工程验收 盾构机进洞 正式推进 测点布置 首三环特殊注浆 注浆系统布置 后盾布置 首100环试推进 盾构机出洞 盾构机安装调试 洞口土体加固 注浆 测量 衬砌拼装 末三环特殊注浆 图 3 施工工艺流程 精品文档 13欢迎下载13欢迎下载13欢迎下载 6 26 2 盾构进出洞土体加固方案盾构进出洞土体加固方案 本标段 1 台盾构机施工 共需进洞 2 次 出洞 2 次 盾构始发及贯通时 需凿除进出口 处盾构井围护结构 从而使开挖面处于暴露状态 为了保证盾构始发 贯通的安全 须做好 隧道端头井的土体加固工作 加固要求 在盾构始发及贯通一个月前 完成土体加固 加固土体无侧限抗压强度为 1 0MPa 渗 透系数 1 0 10 8cm s 加固范围 平面左右超出隧道边线 3m 竖向下方超出隧道拱底 3m 上方超出隧道拱顶 3m 沿隧道 方向始发段为 8m 接收段为 6m 加固区示意图见图 4 5 图 4 始盾构发端头井加固示意图 精品文档 14欢迎下载14欢迎下载14欢迎下载 图 5 盾构接收端头井加固示意图 加固方法 采用水泥旋喷桩加固 车站洞外 3m 内采用 550 400 的旋喷桩 其余采用 550 600 的旋喷桩 旋喷桩采用双重管工艺 加固效果检查 1 质量检验 方法 从加固体中钻取岩芯判断 检查时用岩芯钻机在洞口范围内钻孔取芯 测定其强度和渗透系数 如经检查发现有旋 喷加固效果达不到要求的 须重新进行加固 直到加固效果达到加固要求为止 2 洞口补注浆 考虑到旋喷桩与混凝土灌注桩之间以及桩之间咬合的可能不够紧密 在洞门破除时可能 仍然会有局部地方的土体发生坍塌 为了防止这种情况的发生 必须加强旋喷加固体与盾构 工作井围护结构之间 即钢筋混凝土灌注桩 的注浆效果 采取的措施为 在旋喷加固体与 钢筋混凝土灌注桩之间用预埋花管进行补注浆 6 36 3 始发方案始发方案 第一阶段 考虑工作井作业空间狭小 初始阶段仅盾构主体下井 辅助台车在井上一次 排布 盾尾配备一节平板车 配备土箱 2500 1400 1500 此时井内没有牵引车作业空间 采用卷扬机牵引平板车至行车吊运位置进行出土 循环反复 精品文档 15欢迎下载15欢迎下载15欢迎下载 图 6 第一阶段示意图 第二阶段 待盾构机掘进 3 4 环后 井下作业空间扩大 此时采用一节 3600mm 标准土 箱 同时牵引设备由卷扬机改为电瓶车 当一环管片出土完成后 吊出土箱 管片下井 循 环反复 图 7 第二阶段示意图 第三阶段 待台车下井后 电瓶车前方布置两节管片运输车 后方连接三节土箱 土箱 装土完成后由电瓶车牵引至井下吊运位置 此时土箱及平板车整体吊运 电瓶车回撤至后靠 位置 下管片或浆车 如此循环反复 正常顶进 精品文档 16欢迎下载16欢迎下载16欢迎下载 图 8 第三阶段示意图 6 46 4 接收方案接收方案 6 4 16 4 1 贯通前测量及盾构姿态调整贯通前测量及盾构姿态调整 盾构机到接收井前 要对洞内所有的测量控制点进行一次整体的 系统的控制测量复测 对所有控制点的座标进行精密 准确的平差计算 在盾构到站前的最后一次测量系统搬站中 以精密测设并经过平差的地面导线点和水准点为基准 用测量二等控制点的办法精确测量测 站 后视点的座标和高程 测量全站仪和后视棱镜的座标和高程 每一测量点的测量不少 于 4 个测回 盾构到达前 100 米 50 米地段即加强盾构姿态和隧道线形测量 及时纠正偏差确保盾 构顺利地从到达口进入接收井 并根据实测的接收井洞门位置进行必要的调整隧道贯通时的 盾构刀盘位置 盾构接收时其刀盘平面偏差允许值 平面 50mm 高程 50 mm 6 4 26 4 2 盾构到达掘进参数控制盾构到达掘进参数控制 盾构机进入接收段后 如下图 首先减小推力 降低推进速度和刀盘转速 控制出土 量并时刻监视土仓压力值 避免较大的地表隆陷 贯通前 8 9 环 进一步减小推速以便降 低盾构掘进推力 保持土压力 在掘进的同时 要注意维持土仓内的压力值 一般情况下 推进油缸压力均不能大于 150bar 特别是在管片安装时 在贯通前的最后 3 环 要求掘进 速度控制在 10mm 15mm min 图 9 盾构机进加固区剖面图 在到站阶段要密切关注盾构推进系统的推进速度和推进压力以及掘进出土情况 当发现 推力突然降低 碴土粒径突然变大 推进速度同时加大的情况时 必须立即停机 在对现场 进行确认和检查之后 再作出进一步的详细的掘进指令 8000 精品文档 17欢迎下载17欢迎下载17欢迎下载 6 4 36 4 3 末环管片的安装末环管片的安装 当隧道贯通后 一般还需要安装 5 6 环管片才能完成区间隧道的管片安装 同时这几 环管片随着隧道贯通后 盾构前方没有了反推力 将造成管片与管片之间的环缝连接不紧密 在最后几环管片安装时 根据现场实际情况 要在刀盘前方的预定位置 设置支挡 在拼装 时时盾构机有一定向前的阻力 待盾尾离开洞口密封环后 迅速重新调整洞口扇形压板 用双液浆进行注浆 保证洞口 的管片背衬注浆迅速凝结 同时要求盾构贯通后各工序应紧密有序的进行 6 4 46 4 4 洞口衬砌拉紧装置洞口衬砌拉紧装置 盾构接收处 接收井与隧道的连接构造 设置衬砌拉紧装置 即将近洞口的 10 环衬砌 用 5 条 14 槽钢沿隧道纵向拉紧 14 槽钢设置在管片的吊装孔处 用 50 圆柱管螺纹加 M36 螺栓将 14 槽钢可靠地栓紧在管片上 以防止洞口衬砌环缝松驰 张开并造成漏水 图 10 进洞段拉紧装置示意图 6 4 56 4 5 盾构机刀盘前端接触围护桩盾构机刀盘前端接触围护桩 盾构刀盘距离贯通里程小于 10 米时 在围护桩前面插入一根 2m 长 20 钢筋 在掘进 过程中 要派专人负责时刻观察出洞洞口及钢筋的变化情况 如发现加固的围护桩和钢筋有 较大的震动时 立即通知操作手进一步降低盾构推力 刀盘转速以及推进速度 并适当减少 土压 直至停机 由测量人员复测刀盘是否接触到围护桩 若接触到围护桩则停机 6 4 66 4 6 隧道管片背后注浆隧道管片背后注浆 到达段的同步注浆 在进洞段的最后 10 环注双液浆 从管片吊装孔处注入大量水泥水玻璃快硬性浆液 填 充下部空隙 以免盾构机下沉 注浆效果不佳时需反复进行注浆工作直至打开管片的吊装孔 后无水渗出 双液浆施工参数 1 注浆压力 0 3 0 4Mpa 精品文档 18欢迎下载18欢迎下载18欢迎下载 2 浆液流量 20 30L min 3 浆液凝结时间 10s 40s 4 水灰比 0 8 1 4 A 液 水泥浆 B 液 水玻璃 7 1 在靠近洞门处注浆需配置凝结时间为 18s 的浆液 以免注浆时流失大量的浆液 6 4 76 4 7 盾体外部聚氨酯止水盾体外部聚氨酯止水 盾构停止掘进后 利用盾构机机身径向膨润土孔 作为注浆孔 所选取的多个径向孔沿 圆周方向布置在盾构机中盾体 首先要确认注浆孔是否贯通 可将径向孔球阀轻微打开 看 是否有泥水渗出 如无 则可能堵塞 可加大球阀打开程度 采用钢钎或冲击钻疏通径向孔 聚氨酯注入设备可向球阀直接注入 压注顺序为盾构机底部 对称腰部 顶部 注浆终止压力 控制为 0 3MPa 0 5MPa 盾体外注聚氨酯形成止水环 防止地下水沿盾壳外间隙的渗入刀 盘前端 盾构机洞门纵向加固尺寸为 6m 中盾注浆口位置距离刀盘前端为 3 8m 聚氨酯止 水环可以有效止水 6 4 86 4 8 洞门凿除洞门凿除 1 第一次洞门凿除 在盾构机刀盘顶上洞门围护结构后 停止盾构推进 尽可能出空平衡仓内的泥土使切口 正面的平衡压力降到最低值 以确保混凝土封门凿除的施工安全 封门凿除首先在洞圈内搭设钢制脚手架 在洞门中心凿一个孔 用来观察外部土体情况 凿除工作分两次进行 先凿除外层 接收井一侧 1 2 的围护厚度 约 700mm 并割除主筋 及箍筋 里层 隧道一侧 混凝土厚度控制在 1 3 的围护厚度 约 300mm 外层凿除顺序 为先下部后上部先中间后两侧进行 要求钢筋割除必须彻底 以保证预留门洞的直径 2 第二次洞门凿除及安装洞门止水帘布 外层 接收井一侧 混凝土凿除并割除钢筋后 视洞门止水效果明确方案 在一切准备 就绪 洞门基无渗漏的情况下 开始凿除剩余的 200mm 支护桩 开始保留支护桩靠近土体一 侧的钢筋 待混凝土全部凿除后 再割除保留的第二层钢筋 同时清除洞门凿除产生的混凝 土废渣和钢筋头 检查盾构机范围内钢筋是否全部割除干净 并将脚手架拆除等 洞门凿除后 应立即安装洞门的止水帘布 准备盾构到达接收井 精品文档 19欢迎下载19欢迎下载19欢迎下载 图 11 安装洞门止水帘布实物图 6 5 96 5 9 接收基座接收基座安装安装 接收基座的构造同始发基座 接收基座在准确测量定位后安装 其中心轴线应与盾构机 现有姿态一致 同时还要兼顾隧道设计轴线 接收基座的轨面标高应与盾构姿态一致 为保证盾构刀盘贯通后拼装管片有足够的反力 将接收基座的后面比前面高 2cm 接收基座定位放置后 采用 25 的工字钢对接收基座前后 方和两侧进行加固 防止盾构推上接收基座的过程中基座位移 精品文档 20欢迎下载20欢迎下载20欢迎下载 图 12 接收基座安装实物图 6 5 106 5 10 洞门封堵洞门封堵 在盾构到达完成最后一环管片拼装后及盾尾离开洞口密封环后 迅速重新调整洞口扇形 压板 用双液浆进行注浆 盾构进洞后的管片壁后注浆压力应予合理控制在 0 2MPa 以内 分 3 次注浆确保填充效果和洞圈止水结构的安全 保证洞口的管片背衬注浆迅速凝结 若浆 液从门帘处漏出及时用棉花封堵保证浆液及时填充饱满 及时封堵洞门 6 56 5 盾构机初始掘进盾构机初始掘进 100 100 环试掘进环试掘进 6 6 16 6 1 盾构掘进参数初步设定盾构掘进参数初步设定 初始 100 环是摸索掘进规律 优化掘进参数的试掘进阶段 为此 在始发 100 环的地面 布置了较密的观测点 根据不同的掘进参数所对应的地面沉降值 可以总结和优化出相应的 盾构掘进参数 土仓压力 推进速度 总推力 排土量 刀盘扭矩 注浆压力和注浆量等 为加快正常掘进打下基础 1 土压力的设定 平衡压力的设定是土压平衡式盾构施工的关键 维持和调整设定的压力值又是盾构推进 操作中的重要环节 这里面包含着推力 推进速度和出土量的三者相互关系 对盾构施工轴 精品文档 21欢迎下载21欢迎下载21欢迎下载 线和地层变形量的控制起主导作用 平衡压力设定值以推进第 10 环为例 按水土合算原则计算所得土压力为 正面土压力 P k0 h P 土压力 包括地下水 土体的平均重度 3 2 粉土夹粉砂层 取 19 5kN m3 h 隧道埋深 取 8 米 k0 土的侧向静止土压力系数 根据地质报告取值 0 5 代入公式得 P 0 078Mpa 0 78kg cm2 本次施工中 盾构在推进第 10 环时 平衡上土仓压力值取 0 78kg cm2 同时根据实际 情况作及时调整 根据应每掘进 10 环计算一次土压设定值 加大土压时 首先关闭螺旋输送机 停止出 碴 同时通过压力传感器观察土仓内土压的变化 当土仓内的土压达到土压的设定值时 打 开螺旋输送机 根据压力传感器所反映的土压的变化调节螺旋输送机的速度 直到土压保持 在土压设定值上不变为止 2 螺旋机转速 螺旋机转速为 0 11rpm 最大运能 97m3 h 转速应根据维持土仓压力大小而调整 3 掘进速度 根据土质 刀盘扭矩 推力 和土仓压力等综合确定 受土质影响最大 最大推进速度 Vmax 8 3cm min 出洞掘进时时控制在 1 2cm min 4 掘进出土量控制 由于盾构机的特殊构造 使其无法观察掌子面的情况 我们只能通过出碴量的大小来推 算掌子面的情况 出碴量过大 掌子面就有可能出现了坍塌 出碴量过小 则掌子面就可能 有空洞或裂隙比较发育 所以必须控制好出碴量 每环理论出土量 4 D2 L 1 3 4 4 19 4 19 1 2 21 5m3 环 为土的松散系数设为 1 3 盾构推进出土量控制在 98 100 之间 即 21 07m3 环 21 5m3 环 5 盾构机在掘进时参数设置参考值 根据以往类似施工经验 盾构机掘进参数的设定如下表所示 表 4 精品文档 22欢迎下载22欢迎下载22欢迎下载 参数 模式 推 力 KN 扭 矩 KN m 刀盘转速 rpm 土仓压力 MPa 螺旋机转速 rpm 土压平衡式 5000 800 0 300 700 1 35 1 60 05 0 20 0 11 6 6 26 6 2 初始掘进前准备工作初始掘进前准备工作 1 盾构机出洞前 应尽量精确定位 盾构机的上下左右偏差应控制在 3 5cm 范围之 内 可以通过控制砂浆基座施工精度调整 2 轴线测量 为使盾构机能以最佳姿态出洞 应做好轴线测量工作 对地面水准点和井下高程控制点 进行复核 在出洞前对盾构原始姿态作再次测量 确保盾构机出洞的姿态偏差控制在 50mm 范围之内 3 监测点布置 为了能及时反映盾构机出洞时以及推进时对周围环境的影响 应在地面布置一定数量的 地面沉降监测点 为了能及时地反馈盾构机出洞时的地面及土层的变形情况 在端头井外沉 降监测点适当加密 在盾构机出洞之前 对已布设好的沉降监测点须测得原始数据 6 6 36 6 3 试掘进阶段的参数确定试掘进阶段的参数确定 盾构初始掘进是从理论和经验上选取各项施工参数 施工过程中根据测量数据及反馈信 息调整施工参数 盾构机出洞后 初始掘进为试推进阶段 根据以往施工经验试推进可分为 三个阶段 第一阶段 35 环 第二阶段 30 环 第三阶段 35 环 盾构出洞后 必须穿过约 8m 宽的加固区 根据取芯试验报告 加固区土体强度须大于 等于 1Mpa 为减少大刀盘切削困难 可适当向前仓加水 同时密切注意大刀盘扭矩和前仓压力的变 化情况 一旦发现突然降低 可以认为切口已出加固区域 由于盾尾仍在加固区内 因此仍 不宜对盾构姿态做较大的调动 待盾构继续推进 7 米 确信盾尾也已脱出后 方可对盾构姿 态做调整 第一阶段一般为 35 环 日进度可控制在 2 3 环 对密封仓土压力刀盘转速及压力 推 进速度 千斤顶顶力 注浆压力及注浆量等诸项 分别采用三组不同施工参数进行试验掘进 通过对隧道沉降 地表沉降的测量和数据反馈 确定一组适用的施工参数 第二阶段一般为 30 环 视地表 地层变化情况 在可能条件下日进度从三环逐步增加 精品文档 23欢迎下载23欢迎下载23欢迎下载 至 5 环 采用已掌握 适用的各项参数值 通过施工监测 根据地层条件 地表管线 对施 工参数作慎密细微的调整 取得最佳施工参数 第三阶段为正式掘进施工的准备阶段 此阶段一般为 35 环 是正式掘进施工的准备阶 段 日进度掌握在 5 环 但强调应以服从地面沉降保护为原则 通过此阶段的试掘进 对隧道的轴线控制 衬砌安装质量均有了各项具体的保证措施 施工参数已进一步被掌握 已能根据地下隧道上覆土厚度 地质条件变化 地面附加荷载等 变化情况 适时调整盾构掘进参数 就为整个区间隧道施工进度 质量管理奠定了良好的基 础 对掘进沿线道路 房屋 管线的监护也掌握了初步的规律 并以此指导全过程施工 6 6 46 6 4 试掘进阶段的施工监测试掘进阶段的施工监测 盾构在推进阶段 要重视做好盾构出洞后地表面 地下管线 的施工监测 以便对施工 中可能产生的各类隆起沉降 变形及时采取相应的措施及保护手段 试推进阶段是全过程的 前奏 所以施工监测显得尤为重要 是一项重中之重的工作 对地表变形监测 拟采用沿轴 线方向布设沉降监测点 包括深层沉降点 并加设横断面监测点 对地下管线 按要求距离 布设沉降点 对建筑物在调查研究的基础上 凡轴线两侧 15m 范围的建筑物都布设沉降监测 点 并布设相应的倾斜 裂缝监测点 上述测点的监测 每天不少于 2 次 并根据需要 适 时加密监测频度 6 66 6 盾构正式掘进施工盾构正式掘进施工 1 正式推进阶段采用 100 环试推进阶段掌握的最佳施工参数 通过加强施工监测 不断地完善施工工艺 控制地面沉降 施工进度应采用均衡生产法 2 推进过程中 严格控制好推进里程 将施工测量结果不断地与计算所得三维坐标 相校核 及时调整 控制偏差 缓和曲线 圆曲线段 X 隧道设计纵轴方向即沿里程方向 Y 垂直隧道沿设计轴线方向 50mm 3 盾构应根据当班指令设定的参数推进 推进出土与衬砌外注浆同步进行 不断完 善施工工艺 控制施工后地表最大变形量在 10 30mm 之内 4 盾构掘进过程中 坡度不能突变 隧道轴线和折角变化不能超过 0 4 5 盾构掘进施工全过程须严格受控 工程技术人员根据地质变化 隧道埋深 地面 荷载 地表沉降 盾构机姿态 刀盘扭矩 千斤顶推力等各种勘探 测量数据信息 正确下 达每班掘进指令 并即时跟踪调整 盾构机操作人员须严格执行指令 谨慎操作 对初始出 现的小偏差应及时纠正 应尽量避免盾构机走 蛇 形 盾构机一次纠偏量不宜过大 做到 精品文档 24欢迎下载24欢迎下载24欢迎下载 勤纠 少纠 以减少对地层的扰动 6 施工人员应逐项 逐环 逐日做好施工记录 记录内容 6 76 7 管片拼装管片拼装 6 7 16 7 1 管片的堆放及运输管片的堆放及运输 管片在出厂时须经严格的质量检验 质量控制资料齐全 并达到设计强度 管片进入现 场后 堆放不得超过三层 并在每层之间搁置点处设置木衬垫 搁置点应上下对齐 凡有缺 角 损边 麻面的管片不得下井拼装 管片通过地面 25T 门式起重机吊至井下管片车上 然 后通过隧道内的 20 吨工矿电瓶车运输至车架处 再由车架上的运输设备转驳至拼装作业面 6 7 26 7 2 拼装顺序拼装顺序 衬砌之间采用错缝拼装 由下而上 按标准块 邻接块 封顶块的顺序进行 拼装封顶 块时 先与邻接块搭接 700mm 然后径向推入 而后纵向插入成环 6 7 36 7 3 环面平整度环面平整度 必须自负环做起 且逐环检查 施工中应保证和提高衬砌环的拼装精度 控制环面不平 整度应小于 3mm 相邻块管片的踏步应小于 4mm 封顶块环面不能凸出相邻管片的环面 以 免邻接块接缝处管片碎裂 6 7 46 7 4 相邻环高差控制相邻环高差控制 相邻环高差量的大小直接影响到建成隧道轴线的质量及隧道有效断面 因此必须严格控 制环高差 相邻环管片高差 4mm 6 7 56 7 5 纵 环向螺栓连接纵 环向螺栓连接 区间管片由纵 环向螺栓连接 纵向 环向螺栓每环配 26 枚 M24 螺栓 其连接的紧密 度将直接影响到隧道的整体性能和质量 因此每环拼装结束后应及时拧紧纵 环向螺栓 在 推进下一环时 应在千斤顶顶力的作用下 复紧纵向螺栓 当成环管片推出车架后 必须再 次复紧纵 环向螺栓 6 7 66 7 6 衬砌拼装注意事项衬砌拼装注意事项 管片拼装按顺序进行 操作人员须是掌握要领的专业熟练者 首块管片位置定位误差要 小 相邻管片允许高差 4mm 相对旋转值偏差 3mm 环 纵缝张开 2mm 衬砌成环后直 径误差 12mm 拼装机安装管片到位时动作应平缓 不准撞击已定位管片 在安装封顶块时 应在相邻 精品文档 25欢迎下载25欢迎下载25欢迎下载 管片接触的密封垫表面涂抹专用润滑剂 防止在锲入时密封垫发生位置的偏移或拉损 每块 管片的环向 纵向螺栓必须全部穿进拧紧 防水垫圈不得遗漏 脱离盾尾后的衬砌管片螺栓 必须重新复拧一次 在拼装过程中要清除盾尾拼装部位的垃圾 同时必须注意管片定位的正确 千斤顶应按拼装管片的顺序相应缩回 管片拼装好后及时伸出千斤顶 防止盾构后退 6 86 8 同步注浆及衬砌壁后补压浆同步注浆及衬砌壁后补压浆 6 8 16 8 1 同步注浆量计算同步注浆量计算 盾构掘进注浆采用盾尾同步注浆 随着盾构推进 脱出盾尾的管片与土体间出现 建筑 空隙 该空隙用浆液通过设在盾尾的压浆管予以充填 由于压入衬砌背面的浆液会发生失 水收缩固结 部分浆液会劈裂到周围地层中 曲线推进 纠偏或盾构机抬头等原因 使得实 际注浆量要超过理论建筑空隙体积 每推进一环的建筑空隙为 取 1 2m 环计算 41902 40002 1 4 1 2 1m3 盾构外径 4190mm 管片外径 4000mm 理论上每环的压浆量一般为建筑空隙的 140 180 即