盾构试掘进段施工方案

目录一、编制依据.........................................................................................................1二、工程概况.........................................................................................................11、工程概况...................................................................................................12、地质情况...................................................................................................2三、施工参数.........................................................................................................21、土仓压力：...............................................................................................22、出土量：...................................................................................................33、注浆：.......................................................................................................33、二次注浆...................................................................................................44、管片拼装...................................................................................................55、推进速度及刀盘扭矩...............................................................................5四、推进控制及注意事项.....................................................................................61、盾构机掘进方向的操作控制.................................................................62、盾构掘进姿态调整与纠偏.....................................................................63、方向控制及纠偏注意事项.......................................................................64、管片上浮的控制.......................................................................................75、地面控制...................................................................................................86、区间隧道有害气体的风险预防...............................................................87、质量保证措施.........................................................................................101一、编制依据1、杭州盾构始发方案2、滨康路站～西兴站区间排版图﹑隧道洞门及其它构造图（HD1/S/STE/05/Q02/01）3、管片防水设计图（HD1/S/STE/05/TY/GP/05）4、盾构区间钢筋混凝土管片标准图（HD1/S/STE/05/TY/GP/01）5、杭州地铁1号线Ⅰ标段滨康路站～西兴站区间详勘阶段岩土工程勘察报告6、试掘进准备段的施工参数及监测报表7、各种相关的技术规范和其他相邻单位的成功施工技术及管理经验。二、工程概况1、工程概况本工程为杭州地铁1号线的滨康站～西兴站区间隧道，盾构从滨康站车站结构的西端头井左线始发。盾构始发段平面首先为38m长的缓和曲线，然后为R450m曲线，铅垂面为24‰下坡。盾构隧道结构为单层拼装式钢筋混凝土预制管片，结构断面为圆形，管片内径5500mm、厚度350mm、环宽1200mm，每环分6块。始发长度定为120m（盾构通过后河以后），始发段隧道洞身主要通过地层为淤泥质粘土和淤泥质粉质粘土，洞门隧道顶覆土厚度为7.8m，此后沿线路覆土厚度逐渐增大。自2010年2月8日始发到2010年2月26日8：00已完成盾构掘进25环，目前盾构刀盘切口里程为2+311.962（起始里程为2+276.149），对应的地面监测点为ZX7-2（即原来的ZX8）。目前盾构所在位置的平面及竖向曲线为：平面曲线为半径449.895米的左转弯；竖向曲线为坡度0.89‰的上坡段，往前掘进2.529米后（即里程2+314.491）后进入坡度为23.84‰的下坡段。其间自2010年2月12日上午8：30分首次发生报警以来，已发生多次报警，而且存在7-10管片严重破损的情况。其主要原因是施工经验不足，对杭州的软土地层认识不够。目2前20#盾构正处于盾构始发阶段，处于盾构参数的摸索阶段。根据业主、监理及其他专家的意见，在23-27环作为盾构试掘进准备段。在此试掘进准备段收集施工信息，确定合理的施工参数作为试掘进段施工参数设定的依据。根据各位专家的意见及相邻施工单位的推进情况，我方对盾构掘进的参数进行了优化。2、地质情况盾构所在地层上部为④2淤泥质粘土，高度约2.7米；下部为⑥1淤泥质粉质粘土高度约3.5米。地质描述如下：④2淤泥质粘土：灰色，饱和，流塑，含少量有机质，夹薄层状粉土。无摇震反应，切面光滑，干强度高，韧性高。⑥1淤泥质粉质粘土：灰色，饱和，流塑，含少量有机质，夹薄层状粉土。无摇震反应，切面较光滑，干强度中等，韧性中等。该层分布有透镜体状的沼气，亦为沼气的主要气源层。三、施工参数1、土仓压力：将原来计算的侧向土压力系数由0.65调整为1.0，根据盾构的埋深由公式计算的理论土压力为：正面土压力：P=K0γh其中：P：土压力（包括地下水）γ：土体的平均重度，取1860Kg/m3h：隧道埋深，根据目前刀盘切口所在的桩号，取8.85米（隧道顶埋深）K0：土的侧向静止土压力系数，根据实际情况取1.0代入公式后计算得出：P=1.65kg/㎝2，即0.165MPa。由于采取土压模式掘进，土仓压力约大于正面水土压力10%，即土仓压力初始设定值1.82kg/㎝2，即0.182MPa。同时根据实际覆土厚度，调整土仓压力，施工中应根据其他施工参数及地面沉降监测数据予以适当调整。随着隧道埋深的不断加大，土压也会越来越大。32、出土量：根据各位专家的意见，本区间地层土体的松散系数取值1.0比较合适。本工程使用的管片外径为6200mm，环宽为1200mm。刀盘的直径为6340mm，每环的出土量2)2/(dlkVK—可松性系数,取1.0d—刀盘直径;l—管片环宽;代入计算式计算出每环出土量为37.88m3，在运输组织设计中，按38m3考虑。每环出土量直接反应了盾构机在掘进施工过程中的超挖情况，当超挖较多时，会使出土量骤增。在掘进过程中，必须严格控制每环的出土量，并作好记录。同时根据地面沉降值及时调整，主要根据土仓压力确定出土量；在保证土仓压力的情况下确定最佳的出土量。3、注浆：（1）注浆压力注浆压力略大于该地层位置的静止水土压力，同时避免浆液进入盾构机的土仓中。最初的注浆压力是根据理论静止水土压力确定的，在实际掘进中将不断优化。如果注浆压力过大，会导致地面隆起和管片变形，还易漏浆。如果注浆压力过小，则浆液填充速度赶不上空隙形成速度，又会引起地面沉陷。一般而言，注浆压力取1.1～1.2倍的静止水土压力，由前面计算得，顶部水土压力为0.183MPa，底部土压力为0.309MPa，则最终注浆压力控制在0.20～0.37MPa。（2）注浆量根据刀盘开挖直径和管片外径，可以按下式计算出一环管片的注浆量。V=π/4×K×L×（D12-D22）式中:V——一环注浆量（m3）L——环宽1.2（m）4D12——开挖直径6.34（m）D22——管片外径6.2（m）K——扩大系数取1.5～2代入相关数据，可得:V=π/4×(1.5～2)×1.2×（40.2-38.44）=2.5～3.3m3/环根据上面经验公式计算，注浆量取环形间隙理论体积的1.5～2倍，则每环（1.2m）注浆量Q=2.5～3.3m3。根据目前盾构掘进情况发现注浆量偏小。计划每环注浆3.5～4.0m3。（3）浆液配比本工程采用水泥砂浆作为同步注浆材料，该浆材具有结石率高、结石体强度高、耐久性好和能防止地下水浸析的特点。水泥采用PC32.5水泥，由于浆液配比是根据地层的特点和施工推进的速度等因素而选定的，所以在施工过程中，要加强对施工影响地段地表隆起和沉陷的观测，并及时掌握地层的变化情况以及浆液的适应性等，做到信息化施工。目前，根据施工情况及脱出盾尾的管片所在区域的地表监测及管片姿态来看，原有的配比不适用于杭州的地层。为此我方请教了相邻的19#盾构，计划采用他们的配比，将原有的水泥用量减少，将粉细砂改为中粗砂，加大浆液稠度，降低浆液初凝时间，增加早期强度。具体配比如下表：同步注浆材料配比和性能指标表水泥（kg）粉煤灰（kg）膨润土（kg）砂（kg）水（kg）外加剂50205951000500按需要根据试验加入3、二次注浆盾构机穿越后,考虑到环境保护和隧道稳定因素，如发现同步注浆有不足的地方，通过管片中部的注浆孔进行二次补注浆，补充一次注浆未填充部分和体积减少部分，从而减少盾构机通过后,土体的后期沉降，减轻隧道的防水压力，提5高止水效果。二次注浆使用盾构配套注浆泵，注浆前,凿穿管片吊装孔外侧保护层，安装专用注浆用接头。二次注浆采用水泥浆——水玻璃双液浆，注浆压力一般为0.2～0.4MPa。二次注浆材料配比和性能指标表水泥（g）粉煤灰（g）膨润土（g）减水剂（g）水（g）水玻璃（g）2808040460075二次注浆主要以压力控制，需多次反复，确保将管片与土体之间的间隙填充密实。4、管片拼装（1）管片选型以满足隧道线型为前提，重点考虑管片安装后盾尾间隙要满足下一掘进循环限值，确保有足够的盾尾间隙，以防盾尾直接接触管片。（2）管片安装应从隧道底部开始，然后依次安装相邻块，最后安装封顶块。安装第一块管片时，用水平尺与上一环管片精确找平。（3）安装邻接块时，为保证封顶块的安装净空，安装第五块管片时一定要测量两邻接块前后两端的距离（分别大于F块的宽度，且误差小于+10mm），并保持两相邻块的内表面处在同一圆弧面上。（4）封顶块安装前，对止水条进行润滑处理，安装时先径向插入2/3，调整位置后缓慢纵向顶推。（5）每块管片安装到位后，应及时伸出相应位置的推进油缸顶紧