区间盾构施工方案

南京地铁一号线南延线TA05标区间盾构施工方案编制：复核：审核：中铁三局集团有限公司南京地铁一号线南延线TA05标项目经理部2008年8月1第1章编制说明1.1编制依据1.南京地铁一号线南延线工程TA05标土建施工招标文件通用部分；2.南京地铁一号线南延线工程TA05标土建施工招标文件专用部分；3.南京地铁一号线南延线工程TA05标设计图纸和设计说明；4.南京地铁一号线南延线工程TA05标工程环境条件；5.南京地铁一号线南延线工程TA05标岩土工程勘察报告；6.现场调查取得的资料；7.本单位现有技术水平、管理水平、装备水平及多年从事地下工程的经验。1.2编制原则1.质量目标明确，保证措施完善，工程质量标准符合招标文件的要求；2.工期目标明确，计划安排合理有序，施工工期满足建设单位要求；3.安全目标明确，安全措施可靠，确保施工过程中人员、设备的安全；4.总体施工筹划合理、施工方案可行，施工方便、施工方法和施工工艺成熟；5.充分考虑本标段的环境特点，尽量减少施工对环境、交通及居民出行的影响。1.3编制范围本工程范围为南京南站站～岔路口站区间，起止里程为：K6+018.919～K8+108.711。1.4编制内容详细阐述了本工程区间隧道的施工方法，主要内容包括盾构隧道的施工方法及工艺、重点阐述了本工程复合地层盾构施工方法和地层改良措施、盾构隧道的联络通道的施工方法和工艺，以及施工测量与施工期间的监控量测等。介绍了为保证本区间工程的顺利进行，而采取的各项施工保证措施，主要内容有：工程质量保证体系及措施，文明施工、环境保护体系及措施，消防、安全、保卫、健康体系及措施。2第2章区间隧道盾构施工概述2.1南京南站站~岔路口站区间概况本标段盾构施工范围是南京南站站～岔路口站区间隧道，起止里程为：K6+018.919～K8+108.711,全长4202.544米。其中设中间风井一座及联络通道二座，里程为：中间风井K6+950、联络通道K6+500、K7+545.5。南京南站站～岔路口站区间始于地铁南京南站南端，线路沿规划玉兰路以400m半径曲线东拐后前行，再以350米曲线南拐进入宁溧路地下至岔路口站北端。区间主要从大片新近砌建的厂房、仓库，宁南工业园厂区、工厂、住宅小区及商铺下穿行。拟建场地地形稍有起伏，总体中部稍高，场地吴淞高程9.23~13.34m。线路线间距在13m～34m之间。线路最大坡度为25.093‰，最小坡度为2‰，线路埋深在10m～20m之间。隧道断面均为标准的单线单洞区间隧道。南京南站站～岔路口站区间隧道通过的围岩为②-2b4淤泥质粉质粘土层、②-3b2-3粉质粘土层、③-3-1b1-2粉质粘土层、J3x-1强风化泥质粉砂岩层、J3x-2中风化泥质粉砂岩层。隧道断面内大部分都附存③-3-1b1-2粉质粘土层、J3x-1强风化泥质粉砂岩层、J3x-2中风化泥质粉砂岩层，岩层所占比例较大。概括来讲，盾构掘进断面大部分在泥质粉砂岩层中。本区间场地地下水主要为孔隙潜水，赋存于①层填土和②层新近沉积土中，而③层粘性土为相对隔水层，水位埋深标高约为8.70～9.00m，所以本段区间盾构掘进断面内基本无地下水。区间平面图2-1：图2-1区间平面图32.2盾构施工工艺流程2.2.1盾构施工工艺流程盾构施工工艺流程详见图2-2。施工场地布置、施工前准备盾构基座安装盾构后配套下井、盾构吊装调试止水装置安装反力架安装洞门破除盾构出洞同步注浆盾构推进姿态测量管片拼装隧道测量二次注浆进洞准备工作凿除洞门洞门地基加固盾构出洞竣工区间联络通道施工盾构解体、吊出洞门地基加固图2-2盾构施工工艺流程图42.2.2盾构施工工艺特点与其他施工工艺相比，盾构施工工艺具有如下特点：⑴在隧道穿越地面建筑物群或隧道上方有较为密集的地下管线时，可以较好的控制地面的沉降，基本上不影响隧道上方的建构筑物，减少工程拆迁量，降低工程成本；⑵除盾构的工作井外，沿线不需要降水，节约地下水，保护了水资源；⑶施工占地小，对外界的负面影响小，除盾构的工作井外，施工时的地面作业很少，施工隐蔽性好，因施工噪音及震动所引起的环境影响也小；⑷隧道施工所需的费用和技术难度基本上不受隧道覆土厚度的影响，特别适宜于建造覆土深的隧道；⑸当隧道穿越河底或海底时，隧道的施工不会影响到航道的通行，也完全不受气候的影响；⑹盾构施工的机械化程度高，科学技术含量高，工人的劳动强度低，施工的效率高，能够保证工程质量和工期要求。5第3章施工部署3.1总体施工安排区间隧道掘进分为三部分，分别为初始掘进→正常掘进→贯通掘进，为了提高掘进效率，故将初始掘进先进行73环；掘进完成后进入正常掘进过程，正常掘进过程中必须严格对盾构掘进轴线、管片拼装质量、地面沉降三方面进行控制，当掘进至距接收端洞口80～100m处进入贯通掘进阶段，需进行全线贯通测量校核，准确定位盾构机头的坐标位置和姿态，并根据测量结果，确定盾构推进方案，保证盾构机顺利、安全、准确地进入接收井，完成整体掘进过程，之后进行刀盘维修，为进行下一段掘进作好准备。盾构隧道管片由南京力高建筑构件有限公司分包生产。3.1.1正常掘进控制要点及注意事项⑴盾构掘进轴线的控制盾构轴线的控制是盾构工法的重点，掘进时必须注意以下几个方面：①控制好掘进的技术参数，如土压、推速等。当土压过低时，不仅容易造成地层的沉降，而且对盾构轴线的控制也有影响，容易造成盾构下沉；另外注浆的位置及压力，注浆压力过大一方面对地层的扰动较大，另一方面也会使得盾构向注浆位置的反方向移动，不利于盾构的轴线控制；②正确进行盾构千斤顶的编组及分区油压的控制，推进时对千斤顶选择的正确与否直接关系到盾构轴线的轨迹，在盾构轴线控制一节里，针对各种不同盾构轴线位置详细的列出了千斤顶编组及分区油压控制对盾构轴线控制的作用；③合理使用盾构的铰接装置，当盾构偏离隧道设计轴线较多、盾构进行小半径曲线施工时或者盾构姿态极差时，通过调整千斤顶的编组与选择及分区油压控制都较难以达到目的时，可通过开启盾构铰接装置，具体的操作为：根据盾构的偏离程度计算盾构中折每一步的转折角度，先开启盾构的超挖刀进行超挖施工，超挖的长度一般为盾构的半个到一个盾构机身的长度，然后根据计算调整盾构的中折装置，再辅以千斤顶编组及分区油压控制，进行掘进施工，推进时根据盾构姿态的测量数据随时调整中折角度，直到盾构回到设计轴线上来。⑵管片拼装质量的控制管片拼装质量直接影响隧道的结构质量，必须注意以下几点：①必须合理使用管片，本合同段采用的是通用管片，对管片使用要求较高，管6片拼装手必须熟悉管片特征；②必须做好管片的运输、保存；③注意成环隧道的保护。⑶地面沉降的控制地面沉降会直接危及地面建筑物的安全，掘进中必须要控制好地面的沉降，掘进操作必须注意以下几点：①土压升高或降低对地面建筑物都是不利的，容易造成地面的隆起和沉降，所以在掘进过程中要严格保持掘进面的土压稳定，一般所采取的措施为严格控制螺旋输送机的排土量与刀盘的切削土量，控制两者相等；还要根据地层的变化合理的对加入的泡沫量进行调整，以更好的改变土体的塑流性，使土体变得更为均匀可以较好的把压力传递至开挖面上，防止开挖面的水土流失过多；②同步注浆保证注浆量和和注浆压力；③二次补注浆注浆量用雷达探测结果决定。注浆时用注浆量和注浆压力进行双控；④推进过程中严格控制好推进速度，使推进速度尽量稳定，必须保证盾构的连续稳定作业。⑤根据沉降量检测结果及时调整推进速度、出土压力、同步注浆量及压力参数。⑻在整环管片脱出盾尾后，再次按规定扭紧全部联接螺栓。3.2同步注浆及回填注浆采用盾构施工法，在管片和地层之间将产生空隙，该空隙必须充填，否则，隧道周围的地基会有较大变位（主要由盾尾空隙引起）。因此，及时进行背后注浆是盾构工法中必不可少的环节。同时，背后注浆具有提高隧道的止水性能和确保管片衬砌的早期稳定性。背后注浆采用盾尾同步注浆和二次补注浆两种方式。3.2.1盾尾同步注浆盾尾同步注浆是利用盾构设备中的同步注浆系统，对随着盾构向前推进、管片衬砌逐渐脱出盾尾所产生的建筑间隙进行及时充填的过程。注浆材料同步注浆是保证管片拼装质量的关键所在，其目的在于控制隧道变形，防止管片上浮，提高结构的抗渗能力。良好的浆液性能体现在一下几个方面：①浆液充填7性好；②浆液和易性好；③浆液初凝时间适当，早期强度高，浆液硬化后体积收缩率小；④浆液稠度合适，以不被地下水过度稀释为宜。根据以上几点结合本合同段的地层土质状况，同步注浆采用水泥砂浆。同步注浆浆液配合比（配成1m3浆液）水泥粉煤灰砂膨润土水初凝时间7d强度（MPa）压浆效果50Kg726Kg550Kg50Kg420L6～7h﹥2不常堵管3.2.1.1注浆控制参数⑴注浆压力为了使浆液很好的充填于管片的外侧间隙，必须以一定的压力压送浆液。注入压力大小通常选择为地层阻力强度（压力）加上0.1～0.2MPa的和。地层阻力强度是由土层条件及掘削条件决定的，通常在0.1～0.2MPa以下。根据本合同段的地层土质条件，注浆压力初步设定为0.19MPa。⑵注浆量同步注浆量q可按此式估算：q=[π/4(D12-D22)]Lα式中：D1：盾构直径，D2：管片外径L：盾构（背后注入）的全长α：充填率=1+α1+α2+α3+α4α对正确估算注入量至关重要，α1：注浆压力决定的压密系数；α2：土质系数；α3：施工损耗系数；α4：超挖系数。用数值表示注入量α非常困难，至今仍把施工实绩和经验数据作为大致的选定目标，具体数据见下表所示。注入率系数表符号因素推算的增加比例的范围设定系数α1注入压力产生的压密加气1.30～1.500.4不加气1.05～1.150.1α2土质1.10～1.600.35α3施工损耗1.10～1.200.10α4超挖1.10～1.200.158通过估算，每环注浆量为3.7m3左右（注浆量应控制在130%～180%之间）。施工过程中若注入量持续增多，应检查有无超挖、漏失；若注入量低于理论注入量，可检查一下浆液配比、注浆设备等方面的原因。⑶注浆流量同步注浆非常重要的参数就是要建立注浆流量与盾构推进的关系。如果注浆流量大于盾构推进的速度，则浆液会发生跑浆现象，甚至会穿过盾尾进入盾构机内，污染拼装的工作面；如果注浆流量小于盾构前进的速度，则会在盾尾脱出的部位造成一定的沉降。按盾构推进速度20mm/min计算注浆流量值为54L/min。3.2.1.2注浆注意事项⑴制浆时的注意事项①材料投入顺序要正确，计量要准确；拌和时间要连续，不能间断；严格控制搅拌的时间、速度。②使用材料要合适，杜绝使用过期、不合格的材料；⑵运输、注入时的注意事项①使用搅拌装置，保证浆液在运输过程中不出现分离；②经常检查从注入孔到泵的输浆管路的畅通状况；③掌握注入孔位置的阀门和泵的工作状况；严密观察注入压力、注入量的波动状况；④注意注入结束时从注入孔阀门的关闭到移动输浆管的工作顺序；取下注入孔的阀门时，应装上柱塞；⑤管片出现破损、上浮等现象时先采取封堵措施后再注浆；⑥当浆液从管片外漏时，应暂停注浆，待采取措施后再行注入；⑦废浆液及时用排污泵通过排污管线排到地面；⑧作业结束后，作业员必须对制浆设备、泵等进行彻底的清洗。3.2.1.3注浆标准及效果检查⑴注浆压力达到设计压力，注浆量达到设计注浆量的80%以上。⑵注浆效果检查主要采用分析法，即根据压力、注浆量等结合管片、地表及周围建筑物量测结果进行综合评价。⑶对拱顶部分采用超声波探测法通过频谱分析进行检查，对未满足要求的部位9进行补充注浆。3.2.2二次补注浆二次补注浆采用后方注浆方式，即在后几环注浆孔进行壁后注浆。二次补注浆主要是弥补同步注浆的不足，以下三种场合需要进行二次补注浆。⑴雷达检测管片外有不实空洞；⑵注入浆液的体积缩减部分的补充注入；⑶为了提高抗渗透性。3.2.2.1注浆孔位置及构造管片的吊装孔兼作二次注浆孔。从便于施工和注浆效果两方面综合考虑，二次补注浆孔的位置宜选择在管片两侧。⑴直线段：注浆孔在管片两侧交替选择；⑵曲线段：注浆孔的位置最好选择在曲线外侧管片注浆孔。注浆孔的断面布设图见图3-1