景芳路站艮山西路站区间右线钢套筒盾构进洞方案Word文件下载.docx

1、1.2.1水文拟建场地浅部及中部地下水类型主要为第四纪松散岩类孔隙潜水和孔隙承压水，深部为基岩裂隙水。拟建场地浅部地下水属潜水类型，受大气降水及地表迳流补给。地下水静止水位埋深一般在1.103.10m左右（相应标高约4.723.02m），抽水试验测得潜水水位埋深为1.501.54m（相应标高约4.654.67m）。根据区域水文地质资料，浅层地下水水位年变幅为1.02.0m，多年最高地下水水位埋深约0.51.0m。另根据类似工程经验及场地环境，场地地下水流速较小。1.2.2地质景芳路站艮山西路站区间盾构到达穿越地层为：6层粉砂层，到达位置图层从上至下土层力学性能见附表景芳路站艮山西路站区间土层力

2、学性能表。第6层灰黄灰色粉砂，含云母，颗粒组成成分以长石、石英为主，夹薄层粉土或粘性土，呈稍密中密状态，土质不均。粉砂层呈饱和状态，渗透性好，属透水层，为主要的潜水含水层，其力学性质具有明显的触变性和流动性，在水动力条件作用下，易产生管涌、流砂现象，影响施工安全。地质剖面图1.3 周边建筑物情况景芳路站艮山西路站区间全程位于新塘路下。新塘路为江干区干道，交通极为繁忙。周边多16层楼房或平房，基础多为条形基础或者筏形基础，均为浅基础。1.4 周边管线情况通过现场踏勘，右线端头井管线主要有2根，为400的雨水管（混凝土）、400的给水管（铸铁）。管线的主要情况为：（1）400的混凝土雨水管沿线路正

3、上方布置，平行于区间隧道，在靠近车站部分改迁沿车站结构平行布置，管道埋深地面以下1.9m。（2）400的铸铁给水管沿线路边线布置，平行于区间隧道，在靠近车站部分改迁沿车站结构平行布置，管道埋深地面以下1.2m。管线平面布置图1.5 地基加固情况端头井采用水平冷冻方式加固，冻结孔按水平角度布置，冻结孔数56个，外圈加固长度11m，内圈2.5m，如下图所示：右线洞门冷冻孔布置图圆柱体冻结孔沿开洞口8.0m圆形布置。外圈孔（w孔）开孔间距为0.78m，孔径89mm，冻结孔数32个，长度为12.4m。板块冻结孔沿开洞口5.4m、2.7m圆形布置。其中中圈孔（z孔）开孔间距为1.123m，冻结孔数为15

4、个，冻结孔长度3.9m；内圈孔（n孔）开孔间距为1.033m，冻结孔数为8个，冻结孔长度3.3m；开洞口中心布设1个冻结孔，冻结孔长度3.3m。测温孔（T孔）布置6个，采用89无缝钢管，洞圈内2个（T4、T5），洞圈外4个（T1、T2、T3、T6）；其中T1、T2、T3、T6孔深12m，T4、T5孔深3m。冻结孔布置参数表（单洞）序号参数名称单位数值备注外圈中圈内圈中心1冻结孔布置圈径m8.05.42.72冻结孔有效深度12.83.83.33冻结孔个数个321584冻结孔开孔间距0.7841.1231.0335冻结孔总长度496.36冻结孔总数562 盾构进洞施工风险2.1 风险分析结合本工程

5、接收端头的实际情况，盾构接收的主要风险点在于以下四点:1）隧道轴线偏差，钢套筒安装轴线偏差2）地面沉降3）洞门处水土流失4）盾构机穿冻结体时，刀盘被冻结2.2 应对措施2.2.1控制轴线偏差在可控范围之内在盾构机进洞前50环时，对控制点各进行一次复核测量（我方复测后报地铁监测中心复测），确保控制点精确无误，同时对进洞端洞门中线进行测量复核，确定洞门中心精确位置。根据测量结果，调整盾构机自动测量系统，在最后50环推进过程中，对隧道轴线进行多次复核，确保轴线准确，保证盾构机安全进入洞门圈。盾构机在推进最后50环过程中，根据定向测量和联系测量成果，有计划地进行纠偏工作，推进纠偏严格按照小量多次的原则

6、进行，使盾构机姿态控制在水平15mm以内，垂直方向在+20+30mm，以保证隧道的顺直度。安装钢套筒时对钢套筒进行精确定位，详见3.5节。2.2.2地面沉降应对措施为了有效的控制地面沉降，采取了以下应对措施。盾构推进时同步注浆严格按照技术交底进行，填充好施工间隙。盾尾进入加固体后，在已成型的隧道内，利用五环特殊管片上预留的注浆孔，向管片外侧注入双液浆，时刻检查钢套筒是否有漏浆、形变等情况，如有漏浆或者形变过大等情况发生，可以采取调低气压，减小推速等措施。2.2.3洞门水土流失为了有效应对洞门水土流失，洞门涌水涌砂，项目部特采取以下措施：本区间接收端头隧道范围内主要为富水砂层，对接收端头进行加固

7、处理，提高土体的强度，减少水土流失量。钢套筒接收方式，钢套筒与洞门环板之间设一过渡连接板，洞门环板与过渡连接板采用烧焊连接，钢套筒的法兰端与过渡连接板采用8.8级螺栓连接，洞门和钢套筒形成一个封闭空间，保持接收是洞门内外水土压力平衡，较少水土流失。盾尾进入加固体后，在已成型的隧道内，利用五环特殊管片上预留的注浆孔，向管片外侧注入双液浆。特殊管片预留注浆管示意图零环采用特殊制作的管片，在管片外侧预埋背负钢板，待钢套筒拆除后，背负钢板与洞门钢环之间用L型钢板焊接。管片背负钢板示意图2.2.4盾构机防冻结的措施盾构机在冷冻体掘进时，采取以下措施避免盾构机刀盘被冻结：盾构机穿越冰冻体时，刀盘前齿轮油采

8、用抗冻性齿轮油，确保在穿越冷冻体时油路畅通，如果盾构机在拼装模式下盾构机刀盘进行解锁并保持刀盘转动，防止刀盘被冻。盾构机穿越冰冻体过程中，推进及管片拼装时，小流量、不间断的向土仓打入浓度为10盐水，使加泥加水系统保持畅通，防止刀盘冻结。在盾尾穿越冷冻体过程中，掘进过程中和管片拼装时，不间断的打入油脂，使油脂系统保持畅通，保证盾尾的密封效果。在盾构机穿越冰冻体过程中在螺旋出土口位置专人用温度计测量渣土温度防止螺旋被冻住。3 盾构进洞施工方案钢套筒接收施工顺序流程见下图所示。钢套筒接收施工顺序流程图3.1 钢套筒设计3.1.1筒体筒体部分长10500mm，直径（内径）6700mm，分四段（加每段长

9、），每段又分为上、下两块，筒体材料用16mm厚的Q235A钢板，每段筒体的外周焊接纵、环向筋板形成网状以保证筒体刚度，筋板厚20mm，高150mm，间隔约550*600mm；每段筒体的端头和上、下两段圆弧接合面均焊接连接法兰，法兰用24mm厚的Q235A钢，上、下两段连接处以及两段筒体之间均采用M30*90 8.8级螺栓连接，中间加3mm厚橡胶垫，以保证密封效果。接收钢套筒筒体在筒体底部框架分四块制作。底部框架承力板用20mm厚Q235A钢板，筋板用20mmQ235A钢，底板用20mmQ235A钢板。如图所示。接收钢套筒底部框架托架与下部筒体焊接连成一体，焊接时托架板先与筒体焊接，再焊接横向筋

10、板，焊接底板和工字钢。托架组装完后，工字钢底边与车站底板预埋件焊接，托架须用型钢与车站侧墙顶紧，钢套筒上部采用槽钢与中板梁顶紧。3.1.2后端盖后端盖为平面盖，材料用30mm厚的Q235A 钢板，平面环板加焊4道厚30mm、高500mm的钢板筋板，井字形焊接在后端盖上。后盖边缘法兰与钢套筒端头法兰采用M30*130 8.8级螺栓连接。后端盖形状如图所示。钢套筒后端盖3.1.3反力架反力架紧靠在端头井负一层环框梁和底横梁上。反力架用I20的工字钢做斜撑，与车站底板顶紧,反力架上部顶在中板上。反力架定好位置后，先用400t千斤顶顶平面盖和反力架，消除洞门到后盖板的安装间隙后，反力架上下均布4道I2

11、0的工字钢与后端盖平面板顶紧，承力工字钢管两端用楔形块垫实并焊接。3.1.4筒体与洞门的连接在原洞门环板预埋板的基础上，钢套筒与洞门环板之间设一过渡连接板（厚度为20mm），过渡连板的长度可以根据盾构接收井的长度进行调整，洞门环板与过渡连接板采用烧焊连接，钢套筒的法兰端与过渡连接板采用M36*65 8.8级螺栓连接。在过渡连板2、4、8、10点（钟表点位）位置有4个观测孔（带球阀），用来检查洞门密封质量。过渡连接板示意图3.1.5进料口为了满足盾构接收需求，钢套筒上预留两个下料口，两个下料口均位于第二块上，第一个位于靠近第二块、第三块连接部位的正上方，第二个下料口在靠近留在第二块、第三块连接部

12、位12点（钟表点位）顺时针旋转34位置（面向洞门）。进料口平面图3.1.6泄料闸及排浆孔在后端盖平面板设置一个泄料闸门，1个带球阀注排浆管（编号06）。第二次洞门凿除的渣土和盾构接收完成后最后残留的回填料都需要从泄料闸运出。进料口剖面图进料口平视图3.1.6压力表在后端盖平面板设置1个压力表（编号07），如进料口剖面图所示。3.2 钢套筒的检查使用前必须对钢套筒进行检查，检查内容如下：3.2.1钢套筒圆度使用前对整体钢套筒的圆度进行检查，必要时由制造厂家进行检查，确保其圆度，避免盾构机进入钢套筒时与钢套筒间距不均，导致盾体与钢套筒碰撞使钢套筒发生位移变形等意外。3.2.2钢套筒的密封性钢套筒分

13、多块组成，各组成块之间均须加垫橡胶垫，对橡胶垫必须严格控制质量，防止损坏，或有漏洞，避免出现漏浆泄压。另外，钢套筒各部件之间连接均采用螺栓连接，对螺栓连接面也应进行检查，对连接面出现变形或破坏的部位进行修复，避免出现漏洞。连接螺栓是保证各部分连接紧密的重要构件，使用前应确保连接螺栓质量和数量，保证各部分连接的强度。3.2.3钢套筒焊缝钢套筒由钢板焊接而成，使用前必须全面检查钢套筒各个部位的焊缝，对有损伤的焊缝进行补焊，确保焊缝质量，保证整个钢套筒的整体性。3.3 进洞准备工作3.3.1蒸汽发生器安装为了适应本端头土体加固方式，在盾构机上安装蒸汽发生器。在盾构机被冻住和刀盘被卡住时，发生蒸汽解冻

14、。3.3.2洞门复测洞门中心通过测量，按照盾构推进方向洞门中心右偏2.2cm，上偏0.4cm，洞门直径为6.7052m，基本满足盾构进洞精度要求。盾构推进应按照垂直控制在4mm，水平控制在22mm的标准来掘进。3.3.3隧道管片拉紧为防止衬砌环缝弛、张开、漏水等情况发生，在拼装衬砌时，必须确保环向和纵向螺栓全部穿入、拧紧，并有专人加强复拧。在最后15环左右管片环间加1cm厚钢板将管片拉紧，用角钢固定在管片联结螺栓上将角钢与钢板焊接，在钢板与管片之间加木楔使之拉紧，避免管缝变大。实行错位依次在管片的30、150、210、330处将管片串联在一起，以保证管片接缝间的连接紧密。3.3.4人员技术交底

15、及学习对工程施工人员进行专门的周边环境情况交底，使所有人明白盾构进洞施工风险，从思想上提高对本工程的认识。施工前，对所有施工人员进行技术交底。使每一个参加施工的工作人员清楚了不同工况下采取的不同技术措施。组织工区人员对盾构推进、管片拼装、盾构常规故障处理、盾构突发事件处置等进行学习。3.3.5机械检修在盾构进洞推进之前，对盾构机及其后配套设施进行机械设备、管路的检查和维护，对于存在故障和故障隐患的机械一律进行维修。对二次注浆泵、聚氨酯压注泵进行检修，确保其随时都可以使用。对盾构机及其后配套系统易损、易坏部件（如单双梁刹车片、液压回路密封圈等），应在工地料库多存储一套。3.3.6监测及巡查人员到

16、位盾构推进前，监测及巡查人员必须到位，监测人员实时提供地面、建筑物沉降情况，巡查人员对洞门周边200m范围内建（构）筑物进行不间断巡查。3.3.7隧道、地面联络畅通在盾构施工期间，必须得保证隧道内及地面的联络畅通。且须有专人进行通讯线路的检查，每日检查不少于两次。3.3.8应急人员、材料到位盾构推进前应急人员必须到位，应急主要为聚氨酯压注人员，隧道内及洞门各一队。为防止在盾构二次进洞过程中出现的突发事件，需要用到各类应急材料，在盾构推进前，这些应急材料必须到位，应急材料详见第6节应急预案。3.4 洞门凿除3.4.1洞门上打观察孔为了更了解洞门里面土体稳定及渗漏情况，防止凿除洞门时发生喷涌，在洞

17、门范围内钻9个水平孔,孔径8cm，钻深为1.2m，如发现大量透水，则通过观测孔注入双液浆的进行处理，同时继续进行冷冻。处理完成后，再次观察水平水位，确认水量较少时，再凿除洞门混凝土。观察孔位置如图所示：水平检查孔布置图3.4.2凿除混凝土和钢筋盾构接收前将洞门端头围护结构进行凿除。洞门围护结构的型式为地下连续墙。凿除洞门采用人工风镐的方法。洞门分两次破除，钢套筒进场前7天，开始进行第一次破除，第一次破除连续墙50cm，割掉内侧地连墙钢筋，保留外侧地连墙30cm里面的钢筋和混凝土。对钢套筒密封性进行试验合格后，再洞门安排洞门第二次破除。为了安全破除洞门，需要合理的安排施工，洞门破除由上至下，由两

18、边向中间进行。破除顺序如下图所示。洞门破除顺序示意图在凿除过程中有以下注意事项（1）发现有异常情况后，迅速用木板和钢管撑住，防止墙外土体坍塌。然后尽快从围护结构外进行注浆加固。（2）若土体压力较大时，迅速用预先制作好的钢筋网片与围护结构的钢筋焊接一起后用木板和钢管支撑稳定。然后在围护结构外围进行注浆加固，同时在洞门里面进行注浆加固。（3）洞门凿除后在加固体上设位移观测点，每天监测洞门的安全状态。（4）严格按高空作业的要求施工，高于2m以上的作业都必须佩带安全绳。3.5 钢套筒定位钢套筒定位，要求钢套筒架中心线、线路中心线两条控制线重合，误差不大于1cm。在开始安装钢套筒之前，首先在基坑里确定线

19、路中心线，也就是钢套筒的中心线，钢套筒安装时，在地面组装好钢套筒的下半部分，直接下放到端头井内，使钢套筒的中心线与事先确定好的线路中心线重合。钢套筒安装成后，经过测量组对中心线复测，确认无误后，将洞门环板与过渡连接板进行焊接钢套筒安装完成后，对筒体位置进行复测，检查与盾构机到达的中心线是否重合。3.6 钢套筒的安装3.6.1钢套筒安装流程安装流程见下图所示接收钢套筒安装流程3.6.2安装过程及步骤（1）主体部分连接 在开始安装钢套筒之前，首先在基坑里确定井口盾体中心线，也就是钢套筒的安装位置，使从地面上吊下来的钢套筒力求一次性放到位。在地面组装好钢套筒的传力架1，并把过渡连板与传力架1连接好，

20、整体下放到端头井内，使钢套筒的中心与事先确定好的线路中心线重合，向前移动过渡连板与传力架1并于洞门钢环焊接,。在地面组装好钢套筒的传力架2，下放到端头井内，使钢套筒的中心与事先确定好的线路中心线重合，向后移动传力架2并于传力架1连接。在地面组装好钢套筒的传力架3，下放到端头井内，使钢套筒的中心与事先确定好的线路中心线重合，向前移动传力架3并于传力架2连接。在地面组装好钢套筒的传力架4，下放到端头井内，使钢套筒的中心与事先确定好的线路中心线重合，向前移动传力架4并于传力架3连接。两段传力架放好橡胶密封垫后，拧紧连接螺栓，连接部位密封均采用8mm橡胶垫密封，如下图所示。筒体连接面密封详图（2）后端

21、盖连接 后盖板与筒体之间加8厚的橡胶板后，用M30螺栓（8.8级）上紧在钢套筒后法兰上。受力架连接面密封详图（3）钢套筒平移接收时，在地面组装好钢套筒的下半部分，下放到的接收井内，利用2个60t液压千斤顶一边顶在基坑底板横梁上，另一边顶在后端盖板的平面位置，将已经连接好的钢套筒沿隧道中心线向洞门方向平移，直至过渡连接板与洞门环板相接。并保持隧道中心线与钢套筒中心线不偏离。（4）反力架安装反力架安装。反力架的安装采用类似盾构始发反力架安装方式，反力架紧靠在端头井负一层环框梁和底横梁上。反力架用I20的工字钢做斜撑，与车站底板顶紧。反力架定好位置后，先用400t千斤顶顶平面盖和反力架，消除洞门到后

22、盖板的安装间隙后，反力架上下均布9道300300mm支撑柱与后端盖平面板顶紧，支撑柱与反力架之间用支撑楔块垫实并焊接，支撑斜撑与底板预埋件焊接要牢固，焊缝位置要检查，确保无夹渣、虚焊等隐患。在此过程中注意检查反力架各支撑是否松动，各段法兰连接螺栓是否松动。完成后，检查各部连接处,对每一处联结安装的地方进行检验,确保其连接的完好性,尤其是对于钢套筒的上下半圆和节与节部分之间联结的检查,还要检查过渡连接板与洞门环板之间的焊接,看是否存在着点焊或浮焊，发现有隐患，要及时处理。钢套筒的过渡连接板与洞门环板的连接。反力架安装成后，经过测量组对中心线复测，确认无误后，将洞门环板与过渡连接板进行焊接。钢套筒

23、的过渡连接板与洞门环板相接触后，要检查两个平面是否全部能够连接，由于洞门环板在预埋的过程中可能出现变形或平面度偏差较大的情况，所以有可能出现过渡连接板有些地方无法与洞门环板密贴的情况，这时就需在这些空隙处填充钢板并与过渡板焊接牢固，务必将空隙尽可能地堵住。在确定洞门环板与过渡板全部密贴后将过渡板满焊在洞门环板上。 （5）支撑安装筒体上部支撑的安装钢套筒与洞门环板焊接完成后，检查确认后，即进行安装筒体上部支撑。如支撑柱示意图所示，钢套筒每边共设置4道横向支撑，顶在中板梁上。钢套筒上部支撑安装位置示意图反力架与钢套筒后端盖支撑的安装支撑柱示意图支撑柱楔块示意图支撑安装完成后，对托架左右、反力架的支

24、撑进行牢固性的检查。钢套筒的位置检验，对安装好的筒体位置进行复测，与盾构机到达的中心线是否重合。（6）钢套筒与主体结构的连接及固定反力架加固完成后，施工预应力，钢套筒各个部分被挤密，把钢套筒底部框架与底板上预埋钢板焊接连接。车站底板上预埋钢板，钢套筒在反力架加力完成后，底部框架与预埋钢板焊接。（7）密封性检查钢套筒组装完成后，通过测量及煤油等手段，检查并修复其密封质量，若有问题及时进行修补，然后再次试验，直至满足要求。（8）砂浆基座 在钢套筒底部60范围内浇筑15cm后的C20砂浆基座，见下图所示。钢套筒底部砂浆基座（9）填料钢套筒当检查完毕后，向钢套筒内填料，主要是填盾构掘进出来的土，必要时

25、对土体进行改良，增强土体的流动性。接收时，采用第二块正上方的下料口下料。为了将填料输送至钢套筒内，需要从地面引一条输送管道至钢套筒上，采用一条609mm的管路连接，地面设置一个漏斗，将填料直接从漏斗输送至钢套筒内。填料过程中如果出现填料输送不够顺畅时，可以采用冲水方式，将填料冲下去。3.7 冷冻管的拔除水平冷冻管拔除要分两次进行，在钢套筒安装好检查完成，洞门全部凿除后，开始拔除内圈冷冻管，此时盾构机需掘进至加固土体50cm左右，冷冻管从后端盖的预留孔运出。水平冻结外圈冷冻管拔除在钢筒注入泥浆填料完成后停止冻结，洞门封堵完成后可以开始割除、封堵。3.8 盾构机到达掘进盾构机停机位置选择在刀盘掘进

26、至冻结体前10环处，即距离车站内衬墙内皮24m位置。3.8.1施工准备工作（1）在盾构机进洞前50环时，对控制点各进行一次复核测量（我方复测后报业主测量队复测），确保控制点精确无误，同时对进洞端洞门中线进行测量复核，确定洞门中心精确位置。（2）盾构机在推进最后50环过程中，根据定向测量和联系测量成果，有计划地进行纠偏工作，推进纠偏严格按照小量多次的原则进行，使盾构机姿态控制在水平（3）在盾构机推进最后50环的过程中，超量压注盾尾油脂，避免盾尾渗漏，压注量控制在60-80kg/环。（4）由于加固体有一定的强度且硬度不均匀，为了便于隧道的纠偏，在进洞前现场预先准备好两环转弯环管片备用。3.8.2盾

27、构进洞段的推进施工步骤一：盾构在进入加固土体前进行机械全面检修，加固区以11m长度考虑，即在刀盘到达726环之前，必须完成盾构机及后配套设备的检修和保养、安装好蒸汽发射器。由于盾构在冻土区推进，碴土基本为冰状，在皮带输送机上容易打滑，因此需要人工在盾尾及车架之间的斜向输送机上辅助出土，并需加工相关的工具。步骤二： 盾构推进至722环行程为310mm时，刀盘接触加固体，此时需注意开始控制盾构施工参数变化，因此在开始推进722时，推进速度降为510mm为宜。总推力控制在2000T、刀盘扭矩控制在1700KNM。在步骤二的推进过程中，需要注意以下事项：（1）推进过程中严格控制推进速度和总推力，避免进

28、刀量过大引起的刀盘被卡。推进速度在510mm/min为宜。在刀盘转动过程中土仓内及刀盘前加注膨润土浆液进行润滑和改良土体。（2）严格控制盾构姿态，特别是盾构切口的姿态，控制目标为水平15mm，垂直+10+20之间。（3）控制盾尾间隙，保证盾尾间隙的均匀，必要时安装转弯环管片进行调节。（4）严格控制切口的土压力。（5）推进过程连续均匀，均衡施工，保证土仓内一定土压，防止出空土仓盾构机抬头上浮。（6）推进过程中加强盾尾油脂的压注，防止盾尾漏浆。（7）从特殊管片上预留的注浆孔向管片外侧注双液浆，防止盾尾后的水进入盾尾前方。步骤三：盾构729环推进行程至207mm时，刀盘刀尖接触冻结壁，在724环注双液浆打环箍，封堵盾构与加固土之间的漏水通道。即用双液浆在管片注浆孔注入，最高