盾构施工组织方案.docx

1、盾构施工组织方案第一章 工程概况1.1 工程概况1.1.1 工程简介广渠门内站广渠门外站区间：本区间采用盾构法进行施工（部分采用矿山法法施工），沿广渠门内大街及广渠门外大街行进，呈东西走向。区间总长1087双线米（其中左线1032.657m,右线1035.996m,总长2068.653m为盾构隧道）。盾构隧道外径为6000mm，内径为5400mm，管片厚度300mm，衬砌管片每环分为6块：3块标准管片（A型），2块邻接管片（B1、B2型），1块封顶管片（C型），每环宽度为1200mm，环与环之间设16个纵向连接螺栓，沿圆周均匀布置，一环中相邻管片间环向连接设2个螺栓，每环设12个环向螺栓，环、

2、纵向螺栓均采用M24弯螺栓，衬砌采用错缝拼装。本区间线路主要沿现状道路布置，呈东西走向，起点为广渠门内站，线路出站后沿广渠门内大街路中向东延伸，先后穿越本家润园人行天桥、京山线广渠门铁路框架桥、广渠门立交桥、东护城河，旁穿领行国际地下车库及忠实里2栋16层楼，进入广渠门外大街，在广渠门外大街与广和里路交汇处设置广渠门外站。广渠门内大街道路两侧已建成高密度住宅区，北侧有本家润园、丽水湾畔、白桥北里、白桥南里，广渠春晓，忠实南里，南侧有安化北里，领行国际，在建冠成名敦道。京山铁路桥广渠门立交桥和东护城河右线1035.966米左线1032.657米广渠门内站广渠门外站1.1.2工程地质水文情况本段沿

3、线位于北京城区东部平原地区，属于永定河冲洪积扇的轴部，受古金沟河故道控制。所处地貌类型主要为古金沟河故道以及河道两侧台地。本段地势总体为西高东低，里程K9+300.0K16+230.0，钻孔孔口标高为40.1033.82m，由西向东逐渐降低；拟建线路主要位于广渠门内大街上，现状主要为道路及隔离带。线路两侧主要为多层或高层建筑物；沿线路地上分布有铁路框架桥、人行天桥及护城河，线路地下分布有较多上水、污水及雨水、热力、通信及燃气管线。根据本地区规范规定，北京平原地区地基土的标准冻结深度为0.80m。本次勘察钻孔最大深度70m，在勘察深度范围内，根据区域水文地质资料，本段线路赋存三层地下水，地下水类

4、型分别为潜水（二）、承压水（三）和承压水（四）。本次勘察未见上层滞水，但由于大气降水、管道渗漏等原因，沿线不排除局部存在上层滞水的可能性。地下水详细情况见下表2.1-1所示。表2.1-1 地下水特征表地下水性质水位/水头埋深(m)水位/水头标高(m)观测时间含水层及其特征含水层渗透系数（m/d）潜水（二）7.6615.9316.6329.892009.4粉细砂3层、中粗砂4层2040承压水（三）15.526.1412.0420.302009.4中粗砂1层、粉细砂2层、圆砾卵石层20100承压水（四）36.537.1-2.15-2.262009.3粉细砂2层2040潜水水位线694m339m承压

5、水水位线本段区间隧道覆土1019m，隧道洞身主要穿过的土层有中粗砂4层、圆砾卵石层、粉质粘土层、粉土2层、细中砂3层。潜水（二）水位标高2529.89m，位于粉细砂3层、中粗砂4层。最大坡度为12%。1.1.3地表及地下建(构)筑物本标段线路影响范围内主要下穿建(构)筑物、管线路情况如表所示。线路影响范围主要建(构)筑物、管线路情况汇总表建(构)筑物名称里程与隧道结构相对关系铁路箱涵桥右K11+019037京山线广渠门铁路框架桥位于东二环广渠门立交桥和白桥大街之间，该桥由并列三座框架桥组成，从北到南依次为号为单孔框架桥孔径为12m；号为双孔框架桥孔径为215m；号为单孔框架桥孔径为12m。中间

6、两跨和两边跨设有20cm宽沉降缝。区间隧道在右K11+019037从号为双孔框架下穿过(框架桥结构底板厚0.95m，顶板厚0.85m，边墙及中墙厚0.9m，净高为5.7m),隧道结构与框架桥底板底净距为13.528m。广渠门立交桥右K11+250480广渠门立交桥在广渠路与南二环路相交处，广渠路在上，二环路在下，立交桥由主桥（包括快、慢车桥南北各两座），匝道跨河桥（南北两座）等六座桥组成。快车桥在上，慢车桥在下，均同时跨越最底部的二环路和护城河，组成了一个三层式立交桥。慢车桥位六跨孔径为18.5m的简支梁桥，每座桥长111m，快车桥全长214.2m，分为两个部分：中间部分为五孔跨径18.5m的

7、斜交简支梁结构，两端部分为东西转盘。桥梁下部结构为T型墩身，厚0.7m，宽33.5m，基桩为钻孔灌注桩，桩径1m，入土深度1724m。慢车桥南北两侧设置人行梯道，南扶梯和慢车桥交角94.803，北扶梯和慢车桥交角92.507基础均为扩大基础，基础底面采用三七灰土换填。隧道与桥桩最近为11.24m，穿越人行梯道楼梯基础最小覆土12.9m。广渠门立交桥四周挡墙挡墙基础均为扩大基础，隧道与四周挡墙基础最小覆土12.9m左右。盾构隧道下穿东护城河右K11+300365东护城河已基本按规划实现，规划河道平面位置、断面形式及尺寸与现状一致。规划河道横断面采用梯形复式断面，规划河底宽为35m，河道上口宽65

8、m，规划河底高程为31.96m，两侧二层台高位35.41m，二层台以下为约3m高直墙，直墙内有约0.7m宽平台，平台内位边坡1：4的斜坡至河底。 隧道在右K11+300365段穿越东护城河，结构外轮廓与河底最小净距离为10.14m。本家润园人行天桥右K10+842天桥主桥跨径12.75m+19.5m+17.5m+12.75m，为全焊等截面钢箱梁，宽度3.3m，全长65m，桥下净空不小于4.5m。天桥两侧人行梯道（1：4）宽4m。天桥下部基础除梯脚处采用半埋式钢筋混凝土扩大基础外其余均采用钻孔灌注桩基础、墩柱、盖梁，主桥桩径D=1.2m，长1828m，梯道桩径D=1.0m，墩柱及盖梁均为钢结构，

9、墩底插入杯口承台基础。主梁及梯道下部各墩柱均垫有橡胶支座及滑动拉压支座。右线隧道离桥桩水平净距离为5.92m，垂直距离2.54m领行国际21层楼地下三层车库右K11+226238领行国际公寓楼建于2006年，地上21层，地下3层，基础埋深14.85m（东侧），主体结构为框支剪力墙结构。隧道结构外轮廓与地下车库底最小净距离为16.09m，与地下二层至三层的坡道净距离8.16m。垂直距离3.95m忠实南里小区2栋永16居民楼左K11+517547左线隧道离楼房最近处约为10.49m，基础资料没有收集到忠实南里小区永5居民楼左K11+573左线隧道离居民楼最近处约为14.25m，基础资料没有收集到广

10、渠门桥西北侧永2、永4房屋右K11+175210左线隧道离房屋最近处约为8.87m，基础资料没有收集到垂直下穿20002000电力管沟右K11+420电力管沟沟内底标高33.1234.82m，管沟结构厚度不详， 管内底距区间结构顶约9.7m。20002300电力管沟右K11+560电力管沟沟内底标高30.6234.13m，管沟结构厚度不详，管内底距区间结构顶约5.31m 平行及斜向穿越40002800热力管沟右K10+648右K11+260热力管沟位于右线隧道上方，结构平行及斜向穿越，沟内底最低点标高27.74m，管沟结构厚度不详，沟内底距区间结构顶约7.33m平行及斜向穿越44002100热

11、力管沟右K11+270726热力管沟位于右线隧道上方，结构平行及斜向穿越，沟内底最低点标高32.93m，管沟结构厚度不详， 沟内底距区间结构顶约8.22m平行及斜向穿越36001800（局部5000300）热力沟右K11+270485热力管沟位于右线隧道上方，结构平行及斜向穿越，沟内底最低点标高27.69m，管沟结构厚度不详，沟内底距区间结构顶约6.32m平行及斜向穿越2000（局部1950及1750）污水管左K10+648左K11+280污水管位于左线隧道上方，最低管内底标高为31.4m。管子结构厚度不详，材质不详，管内底距区间结构顶约9.9m垂直下穿2000污水管右K11+440最低管内底

12、标高为31.2m。管子结构厚度不详，材质不详，沟内底距区间结构顶约7.52m下穿34001750（局部40001500）雨水管沟左K10+648左K10+920污水管位于隧道上方，与左线隧道平行，垂直于右线隧道，最低管内底标高为33.1m。管沟结构厚度不详，材质不详，管内底距区间结构顶约9.9m下穿1100雨水管右K11+656726污水管位于隧道上方，与右线隧道平行，垂直于左线隧道，最低管内底标高为35.4m。管子结构厚度不详，材质不详，管内底距区间结构顶约8.26m平行及斜向下穿1400（局部1000）雨水管右K10+960右K11+300污水管位于隧道上方，与隧道平行，局部垂直，最低管内

13、底标高为34.4m。管子结构厚度不详，材质不详，管内底距区间结构顶约14.26m1.1.4气候状况本标段场区位于北京市，所处区域属中纬度暖温大陆性季风气候。多年平均降雨量为544600mm。多年平均水面蒸发量为1100mm左右。多年平均气温12。多年平均日照总数为2730h左右。全年无霜期为215天。多年平均风速2.2m/s，盛行西北风和东南风。1.2 工程重点、难点对策1.2.1 工程重点1、地表沉降控制因此本区间最大的难点就是在盾构掘进过程中对地面沉降的控制。须保证地面沉降严格控制在允许范围之内。为确保万无一失，需严格管理，采取有效的技术措施。而盾构掘进过程中控制地面沉降的技术关键是保持盾

14、构开挖面的稳定和及时充填隧道与地层之间的建筑空隙，并且在掘进过程中随时优化掘进参数。具体措施如下：（1）在盾构掘进通过之前，对受影响的基础、建（构）筑物和地下管线进行预评估，根据实际情况，组织论证，制定预案。（2）在盾构掘进施工过程中，保证盾构开挖面的稳定。通过优化掘进各种掘进参数：刀盘和土舱压力与时间、注浆方式、浆液性能、盾构坡度、盾构姿态和管片拼装偏差等。熟练掌握盾构机的操作，根据地面变形曲线进行实测反馈，以验证选择施工的合理性，并且不断地进行施工参数的优化调整。（3）在盾构掘进过程中，要尽快在脱出盾构后的衬砌背后环行建筑空隙内充填足量的浆液材料。根据不同地质条件，确定不同的浆液配比、注浆

15、压力、注浆量及注浆时间等。（4）根据建（构）筑物的结构类型及对沉降的敏感程度、沉降的允许值，制定重要建（构）筑物及地面变形警戒值。建立完善的监测网，及时反馈信息，在盾构同步注浆之后，及时进行跟踪补浆或二次注浆。（5）贯彻信息化动态施工，加强地表沉降及建筑物变形监测，监测数据经过分析后反馈于盾构掘进施工，及时根据分析后的结果优化和调整盾构施工参数，确保盾构安全平稳掘进。（6）加强机械检修养护，在建筑物下进行连续快速地掘进。（7）防止螺旋输送机涌砂，防止盾尾和铰接部位漏泥等地层过度损失造成沉降或沉降加大。（8）控制好盾构姿态，避免盾构大幅度纠偏、上浮或叩头、后退现象的发生。（9）针对高架桥及机场高

16、速匝道，在盾构推进施工方面采取严密的控制措施（如出土控制、同步注浆、盾构姿态控制等）外，还需制定专门的监测方案和应急预案（主要是实行巡视制度、预先做好跟踪注浆等的准备工作、跟踪做好交通疏解）。2、合理安排施工顺序，保工期重协调（1）对于可能影响盾构正常掘进的建（构）筑物、端头加固、盾构始发准备等需要与相关单位密切协调，争取提前安排、提前完成，保证工期。（2）做好工序的衔接，在地层不断转换过程中，要勤检查刀具的磨损情况，根据前方地质情况，选择合适地点，采取有效措施，对刀具进行更换，避免盾构机非正常停机。（3）保证盾构机及后配套的完好率和利用率，保证盾构机的有效掘进时间。（4）做好各种协调，减少施

17、工干扰，确保施工顺利。在施工过程，密切与相关单位保持密切接触，随时掌握其进度，确保按时移交施工场地。3、防水施工防水施工是一个复杂的系统工程，防水的效果，是地铁工程施工质量的综合体现，直接影响着工程的耐久性和地铁运行安全，是施工控制的重点。主要对策如下：（1）做好防水材料、施工技术、质量要求、注意事项的交底，使施工人员人人心中有数，避免盲目施工。（2）对每道工序按照工艺细则进行精心操作，严格检查，凡检查验收不合格者，坚决纠正，绝对不迁就。上道工序纠正不合格不准进入下道工序，防水质量对施工进度一票否决。（3）止水条粘贴时，保证基面无尘、无污染、干燥，以保证粘贴质量。管片吊运、拼装时注意保护管片表

18、面免受碰撞，确保止水条状态完好。（4）施工中严格控制盾构机推进姿态，减小分组油缸推力差，避免管片的错台和止水条脱落失效。（5）盾构推进过程中保证同步注浆的质量，选择合适的浆液、注浆参数、注浆工艺，足量注浆，形成稳定的管片外围防水层。视需要及时进行二次注浆。1.2.2 工程难点及对策1、盾构机在多种地层及承压水水位较高的地层中掘进控制盾构开挖面主要为粉土、粘性土及碎石土。粉土及粘性土层与碎石土层之间物理力学性质差异较大，在施工时可能会引起上下两层排土不均匀，从而引起地层下沉，并造成盾构在线路上的偏离。（1）调整盾构掘进推力、掘进速度等相关施工参数，既保持较高的刀盘转速和施工效率，又使刀具的磨损控

19、制在合理的范围之内。（2）严格控制盾构机的姿态，保证掘进面与刀盘面的平行。发现掘进方向偏差超过允许值时，采用小角度渐近纠偏，加强对管片拼装质量的要求，保持好管片与盾尾之间的间隙。（3）向开挖面注入泡沫或膨润土浆液，润滑和冷却刀具，改善碴土的可排性，提高掘进效率。（4）掘进过程中，有针对性的加注泡沫剂以减少刀盘扭矩，消除盾构旋转的外力因素，从而防止盾构过度旋转。（5）对管片防水材料进行全面的检验，防水材料眼要个按照规范粘贴。（6）采用质量好的盾尾油脂，减小管片拼装连接的透水性。（7）在拼装过程中及掘进过程中对螺栓进行复紧。（8）备好海绵条、棉纱在盾尾漏水漏沙的过程中进行封堵。2、下穿京山铁路桥、

20、广渠门立交桥、东护城河、人行天桥主要应对措施京山铁路桥与隧道位置关系（1）京山线广渠门铁路框架桥位于北京二环广渠门立交桥和白桥大街之间，该桥由并列三座框架桥组成，从北到南依次为号位单孔框架桥孔径为12米，号为双孔框架桥孔径为2*15米，号为单孔框架桥孔径为12米，中间两跨和边跨设有20cm宽沉降缝。盾构隧道顶与铁路桥垂直距离为12.512m。 广渠门立交桥铁路桥墩、承台与隧道间位置关系（2）广渠门立交桥在广渠路与南二环路相交处，广渠路在上，二环路在下，立交桥由主桥（包括快、慢车桥南北各两座），匝道跨河桥（南北两座）等六座桥组成。快车桥在上，慢车桥在下，均同时跨越最底部的二环路和护城河，组成了一

21、个三层式立交桥。慢车桥位六跨孔径为18.5m的简支梁桥，每座桥长111m，快车桥全长214.2m，分为两个部分：中间部分为五孔跨径18.5m的斜交简支梁结构，两端部分为东西转盘。桥梁下部结构为T型墩身，厚0.7m，宽33.5m，基桩为钻孔灌注桩，桩径1m，入土深度1724m。慢车桥南北两侧设置人行梯道，南扶梯和慢车桥交角94.803，北扶梯和慢车桥交角92.507基础均为扩大基础，基础底面采用三七灰土换填。隧道与桥桩最近为11.24m，穿越人行梯道楼梯基础最小覆土12.9m。（3）河道断面采用梯形复式断面，规划河底上口宽65米，河底高程31.96米，两侧二层台高为35.41米，二层台以下约为3

22、米高墙，直墙内约有0.7米宽平台，平台内边坡1:4的斜坡至河底，隧道在右K11+300365段穿越东护城河，结构外轮廓与河底最小净距为10.14米。（4）区间在右K10+842处穿越本家润园人行天桥，线路从南北主桥桩中间穿越。 天桥主桥采用钻孔灌注桩基础，桩径D=1.2m，长1828m。 右线隧道离桥桩水平净距离为5.92m。洞身范围地层为中粗砂、粉土及粉质粘土。5.92mm6.54mm 应对措施:（1）加强施工中人员配置，征调经验丰富的施工队伍。（2）密切监测重点建构筑物的监测点；在盾构穿越前，设定一模拟施工段（施工前50米作为试验段模拟施工参数），确定盾构施工参数和掌握规律；严格控制盾构的

23、超挖和欠挖，防止盾构前方土体的坍落或挤密现象，从而减小地基土横向变形；加强局部注浆管理，减少盾构通过后隧道外的建筑空隙；盾构机穿越后，根据实际测量的变形情况，及时对周围土体进行二次双液注浆加固。（3）在下穿前仔细检查盾构机各构件的密封状况，以提高过桥安全性。保证配件供应和盾构机各系统始终处于正常工作状态，提高掘进速度，避免盾构机在河底作不必要的停留。并且及时调整盾构机施工参数，保持土压压力稳定，其波动值控制在10%以内，出土量控制在2%的误差范围以内，保证对土体的扰动降到最低。（4）必要时组建盾构专家，根据实际情况制定相应的施工方案及应急预案。（5）施工过程中加强对建/构筑物的监测，经过高危地

24、段时加密监测频率，做好监测数据统计与分析，及时反馈结果，指导现场施工。（6）分类制定详细的、切实可行的应急预案，并经常组织演练。根据监测结果，必要时实施应急预案，以避免对建/构筑物造成较大的影响和损坏。（7）做好机械设备维修保养工作，加强施工组织管理，确保快速安全通过。（8）确保合理的同步注浆量并及时进行二次注浆，并在盾构穿过后对建筑物长期监测和跟踪注浆；（9）对铁路提前加固区间范围内重要管线提前进行防渗处理及预加固，减小地面的沉降变形。根据建筑物（构筑物）与线路的关系，对建筑物基础进行局部或全部进行注浆加固，提高建筑物地基的承载力和整体性，避免因施工引起基础不均匀沉降。可从地面向基础下方布置

25、袖阀注浆管，使注浆管前端位于受影响的基础下方，根据量测反馈资料进行跟踪注浆。注浆可采用水泥水玻璃双液，以便能调节浆液凝固时间。注浆过程中应注意控制注浆压力，防止注浆压力过大，造成对基础的破坏。袖阀管注浆加固见下图3、穿越管线路施工方案线路地下分布有较多上水、污水及雨水、热力、通信及燃气管线。（1）以最佳施工参数通过，严格控制地层损失率2；（2）调整好盾构姿态，匀速、连续地推进，减小变速推进对周围土体的扰动；（3）加强同步注浆，及时填充隧道衬砌壁后空隙；（4）严格控制管片拼装精度，确保防水材料处于最佳工作状态，防止管片渗漏水造成上方土体的沉降；（5）加强监测，做到“勤量测、速反馈”，若监测数据表

26、明管线沉降量达到预警值，进行二次注浆，并按多点、均匀、少量、多次的原则有序进行，直至土体变形稳定。第二章 盾构施工总体策划及工程管理2.1 总体施工方案本区间施工顺序盾构施工阶段碴土、管片、施工材料的运输方式，在地面为汽车运输，隧道内为电瓶车牵引平板车实行单轨运输，地面与隧道之间的垂直运输采用45t龙门吊来完成。隧道内碴土、管片、施工材料采用45t电瓶车运输。装运碴土的土斗容量为17m3，浆液车容量为7m3。隧道洞内采用43kg钢轨铺设单线运输轨道，钢轨中心距为970mm，钢轨枕采用18#工字钢加工，间距为1.2米，用压板螺栓固定钢轨，轨枕间用钢筋拉牢。施工现场供配电系统分为两个独立的部分，一

27、部分为10KV高压供电系统，现场专用高压开关柜，由竖井接入盾构机高压电缆卷盘，经盾构机自带容量为1600KVA的10KV-0.4KV变压器变压后，通过盾构机内部配电系统分配给各用电设备使用；另一部分为220/380V供电系统，由施工现场容量为500KVA的10KV-0.4KV变压器变压后，经现场三级配电系统送至除盾构设备以外的其他电气设备使用。区间隧道内用1000的送风管送风，风机采用2SZ-100A型风机。施工现场地面通过高架碘钨灯进行照明，其功率为2kw。隧道内照明采用防水荧光灯，每10m布置一盏。照明电压均为220v。通过4吋钢管与甲方提供的水源相接，然后分两路向生产、消防系统供水。盾构

28、场地四周设400400mm排水沟，雨水及基坑抽水流入排水沟，经沉淀池沉淀后排入市政管道。根据盾构施工特点，将盾构掘进划分为三个阶段，即初始掘进段、常规掘进段和到达掘进段。将盾构初始掘进的100m作为始发试掘进段，到达接收井前50m段作为接收段，其余地段作为常规掘进段。整个施工过程中始终坚持以施工监测、信息反馈指导施工的方针，以地表沉陷监测、建筑物等加强对地层变形的分析、预测、反馈指导施工。竣工验收2.2 盾构总体施工流程2.3 施工进度计划安排 2.4 项目部的管理架构针对本工程的工程规模、场地条件及工程特点，结合我司多年来在各类地下工程管理中积累的经验，为确保高效、优质、安全、文明、低耗完成

29、本工程，组建盾构施工工程项目经理部，组织管理机构详见【图2.4-1项目部组织管理机构图】。图2.4-1 项目部组织管理机构图第三章 劳动力计划及施工设备配置3.1 劳动力计划在盾构隧道内结合本工程专业特点和现代科学管理理论，充分发挥和调动每个人的劳动积极性，精心筹划，科学安排，进行动态管理，弹性编组，灵活组织，实施平行、流水、交叉作业。推进施工班组人员：每班施工中设施工班长1名。施工人员包括推进、拼装注浆系统、机电班两班轮转。全天候值勤检查，保障盾构设备的正常运转，做到均衡施工。具体施工组人员安排如下表：单线盾构推进施工人员（单台单班）序号岗 位人数序号岗 位人 数1施工班长17电机车司机22

30、盾构司机18行车司机13管片拼装19井底、井口吊运44管片拼装辅工310同步注浆25电焊工111浆液搅拌站46库管员112壮工6小计27人机电维修人员（单班）序号岗 位人 数序号岗 位人 数1机 修 工32电 工2小计5人另计项目部管理人员33合计33+272+52=97人3.2 机械设备配置表设备名称规 格数量单位用途盾构土压平衡盾构2台隧道施工同步注浆系统2套同步注浆浆液搅拌站1台制备同步注浆浆液膨润土搅拌系统1套膨润土搅拌发酵双液注浆系统1套用于隧道内二次补浆电机车45t2台井下水平运输电瓶3组井下水平运输充电机6台电瓶充电土斗车6辆土方水平运输管片车4辆管片水平运输浆液罐车7立方米2辆浆液水平运输龙门吊45t1台地面及井下垂直运输龙门吊15t1台辅助材料垂直运输电焊机2台焊接排污泵8/6AH-WARMAN PUMP2台隧道内排污挖掘机1m31台渣土坑挖土轴流风机2台隧道通风风管1000mm