隧道盾构施工设计方案Word下载.docx
《隧道盾构施工设计方案Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《隧道盾构施工设计方案Word下载.docx（39页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
3）（2-2）层淤泥粉质粘土：
灰色，局部呈鳞片状，饱和，流塑，含少量有机质，偶见少量贝壳碎屑或夹粉砂微薄层，干强度中等~高，海积成因，一般25.0m一下性质略好。
4）（4）层粉质粘土：
灰黄色、灰绿色，湿~稍湿，可塑为主，局部硬可塑，含少量粉粒及氧化铁，个别地段混少量碎石，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。
5）（5）层粉质粘土：
灰、青灰色，局部青灰色，很湿~湿，软塑为主，含少量粉粒，性质变化较大，局部近粉土或淤泥质土，干强度中等，韧性中等。
其中（2-1）层和（2-2）层淤泥质粉质粘土为欠固结土，属高敏度软土，具强度低、高压缩性、易变形、扰动后强度极低等不良工程性质。
2.1水文地质特征
1）潮位资料：
百年一遇高潮位H1%3.64mH99%低潮位-2.63m
五十年一遇高潮位H2%3.48mH97%低潮位-2.52m
二十年一遇高潮位H3%3.26m设计低水位-1.51m
2）波浪资料：
100年一遇高潮位与50年一遇的波浪遭遇：
H=1.57m，H1%=2.97m，H4%=2.63m，H13%=2.26m
T=5.71s，L=35.35m波向：
ESE
3）流速资料：
取水区域测点最大流速1.65
三、施工部署
3.1组织机构
3.2劳动力准备
序号
工种名称
人数
1
起重工
8
2
电工
4
3
钳工
6
机工
5
冷作工、焊工
10
测量工
7
料工
吊车、行车司机
9
头部配合
24
泥浆工及助手
11
电瓶车工及助手
12
普工
30
13
机械配合维修人员
14
电气维护调试人员
合计
126
3.3机械准备
设备名称
规格
单位
数量
备注
盾构机
φ4930（外径）
台
龙门吊（轨距11.5m）
10t
电瓶车
14t
电动空压机
10m³
储气包
6m³
高压增压泵（进水）
1.8~2.5MPa
一台备用
渣浆泵（排污接力）
22KW
渣浆泵（排泥）
4PH-60
（75KW）
泥浆转驳车
/
全站仪
KTS-442/索加
水准仪
DS3
箱式变压器
1000KVA
500KVA
水力机械
卧式
套
15
单梁电动葫芦
5t行走
16
发射架
φ4200（内径）
17
后座发射架
18
轴流风机
SDF/700
19
泥浆搅拌机
20
管片车
21
卷扬机
1t
22
履带吊
50t
23
振动锤
60KW
生产用车
25
3t
26
潜水平底污水泵
50（扬程34m）
27
50（扬程15m）
28
农用泵
250m³
29
螺旋泵
3″
汽车吊
500T
租用
3.4施工准备
3.4.1地面施工设施准备
盾构在推进施工前进行施工用电、用水、通风、排水、排泥等设备的安装工作。
循泵房进水间安装2部10t行车供井上下运输。
施工必要材料、设备、机具备齐以满足需要，管片、连接件、密封材料等准备有足够的余量，并对正常掘进用材料提出计划，保持后续供应，井上、井下测量控制网建立，并经复核认可，同时对沉降观测点进行布置，部分沉井观测点在前期布置结束。
3.4.2穿墙洞挡土密封装置安装及洞口加固
盾构出洞口用钢制穿墙管预埋在井墙中，洞口采用作25a#槽钢双拼为挡土钢封门，钢封门在沉井下沉前安装于沉井外侧，随沉井一起下沉。
为防止穿墙洞地下水通过钢板桩拼缝向井内渗流，造成洞外土体流失从而影响洞外土体的稳定性，采用如下方法对钢封门进行止水并对洞口加固。
沉井下沉前钢封门25#槽钢之间进行止水处理，为防止在沉井下沉过程中钢封门滑移，用加强筋板将钢板桩与预埋穿墙管连接。
并在钢板桩之间涂泡沫堵漏剂避免漏水。
沉井下沉至设计标高后，可对钢封门外土体进行加固处理或深井降水措施，确保土体在盾构出洞施工时不会出现坍方现象。
洞口土体加固还可以防止盾构机出洞口后突然“磕头”造成盾构初始姿态改变，引起隧道掘进困难。
3.4.3发射架加工、安装、就位
发射架在工厂加工完成后运送至施工现场，利用吊车吊入井内，按照预先测放好的设计轴线调整发射架的轴线，并用水准仪校正好发射架的顶面标高后，采用电焊方式固定于预先埋设于工作井底板上的预埋件上，为防止盾构机在出洞后初期阶段纠偏产生的水平推力引起发射架偏移而影响隧道施工质量，发射架就位固定后，应对其加设斜撑加固。
3.4.4洞门临时密封止水装置安装
盾构在出洞过程中，由于工作井穿墙洞与盾构外沿之间存在较大空隙，为防止盾构出洞时地下水、土体、浆液大量从洞口外面通过此建筑间隙大量涌入井内，影响开挖面土体的稳定及盾构内的施工，给环境造成破坏且引起施工安全问题，因此必须设置安全、可靠、性能良好的密封止水装置，确保盾构切口初始泥水平衡的正确建立和施工安全。
盾构出洞前应在穿墙洞周边安装由帘布橡胶板、圆环压板、翻板以及连接销等组成的出洞密封止水装置，作为洞口防水的预防性措施。
盾构出洞时，盾构机往前推进，将帘布橡胶板及翻板往穿墙洞内翻卷，利用帘布橡胶板的弹性使帘布橡胶板与盾构机外壳以及后续的＋1环管片外壁密贴，从而起到防水、防砂作用。
3.4.5盾构机吊装就位、调试验收
盾构机在制造厂制造、安装、调试完成后运至施工现场，利用500t力勃海尔起重机起吊后吊入工作井内，搁置于发射架上。
盾构吊入井下后，在盾构基座上正确就位，由专业技术人员调试验收。
盾构与车架采取二次就位方案，即车架先布置地面上或进水间后隔仓内，盾构机与车架之间的液压管路、动力、照明、控制电缆先采用可伸缩柔性连接的方案，当盾构推进足够距离隧道对后井壁轴向力消除后，拆除后盾支撑系统放下车架与盾构进行联接，进入正常掘进。
初始推进距离可在反力支撑上装应力传感器或用其它方法来决定。
3.4.6盾构后座系统安装
后座系统包括钢管支撑、临时管片（负环管片）、天窗式反力架组成。
由于后座系统制约着盾构机出洞姿态，因此，安装时应在测放出的轴线基础上进行安装，确保后座系统轴线与设计轴线一致。
因工作井采用沉井法施工，在下沉过程中沉井不可避免地会发生偏差，因此安装时应调整钢管支撑，使临时管片（负环）端面与设计轴线垂直，同时应保证＋1环管片安装后其后端部伸出工作井内井壁400mm。
引水隧道工作井空间10m，临时管片拼装9环，其中封闭环4环，上部开口环5环，临时管片与后墙之间为钢管反力架，开口环上部端部与反力架之间空缺处用φ609钢管支撑传递。
盾构推进35m时进行台车转换，为保证台车吊放进入隧道内的空间，转换前应先将顶部钢支撑拆除，并将－3、－4、环管片上半部分管片拆除，待台车全部下井并安装于隧道内后，在－2环临时管片于后座墙之间安装钢支撑。
3.5技术准备
通过精密测量将地面上的控制坐标及高程引入施工竖井及横通道内，首先在竖井及横通道内建立导线控制点，并在单洞隧道施工前放出开挖轮廓线，进洞一定距离后按预定方案对导线控制点进行加密，建立隧道内导线控制网，同时在地面上左右线的线路中心钻孔，对地下导线网进行复核，确保路线的方向，同时为了在隧道内安装激光指向仪。
在施工前对图纸进行会审，制定专项施工方案和技术交底，并不定期的召开施工方案交底会，将施工组织、施工方法、施工工艺、质量标准、安全措施等交底到各作业班组骨干，让他们了解并掌握施工方法和施工工艺。
3.5.1安全技术交底
1.操作人员必须经过安全技术培训，考核合格后方可上岗。
2.施工现场严禁吸烟；
进入施工现场必须按规定佩戴劳保用品；
严禁擅自拆改安全装置。
3.进出隧道必须走人行道，避让过往车辆，严禁搭乘运输车辆。
当隧道断面较小，设置专用人行道有困难时，作业人员必须在车辆停驶后方可进出隧道。
4.控制台
（1）启动前必须与拼装手、注浆人员、电瓶车司机等有关人员联系，确认安全后方可操作。
（2）作业前必须检查控制仪器、仪表及其他装置，确认处于安全状态。
（3）发现故障和异常情况，按规定要求处理、汇报；
严格执行交接班制度。
（4）按规定程序开机，按安全技术交底要求设定和控制速度、注浆压力等技术参数。
（5）注浆作业前，必须与注浆操作人员、制浆人员取得联系，确认无误后方可启动注浆泵。
5.注浆
（1）作业前应检查管路，确认管路连接正确、牢固；
必须服从控制台操作工指挥，及时正确开关阀门。
（2）冲洗管路作业必须2人操作，在没有接到注浆操作手发出的可以冲洗管路的指令前，不得启动冲洗泵。
（3）拆卸注浆混合器时，各注浆管路和冲洗管路阀门必须全部关闭后方可进行作业。
（4）发现管路堵塞时不得擅自处理，应及时通知专业人员修理。
6.拼装
（1）启动拼装机之前，拼装机操作人员应对旋转范围内空间进行观察，在确认没有人员及障碍物时方可操作；
拼装机作业前应先进行试运转，确认安全后方可作业。
（2）拼装机旋转移动管片前，必须确认管片拼装人员已进入安全区域。
拼装机旋转移动管片时，管片拼装人员严禁进入旋转区域。
（3）拼装管片过程中必须检查销子、螺栓，确认连接牢固。
（4）在用液压油缸固定管片时，不得站在液压油缸的顶脚和柱上。
7.运输
（1）电瓶车司机交接班时，必须仔细检查蓄电池、砂箱制动装置、车灯、喇叭等，确认完好后方可试运行；
行驶中严禁用反向操作代替制动。
（2）行驶前应鸣笛，并注意机车前方的行人和障碍物。
（3）行驶中遇行人必须鸣笛，并做好刹车准备，发生故障必须立即停车处理。
电瓶车驶入较大坡度隧道、弯道、道岔、行人较多地段应鸣笛、减速，并做好刹车准备。
（4）电瓶车控制手柄必须停放在电瓶车串、并联的最后位置。
严禁将控制手柄停放在两速度位置中间。
加速时应依次推动手把，不得推动过快。
（5）严禁电瓶车搭乘人员。
发现有人蹬车、扒车时，必须停车制止。
（6）司机开车时必须坐在司机座位上，严禁探身车外。
（7）电瓶车脱轨时，必须立即断电停车进行处理。
（8）电瓶车司机离开座位时必须切断电源，收起转向手柄，制动车辆，但不得关闭车灯。
8.进入前仓
（1）必须按安全技术交底要求的程序作业；
必须断开刀盘控制开关，切断电源。
（2）前仓作业人员必须听从统一指挥，并保持与后方人员的联系。
（3）打开人孔之前，必须从隔壁板上的球阀对前仓进行观察,确认前方无水。
3.6盾构掘进总体方案
区间隧道掘进分为三部分，分别为初始掘进→正常掘进→贯通掘进，为了提高掘进效率，故将初始掘进先进行73环；
掘进完成后进入正常掘进过程，正常掘进过程中必须严格对盾构掘进轴线、管片拼装质量、地面沉降三方面进行控制，当掘进至距接收端洞口80～100m处进入贯通掘进阶段，需进行全线贯通测量校核，准确定位盾构机头的坐标位臵和姿态，并根据测量结果，确定盾构推进方案，保证盾构机顺利、安全、准确地进入接收井，完成整体掘进过程，之后进行刀盘维修，为进行下一段掘进作好准备。
盾构隧道管片由南京力高建筑构件有限公司分包生产。
四、施工工艺
4.1施工流程
4.2盾构出洞
盾构出洞是盾构利用在端头井内临时设置的钢构件和临时管片作后背，向前推进。
从穿墙洞口向洞外的土体中贯入，沿着设计轴线方向，向前推进的一系列作业。
盾构出洞是整个隧道施工中技术难度大，工序较复杂，又有一定风险的施工阶段。
当盾构机进入洞圈后马上进行洞圈橡胶帘布的整理工作，固定铰链挡板。
出洞时盾尾钢刷中必需充满盾尾油脂。
在盾构机切口进入帘布橡胶板85cm左右时，即可进行穿墙洞口临时止水钢板桩的拔桩施工，拔桩时按照先中间后两侧的顺序进行。
钢板桩拔除采用60KW～90KW振动锤进行，25cm钢板与钢板桩焊接牢固，拔桩时采用定型夹距将钢板夹住，夹具上端连接振动锤，用50t履带式自行起重机吊紧振动锤，开启振动锤马达，利用振动锤的振动破坏桩侧摩阻力，收紧吊车索具，将钢板桩缓缓拔出。
钢板桩拔除后盾构机迅速上靠，通过格栅对土体的挤压，使土体进入冲泥舱内，使用水枪冲刷破碎土体后，利用水力机械形成的真空压力将泥浆排出。
盾构机推至钢封门100mm处停止推进，在盾构机外及帘布橡胶圈状态。
拔除钢封门时，边拔除边填充浆液，补充拔桩后形成的空隙，浆体的凝固强度略大于土体强度，便于盾构推进，洞口上部准备回填土，钢板桩拔除后立即回填并及时注浆加固。
如此，直至全部拔除钢封门推进盾构机使之嵌入土体并准备试验段掘进。
当盾尾脱出工作井壁后，调整洞圈止水装置中的圆环板，并与洞门特殊环管片焊接成一体，若洞口漏水现象严重则由预设压浆管向洞圈周围内压注化学浆液，以防止土体从间隙中流失而造成地面的坍陷。
盾构在加固区推进，要保持盾构姿态，防止盾构姿态急骤改变，以均匀、慢速推进为主，防止压应力过大。
4.3盾构初期掘进
盾构出洞口至大堤坡脚约100m为盾构初期掘进阶段。
盾构掘进初期阶段可视为盾构掘进的试验阶段，应在这一阶段的掘进施工中掌握施工区域的地质条件对掘进参数的影响，并掌握盾构施工的各种参数，用以指导盾构掘进的施工。
4.3.1掘进参数掌握
盾构初期掘进时，为了更好地掌握盾构的各类参数，此段施工时应注意对推进参数的掌握，分析地面沉降与施工参数之间的关系，并对推进时的各项技术数据进行采集、统计、分析，争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能，确定盾构推进的施工参数设定范围。
此阶段施工重点要求做好以下的几项工作：
（1）掘进前：
在隧道轴线上设置观测点，特别在出洞30m范围内加密沉降观察点，每1m设一观察点，每10m设一观察断面，断面宽度为15m直至大堤，在大堤上也设置观测点。
掌握大堤沉降规律，在盾构推进时加大测量频率，每日测两次，用测量数据指导盾构掘进。
掘进前还应做好各种压浆配比以备掘进中使用，并对盾构仪器、仪表、设备进行反复调试、试车，确保初推进的成功。
（2）掘进中：
在掘进中对盾构机进土量、前方土压力、推进速度、液压泵泵力、盾构姿态等有关数据进行观察、收集并对观测点进行同步观测、指导掘进施工、及时调整数据，保证地面沉降量控制在允许范围内。
掘进中还必须同步注浆、控制沉降量。
并备凝固速度快，堵漏迅速的双液浆以备紧急堵漏之用。
（3）掘进后：
对盾构机掘进后的管片根据沉降量须进行二次补浆（局部如隆起则须放浆使之回复）。
在试掘进中，掌握掘进速度、土压力、出泥量、盾构姿态等有关数据，在进入大堤段前放慢速度，保持吸泥舱水气平衡并重新观测试验段沉降情况、衬砌变形、渗漏情况，在定量及定性指导下进一步施工。
上述阶段，特别注意信息化施工，尽量多的搜集数据，以地面沉降量、进土量、正面土压力等数据来决定掘进速度，并将收集参数进行讨论分析，重新调整，为进入大堤段掘进作好技术准备。
4.3.2台车转换
盾构掘进至35m长度时，暂停掘进，在隧道内安装台车轨道，拆除工作井内临时管片上半部分钢支撑，并拆除满环临时管片后二环管片的上半部分，将台车逐节吊下工作井安放在台车轨道上，牵引到隧道前端，逐节连接到盾构掘进机上，使台车与盾构机成为联动装置。
在台车转换的同时进行有关设备的转换。
台车转换完成后，在临时管片（负环）后端部与工作井后座墙之间安装钢支撑后继续掘进。
4.3.3临时泥水输送系统
盾构掘进初期，由于台车无法下井，导致盾构机自身配备的卧式水力机械无法安装，因此在井内安装一套临时卧式水力机械作为临时出泥装置。
盾构掘进至35m进行台车转换后，拆除临时卧式水力机械，转而采用盾构机自身配备卧式水力机械出泥。
4.3.4后座系统拆除
盾构掘进至135m长度时（已穿过大堤），隧道外摩阻力已可保证盾构正常掘进所需顶力要求，此时暂停掘进，将盾构工作井内的反力架和临时管片全部拆除吊出，拆除后在工作井内重新铺设电瓶车轨道，使之与隧道内原有轨道连接后再掘进。
工作井内拆除按照以下流程进行：
暂停掘进→临时水力机械拆除吊出→临时管片段电瓶车轨道拆除→临时管片拆除吊出→反力架拆除吊出→井内轨枕铺设→井内轨道铺设→卧式水力机械安装→恢复掘进。
4.4盾构穿越大堤段掘进施工
隧道将在XX大堤下方穿越，隧道施工可能对大堤产生不利的影响。
穿堤段施工应在大堤上和隧道内布置沉降观测点。
采取“信息化”施工，随时掌握隧道和大堤的沉降情况，建立沉降报警体系。
4.4.1大堤沉降控制
盾构施工的难点是掘进施工需穿越大堤，如施工期间堤身损害，后果不堪设想。
所以在盾构施工期间保证大堤的安全至关重要。
因此盾构施工过程中，堤身的沉降控制是十分关键的。
盾构推进过大堤时，确保不冲网格外土体，不让盾构拼装管片时后退，保持气压平衡，控制适当的土压力，使正面土体损失达到最小量。
4.4.2大堤监测和加固措施
为了保护大堤安全，除了盾构掘进时在隧道内通过衬砌压浆孔跟踪压浆、二次补浆、以及用双液浆形成加强箍在隧道周边对土体进行加强外，在施工前我们拟在地面上，对大堤内外侧采取加固补强措施，最大限度减少隧道施工对大堤的影响。
4.4.3盾构掘进施工措施
根据目前掌握的地质资料，隧道基本处于淤泥质粉质粘土层。
因此，我们在隧道施工期间采取以下措施来控制大堤的沉降。
1、减少隧道施工对大堤的影响最经济有效的手段在于精心组织、科学施工。
根据试验段掌握有关掘进数据来指导大堤段掘进，盾构推进经过大堤底部区域时应严格控制各项施工参数，避免欠挖和超挖，减少盾构推进对地层的扰动。
2、盾构推进过程中，通过同步注浆和二次注浆，将盾构通过后盾尾间隙的土体损失减少至最少。
盾构过大堤时，地表变形量严格控制在要求范围以内。
3、隧道将从大堤下穿过，隧道可能对大堤产生不利的影响。
因此，除了与出洞段一样同步压浆和二次压浆以外，在大堤段掘进时由隧道向外压注配比强度较高的浆液，形成加强箍，该加强箍有三重作用：
一是对由于盾构穿越造成土体扰动的部分大堤进行加固；
二是填充隧道外以及隧道周围土体的间隙；
三是形成止水圈，防止海水的渗透。
为了保证隧道轴线掘进后的相对稳定，在整个隧道的施工过程中，应充分注浆，使盾构机在掘进中产生过土体扰动的土体得以充分加固，所形成的空隙得以充填饱满，改善隧道下卧层软土的压缩性，直接减少下卧层软土的压缩量。
4、采取“信息化”施工。
在大堤上设置沉降观测点和沉降观测断面，采用精密水准仪和数据采集仪进行监控大堤的沉降，估算大堤的残余沉降，评估大堤残余沉降对隧道的影响。
沿轴线方向每5m布监测断面，每个监测断面设一组7点观测点。
增加每天监测次数，根据需要可进行与施工同步的跟踪监测。
经计算机数据处理分析后作为及时调整盾构参数的依据。
5、加强隧道自身的沉降观测，随时掌握隧道的沉降情况，建立沉降报警体系。
4.5衬砌拼装
4.5.1衬砌拼装形式
隧道衬砌标准段由六块预制钢筋混凝土管片拼装而成，垂直顶升段由复合钢管拼装而成，成环形式为封顶块纵向全插入。
衬砌采用通缝拼装。
4.5.2衬砌连接螺栓
衬砌管片纵向、横向均采用强度较高的螺栓连接。
标准段管片环向螺栓1M30（12只/环），机械性能等级10.9级；
环向螺栓2M30（12只/环），机械性能等级12.9级；
纵向螺栓1M30（15只/环），机械性能等级4.8级；
纵向螺栓1M30（15只/环），机械性能等级6.8级。
4.5.3衬砌拼装施工
（1）拼装前应清理盾尾底部，并检查举重设备运转是否正常。
（2）衬砌拼装前严格检查，检查管片的型号、外观及密封材料的粘贴情况，如有损坏，必须修复才可拼装。
（3）管片大缺角用SC-1混凝土黏结剂修补，密封垫两侧及平面转角处不得有剥落和缺损，密封垫沟槽两侧及底面的大麻点用107胶粘剂加水泥腻子填平，检查合格后方可使用。
（4）拼装每一环中第一块时，应准确定位，拼装次序自下而上，左右交叉对称安装，最后封顶成环。
（5）拼装时，要逐块初拧环向和纵向螺栓，成环后环面
升级会员 