开滨区间盾构机到达专项施工方案(201408凿洞门)

中铁隧道集团有限公司CHINARAILWAYTUNNELGROUPCO.LTD.长株潭城际铁路CZTZH-1标段开滨区间盾构到达专项施工方案编制：审核：批准：时间：中铁隧道集团有限公司长株潭综合Ⅰ标项目经理部二〇一四年八月开滨区间盾构机到达专项施工方案-1-1、编制说明1.1编制依据（1）合同文件相关条款（2）施工设计图纸（3）规范及标准①《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》(TB10753-2010)②《盾构法隧道施工与验收规范》（GB0446－2008）；③《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）④《建筑地基处理技术规范》（JGJ79－2002（4）开滨区间实施性施工组织设计（5）开福寺站~滨江新城站地质勘察报告（6）工程现场施工调查情况。1.2编制原则（1）贯彻执行国家方针、政策及相关的工程施工规范、规定及当地政府的相关制度。（2）确保满足建设单位、监理单位、设计单位要求，满足盾构出洞安全要求。（3）与一工区联系沟通，确保方案现场可实施。（4）符合国家和地方关于环境保护、职业健康安全、水土保持及文物保护、节能减排的要求。2、工程概况2.1工程概况滨江新城站～开福寺站盾构区间隧道西起滨江新城站，经长沙船舶厂入江，穿越银盆岭大桥到达开福寺站。区间盾构起止里程WKD5+838.3～WDK8+550m，全长2711.7m。由于开福寺站未达到盾构吊出条件，盾构已于2013年12月底停机，左线停机里程为ZWDK5+845，右线停机里程为WDK5+855。平面示意图如图1为满足盾构出洞安全要求，已按照湘江隧道开福寺站工作井端头加固设计图对盾构到达段地层进行了注浆加固。开滨区间盾构机到达专项施工方案-2-图1西端头加固区平面示意图2.2端头地质情况根据地质勘查孔Jz-Ⅲ109-湘60（距出洞里程1.6米）显示，从上至下依次为4.5米厚（1）0人工填土层，4.8米厚（2）1-2粉质黏土层，3.0米厚（5）1-2粉质黏土层，0.5米厚（5）7-2细圆砾土层，14.3米厚（9）1-2强风化板岩，以下为（9）1-3弱风化板岩。洞身埋深22米，洞顶上部强风化板岩厚度约7.5米，洞身地层大部分为强风化板岩，下部为弱风化板岩。2.3盾构到达开福寺站的重点、难点（1）盾构到达段盾构掘进控制盾构出洞时开福寺站只施工了围护结构和主体结构的底板，所以盾构在到达段掘进时对推力控制要求十分严格，以保证开福寺站围护结构稳定安全。（2）盾构出洞密封处理盾构到达段紧邻开福寺，寺内有一人工湖（碧浪湖2.0米深），出洞位置距离碧浪湖只有20米左右，且开福寺站主体结构未施工，出洞帘布橡胶板只能固定在围护结构上，所开滨区间盾构机到达专项施工方案-3-以在围护结构上固定帘布橡胶板需找平及植筋固定，其找平和植筋效果好坏直接影响密封效果，是盾构出洞的关键。（3）接收托架的定位与固定由于盾构出洞时要上接收托架，方可进行下一步操作，接收托架的高程水平中线位置是否准确以及其牢固性是否可靠，直接关系到盾构出洞的成败。3、施工计划3.1盾构到达施工范围及内容根据前期安排为缩短工期，在开福寺站未施工主体的情况下盾构出洞。盾构到达是指盾构沿设计线路，自盾构停机位置掘进至区间隧道贯通后，然后从后期围护结构凿出的洞门处进入开福寺站西端井内的整个施工过程，以盾构主机推出洞门上接收托架为止。3.2盾构到达施工具备条件（1）开福寺站西端头井底板施工完毕。（2）通过洞门探孔探明出洞地层地下水情况，发现地下水异常及时进行注浆处理，保证出洞安全。（3）在盾构到达施工前，盾构掘进相关人员、材料、设备等准备到位，出洞所需的帘布橡胶板、折页压板、接收托架等准备到位。3.3盾构达到施工计划安排详见盾构到达施工计划安排图序号项目名称开始时间结束时间持续时间1水平探孔在开挖过程中施工2洞门凿除2014年9月25日2014年10月9日15天3垫高桁架安装固定2014年9月25日2014年9月28日3天4接收托架安装2014年9月29日2014年9月30日2天5防水密封装置安装2014年9月25日2014年10月9日15天6出洞渣土清理2014年10月9日2014年10月10日1天7接收托架精确定位2014年10月10日2014年10月10日1天8最后6环安装2014年10月11日2014年10月12日2天开滨区间盾构机到达专项施工方案-4-4、盾构到达施工工艺技术4.1盾构到达施工主要内容（1）分别于盾构掘进前对盾构机姿态即VMT导向系统进行人工复核测量；（2）到达洞门轮廓测量放样；（3）根据洞门放样结果确定盾构姿态控制方案并进行盾构姿态调整；（4）接收托架的固定；（5）近洞10环管片拉紧；（6）碴土清理；7）导轨安装、加固；8）洞门防水装置安装及盾构推出隧道；9）洞门注浆堵水处理；（10）盾构上接受托架。4.2盾构施工工艺要求1、测量和姿态调整盾构机姿态人工复核测量：在盾构停机前已对洞内所有的测量控制点进行一次整体的、系统的控制测量复核，对所有控制点的座标进行精密、准确的平差计算。恢复掘进前对VMT导向系统进行复核测量。在盾构到站前的导向系统恢复时，充分利用在线路复测的结果，用测量二等控制点的办法精确测量测站、后视点的座标和高程（测量经纬仪和后视棱镜的座标和高程）。同时，在贯通前进一步加强管片姿态监测与控制。2、到达洞门测量放样根据预计盾构到达姿态和设计洞门情况，在盾构到达前对所需洞门进行测量放样，洞门直径控制在9800㎜。必要时根据出洞前盾构测量结果对洞门进行相应的处理。3、盾构姿态调整根据盾构姿态测量和洞门测量结果，讨论制定盾构姿态调整方案，并逐渐将盾构姿态调整至设计的位置，由于接受架下方桁架为提前加工，固盾构出洞姿态高程上比设计相差不超过40㎜。确定盾构贯通姿态时，一般考虑盾构到达时施工进度较慢，盾构存在下沉开滨区间盾构机到达专项施工方案-5-的情况，盾构停机前盾构姿态已抬高20mm。4、洞门导轨安装为保证盾构贯通后能及时推出洞门，在洞门围护结构凿除完成后便安装导轨。导轨长度为围护结构厚度，高度根据预计盾构贯通姿态与洞门圈之间的空隙确定（为保证盾构能顺利推上接受托架，导轨近洞门掌子面端可适当低于刀盘20mm）。导轨由δ＝20mm钢板（植筋固定在洞门圈上）、在钢板上焊接43kg/m钢轨组成。见图4-1图4-1洞门导轨示意图在凿除的洞门与接收架之前有1.2米的主体间距，采用型钢支撑导轨的形式，导轨与接收台架上的轨道对接。5、到达前二次注浆盾构机恢复掘进后至盾构机出洞，二次注浆持续跟进，保持在脱出盾尾3环以后管片全部二次补强注浆，以减小地下水对出洞的影响，如有必要可适当停机进行二次注浆。注浆采用双液注浆，一般采用以水泥净浆为A液、水玻璃为B液，A、B液混合后的凝结时间应为1～2min。浆液材料为32.5#普通硅酸盐水泥和浓度为34Be’的水玻璃。水灰比控制在1：0.4~0.6，双液浆混合体积比为1：1，在二次注浆前根据实验现场调整水灰比。6、洞门水平钻孔探明地下水情况为准确判断盾构出洞时地下水情况，需先用取芯钻机在洞门范围内施工水平钻孔穿越连续墙，之后采用风钻，探明地下水情况，提早发现问题并及时处理。探孔施工应根据开福寺站探孔深度为进入地层12米，分上中下三部分布置探孔，目的是全面判断洞门范围内地下水情况。探孔布置图如下：洞门圈导轨开滨区间盾构机到达专项施工方案-6-图4-2探孔布置示意图7、开福寺站围护结构的凿除由于开福寺站围护结构为地下连续墙，厚度1200mm，内有钢筋笼，因此应在盾构到达之前搭设脚手架，将洞门范围内的围护结构由上至下采用风镐进行凿除，将地下连续墙靠主体结构侧的钢筋割掉，保留内层（靠地层侧）钢筋，做到在到达之前对端头地层的保护。管片吊机卸车、倒运管片管片安装区清理管片安装与连接二次螺栓紧固及管片检查盾构掘进掘进完成管片就位缩回安装位置油缸施工准备结束图4-3洞门凿除支架示意图8、到达段掘进施工根据贯通前20m段地质条件及隧道埋深情况，确定该段隧道掘进施工参数如下：土仓压力：1.5~2.0bar推力：2500T以内开滨区间盾构机到达专项施工方案-7-每环出碴量：不大于12车每环注浆量：13m3以上注浆压力：2.0±0.5bar同步注浆配比为（kg/m3）：水泥200粉煤灰350膨润土200砂600水446恢复掘进后，需派人24小时在开福寺站对侧墙及洞门处进行观察，观察人员以电话与工地调度或主控室直接联系（提前检查侧墙及地面情况，包括硬化地面有无裂缝、侧墙及其他结构有无变形、裂缝、隆陷等）；对地面监测点加大监测频率，每天两次（上午8点和下午6点）以上；在加强地面监测的同时需对开福寺站侧墙进行监测，监测频次每天两次以上，侧墙监测需与一工区协调，监测方式方法同其施工监测。并及时将监测结果反馈至掘进施工现场，指导现场施工。土仓压力根据地面、侧墙及洞门监测结果进行适当调整。另外，在恢复掘进时，根据最后一次复核控制测量结果确定的盾构贯通姿态进行盾构姿态调整，确保盾构按预计的姿态顺利贯通。盾构进入贯通前5m段时，为保证开福寺站侧墙的稳定，需逐渐降低土仓压力、总推力和掘进速度、刀盘转动速度，控制注浆压力等。主要掘进参数为：土仓压力：1.0～0.5bar总推力：2000～1500t刀盘转速：1.7～1.5rpm在距围护结构1.5m时，逐渐将土仓内碴土出空，推进速度降低至10mm/min以下。9、近洞15环管片拉紧为保证近洞口15环管片的稳定，在管片四处同线的纵向螺栓处采用“耳朵”+100的槽钢进行拉紧。如图4-4、5所示开滨区间盾构机到达专项施工方案-8-图4-4洞内管片拉紧示意图图4-5洞口纵向拉紧图10、盾构接收托架准备与安装盾构接收托架由专业设计加工而成。盾构接收托架准备与安装分两步进行：第一步：洞门凿除完成后，按照预计盾构贯通姿态对接收托架进行定位。定位后，做好加固材料准备；耳朵100槽钢开滨区间盾构机到达专项施工方案-9-第二步：待盾构贯通后根据盾构机实际姿态再次对接收托架进行准确定位。定好位后对接收托架进行加固（可与清碴同步进行）。接收托架定位具体要求为：①根据盾构姿态确定托架中心线，保证托架中心线与盾构中心线一致；②托架以2.0‰上坡（盾构前进方向）确定高程，托架靠近到达洞门端高程根据盾构高程确定。接受托架四周焊接加工好的牛腿，并用Φ20的膨胀螺栓固定在主体结构底板上，托架后方用H200型钢+钢板固定在东端侧墙上。托架侧面也用H200型钢+钢板分别固定在侧墙与底板上。保证盾构机接收时接收托架的稳定性。详见附图一11、盾构到站（1）碴土清理盾构掘完地下连续墙后，会有大量碴土掉落在洞门圈内和洞门外。当盾构推进到位停止后，便可进行碴土清理。施工人员清碴前必须先认真观察洞门圈内是否有松散的混凝土块或碴土等，清除危险物后再进行清理碴土。清理碴土时注意保护洞门圈内的导轨。（2）预留钢筋割除碴土清理完后，割除洞门凿除时预留的钢筋。割除钢筋注意事项如下：①需认真检查洞门上部稳定情况，检查内容包括：刀盘周围地层稳定情况、人工挖孔桩破坏情况、刀盘周围地层涌水涌砂情况等。②经过检查确认没有危险且割除钢筋后不会造成涌水涌砂等不稳定情况后，再割除预留钢筋。③钢筋割除时由两边向中间，先割除底部再割除上部。④钢筋割除时必须将钢筋根部的混凝土凿除干净，保证钢筋割除后满足盾构通过净空要求。⑤钢筋割除完后，再次检查并清除侵入盾构通过净空内的钢筋和混凝土，确保盾构顺利通过。（3）最后6环管片安装盾构机通过贯通面后，还需安装1509～1514（1514为最后一环管片，伸出洞门约0.5m）共6环管片。该6环管片安装时，由于盾构前方没有了反推力，将可能造成管片与管片之间的环缝连接不紧密，容易漏水。同时，由于注浆也受洞门密封装置密封效果影响，易产生漏浆，从而导致管片下沉。因此最后6环管片安装时应注意如下事项：开滨区间盾构机到达专项施工方案-10-安装管片时，控制油缸推力。管片螺栓必须进行两次紧固，一次在管片安装时，第二次在下一环掘进时。盾尾进入临时洞门圈后需注浆填充洞门圈，总注浆量为：15.5m3。在盾尾进入洞门圈后停止推进