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厦门地铁1期二标段盾构施工筹划中铁十二局集团有限公司2012.10.7一、工程概况二、工程地质三、水文地质四、原设计盾构施工安排主要内容五、盾构施工总体筹划六、影响盾构掘进因素分析七、盾构穿越特殊地段处理方案八、建议一、工程概况厦门市轨道交通1号线一期工程土建2标含两站三区间，软件园站设计采用放坡开挖，集美大道站设计采用分期明挖结合盖挖施工，诚毅广场站～软件园站区间、软件园站～集美大道站区间、集美大道站～崎沟站区间三个区间采用盾构法施工。标段全长2.88km。二、工程地质1、诚毅广场站～软件园站盾构区间诚毅广场站～软件园站区间盾构穿越主要为粘土、孤石群及花岗岩凸起、拱顶为砂层地层。2、软件园站～集美大道站盾构区间盾构穿越地层主要为砂层、孤石、上砂下花岗岩地层。3、集美大道站～崎沟站盾构区间集美大道站～崎沟站区间盾构穿越砂层及风化花岗岩地层。三、水文地质根据区域水文地质资料，本段盾构区间地表水体属咸水，且埋深较浅，具有腐蚀性，需按设计规定设防，地面大都是鱼塘，从共同沟开挖情况来看，地下水比较丰富。四、原设计盾构施工筹划方案根据施工现场提供始发条件，采用两台土压平衡式盾构机从由诚毅广场站大里程端始发前往软件园站，在软件园站过站后二次始发前往集美大道站，到达集美大道站后再次进行盾构的站外过站，然后再次始发，前往崎沟站，最后在崎沟站小里程端吊出盾构机，完成整个标段的盾构施工。五、盾构施工总体筹划六、影响盾构掘进的环境因素分析与对策1、始发井滞后和过站车站滞后是影响盾构掘进总工期的关键因素之一，因此，需要对始发车站进行工序调整和配筋加强与早强混凝土等技术措施；2、过站方式也会影响总工期，每一次站外过站比站内过站多一个月，需要对车站进行优化设计；3、盾构掘进顺序安排也影响盾构工期，每一次盾构转场要多一个月，尽量采用盾构一直掘进方案；4、诚毅广场站～软件园站～集美大道站有大量漂石、三个区间都有上软下硬地层、软件园站～集美大道站隧道上为富水砂层地层严重影响盾构速度，需要提前处理；5、三个区间盾构均要下穿浅覆土、道路、桥梁河道大大降低掘进速度，需要进行加固措施。七、盾构穿越特殊地段需要提前处理方案1、隧道内存在孤石地段需要详勘后再设计处理方案诚毅广场站～软件园站～集美大道站两个区间隧道内已经勘察出高强度的大漂石。借鉴技术之一：跨孔孤石探测技术先进长沙地铁2号线盾构与五一广场站相连处孤石较多，设计为明挖，方案可靠，否则盾构无法通过。较少孤石段利用详勘孔插入电极进行跨孔高密度探测，根据孤石与四周图层电阻率相差大特点对孤石进行定位,准确率100%。借鉴技术之二：地面注浆与盾构改造联合处理孤石技术长沙地铁2号线7标首先采用跨孔高密度准确探测孤石；然后对孤石强度进行试验得出强度小于40MPa，对无规律孤石群排列破除机理进行分析；最后通过地表注浆固定孤石和在刀盘开口率较大的地方焊接非封闭式格栅直接破除孤石头，处理过程中通过增加螺旋机检查口及时清出破除孤石块，最终顺利完成强度低的孤石群。借鉴技术之三：地面处理孤石技术在深圳、广州地铁采用人工挖孔、冲击钻、地面深孔爆破成功处理孤石的案例，但工作量大，处理后也有风险。台山核电站取水隧道采用泥水盾构施工，通过海上走航式地震法物探和钻孔验证相结合的方法对陆域侧基岩及孤石存在的区域进行勘探，在海中进行孤石和基岩凸起爆破有成功案例。深圳地铁始发井端头为全风化的花岗岩地层，地下水位在地面以下1米，必须进行加固处理，考虑到端头以外3米有一个暗渠，如采用注浆或旋喷桩加固方式，地面条件不足，根据各方案比选，采用冷冻方式进行端头加固。在这个范围内存在的孤石也通过冷冻方式予以固结，采用盾构机直接切削，盾构平稳的始发，未发生刀具损坏等问题。借鉴技术之四：特殊处理孤石技术广州地铁3号线采用盾构机切削孤石失败实例该项目对孤石勘探工作未重视。右线第一次遭遇孤石未提前进行处理就采用盾构进行孤石处理，导致15米孤石区历时107天，刀盘严重损坏，刀座变形，更换刀具51把，地面塌陷。10米后再一次遭遇孤石，对孤石的认识和危害没有足够的认识，仍采用盾构进行施工。气压换刀无法建立，通过盾构后退洞内注浆、掌子面喷射混凝土进行了3次带压进舱换刀，耗时85天，在总计不到30米的隧道范围内，共耗时192天，工程付出了巨大代价。其余少量孤石段建议采用人工挖孔爆破清除。根据经验和教训，需要详勘结合跨孔高密度探测后确定处理方案。由于孤石强度大于150MPa无法用盾构处理方案，软件园站两侧详勘存在大量孤石群，建议改为明挖隧道；桥下有大量孤石建议改为暗挖；2、隧道上方液化砂层和存在风险地层进行加固方案由于地下水比较丰富，盾构掘进容易发生喷涌导致上部孤石吊入开挖仓，甚至地面塌陷，建议对隧道上方有孤石地层进行加固处理；诚毅广场站～软件园站盾构隧道下穿海翔大道共同沟，沟离隧道只有2.5米，隧道拱部为可液化砂层，需要进行加固；对基岩上方砂层和其他地层也要进行加固，实现施工安全。3、上软下硬地层换刀加固区设计方案诚毅广场站～软件园站区间隧道有一段位于风化强度不同花岗岩地层和基岩凸起，软件园站～集美大道站区间隧道存在长距离下半部为花岗岩、上部为砂层。集美大道站～崎沟站也有基岩凸起和上软下硬地层，而且覆土较浅，姿态不易控制，刀具偏磨严重，换刀频繁，根据国内类似工程经验，需要100~200米设置换刀加固区。否则，施工进度慢，风险大，可考虑联络通道加固区兼盾构换刀区。4、浅覆土回填需要增加注浆加固方案三个区间都有超浅埋掘进，施工前需要回填，但回填密实度差，掘进中容易塌陷，又处于始发或接收段，风险较大；掘进后富水地段管片容易上浮形成错台和渗水，为了施工安全和质量可控，建议在回填中预埋注浆管注浆来增加整体性。5、碧溪需要增加加固方案软件园站～集美大道站区间施工过程中需下穿碧溪，隧道拱部到地面为砂层，两侧为河堤，设计没有措施，施工风险较大，施工前需要进行预加固。6、富水砂层区间地面袖阀管加固方案软件园站～集美大道站区间隧道存在长距离下半部为花岗岩、上部为砂层，地下水丰富，从共同沟开挖情况来看，地下3米大量有孤石，盾构掘进容易喷涌塌陷，导致孤石塌入开挖仓，施工后隧道容易上浮，导致成型隧道渗漏严重，南京运营地铁由于覆土为砂层，运营隧道上浮10cm多。为了施工安全、质量可控和今后运营安全，建议在地面增设袖阀管注浆加固。八、建议方案1、建议车站设计为站内过站从目前施工情况来看，盾构工期不能满足总工期要求，盾构施工到软件园站时，还没进行地面回填，不具备站外过站，而且后配套不能从车站前移动，集美大道站被交通道路隔开，严重影响过站进度，建议优化车站设计，便于实现站内过站。2、建议调整隧道坡度由于三个区间均有上软下硬地层，盾构施工进度较慢，存在窝工；刀具磨损严重，费用较高；换刀频繁，风险较大，建议在满足施工条件下适当调整坡度，减少上软下硬地层，尽量在车站设排水。3、建议集美大道站采用一期围挡施工由于采用两次围挡倒边施工，工序复杂，工期较紧，盾构过站也不方便。为了施工方面，确保工期，建议采用一期围挡施工。请专家指正！谢谢！