盾构到达专项施工方案

第1页共18页1、工程概况本标段线路始自于XXXX广场，线路与规划的七号线并行下穿XX南站西广场后，再下穿钟三路地下人行通道，之后下穿XX南站内河涌、上跨七号线韦涌站~XX南站正线区间，再下穿韦涌、石壁涌、海怡大桥桥桩至出洞口，后经U型槽段、地面线段进入大洲车辆段。图1-1工程示意图入段线盾构里程为RDK0+146.103~RDK1+384.360，长度为1238.257m；出段线盾构里程为CDK0+147.548~CDK1+675.000，长度为1527.452m。出入段线隧道埋深为3~13m，隧道间距7~181m，最大坡度为32‰，出段线最小转弯半径R=210m，入段线最小转弯半径R=250m，为保证最小转弯半径要求及提高管片拼装效率，盾构隧道采用1.2m及1.5m两种规格管片衬砌，1.2m管片用于急曲线段隧道施工，1.5m管片用于非急曲线段隧道施工。盾构施工从XX南站西广场既有盾构井始发，在暗埋段南侧盾构井吊出，为确保目标工期实现，我司投入两台日本三菱泥水平衡盾构机参与本标段隧道掘进工作。2、到达端头情况2.1到达端地层情况吊出端头地层在洞门拱顶以上为主要为2-1B淤泥质土，隧道范围内主要为全断面2-2淤泥质粉细砂地层，底部为2-2淤泥质粉细砂地层，地下水位在地表以下1~1.5m范围左右，吊出端头整体地质条件较差。吊出端地质情况详见图2-1所示。第2页共18页图2-1到达端头的地质图表2-1端头主要地质性能表层号岩土名称状态或风化程度主要工程地质特征渗透系数(m/d)1填土松散～稍密为人工堆填，均匀性差0.5002-1B淤泥质土流塑～软塑主要由粉粘粒组成，局部含较多粉细砂，微透水0.0032-2淤泥质粉细砂松散局部含较多粘粒或淤泥，中等透水2.0002.2加固情况盾构机吊出端头采用双管旋喷桩加固，地层加固范围为端头外10m，加固深度为隧道以上、下3m范围。采用ø600旋喷桩，咬合150mm。双重管旋喷要求浆液的喷射压力大于22MPa，压注浆宜采用42.5R级的硅酸盐早强水泥，可根据需要加入适量的外加剂及掺合料，水泥用量应通过试验确定，水泥浆液的水灰比一般为1.1～1.3，并根据施工实际情况确定。旋喷桩加固后土体28d无侧限抗压强度不得小于2MPa。第3页共18页图2-2到达端头加固图3、盾构机到达3.1盾构机到达操作流程图3-1盾构机到达操作流程图掘进至连续墙监理节点验收水平探孔径向孔、盾尾管片注浆开仓刀具检查盾构掘进出连续墙盾构机姿态复测安装托架托架准备复测位置清理混凝土块盾构机出洞安装止水布帘第4页共18页当盾构机到达接收井端头加固区域时，首先利用同步注浆、超前注浆、管片壁后二次注浆等措施，切断流向盾构刀盘掌子面的水源。当盾构机掘进到刀盘接触接收井洞门连续墙时即停止掘进，将泥水仓泥水排空，检查掌子面地下水情况，在确保无地下水流的情况下开始进行洞门破除，在盾构机破除洞门前完成洞门密封安装和接收台初步就位工作。完成洞门凿破除后，快速清理渣土，将盾构机顶出洞门；盾构机顶出洞门时利用洞门帘布橡胶、折形压板等密封装置快速将盾壳包裹形成密封，同时通过同步注浆、二次注浆和洞门处注浆封闭可能沿开挖面和盾壳间隙出现的涌水；盾构按照掘进循环（安装管片同时进行同步注浆和二次注浆）继续向前推进至接收台上；在盾壳脱离洞门密封前应打穿洞门位各管片的二次注浆孔检查是否有地下水涌出，在确认无地下水由端头向洞门涌出时方可将盾尾脱离洞门密封，盾构机主机完全推进到托架上后，开始盾构机拆机工作。盾构到达段施工按施工时间先后，分为盾构机掘进至到达区域前的准备工作和盾构机掘进到达段两个阶段。为了确保盾构机安全到达，针对工程实际情况，盾构掘进至到达段前的准备工作包括：接收井端头加固、托架制安、洞门密封装置制安、盾构接收场地硬化等。盾构机掘进到达段至进洞段施工内容包括：盾构掘进至到达段姿态调整及掘进参数控制、管片壁后二次注浆、洞门破除、盾构机推出洞门等。到达段非永久结构管片仅在底部拼装3～4块管片，以满足盾构机推出的反力要求并便于拆卸。3.2水平探孔3.2.1试水目的钻孔的目的在于查明洞门范围内加固土体稳定性和渗水情况，以防止在盾构机到达前，端头土体（洞门）塌方而造成灾害。3.2.2试水步骤根据穗轨建监[2008]62号文《盾构工程重大风险控制关键节点验收管理办法》要求，在盾构到达前，需在洞门范围内的连续墙施钻水平钻孔，沿洞门四周不少于9个，其中始发探孔深度进入加固体不少于2m，到达探孔深度进入加固体不少于2.5m，确保无流沙流泥、无明显线流；，钻孔时应尽量避免钻到玻璃纤维筋的位置，具体见下图。钻孔施工的具体步骤如下：（1）搭设脚手架和工作平台，固定牢靠后，使用Ø100mm钻孔机在洞门范围内依次第5页共18页施钻9个水平钻孔；（2）钻孔达到预定深度后，将钻孔套管取出，并以木方加棉布阀头沿钻孔植入，以便随时观察其变化；（3）钻孔按顺序进行施工。纯玻璃纤维筋范围图3-2洞门镜面试水位置示意图3.2.3结果判断试水结果应从以下几个方面来判断：（1）试水后，孔内如干燥或只有少许渗水情况，则判断状况为优良；（2）如有少量的流水（约为孔径的1/5）情况，则可通过补充灌注7.5MPa的砂浆以封堵渗漏路径；（3）若有大量的涌水或漏砂情况出现，则需重新补充灌浆，补充灌浆的方法、位置和数量可根据实际情况来决定。3.3盾构掘进到达参数3.3.1掘进速度控制入段线盾构刀盘从886环进入（出线1103）端头加固区，在进入加固区前后，盾构推进应尽量保持匀速、平顺，千斤顶推进速度控制在10mm/min以下；在盾构机抵达围护第6页共18页结构连续墙前，掘进速度应逐步降低，最后一环（入891环，出1109环）的推进速度应控制在3mm/min左右。3.3.2切口水压控制盾构机进入加固区后，在保证环流系统通畅不堵管的前提下，逐步降低盾构切口水压，以防止洞门冒浆。由于盾构到达区域覆土厚度只有3.7m，切口水压应控制在65KPa左右，且控制切口水压波动在±5KPa范围内。在盾构到达掘进期间，盾构操控手应密切注意环流系统运行状况，以严禁堵管为原则调节切口水压力，并视环流运行情况对最终切口水压力设定值进行微调。3.3.3泥浆性能控制盾构到达掘进期间，泥浆比重应尽量控制在1.20g/cm3左右，泥浆粘度28秒以上。若端头加固质量较好，盾构到达围护结构停机，逐步降低泥浆比重、粘度和流量，直至以清水来代替，对土仓进行清洗。3.3.4注浆控制（1）盾构机在加固体内掘进时要求注浆量在150%以上，即每环注浆量在6.08m³以上，进入加固体后要求每一环都需要进行二次注浆。必须保证同步注浆和管片补充注浆的量和质量，并尽量多注浆，注浆压力控制在0.8Mpa以下，以封堵加固体与管片间的渗漏通道。（2）最后20环注浆配合比中适当增加水泥用量，同时增加同步注浆量，每环注浆要达到密实均匀，保证注浆量的同时也要保证盾尾密封的安全，在掘进过程中根据注浆压力和地面监测情况进行实时调整，以达到管片壁后同步注浆充填密实的效果。3.3.5盾构姿态控制从盾构进入端头加固体开始，盾构操控手应注意控制好盾构掘进姿态，使盾构机尽量平缓掘进，严禁进行大幅度的纠偏动作，以保证盾构机能够平缓出洞。洞门中心根据实际测量定位，盾构操控手要考虑出洞期间盾构机处于32‰上坡状态，注意控制好盾构机的垂直偏差。3.3.6测量控制在盾构到达掘进期间，盾构姿态和管片姿态必须保证每环一测，并及时将人工测量的结果反馈值班经理和中央控制室，并及时报送监理。地面监测要24小时两班持续进行，监测数据要及时传达。第7页共18页（1）盾构机姿态人工复核测量盾构到达前，要对洞内所有的测量控制点进行一次整体的、系统的控制测量复测，对所有控制点的坐标进行精密、准确的平差计算。精确测量测站、后视点的坐标和高程（测量全站仪和后视棱镜的坐标和高程），每一测量点的测量不少于8个测回。在100m和50m处对自动导向系统进行复核测量。在盾构碰壁前的最后一次导向系统搬站时，充分利用在贯通前线路复测的结果，精确测量测站、后视点的座标和高程。同时，在贯通前50m时，进一步加强盾构姿态和管片测量，根据复测结果及时纠正偏差，并结合实测的竖井洞门位置适当调整隧道贯通时的盾构姿态；确保盾构机按设计线路到达托架上。盾构进洞时其刀盘平面偏差允许值：平面≤±20mm、高程15～30mm。（2）到达洞门复核测量为准确掌握到达洞门施工情况，在盾构贯通前对盾构到达洞门进行复核测量，测量项目包括：洞门中心位置偏差、洞门全圆半径等。必要时根据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复测结果，逐渐将盾构姿态调整至预计的位置。确定盾构贯通姿态时，一般考虑盾构到达时施工进度较慢，盾构存在下沉的情况，贯通前30m可逐渐将盾构姿态抬高15mm至30mm，具体按掘进情况进行适时调整，达到盾构出洞所需最佳盾构姿态。（4）入段线盾构曲线到达方向确定由于本工程入段线盾构机在R=1200m的圆曲线上到达，到达方向的确定至关重要。为了盾构机能够顺利的推进到托架上，盾构机到达接收井洞门后，盾构机必须沿直线推出。考虑入段线盾构到达段线路曲线情况，结合盾构机主机长度、直径及洞门直径、接收井端墙厚度等因素，为了避免入段线盾构机与洞门钢环发生碰撞，采用切线方式到达。3.3.7洞门监测盾构到达掘进期间，必须对洞门进行24小时连续监测，如发现洞门穿浆则要及时采取相对的应急措施3.4径向孔、盾尾管片注浆盾构机碰壁后，通过径向孔及盾尾注浆来防止机头尾部水流进入前仓。（1）径向孔注浆第8页共18页当盾构机刀盘碰壁以后，在破洞门前先进行一次径向孔注浆，将筒体周围空隙填充密实。采用聚氨酯注浆，注浆设备采用一台单液泵，注浆前先将所有径向孔向外打通，再进行聚氨酯注入。注浆完毕后方可开始洞门破除施工。（2）盾尾管片注浆当盾构机刀盘碰壁以后，对盾尾5环再进行一次注浆，采用双液补充注浆，注浆初凝时间为20s，尽量多注浆，将管片与后部间隙封堵密实，防止地下水返到机头，注浆压力控制在1Mpa以下。若有需要，对于刀盘碰壁时盾尾环管片进行丙烯类化学注浆止水。3.5开仓检查刀具开始掘进连续墙之前需常压开仓对刀具进行检查，对偏磨、磨损严重的刀具进行更换，防止掘连续墙时出现问题。盾构停机位置在刀盘碰壁后，且切削连续墙5cm厚度刀具触碰外层玻璃纤维筋时停机。3.6安装洞门环板及接收托架3.6.1洞门中心位置与工作井底板标高复测情况盾构到达掘进施工前，测量组应对洞门中心位置和工作井底板标高进行了复测。通过洞门中心设计标高与实测标高对比，确定施工时托架底板安装标高。接收井左右线底板分别按左、中、右位置垂直于盾构设计轴线间隔2m共布置18个点复测底板标高。3.6.2洞门环板的安装（1）利用螺栓，在预埋环板A上先后加上环形密封橡胶板、固定环板B和折形压板。（2）洞门密封橡胶及带有限位装置的折形压板安装，当盾构机出洞后，采用6分的钢丝绳栓紧压板压住橡胶板到盾构机外壳上。3.6.3盾构接收托架的安装（1）按照底板预埋件图纸，把主体结构底板面下的钢板预埋件上方的混凝土保护层凿除，把预埋件（钢板）露出来。（2）将盾构托架与预埋件钢板焊接连接，托架的位置是在实际测量环板中心标高与底板面标高后确定托架顶标高。现根据设计底板标高比托架底部理论标高低20~30mm，需采用钢板或素砼调平处理。为尽可能减少对底板的处理，托架与靠近预留凹槽边线300mm，并安装延长轨道。托架安装平剖面布置图见下图。第9页共18页图3-3托架安装剖面图图3-4托架安装平面布置图第10页共18页由于底板托架安装范围有预留钢筋露出，现场实际安装时应根据托架横梁与钢筋头的位置关系适当调整托架的位置或将钢筋头掰弯。（3）盾构机托架的安装应考虑到盾构到达掘进施工的因素，安装与底板水平。（4）盾构机刀盘出洞后，其前端反力为零，盾构机的摩擦力不足以抵挡安装管片时所需的千斤顶的压力，故采取在接收托架上每隔1.5m焊接一个牛腿，以在盾构机头提供推进反力的措施来拧紧管片纵向螺栓，防止管片纵向连接不紧而