隧道掘进机接收施工方案

隧道掘进机接收施工方案

二、工程概况

2.1项目背景

2.1.1地理位置

该项目位于中国东部沿海城市，具体区域为市中心的交通枢纽地带。隧道起点位于城市主干道与高速公路的交汇处，终点延伸至郊区的新兴开发区。接收井设置在开发区边缘，紧邻一条主要河流，距离最近的居民区约500米。周边环境复杂，包括商业建筑、地下管线和公园绿地。地形以平原为主，海拔变化不大，但河流附近地势较低，易受季节性洪水影响。项目区域属于城市核心区，人口密集，施工期间需严格控制噪音和粉尘污染，以减少对居民生活的干扰。

2.1.2工程目的

该隧道工程旨在缓解城市交通拥堵问题，连接市中心与郊区，预计每日可分流车辆流量约5万辆。隧道全长3.2公里，采用双车道设计，设计时速为60公里。接收施工是整个项目的关键环节，确保掘进机安全、精确地到达接收井，避免对周边环境造成破坏。工程还包括配套的排水系统、通风设施和应急通道，以提升隧道运营安全性和效率。项目总投资约15亿元人民币，预计工期为3年，其中接收施工阶段耗时约6个月。

2.2地质条件

2.2.1岩层特征

接收井区域的岩层主要由砂岩和黏土组成，平均深度为地下15米至30米。砂岩层质地坚硬，单轴抗压强度约为50兆帕，适合隧道掘进；黏土层则较为松软，含水量较高，易发生变形。岩层整体呈水平分布，但局部存在小型断层，断层宽度不足1米，对施工影响较小。地质勘探报告显示，岩层稳定性良好，但黏土层在雨季可能软化，需提前加固处理。施工团队通过钻孔取样和地震波测试，确认了岩层的物理力学参数，为掘进机接收提供了可靠依据。

2.2.2水文地质情况

地下水位位于地表下5米至8米，主要受河流补给影响，年水位波动幅度约2米。水质分析表明，地下水为淡水，pH值中性，对混凝土结构无腐蚀性。但雨季期间，水位上升可能导致涌水风险，尤其在接收井附近。水文监测数据显示，水压稳定在0.1兆帕左右，施工中需安装排水系统，确保工作面干燥。同时，河流与地下水的连通性较高，需设置防水帷幕，防止河水倒灌。地质团队建议采用降水井和注浆技术，控制地下水对接收施工的影响。

2.3设计参数

2.3.1隧道规格

隧道设计为圆形断面，内径为5.5米，外径为6.2米，采用复合式衬砌结构，包括初期支护和二次衬砌。初期支护由钢拱架和喷射混凝土组成，厚度为25厘米；二次衬砌为模筑混凝土，厚度为30厘米，强度等级为C30。隧道纵坡为0.3%，以利于排水。掘进机选用土压平衡式盾构机，总长85米，刀盘直径6.2米，最大推力为20000千牛。接收井的尺寸为15米长、10米宽、深20米，采用地下连续墙结构，墙体厚度为1米，深度为30米，确保井壁稳定。

2.3.2接收井设计

接收井设计为矩形结构，内部设置临时支撑系统，包括钢支撑和混凝土垫层。井口地面硬化处理，承载力不低于200千帕，以承受掘进机重量。井底设计有集水坑和排水泵房，用于收集施工废水。接收段隧道长度为20米，采用特殊管片加固，管片之间采用螺栓连接，增强整体性。设计考虑了掘进机的姿态调整空间，允许偏差控制在±50毫米内。同时，井口周边设置监测点，实时跟踪沉降和位移数据，确保接收过程安全可控。

2.4环境因素

2.4.1周边建筑物

接收井周边500米范围内有商业办公楼、住宅小区和学校，其中最近的建筑距离井口仅200米。这些建筑多为钢筋混凝土结构，高度在10至20层之间，基础类型为桩基。施工期间，爆破和掘进振动可能对建筑造成影响，需进行振动监测，控制振动速度低于25毫米/秒。此外，地下管线包括供水管、燃气管和通信电缆，埋深1至3米，施工前需进行详细探测，并制定保护措施。项目团队与当地政府和居民沟通，设置了临时围挡和隔音屏障，减少施工干扰。

2.4.2交通影响

接收井位于城市主干道旁，施工期间需占用部分车道，导致交通流量减少约30%。交通管理部门规划了临时绕行路线，包括增设公交专用道和信号灯优化。施工车辆进出时间限制在夜间22:00至凌晨6:00，以避开高峰期。同时，在井口设置临时停车场，方便工人和材料运输。项目组与交警部门合作，实时监控交通状况，调整施工进度，确保道路畅通。此外，施工期间产生的粉尘和噪音需通过洒水降尘和封闭式作业控制，符合城市环保标准。

三、接收施工技术方案

3.1接收前准备工作

3.1.1洞门加固处理

接收井洞门混凝土凿除前，需沿洞门圈外缘安装环形钢板，钢板厚度为20毫米，宽度为500毫米，通过膨胀螺栓与井壁固定。钢板内侧焊接工字钢支撑，间距1米，形成临时支护体系。凿除作业采用分层分段方式，每次凿除深度不超过200毫米，保留核心钢筋网作为临时支撑。凿除完成后，立即用钢楔块填充空隙，防止土体坍塌。洞门圈周边3米范围内采用双液注浆加固，注浆孔间距为1米，注浆压力控制在0.5兆帕以内，确保土体自立性。

3.1.2掘进机姿态调整

掘进机接收前100米开始进行姿态微调，通过调整千斤顶分组推力控制轴线偏差。姿态监测采用全站仪自动测量系统，每环管片拼装后测量一次，累计偏差控制在±30毫米以内。当掘进机距洞门5米时，降低推进速度至15毫米/分钟，同时减少刀盘转速至1转/分钟，减少对洞门土体的扰动。最后3米采用敞开式掘进模式，停止螺旋输送机出土，保持土仓压力与静止土压力一致。

3.1.3接收台座搭设

接收井底部设置钢筋混凝土台座，尺寸为12米×8米×1.5米，强度等级为C40。台座预埋16号工字钢作为滑轨，轨距与掘进机行走轮匹配。台座表面铺设20毫米厚钢板，平整度误差不超过2毫米。台座四周设置排水沟，沟宽300毫米，坡度1%，连接至集水井。台座上方搭设钢制防雨棚，棚高4米，覆盖整个接收区域，防止雨水浸泡台座。

3.2接收过程关键技术

3.2.1洞门破除与进洞

破除洞门混凝土采用静态破碎剂，钻孔直径为50毫米，间距300毫米，梅花形布置。钻孔深度为洞门厚度的2/3，避免贯穿破坏钢筋网。分三阶段破除：第一阶段凿除洞门圈外缘混凝土，保留内圈500毫米宽混凝土带；第二阶段凿除内圈混凝土，同步安装临时钢支撑；第三阶段完全破除，立即推进掘进机刀盘。破除过程中，土仓内持续注入膨润土泥浆，比重控制在1.2左右，形成泥膜稳定掌子面。

3.2.2掘进机接收控制

刀盘进入接收井后，立即停止推进，关闭所有液压系统。采用200吨级液压千斤顶顶推掘进机尾部，顶推速度控制在5毫米/分钟，每顶推50毫米暂停10分钟检查姿态。顶推过程中同步拆除台座滑轨上的限位装置，直至掘进机主体完全落在台座上。接收阶段全程使用经纬仪监测掘进机高程变化，每顶推1米测量一次，沉降量控制在5毫米以内。

3.2.3管片拆除与封堵

掘进机接收后，从最后一环管片开始逐环拆除，每次拆除不超过3环。拆除的管片编号记录后运至指定堆场。拆除完成后，在洞门圈内侧安装环形钢板封堵，钢板与管片之间采用遇水膨胀橡胶条密封。钢板外侧注浆填充，浆液为水泥水玻璃双液浆，水灰比0.8，注浆压力不超过0.3兆帕。封堵完成后，在接收井内砌筑砖墙临时封闭，墙厚240毫米，砂浆强度等级M10。

3.3接收后处理措施

3.3.1设备解体与转运

掘进机主体固定后，先拆除刀盘、螺旋输送机等大型部件。刀盘分6块拆卸，每块重量不超过15吨，使用50吨汽车吊吊出。液压系统拆卸前先释放压力，油管两端做好标记。解体部件分类装车，超限件采用平板车运输，运输时间避开城市早晚高峰期。设备转运前办理超限运输许可，路线规划避开限高桥梁，全程配备交通引导车。

3.3.2洞门永久封堵

接收井洞门永久封堵采用自密实混凝土，强度等级C40。浇筑前在洞门圈预埋注浆管，间距1米。混凝土从底部分层浇筑，每层厚度500毫米，使用高频振捣棒振捣。浇筑过程中监测混凝土上升速度，避免产生空洞。混凝土初凝后进行注浆，浆液为纯水泥浆，水灰比0.45，注浆压力0.5兆帕。封堵完成后养护7天，期间洒水保湿，养护温度不低于5℃。

3.3.3场地恢复与监测

接收井周边场地恢复包括硬化地面、恢复绿化和管线复位。硬化区域采用C20混凝土，厚度150毫米，表面拉毛处理。绿化恢复时先铺设种植土，土层厚度800毫米，再种植本地灌木。地下管线复位后进行压力测试，确保无渗漏。恢复后设置12个监测点，监测内容包括地表沉降、建筑物倾斜和地下水位，监测频率为每月一次，持续6个月。数据异常时立即加密监测频率至每周两次。

四、施工组织与资源配置

4.1施工部署

4.1.1作业区划分

接收井周边划分为核心作业区、材料堆放区、设备停放区及应急通道。核心作业区以接收井为中心半径30米范围，设置双层防护栏杆，高度1.8米，悬挂警示标识。材料堆放区位于西侧，按钢筋、管片、注浆材料分区存放，间距不小于1.5米，底部垫高300毫米防潮。设备停放区设置在东侧，覆盖防雨棚，配备充电桩满足盾构机设备供电需求。应急通道宽度4米，采用20毫米厚钢板铺设，承载力不低于300千帕，确保紧急车辆通行。

4.1.2人员组织架构

成立接收专项工作组，设总指挥1名，由项目经理兼任；技术组3人负责方案实施与监测；施工组12人分3班24小时轮班，每班含操作手、焊工、起重工各1名；安全组2人专职巡查；后勤组4人负责物资与生活保障。所有人员均需通过隧道施工安全培训，特种作业人员持证上岗。总指挥每日召开15分钟碰头会，协调当日关键工序。

4.1.3协调机制

建立与业主、监理、设计单位的周例会制度，每周五下午召开，解决技术问题。与市政、交管、环保部门建立24小时联络通道，施工前48小时申报交通管制方案，提前72小时发布绕行公告。接收前3天启动与周边社区的沟通，设置施工公示栏，公示工期、降噪措施及投诉电话。

4.2资源配置

4.2.1设备配置

主设备包括：土压平衡盾构机1台（最大推力20000kN）、200吨级液压千斤顶4台、50吨汽车吊2台、20立方米空压机1台、注浆泵3台（流量10m³/h）。辅助设备：全站仪1台（精度±1″）、激光指向仪2台、地质雷达1台、振动监测仪6套。所有设备进场前完成检修，盾构机刀具更换后试运行48小时，液压系统保压测试压力设定为工作压力的1.5倍。

4.2.2材料储备

主要材料包括：C40自密实混凝土120立方米（分3批次进场）、φ42注浆钢管500米（壁厚5mm）、遇水膨胀橡胶条200米（断面30×20mm）、工字钢20吨（型号I16）、钢板10吨（厚度20mm）。材料堆放区设置防雨棚，水泥仓库地面铺设油毡，湿度控制在60%以下。膨胀橡胶条采用真空包装，避免提前吸水失效。

4.2.3应急物资

配备应急发电机1台（功率200kW）、备用水泵3台（流量50m³/h）、应急照明灯20盏、呼吸器10套、急救箱2个、沙袋2000个、彩条布500平方米。发电机每周试运行30分钟，柴油储备不少于500升。应急物资存放于专用集装箱，距接收井不超过50米，钥匙由安全组24小时保管。

4.3进度控制

4.3.1关键节点计划

接收施工总工期45天，关键节点：第1-5天完成洞门加固；第6-10天掘进机姿态调整；第11-15天破除洞门；第16-30设备接收与解体；第31-40天洞门封堵；第41-45天场地恢复。每个节点设置3天缓冲期，如遇连续降雨，洞门破除节点顺延。

4.3.2进度保障措施

实行“日碰头、周总结”制度，每日下班前检查当日完成量，滞后工序次日优先安排。配置备用注浆班组2个，确保注浆作业不间断。洞门破除采用3台破碎机同步作业，每台配2名操作手。设置进度看板，实时更新关键节点完成情况，滞后超过2天启动赶工预案。

4.3.3动态调整机制

当地质条件突变（如遇富水砂层）时，立即启动预案：停止推进，向土仓注入膨润土比重提升至1.3；增加降水井数量至6口，24小时连续抽水；调整掘进参数推力降至15000kN，速度控制在10mm/min。监理工程师现场确认后，方可恢复施工。进度延误超过5天时，组织专家论证会优化方案。

五、风险管理与应急预案

5.1风险识别

5.1.1地质风险

接收段穿越砂层与黏土互层区域，局部存在承压水层。勘探数据显示，砂层渗透系数达5×10⁻³cm/s，易发生管涌。黏土层含水量28%，孔隙比1.2，开挖后可能产生蠕变变形。断层带宽度0.8米，破碎岩体遇水软化，强度降低40%。施工前补充加密勘探，每5米布设一个钻孔，确认实际地质与勘探报告偏差。

5.1.2设备风险

盾构机刀盘磨损严重，合金刀座出现3处裂纹。推进油缸压力传感器精度偏差达±0.5MPa，可能导致姿态控制失准。液压系统存在微小渗漏，24小时累计渗油量约200ml。接收阶段需更换全部磨损刀具，校准传感器，更换密封件。

5.1.3施工风险

洞门破除时混凝土碎块可能飞溅伤人。管片拼装过程中，螺栓扭矩扳手故障导致连接强度不足。接收井内照明不足，局部照度仅80lux，低于规范要求的150lux。洞门密封橡胶老化，压缩率不足15%，存在渗漏隐患。

5.2风险评估

5.2.1风险分级

采用LEC法评估：地质风险发生可能性中等（L=3），后果严重（C=40），风险值120（重大风险）；设备风险发生可能性低（L=1），后果严重（C=40），风险值40（可接受风险）；施工风险发生可能性高（L=6），后果较轻（C=15），风险值90（较大风险）。

5.2.2控制目标

地质风险控制目标：地表沉降≤30mm，建筑物倾斜≤0.1‰；设备风险控制目标：设备故障率≤0.5次/月；施工风险控制目标：零伤亡事故，渗漏量≤0.1L/min。

5.2.3动态监测

在接收井周边布设12个监测点，采用自动化监测系统，实时采集沉降、位移、水位数据。监测频率：破除洞门前1次/小时，接收过程中1次/30分钟，完成后1次/天。数据超预警值（沉降20mm）时立即启动响应程序。

5.3风险控制措施

5.3.1地质风险防控

砂层段采用袖阀管注浆加固，孔距1.2米，注浆压力0.3MPa，浆液水灰比0.8。黏土层打设φ42小导管，长度6米，环向间距1米，倾角15°。断层带内设双层钢筋网，网格尺寸150×150mm，喷射混凝土厚度增加至300mm。

5.3.2设备风险防控

接收前72小时进行设备全检，更换刀盘16把滚刀，修复液压系统渗漏点。安装压力传感器冗余系统，双通道数据比对。配备备用液压泵组，故障时10分钟内切换。接收区域设置防撞缓冲垫，避免设备碰撞。

5.3.3施工风险防控

洞门破除采用湿法作业，高压水枪配合吸尘器，碎块随水流收集。管片拼装前校准扭矩扳手，螺栓扭矩控制在300±20N·m。接收井增设12盏LED防爆灯，照度提升至200lux。更换洞门密封橡胶，压缩率调整至25%。

5.4应急预案

5.4.1涌水涌砂处置

准备双液注浆泵2台，水泥-水玻璃浆液储备50立方米。发生涌水时，立即关闭螺旋输送机，启动注浆系统，在涌点周围3米范围打设注浆孔，注入速凝浆液。同步启动备用水泵，抽排积水。若涌砂量超过5立方米，启动回填预案，用砂袋封堵洞门。

5.4.2设备卡壳处置

刀盘卡顿时，采用“低转速、高扭矩”模式推进，转速0.5rpm，扭矩提升至额定值80%。持续向土仓注入膨润土，改善渣土流动性。若30分钟内未解除，打开人舱检查，使用液压顶镐辅助脱困。

5.4.3人员疏散与救援

接收井设置2条逃生通道，宽度1.2米，配备应急呼吸器20套。发生险情时，现场总指挥通过声光报警系统发出信号，人员沿逃生通道撤离至200米外的安全集合点。急救组携带担架、AED设备待命，15分钟内完成伤员转运。

5.4.4应急演练

接收前10天组织综合演练，模拟涌水、设备故障、人员受伤三种场景。演练后评估响应时间（≤5分钟）、物资到位率（100%）、处置流程合规性。根据演练结果修订预案，确保每个岗位人员熟悉职责。

六、验收标准与质量保证

6.1验收标准

6.1.1洞门验收

洞门混凝土凿除后，洞圈直径偏差不得超过±20毫米，表面平整度误差控制在3毫米以内。洞门圈预埋钢板与管片间隙需用遇水膨胀橡胶条填充，压缩率不低于25%。洞门周边注浆体强度达到设计值C40的90%以上，且无渗漏点。验收时采用目测检查、钢卷尺测量及超声波检测相结合的方式，重点核查密封效果与结构完整性。

6.1.2管片验收

拆除的管片编号与原始记录需完全对应，无错装、漏装现象。管片表面蜂窝麻面面积不超过总表面积的5%，深度不超过5毫米。螺栓安装扭矩偏差控制在±15%范围内，复紧扭矩不低于设计值的90%。管片拼装缝宽允许偏差为±5毫米，错台量不得超过3毫米。验收组采用塞尺、扭矩扳手及全站仪进行实测实量。

6.1.3注浆验收

洞门封堵注浆需饱满密实，浆液结石体28天抗压强度不低于C30。注浆压力记录曲线需连续稳定，无异常波动点。注浆完成后钻芯取样，芯样完整率应达95%以上，且无空洞。验收时重点检查注浆孔封堵质量，二次注浆压力值需符合设计要求（0.3-0.5兆帕）。

6.2验收流程

6.2.1验收准备

接收施工完成24小时内，施工单位向监理单位提交验收申请，附完整施