试验段盾构法隧道施工方案

试验段盾构法隧道施工方案一、总则（一）编制目的为规范试验段盾构法隧道施工全过程，明确施工工艺、技术措施、质量控制及安全保障要求，确保盾构安全顺利推进，保护周边建筑物、地下管线及河道堤岸安全，保障工程质量与施工进度，特制定本方案。（二）编制依据《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2017）《地下防水工程质量验收规范》（GB50208-2011）《城市轨道交通工程施工质量验收规范》（GB50299-2018）本项目施工图纸、地质勘察报告及招标文件国家及行业现行其他相关规范、标准及安全管理规定（三）工程概况1.基本信息试验段隧道里程为K5+386.550K6+065.900，全长639.35m，隧道内径5.5m，埋深514m。盾构从工作井始发，沿上行线穿越内河、房屋基础及市政道路，至a站南端头井进洞，调头后沿下行线返回盾构工作井，完成试验段施工。2.工程特点隧道沿d路侧延伸，地面交通繁忙，道路两侧建筑物密集，地下管线分布复杂。穿越地层以粉砂、淤泥质粉质粘土为主，局部为富水粉砂段，存在开挖面坍塌、涌砂涌水风险。需穿越内河，隧道拱顶距河床面仅1.5m，覆盖层薄，易发生盾构上浮及堤岸失稳。穿越S市搪瓷厂框架三层厂房桩基（桩径φ60cm，桩长≤15m），部分桩基位于隧道空间内，对施工干扰大。二、施工总体流程盾构工作井准备→始发端头加固→盾构机下井→盾构机组装调试→反力架及始发托架安装→洞门密封圈安装→洞门围护墙凿除→盾构始发→初始掘进→正常掘进→到达端头加固→盾构进洞a站→盾构解体调头→再次组装调试→下行线始发→正常掘进→盾构进洞盾构工作井→盾构机解体外运→洞门施工→隧道修补与防水完善三、关键技术措施（一）管线保护措施施工前联合市政管理部门及管线所属单位，对沿线管线进行详细调查，明确管线位置、埋深、材质及走向。对穿越隧道空间的管线优先进行改迁；对隧道周边1.5m范围内的管线，采取悬吊、包裹等保护措施。掘进过程中加强管线沉降监测，监测频率每环1次，沉降超过预警值（±3mm）时，调整掘进参数并采取二次注浆加固。（二）不良地层穿越技术措施针对淤泥质土、富水粉砂等不良地层，采取以下措施：超前钻探：掘进前对掌子面进行超前钻探，查明地质分层、含水量及地下水分布情况。掘进控制：采用土压平衡模式掘进，严格控制出土量（每环出土量不超过31.6m³），保持盾构机均衡连续推进，推进速度控制在20~30mm/min。泥浆改良：富水粉砂段掘进时，向土仓内加注优质膨润土泥浆，提高土体水密性和流动性，防止涌砂涌水。注浆加固：同步注浆采用单液水泥浆（掺膨润土），注浆压力0.81.0MPa；发现流砂迹象时，采用超前注浆加固，扩散半径0.51.0m。动态监测：加密沉降监测断面（每隔10m1个），实时反馈数据，动态调整土仓压力及注浆参数。（三）内河穿越技术措施前期准备：盾构到达前1个月完成内河桩基盖板施工及堤岸注浆加固。盖板采用钢筋混凝土结构，抗浮压重；堤岸加固范围为隧道两侧各3m，注浆孔呈梅花型布置，竖向间距1.0m，孔径φ42，与河岸坡面成60°夹角，水平长度3m。注浆参数：采用1:1水泥单液浆（掺适量膨润土），注浆压力0.8~1.0MPa，注浆速度12L/min，钻孔顺序由下至上、钻一孔注一孔。掘进控制：接近河道时（距离河床5m），逐步调整土仓压力（较正常掘进降低10%~15%），避免压力过大导致盾构上浮。穿越过程中严格控制推进方向，加强底板沉降观测，沉降速率超过1mm/h时暂停掘进，调整参数后再推进。穿过河道后，逐步恢复正常土仓压力及掘进速度。（四）房屋基础穿越技术措施桩基托换：盾构到达前1个月完成房屋桩基托换加固，具体范围：穿越隧道空间的桩基：进行托换后，掘进时进仓破除。桩距隧道侧边＜1.5m的桩基：进行托换，不影响盾构推进，无需破除。桩距隧道侧边＞1.5m的桩基：对周边土体注浆加固，加固范围为桩周1.5m。掘进操作：接近托换区域时，调整土仓压力至0.3~0.5MPa，缓慢推进（速度≤15mm/min），确保破桩人员安全。盾构到达待破桩位置后停机，作业人员进仓逐根破除已托换的桩基，破除完成后继续推进。推进过程中及时进行同步注浆，注浆量为理论空隙的1.5~2.0倍，确保衬砌背后回填密实。（五）盾构进、出洞地层加固措施加固原则：因地制宜选择加固方案，确保加固后土体无侧限抗压强度≥1.0MPa，渗透系数≤1×10⁻⁶cm/s。加固范围：始发端加固长度6m，进洞端3m，周边各延伸3m；采用水泥土搅拌桩加固，桩径φ500mm，桩间距300mm，梅花型布置。施工安排：盾构工作井端头：工作井衬砌施工完成后进行加固。a站南端头：沿隧道轴线平行逐排围挡施工，上行线完工后恢复交通，再进行下行线加固，避免中断交通，高峰期安排专人指挥交通。加固时机：所有加固施工在盾构到达前1个月完成。四、盾构机下井与组装调试（一）下井准备测量控制点引测：将地面测量控制点引至井下底板，设置2个永久控制点，确保盾构定位精度。轨道铺设：井下铺设后续台车轨道，轨距762mm，轨道平整度偏差≤2mm/m。设备就位：先吊入后续台车并安放在轨道上，再安装始发推进反力架及盾构始发托架，反力架与车站内衬墙固定牢固，托架水平度偏差≤1‰。（二）盾构机下井盾构机分解：盾构机自重约200t，分解为5块，最大块重约60t，采用1台200t汽车吊和1台40t汽车吊联合吊装。吊装顺序：盾尾→支撑环→切口环→螺旋输送机→刀盘→后续台车，吊装过程中平稳操作，避免碰撞井壁。拼装要求：按厂家提供的拼装示意图进行组装，各部件连接螺栓扭矩达到设计要求，密封件安装到位。（三）组装调试1.安装内容机械连接：完成盾构机各组成块的机械结构连接，安装管片安装器、螺旋输送器、保圆器。管线连接：连接盾构机与后续台车的液压管、电缆、风管及注浆管，确保管路畅通无渗漏。附属设备安装：安装台车顶部皮带机、风道管，刀盘刀具（包括边刀、超挖刀），确保安装牢固。2.调试内容机械系统：测试刀盘正反转转速、铰接千斤顶及推进千斤顶伸缩性能，管片安装器转动、平移、伸缩功能。液压系统：检查油泵运行状态、油压管路密封性，确保各千斤顶压力稳定，无渗漏。电气系统：测试配电系统、操作控制盘开关及显示仪表，确保传感器、故障指示灯工作正常。辅助系统：调试润滑系统、冷却系统及过滤装置，确保运行正常；测试通风设备，保证洞内通风量满足要求（每人≥3m³/min）。试运转：组装临时管片，进行盾构机试运转，连续运行2h无异常后，方可进入始发阶段。五、盾构始发施工（一）始发准备洞门处理：拆除洞门围护墙混凝土，分上下左右6块自下而上凿除，清理残渣后安装洞门密封圈，确保密封严密。设备检查：盾构操作司机：检查液压系统压力、油路密封性，盾尾油脂充填情况。电工：确保供电正常，盾构机内马达、传感器及电瓶车运行良好。泥浆工：调试拌浆设备及注浆管路，按配合比进行试拌，确保浆液性能达标。测量定位：安装盾构机内SLS-T自动导向系统，设置激光经纬仪及电子激光靶，测量盾构机初始姿态，确保轴线偏差≤5mm。（二）始发流程安装始发基座→盾构机组装调试→安装密封胀圈及后续设备→组装临时管片→盾构试运转→拆除临时墙→盾构贯入作业→加压掘进（组装临时衬砌）→盾尾通过始发洞口→背衬回填注浆（三）关键操作推进控制：盾构机大刀盘距洞圈1m时停止推进，清理洞门残渣后，迅速推进使刀盘切入土体，建立正面土压力（初始压力按地质情况设定为0.3~0.5MPa）。密封处理：盾构机整体进入洞圈后，向洞圈空隙内压注水泥浆，填充密封，防止渗漏。初始掘进：前100环为初始掘进段，作为试验长度，优化掘进参数，地面沉降控制在+1cm~-3cm。六、盾构正常掘进施工（一）掘进控制土仓压力控制：根据隧道埋深、土层性质及地面超载计算设定土仓压力，设定值为计算值的1.05~1.1倍，通过压力传感器实时监控，偏差超过±0.05MPa时自动调整出土速度或推进速度。姿态控制：采用SLS-T自动导向系统，激光经纬仪每隔100~200m校准一次，人工测量每周复核一次，确保盾构轴线偏差≤50mm。曲线段掘进时，分区控制推进千斤顶油压，左转时降低左侧千斤顶压力，右转时降低右侧千斤顶压力，上仰时下侧千斤顶加压，下俯时上侧千斤顶加压，避免硬纠偏导致管片破损。推进速度：正常掘进速度控制在2040mm/min，不良地层降至1020mm/min，确保掘进平稳。（二）出土与进料运输1.运输方案轨道布置：隧道内铺设24kg/m钢轨，轨距762mm，上行线与下行线之间铺设道岔，a站内铺设交叉渡线。列车编组：上行线掘进：2列列车，每列由1辆16t电瓶车+3辆6m³泥斗车+3辆平板车组成。下行线掘进：3列列车，1列在a站等候，轮换作业。运输调度：出土：螺旋输送机将土仓内土体输送至皮带机，再装入泥斗车，电瓶车牵引至井口，由门吊吊出倒入渣土池，夜间装车外运。进料：管片由地面10t门吊吊下井，放在平板车上（每车3块），电瓶车牵引至作业区。调度方式：采用“进出分离”模式，运土列车从隧道推出后，进料列车立即进入作业区，每环运输时间控制在1.5h内。（三）同步注浆施工1.注浆参数注浆材料：单液水泥浆，配合比（kg/m³）为砂1100、水泥240、膨润土30、水312、粉煤灰320，初凝时间约10h，3天抗压强度1.8MPa，21天抗压强度5.5MPa；地表沉降过快时采用双液浆（初凝时间6~10秒）。注浆量：每环注浆量2.082.76m³（为理论空隙的150%200%），理论空隙V=π（D²-d²）L/4（D=6.34m，d=6.2m，L=1m）。注浆压力：背衬注浆压力0.20.4MPa，二次补充注浆压力0.30.5MPa，以不引起地表隆起和管片破损为原则。2.注浆工艺注浆方式：通过盾尾4个注浆孔同步注浆，与掘进同步进行，注浆泵自动控制压力，超过最大工作压力时自动停机，低于最小压力时自动启动。工艺流程：材料进场→搅拌槽拌浆→储浆罐储存→注浆泵加压→盾尾注浆孔→管片与土体间空隙。质量控制：注浆工做好拌浆记录、注浆压力及注浆量记录，每环注浆完成后检查浆液质量，确保充填密实。（四）管片拼装施工1.管片运输与存放管片进场：管片强度达到C50后进场，外观无裂缝、破损，经检验合格后，由平板车运至施工现场，龙门吊卸至管片堆放区，分环堆放，堆放高度不超过3块，块间垫木隔离。管片预处理：管片运输前粘贴遇水膨胀橡胶密封垫及丁晴软木板，弧面刷高性能环氧树脂，纠偏部位粘贴石棉橡胶板，粘贴牢固后经检查合格方可吊入隧道。2.拼装工艺拼装流程：管片吊装就位→缩回对应千斤顶→拼装管片→穿入连接螺栓→紧固螺栓→伸出千斤顶→复紧螺栓→安装真圆保持器→背后回填注浆。拼装要求：拼装顺序：自下而上逐块安装，最后一块封顶块先搭接1/3，再纵向插入，避免强行拼装。螺栓紧固：拼装时初紧螺栓，下一环掘进前复紧，确保螺栓扭矩达到设计要求。拼装精度：相邻环环面间隙≤1.0mm，纵缝相邻块间隙≤1.5mm，衬砌环向螺栓孔不同轴度＜1mm，整环真圆度偏差≤5mm。七、盾构进洞施工（一）进洞准备贯通测量：盾构进洞前50环进行贯通测量，确定盾构机实际位置和姿态，调整掘进参数，逐步逼近设计轴线，进洞前10环轴线偏差控制在20mm内。接收架安装：在a站端头井安装接收架，根据盾构机实际姿态调整接收架高低，确保接收架与盾构机轴线一致，表面涂抹油脂减少滑移阻力。洞门处理：洞圈内混凝土分6块凿薄，中心穿孔释放应力，盾构机距井壁5m时逐步降低土仓压力，最终降至零。（二）进洞操作洞门破除：分块吊除洞圈内混凝土，盾构机继续推进，刀盘伸出洞口时立即封堵第一道弧形止水钢板。盾构就位：盾构机推进至接收架上，衬砌安装至洞口后，安装第二道止水钢板，用快干水泥封堵缝隙，压注水泥浆充填洞圈空隙。八、a站盾构调头施工（一）调头准备在a站井底铺设2cm厚钢板，钢板上放置移动托架，托架底板与钢板间设置滚杠，减少调头阻力。拆除盾构机与后续台车的连接管线，清理土仓内残留土体。（二）调头操作盾构机推进至移动托架上，利用千斤顶顶推盾构机，逐步向下行线方向调转，每次顶推行程控制在10cm，确保设备稳定。千斤顶顶座采用井底锚固方式，确保顶推过程中不位移。螺杆式轨道设备调头采用盖板顶梁锚固吊钩，用葫芦吊转就位。机头及螺旋杆调转完成后，撤除钢板，在井底及站内铺设轨道，连接后续设备，完成调头。九、洞门施工（一）施工流程管片注浆→拆除洞口管片→清理施工面→固定止水密封条→安装钢筋→安装模板→浇筑混凝土→拆模养护→修补（二）施工要求管片注浆：拆除管片前，对相邻管片进行注浆，封堵渗水通道。止水处理：施工缝设置遇水膨胀止水条，基面清理干净并保持干燥，止水条粘贴牢固，搭接长度≥50mm，涂刷缓膨胀剂。钢筋与模板：车站预留钢筋与新布钢筋连接牢固，不得损坏止水条；模板采用弧形钢模板，内表面刷脱模剂，支撑用钢管，中间预留行车孔。混凝土浇筑：采用C30防水商品混凝土（抗渗等级0.8MPa），分层浇筑，振捣密实，预留浇捣孔，浇筑完成后及时封堵。养护：混凝土养护时间不少于14天，达到设计强度后拆模，缺陷部位及时修补。十、防水施工（一）隧道防水1.管片自身防水管片采用密实级配混凝土，抗渗等级0.8MPa，出厂前进行渗水性试验，无渗漏方可进场。2.接缝防水密封垫：采用氯丁橡胶和遇水膨胀橡胶复合密封垫，粘贴牢固，管片角部密封垫闭合紧密，无翘边、脱落。拼装控制：盾构掘进均衡推进，避免管片错台过大（错台≤5mm），确保密封垫密贴。嵌缝处理：管片预留嵌缝沟槽，背后注浆完成后，采用单分子亲水性聚氨酯密封膏嵌缝，嵌缝前清理沟槽内杂物，保持干燥。3.螺栓防水螺栓孔设置遇水膨胀橡胶密封圈，利用压密和膨胀双重防水，连接螺栓进行防腐蚀处理（涂敷防腐涂料）。4.吊装孔防水吊装孔兼作注浆孔，注浆完成后拆除活动端头，清除孔内残余物，填入弹性密封材料，用防水砂浆封固孔口。（二）泵房防水喷锚支护：开挖后及时喷锚支护，渗水部位采用注浆封堵或导管引流。防水隔离层：与垫层密贴，接缝密封良好，经充气检查无漏气。施工缝处理：施工缝凿毛，止水带固定牢靠，避免卷曲损坏；振捣混凝土时避免触碰防水层和止水带。内衬与管片连接：采用遇水膨胀止水条防水，基面清理干净，表面用密封胶补封。（三）洞门防水拆除管片前，对相邻管片注浆