2重要站点技术节点专项方案

2、重要站点、技术节点专项方案225桐梓坡路站至望月湖站区间穿龙王港施工组织方案１、编制依据（１）根据招标设计说明及图纸编写。（２）我单位在其它项目的盾构过江河施工经验。（３）地铁施工相关规范和规程。（４）国内外目前先进的盾构施工技术。（５）现场实地勘察情况。2、工程概述2.1工程概况桐梓坡路站～望月湖站区间，全长约1460m。区间拟采用两台复合式土压平衡盾构机施工。盾构从桐梓坡路站出发，下穿规划桐梓坡路隧道后沿银盆南路向南行进侧穿沁园春小区，而后下穿营盘路隧道和龙王港河后继续前行，下穿望月湖小学后到达望月湖站。右线盾构下穿龙王港河里程：YDK25+890～YDK25+960，左线盾构下穿龙王港河里程：ZDK25+893.002～ZDK25+963.002。盾构机下穿龙王港段全长约70m，龙王港河面宽40m，河床距离隧道顶部约10.5m。龙王港现况以及与隧道关系见下图。图2.1-1龙王港与区间关系平面示意图营盘路隧道龙王港地铁4号线226图2.1-2龙王港现场图·图2.1-3龙王港与隧道关系剖面示意图2.2工程水文地质情况下穿龙王港河段隧道最小埋深约10.5m，隧道范围主要地层为9B微风化板岩、8B中风化板岩，其中微风化板岩最大强度达45PMa，上履地层主要有中、强风化板岩和冲积粉质粘土。在下穿龙王港地段，有中风化板岩与微风化板岩的交界带，属于上软下硬地质类型。地表龙王港河水位常年变化幅度2.00～4.00m，在200年一遇设计YDK25+890杂填土冲积粉质粘土龙王港桐梓坡路站强风化板岩中风化板岩微风化板岩微风化板岩下穿长度约70mYDK25+960盾构掘进方向望月湖站河面宽度约40m约10.5m河底冲刷线杂填土盾构盾构盾构YDK25+840掘进参数试验段50m227洪水下，龙王港河的最大冲刷深度约1.25m。隧道施工时可能与龙王港河构成水力联系，易产生流砂、涌水等，对隧道施工带来很大影响。地下水主要有赋存于基岩裂隙中的基岩裂隙水，水量一般较小，但局部基岩裂隙极发育且裂隙连通性较好地段、构造发育区以及岩溶发育地段，仍存在突涌的可能，应防止局部地段施工中发生涌水，甚至造成局部坍塌等工程危害。3、重难点、风险分析及控制措施根据工程水文地质情况以及盾构施工特点分析，穿越龙王港施工存在以下风险：3.1隧道突涌灌水隧道范围主要地层为9B微风化板岩、8B中风化板岩，上履中、强风化板岩地层较厚，地层相对较稳定，基岩裂隙水量一般也较小，但局部基岩裂隙可能极发育，并可能与龙王港构成水力联系，如果掘进控制不当，可能发生盾尾泄漏涌水、螺旋机喷涌等风险，从而导致河床坍塌，甚至有河水灌入隧道的事故。图3.1-1隧道涌水、图3.1-2盾尾漏水。拟控制措施如下：（1）掘进控制：控制压力保持掌子面稳定；控制掘进速度，保证盾构机均匀、快速的通过，减少非正常停机时间；调节螺旋机前后闸门开度和螺旋机转速，控制出土速度，必要时螺旋机反转。（2）改良碴土：加入泡沫或高分子材料，使碴土保持较好的和易性和不透水性，防止掌子面的水在土仓和螺机中形成流水通道。（3）背填注浆：正常掘进时采用同步单液注浆，当管片出盾尾后三环时进行双液补充注浆，建立盾尾封堵环，防止地下水沿隧道外壁渗透到盾尾或土仓。（4）涌水封堵：准备好聚氨酯、环氧树脂等高分子材料，一旦出现螺机喷涌或盾尾涌水时，可在中盾及盾尾注入高分子材料封堵。（5）信息化施工：采用切实可行的河底监测方法，保证监测数据的准确及时性，并根据监测结果指导施工。228图3.1-1隧道涌水图3.1-2盾尾漏水3.2盾构机磨损隧道范围主要地层为9B微风化板岩，9B微风化板岩：主要组成矿物石英、绿泥石和绢云母等多呈隐晶质-微晶质产出，岩芯呈块状、短柱状及柱状，岩块难折断，RQD值60～80%，属坚硬岩，岩体较完整，岩体基本质量等级为Ⅲ-II类，强度达45ＭＰa。盾构机在硬岩中掘进刀具、刀盘、螺旋机磨损、损坏严重，容易发生刀具失效的风险。刀盘、刀具磨损见图3.2-1。拟采取的控制措施如下：（1）选择破岩能力强的滚刀，对滚刀刀刃外形及材质提出适应性要求。（2）在磨损较多的部位,如刀盘进土口、刀盘开挖面、搅拌棒、刀盘边缘等处,需要大量堆焊网格状耐磨硬质合金,大大提高刀盘的耐磨性能和使用寿命。（3）刀盘前面共设置了5个添加剂注入口，其中3个为专用泡沫口，另外2个为专用的膨润土注入喷口。（4）采用合适的掘进速度和刀盘转速，控制刀盘转数一般控制在１.3～1.8r/min，控制推进速度在15～20mm/min；控制好盾构机总推力，防止刀盘产生变形；土仓内水、土、气压力设定值不宜过高，应设法减少刀盘与正面岩土的挤压应力。（5）准备好开仓工具和备用刀具，必要时进行开仓检查或更换刀具。涌水盾尾漏水229图3.2-1刀盘、刀具磨损3.3刀盘结泥饼通过地质资料显示，龙王港段盾构穿越的板岩地层有泥饼形成的条件。盾构在掘进时可能会在刀盘尤其是中心区部位及土仓隔板前刀盘支撑之间产生泥饼，当产生泥饼后，掘进速度急剧下降，刀盘扭矩也会上升，同时造成刀盘油温过高而使盾构无法掘进，大大降低开挖效率。刀盘结泥饼见图3.3-1。施工中采取的主要控制措施如下：（1）在盾构选型时必须考虑采用合适的刀盘和合理的刀具配置，针对防泥饼要求适量加大刀盘开口率，减少刀盘接触面积，刀具和刀盘开口布置及主动和被动搅拌棒的布置须充分考虑预防“泥饼”的因素。（2）盾构机必须具备对刀盘和土仓有高压水（能添加粘土分散剂）清洗的功能，必要时通过人闸系统人工清理泥饼。（3）通过注入泡沫或分散剂等添加剂，对土壤进行改良，降低碴土对盾构机刀盘刀具的附着性，使碴土具有良好的流动性和弹性，便于螺旋机排出，利于维护土压平衡。（4）通过土仓喷水也可以充分离析粘土，提高粘土的流动性和螺旋机出土效率。（5）采取加水、加冰等冷却措施，防止密封土仓高温高热，可降低结泥饼可能。滚刀磨损230图3.3-1刀盘结泥饼3.4进仓换刀作业由于河底进仓换刀存在掌子面失稳坍塌、河水涌入仓内，造成人员伤亡事故的风险，因此穿越前需对刀盘和刀具进行检查和更换，并且掘进时做好掘进管理，防止出现刀具磨损、刀盘结泥饼现象，尽量避免在河底进仓换刀。进仓换刀见图3.4-1。若必须进仓换刀，风险控制措施如下：（1）采用气压法进仓，可有效防止换刀时掌子面失稳坍塌、河水涌入仓内的风险。（2）采取做泥膜、封盾尾等措施保证气压开仓施工气压的稳定性。（3）严格按气压进仓作业要求，防止作业中出现减压病或中毒等事故的发生。（4）进仓前做好充分准备，尽量减少仓内停留时间，作业中如出现异常必须出仓避险。图3.4-1进仓换刀泥饼进仓换刀2313.5盾构机上漂、超挖盾构机在下穿龙王港后小部分，有中风化板岩与微风化板岩的交界带，属于上软下硬地质类型。盾构机在上软下硬掘进过程中，有导致盾构机上漂和超挖的风险。其控制措施如下：（1）合理利用超挖刀和盾构铰接功能以达到纠偏效果。（2）控制好掘进速度，以保证刀盘充分切削前方硬土。（3）防止上部软弱土体塌方，比较上部区域土压的变化，判断盾构上部区域是否有超挖现象。（4）使用泡沫剂或局部气压法，减小地下水的渗透、流动，保持上部土体的稳定。4、施工技术措施4.1施工前准备（1）地质勘查盾构在穿越龙王港河前，为了准确掌握龙王港河的地质情况要对该段地质进行补充勘查，以便做出有针对性的下穿龙王港河方案。根据详勘及补勘情况确定是否需要进行地层加固。如需加固，要根据现场情况进行编制专项加固方案，并在下穿前完成加固处理。（2）报批手续在施工前尽快完善相关方案及审批手续，经业主、监理及相关管理方验收后方可下穿施工。（3）联动机制与相关单位成立多方联动控制小组，在地面加固和盾构下穿龙王港河等施工时，便于沟通协调和加强安全防护，一旦出现险情能够及时进行应急救援，将风险降到最低。（4）盾构机各系统检查维修盾构机临近龙王港河堤岸前80m，停机对设备进行彻底的检查和维修（刀具、注浆系统、盾尾刷等），以确保盾构机良好的状态下穿龙王港河。①盾构机同步注浆系统、泡沫系统检查及维修232对盾构机同步注浆系统和补充注浆系统进行检查和清理，保证注浆系统完好。同时，对泡沫系统进行检查和疏通，确保碴土改良功能可用。②土压平衡系统及数据传输系统检查及维修清理土压传感器，检查传感器的连线，确保土压力在面板显示正确；维修数据传输系统，确保可用。③盾构油脂注入系统检查及维修为确保盾尾注浆时不漏浆或少漏浆，必须对盾尾油脂注入系统进行检查维修，检查油脂泵、油脂管路，确保油脂管路畅通。④刀盘和刀具检查及维修对盾构机刀盘磨损的地方要用耐磨合金进行补焊，确保刀盘的掘削性。检查刀具，必要时进行更换，确保刀具的耐磨性，避免因刀盘或刀具原因而影响下穿施工。4.2盾构掘进施工流程盾构掘进施工流程图详见4.2-1：图4.2-1盾构掘进流程开始设置管理标准盾构掘进同步注浆地面监测是否达到掘进循环进尺电瓶车装料、进洞电瓶车装土、出洞管片拼装，复拧螺栓开挖6m，延伸轨道隧道测量设置管理基准盾构机姿态控制设置管理基准继续下1环的掘进否调整掘进施工参数掘进参数试验段50m2334.3管理标准的的设置与控制盾构在下穿龙王港之前，进行50m掘进试验。即在YDK25+840～YDK25+890进行掘进试验。此试验段地层与龙王港地层基本一致，可根据试验段的掘进情况设定下穿龙王港的盾构掘进参数。在下穿龙王港时，根据现场实际情况，再进行参数微调。（1）土压力的设定过龙王港段隧道埋深约10.5m，围岩以9B微风化变质砂岩考虑，围岩自稳性较好，理论上可欠压掘进，但考虑岩层裂隙可能与河水联通，为防止河水突然贯入土仓，因此宜采用气压辅助模式掘进，土仓压力一般可设为河水水头压力+0.2bar。（2）推进出土量控制由于盾构机的特殊构造，使其无法观察掌子面情况，我们只能通过出土量的大小和渣样来分析掌子面情况。出土量过大，掌子面就可能出现了坍塌，所以必须控制好出土量。按环宽1.5米计算，每环理论出土量为46.4m，考虑岩土的松散系数，该地层盾构掘进时的实际出土体积约为65-70m/环（虚方），可根据试验段出土量调整。施工过程中一旦有超量现象，必须进行分析和处理。（3）姿态控制掘进时应严格控制盾构机的姿态，最大限度减少每次纠偏的幅度，使其不超过盾构直径的0.4%。每环管片拼好后，及时测量盾构和成环管片与设计轴心的偏差，然后根据每环的测量结果和管片四周间隙情况，对盾构机下一环的推进提供精确依据，及时调整各区千斤顶的伸长量。（4）碴土改良在掘进过程中，为稳定开挖面，防止刀盘产生泥饼并降低刀盘扭矩。采用在刀盘面和土仓内注入泡沫的方法进行土体改良。泡沫的组成比例如下：泡沫溶液的组成：泡沫添加剂一般为2%，水98%。泡沫组成：90-95%压缩空气和5-10%泡沫溶液混合而成。泡沫的注入量按开挖方量计算：300ml/m3-600ml/m3。以下穿实际地质情况而定，试验段数据仅作为参考。（5）参数调整234盾构掘进过程中，通过前盾数据采集及分析系统实时监控、渣样和地面沉降监控反馈的信息进行实时调整掘进参数。4.4管片拼装4.4.1管片拼装流程管片拼装流程见图4.4.1-1：图4.4.1-1管片拼装流程4.4.2管片拼装作业管片拼装一般均按照先下后上、左右交错、纵向插入、封顶成环的工艺进行。（1）拼装过程中按各块管片位置，缩回相应位置的千斤顶，形成管片拼装空间，使管片到位，然后伸出千斤顶完成一块管片的拼装作业，管片拼装手在反复伸缩千斤顶时必须确保盾构机不后退、不变坡、不变向的要求，并要与拼装操作人员密切配合。（2）逐块拼装管片时要注意确保相邻两块管片接头的环面平正，内弧面平正，纵缝的管片端面密贴。（3）最后把封口块管片送到位，伸出对应的盾构千斤顶将封口块管片插入成环，作圆环校正，并全面检查所有纵向螺栓。（4）在管片环脱离盾尾后对管片连接螺栓进行二次紧固，并随时紧固。（5）拼装过程中遇有管片损坏，应及时按规定进行修补。在拼装全过程必须保持已成环管片环面及拼装管片各个面清洁。管片环成型整圆管片选型、下井和运输组织管片就位管片安装区