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盾构穿越断层破碎带段专项施工方案1、编制说明为了保证盾构安全穿越江中断层破碎带，确保盾构在穿越破碎带施工中做到防漏、防冒、防沉和防抱死，特编制本方案。本方案的思路为：通过盾构开挖面泥水压力的控制及渣土量的管理，加强同步注浆以实现盾构安全、快速通过断层破碎带。2、工程概况秋水站～中山西路站区间线路从秋水站出发过赣江中大道后向南下穿赣江，至江南岸堤处以小曲率半径（R-360右线、R-350左线）转向东，下穿南昌市水电局办公楼后接至本区间终点中山西路站。区间最小平面曲线R=349.851m。本区间主要在赣江下穿行，隧道埋深5.2～21.50米。盾构在里程ZK11+840～ZK11+890处为F5断层破碎带，埋深约17.6米。3、工程地质情况该地段局部岩层裂隙发育、岩体破碎，对隧道洞身稳定具不利影响；且此类破碎段同时也是区内基岩裂隙溶蚀水的相对富水区段，其透水性较好；由地勘报告可知，破碎段有贯通性裂隙与上部第四系孔隙水含水层连通，并透过孔隙水含水层与赣江水体相连，形成相互补排关系。图1盾构隧道在江中浅覆土段相对位置图断层破碎带位置，里程ZK11+840～ZK11+8904、盾构下穿F5断层破碎带技术措施4.1、准备工作（1）泥水盾构施工前，配制一定比重、粘度、足够量的泥水供盾构循环使用，在掘进前，在泥浆槽里要制备施工所需的浆液。（2）对盾构机各系统（特别是液压推进系统、各泵站的叶轮泵壳）进行检查，确保盾构机的工作状态，同时对泥水处理系统、空压机、行吊、电瓶车、装载机、叉车等关系到盾构机掘进的机械设备加强检查，以减少因设备故障造成的盾构机停机时间，确保盾构安全、连续、快速的通过破碎带。4.2主要技术措施及要求在泥水盾构掘进过程中可能会出现开挖面失稳、注浆效果不佳、防水效果差等事故。为保证施工安全，拟采用以下施工技术措施：1、在施工前对隧道范围内地质报告图进行复核，查明断层对施工的影响；2、盾构在进、出破碎带前盾构应采取提高刀盘转速、减小刀盘推力的方式进行掘进；盾构在断层带推进时，按照“安全、连续、快速”的施工原则，通过正确操作盾构机，即严格泥浆制作工序，适当调高泥浆的密度、粘性和浓度，确保泥浆在强透水性地层中的造墙性和稳定性，采用“D”模式操作盾构机，防止开挖面出现坍塌等事故；3、在进入破碎带前和穿过破碎带后，进行二次补助双液浆，形成止水环，确保地下水不会进入以完隧道与地层间的缝隙，防止隧道上浮。4、同步注浆中选择水硬性浆材作为注浆材料，同时及时注入双液浆进行补强注浆。（1）泥水处理系统的管理及控制要求①比重泥水的比重是一个主要控制指标。掘进中进泥比重不应过高或过低，前者将影响泥水的输送能力，后者将破坏开挖面的稳定。因此泥水比重的范围设在1.20～1.25g/cm3，即从ρ=1.25g/cm3开始，可对泥浆水进行稀释，降低比重；在ρ=1.2g/cm3时，可适当添加膨润土，以提高泥水的比重。②粘度泥水的粘度是另一个主要控制指标。从土颗粒的悬浮性要求而言，要求泥水的粘度越高越好，根据泥水处理系统的自造浆能力，随着推进环数的增加，泥浆越来越浓，粘度也呈直线上升。因此泥水粘度的范围设在30S左右。③析水量析水量是泥水管理中的一项综合指标，它更大程度上与泥水的粘度有关，悬浮性好的泥浆就意味着析水量小，反之就大。故泥水的析水量控制在5%以下，降低土颗粒和提高泥浆的粘度，是保证析水量合格的主要手段。（2）严格控制同步注浆和浆液质量同步注浆浆液选用可硬性浆液，严格控制浆液配比。通过同步注浆及时填充建筑空隙，减少施工过程中周边土体变形。由于盾构穿越地层主要为砾砂层，孔隙率较大，同步注浆量一般控制在理论填充量的150%～250%，实际施工中浆液的用量结合前一阶段施工的用量以及监测数据进行合理选择。注浆压力3-4bar，防止压力过大引起地面变形。盾构推进中的同步注浆是充填土体与管片圆环间的建筑间隙和减少后期变形的主要手段，也是盾构推进施工中的一道重要工序。浆液压注做到及时、均匀、足量，确保其建筑空隙得以及时和足量的充填，将地表变形和管片偏移控制到最小，并防止管片接缝渗漏水。同步浆液可以迅速、均匀地填充到盾尾间隙的各个部位，使施工对土体扰动减少到最小。每推进一环的建筑空隙为：1.2（6.282－62）/4＝3.24（m3）（盾构外径：Ø6.28m；管片外径：Ø6m）每环的压浆量一般为建筑空隙的150％～250％，即每推进一环同步注浆量为Q=4.86~8.1m3/环。泵送出口处的压力应控制在略大于周边水压力。压浆量和压浆点视压浆时的压力值和地层变形监测数据而定。同步注浆采用的浆液材料主要有粉煤灰、砂和膨润土等。本工程浆液配比初步定为以下配比，在施工工程中，根据实际情况可做微调。表1同步注浆浆液配比膨润土水泥粉煤灰砂水稠度601203606904609～11浆液主要性能指标：胶凝时间：一般为8～10h，根据地层条件和掘进速度，通过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。对于强透水地层和需要注浆提供较高的早期强度的地段，可通过现场试验进一步调整配比和加入早强剂，进一步缩短胶凝时间，获得早期强度，保证良好的注浆效果。固结体强度：一天大于周围土体强度，28天不小于1.0MPa。浆液结石率：95%，即固结收缩率5%。浆液稠度：9～11cm浆液稳定性：倾析率（静置沉淀后上浮水体积与总体积之比）小于5%。（3）二次注浆在盾构推进时，填补建筑空隙的同步注浆浆液，有可能顺土层裂隙渗透而依旧存在一定间隙，且浆液收缩也会形成地面变形及土体侧向位移的隐患。因此，视实际情况需要，在管片脱出盾尾10环后，可采取对管片的建筑空隙进行二次注浆的方法来填充。浆液为水泥-水玻璃双液浆。浆液通过管片的二次注浆孔注入管片背后地层中。壁后二次注浆根据地面监测情况随时调整，从而使地层变形量减至最小，注浆压力不大于1.0mpa。推进过程中，根据地面监测情况，若有必要可采取壁后二次注浆进行补压浆，压浆量的控制根据变形信息确定。二次补压浆浆液配比见下表：表2二次注浆浆液配比(kg/m3)A液(重量比)B液水泥水水灰比水玻璃（L）:水1001001:11:14、选择性能良好的橡胶止水条，在进行管片的橡胶止水条的粘贴时必须按操作规程进行；5、管片拼装时，防止出现错缝、错台等现象；6、严格盾构机的操作，加强对盾构机姿态的控制，确保盾构施工安全。4.3盾构穿越破碎带施工防范措施根据泥水平衡盾构的施工特点和江中段浅覆土的工况条件，制定了相关防范措施，其目的是对盾构穿越江中段施工提出防漏、防冒、防沉、防浮技术要求，确保盾构安全通过浅覆土区域，顺利抵达中山西路。(1)防止盾尾漏浆(防漏)措施①提高同步注浆质量每环推进前对同步注浆浆液进行试验，严格控制初凝时间。在同步注浆过程中，合理掌握注浆压力，使注浆量、注浆流量与推进速度等施工参数形成最佳参数匹配。②保持切口水压稳定在推进过程中，保持切口水压稳定，防止因设备故障和操作失误而引起的切口水压波动。在每次调高切口水压后，需进行试推进，并安排专人观察盾尾漏浆情况，待确定盾尾无泥水逸漏条件后，方可正式调高切口水压，进行正常推进。③盾尾漏浆对策发现盾尾漏浆时，应加大同步注浆量，同时加大盾尾油脂注入量，若漏浆较严重时，则配制初凝时间较短的双液浆进行衬砌壁后注浆，压浆部位一般为后5～10环，并适当调低切口水压，但切口水压调整量控制在不大于0.5kg/cm2，同时适当调整盾尾间隙。(2)防止江底冒浆(防冒)措施①控制切口水压波动范围在推进过程中，严格控制切口水压波动范围。在盾构穿越小于5.2m浅覆土区域时，采取手动控制切口水压，人工调整施工参数，精心施工，强化管理。②控制同步注浆压力根据土力学理论，要保证盾构上方土体稳定，则盾构顶部垂直压力需大于泥水压力Ps和压浆引起的泥水压力之和。由此可见注浆压力的大小也对防止江底冒浆起着重要作用。因此严格控制同步注浆压力，以免注浆压力过高而顶破覆土。③江底冒浆对策当发现江底冒浆时，如果是轻微的冒浆，在不降低开挖面水压下能进行推进，则向前推进，同时适当加快推进速度，提高拼装效率，使盾构尽早穿过冒浆区。当冒浆严重，不能推进时：·将开挖面水压降低到和(土压+水压)平衡为止；·提高泥水比重和粘度；·为了能使盾构向前推进，检查掘削干沙量，确认有无超挖；·掘进一段距离以后，进行充分的壁后注浆；·将开挖面水压返回到正常状态，进行正常掘进。(3)防止江底土层沉降(防沉)①按设计值设定切口水压推进过程中按设计值设定切口水压，并根据推进时刻的潮位变化情况对其进行相应调整。当由于设备原因切口水压仍低于设计值时，则停止正常掘进，待切口水压恢复到设计值后，再继续恢复进行正常掘进。②注浆量控制适当增加同步注浆量，对同步注浆按注浆量及注浆压力进行双控原则，必要时进行衬砌壁后补压浆。(4)防止盾构被抱死措施①提高同步注浆质量，要求浆液有较短的初凝时间，使其遇泥水后不产生劣化，并要求浆液具有一定的流动性，使通过同步注浆后的浆液能均匀地布满隧道一周；②必要时从同步注浆孔注膨润土，减少地层与盾壳之间的摩擦力；③若出现盾尾抱死现象，可在盾尾处焊接连接杆，将盾尾与中盾连成一整体，同时增大顶进油缸推力，帮助盾尾脱困，若顶进油缸推力不能将盾尾拖出，可在推进油缸之间加辅助千斤顶，将盾尾拖出。5、质量安全保证措施5.1质量保证措施（1）详细记录现场掘进参数及注浆试验数据，根据现场测得沉降记录确定掘进参数。（2）进行详细的浆液配比试验，选定合适的注浆材料、浆液配比，保证所选浆材配比、强度、耐久性等物理力学指标满足设计的工程要求；（3）制定详细的注浆施工设计和工艺流程及注浆质量控制程序，严格按要求实施注浆、检查、记录、分析，及时做出P（注浆压力）—Q（注浆量）—t（时间）曲线，分析注浆效果，反馈指导下次注浆，并及时报告业主和监理工程师；（4）严格按照工程部下发的注浆作业指导书进行同步注浆和补强注浆作业，密切关注注浆质量与数量。（5）保证同步注浆的压力与注浆数量，确保注浆压力表的正常工作，掘进注浆压力要维持在3-4.5bar，且每一循环注浆量按照建筑间隙的150％考虑，原则上不少于4.86m3。在管片安装过程中，提高注浆压力至3.0bar。注浆速度要根据掘进速度确定。（6）注浆时尽量保证下部压入数量高于顶部数量。（7）成立专业巡逻小组，由富有经验的工程师和技术工人负责对地面进行量测，严格控制出碴量；（8）根据洞内管片衬砌变形和地面变形监测结果，及时进行信息反馈，修正掘进参数、注浆参数和施工方法，发现情况及时解决；（9）做好盾构机及注浆设备的维修保养准备工作、注浆材料供应，以保证盾构机快速通过防洪墙；（10）做好路面注浆孔的密封，保证不冒浆，污染环境。5.2安全保证措施（1）坚持“安全第一、预防为主”的方针，牢固树立“安全第一”的思想，坚持班前、班中、班后三检查，严格按照各项安全生产规章操作。消除事故隐患。（2）参与施工的人员必须按要求佩戴、使用劳动保护用品；（3）临时用电必须坚持“一机一闸一漏一箱”的原则，电缆、电线必须挂设整齐，严禁拖地、浸水。拆接线路（用电器）必须由专职电工操作，严禁非操作人员操作；（4）施工应有充足的照明；（5）防止爆管时，高压浆液伤人；（6）水玻璃对人体有腐蚀性，在注浆施工中戴胶手套，加强对工人的保护；（7）同步作业、交叉作业应提前互相联系协调，作业中经常性保持沟通，必要时一方应停止作业；（8）作业现场严禁吸烟。工作结束时应立即搞好现场的文明施工；（9）每班带班人员是现场的安全监督员，要积极履行职责，发现问题及时整改，如现场不能解决，应及时向项目部报告。（10）搅拌提升时应由有丰富经验人员操作，提升应缓慢平稳，其他人员应在安全区，避免人员受伤。（11）严格按技术交底控制控制掘进参数，避免不必要的纠偏。（12）管片拼装作业必须按规范要求，一次到位，二次复拧，三次完成。（13）做好现场的文明施工，物品摆放应整齐有序。泥浆、污水等必须按技术交底处理，严禁随意排放污染环境。（14）现场施工人员应做好自防、互防、联防，避免安全事故发生。6、应急措施6.1应急措施（1）