上海轨道交通11号线土建工程某段盾构推进方案Word文档格式.docx
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泵房底板位于⑤1-2灰色粉质粘土夹粉砂层。
第③3、④、⑤1-1、⑤1-2层土属高含水量、高压缩性、低强度、低渗透性的饱和软粘性土，具有较高的灵敏度和触变特性，在动力作用下极易破坏土体结构，使土体强度骤然降低，易造成开挖面的失稳。
粘聚力高，易粘着盾构设备或造成管路堵塞，使掘进困难。
⑤1A层透水性强、开挖揭露时，在一定水头的动水压力作用下易产生流砂、管涌现象，导致开挖面失稳；
对盾构施工产生不利影响。
3.2岩土分层及分布情况
隧道盾构掘进范围内各层土层的土性描述与分布
层号
土层
名称
层底埋深（m）
层底标高（m）
层厚（m）
分布情况
①1
填土
0.6～4.0
3.41～-0.05
普遍分布
①2
淤泥
1.3～1.9
0.87～0.20
局部分布
②1
褐黄～灰黄色
粉质粘土
滨海
∣
河口
0.3～2.6
1.96～0.28
②3
灰色
砂质粉土
2.6～16.3
-1.82～-15.22
③1
灰色淤泥质
|
浅海
0.8～2.6
0.43～-1.28
③2
灰色砂质粉土
0.8～2.3
-0.97～-3.18
③3
0.8～4.3
-4.09～-6.09
区间穿越
④
灰色淤泥质粘土
5.2～9.1
-12.07～-14.29
⑤1-1
灰色粘土
滨海、沼泽
0.5～3.0
-14.07～-16.17
⑤1A
0.7～3.3
-15.49～-17.52
⑤1-2
灰色粉质粘土夹粉砂
2.2～8.6
-18.99～-25.79
⑤2
1.0～3.9
-20.57～-27.49
⑤3A
溺谷
3.9～13.0
-32.20～-39.39
⑤3B
灰色粉质粘土
11.9～25.9
-32.82～-48.47
⑤3T
6.7
-43.48
⑤4
灰绿色粉质粘土
1.5
-49.97
⑦1
草黄～灰色
未钻穿
⑦2
草黄～灰色粉砂
⑦2A
-51.56
3.3水文地质
拟建场地地下水包括浅层潜水、微承压水、承压水；
潜水地下水位埋深为0.70～1.45m（标高为4.05～2.60m）,⑤1A层层顶埋深约19.3m，微承压水水位埋深5.35～6.33（标高-1.35～2.05m），⑤2层顶板埋深约为28.5m，微承压水水位埋深约为5.12～5.29m（标高-0.83～-0.85m）,⑦层层顶埋深在48.4m以下，对盾构基本没有影响。
4、盾构掘进施工组织安排
4.1盾构掘进总体部署
xxx站~xxx站区间隧道由两台小松盾构机从xxx站西端头井始发沿御桥路（规划路）推进，至xxx站东端头井进洞。
4.2施工管理组织机构、管理措施及施工过程管理与责任
4.2.1施工管理机构及项目管理措施
实施项目施工管理，从技术、计划、合同、质量、安全、文明施工及成本和信息管理上严格按照建立的规章制度进行科学的管理，确保工程验收合格率100%，优良率达到95%以上。
4.2.2项目经理部组织结构图
5、工程重难点
5.1盾构下穿同人民港
xxx站～xxx站区间在434～461环，盾构下穿人民港，人民港水深2m左右，河底淤泥较厚。
盾构施工应严格控制推进速度和注浆压力。
5.2盾构穿越构（建）筑物
xxx站～xxx站区间隧道上行线434～461环处穿越一处2层民居。
应注意地面沉降。
5.3盾构穿越管线
根据招标文件和地质勘察报告，区间隧道沿线管线主要集中在东泰林路与xxx车站附近，处存在较多管线，主要有：
雨水管、上水管、煤气管、电力电缆和信息电缆等，施工时候需要保护，将给施工带来了较大的难度。
6、盾构掘进施工方法
6.1盾构100m试推进
盾构始发后，为了更好地掌握盾构的各类参数，将盾构始发后的前100m推进为试推进段。
此段施工时应注意对推进参数的设定，对推进时的各项技术数据进行采集、统计、分析，摸索地面沉降与施工参数之间的关系，争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能，及盾构在本标段地质条件下推进的施工参数设定范围。
6.1.1实施100m试推进的目的
1）用最短的时间对盾构机的操作方法、机械性能进行熟悉。
2）了解和认识本工程的地质条件，掌握土压盾构在本地区的施工特性，尽快摸索出各种参数的正确设定方法。
3）为了掌握各种施工参数的正确设定方法，在试验段采取多种监测手段如地面沉降监测、深层沉降监测等，广泛采集信息以指导盾构施工。
4）通过本段施工还要求对各种监测信息进行分析，掌握盾构掘进参数和合适的同步注浆量。
施工试验段时要求增加监测频率，并及时将监测数据反馈给施工技术人员进行分析，据此随时调整、优化各参数，直至地面沉降及盾构姿态处于较好状态为止。
6.1.2前100m试推进段的施工重点
1）当推进至5-8环时，对洞门进行少量注浆，防止可能的土体流失，造成地面沉降。
2）当100m试推进结束后，隧道拥有足够的摩阻力来抵抗盾构掘进反力后，可趁施工间隙进行负环管片和盾构基座的拆除工作。
同时在井底搭设作业平台，以及在井口铺设Y型电机车岔道。
6.2盾构推进和地层变形的控制
本工程采用土压平衡式盾构掘进机，其利用压力仓内的土压力来平衡开挖面的土体。
从而对盾构正前方开挖面支护，平衡压力的设定是盾构施工的关键，维持和调整设定的压力值又是盾构推进操作的重要环节，这里面包含着推力，推进速度和出土量的三者相互关系，对盾构施工轴线和地层变形量的控制起主导作用，所以在盾构施工中要根据不同的土质和覆土厚度，地面建筑物，配合监测信息的分析及时调整土压力值的设定，同时要求推进坡度保持相对的平移，控制一次纠偏量，减少对土体的扰动，并为管片拼装创造良好的条件，同时根据推进速度，出土量和地层变形的监测数据，及时调整初设定的土压值和注浆量，从而将轴线和土层变形控制在最佳状态下。
在盾构施工至旁通道时，加强对轴线的控制，使轴线控制在允许偏差的范围内，下行线只向上行线侧下偏50mm，上行线只可向下行线侧或下偏50mm，保证旁通道的施工。
盾构掘进由操作司机在中央控制室内进行，由工地技术人员经计算初设正面土压力+水压力值。
土压力值根据隧道埋深、土层性质和地面超载计算。
设定值约为计算值的1.05～1.1倍。
开始施工时，在盾构机的正面及盾构体的上下方设置土、水压传感器监控平衡系统，在盾构机内部安装岩土勘探系统。
打开出土闸门，依次开启皮带输送机，螺旋机和大刀盘，推进千斤顶，调整好各千斤顶工作油压。
此时大刀盘切削土体，盾构前进。
盾构机根据设定的正面土压力自动控制出土速度或掘进速度。
盾构机的行程、上下左右四个区域千斤顶压力、螺旋机转速、盾构扭转、俯仰等参数，将显示在显示屏上，盾构司机及时做好参数记录，并参照仪表显示以及其它人工测量和施工经验调整盾构机姿态和各项参数，使盾构始终按设计的轴线推进。
轴线控制：
盾构掘进过程中，严格控制盾构机的轴线和姿态，勤测勤纠，禁止进行单次轴线＞4mm的纠偏。
地面变形控制：
一般情况下，盾构轴线上的地面允许变形量控制在+10mm～－20mm间，对特殊保护要求的地段，根据监理工程师的要求执行。
6.3盾构推进主要参数设定
1）平衡压力值的设定原则
正面平衡压力：
P＝k0rh
P：
平衡压力（包括地下水）
r：
土体的平均重度（KN/m3）
h：
隧道埋深（m）
k0：
土的侧向静止平衡压力系数
盾构在掘进施工中均可参照以上方法来取得平衡压力的设定值。
具体施工设定值根据盾构埋深、所在位置的土层状况以及监测数据进行不断的调整。
k0值也要根据现场实际情况及100m试推进的反馈验证来制定。
2）推进出土量控制
按Φ6340盾构机计算
每环理论出土量＝π/4×
D2×
L＝π/4×
6.3402×
1.2＝37.88m3/环。
盾构推进出土量控制在98％～100％之间。
即37.13m3/环～37.88m3/环。
3）推进速度
正常推进时速度宜控制在2～4cm/min之间。
特殊段施工时，推进速度宜控制在1cm/min左右。
4）盾构轴线及地面沉降量控制
根据规范要求，盾构轴线控制偏离设计轴线不得大于50mm。
隧道施工至联络通道时，应严格控制轴线偏差，轴线允许偏差为：
下行线只可向上行线侧或下偏50mm，上行线只可向下行线侧或下偏50mm。
地面沉降量控制在+10mm～-20mm。
对于特殊部位，则根据保护要求适当提高沉降控制标准。
6.4同步注浆及二次注浆
盾构推进中的同步注浆和衬砌壁后补压浆是充填土体与管片圆环间的建筑间隙和减少后期沉降的主要措施，也是盾构推进施工中的一道重要工序。
须指派专人负责，对压入位置、压入量、压力值均作详细记录，并根据地层变形监测信息及时调整，确保压浆工序的施工质量。
所以选择的壁后注浆材料应可满足这些目的，充分考虑土质条件，采用可塑状固结系材料，不仅能提高灌入性，还可达到早期强度，稳定地盘，把初期下沉、后期下沉控制在最小限度。
1、同步注浆
盾构注浆采用盾尾同步注浆。
随着盾构推进，脱出盾尾的管片与土体间出现“建筑空隙”（理论建筑空隙为1.9立方米/环），即用浆液通过设在管片上的注浆孔压浆予以充填。
压入衬砌背面的浆液会发生收缩，为此实际注浆量要超过理论建筑空隙体积。
但过量压注也会引起地表局部隆起和跑浆。
因此除控制压浆数量外，还需控制注浆压力。
压注要根据施工情况、地质情况对压浆数量和压浆压力二者兼顾。
一般情况下，泥浆压入量为“建筑空隙”的200%～250%，即3.8立方米/环～4.1立方米/环，注浆压力约0.3Mpa。
压浆速度和掘进保持同步，即在盾构掘进的同时进行注浆，掘进停止后，注浆也相应停止。
遇以下情况为例外：
（1）遇松散地层，注浆压力很小而注浆流量却很大时，应考虑增大注浆量，直到注浆压力超过控制压力下限。
（2）已经注过浆的管片上部土体发生较大沉降或管片间有较大渗漏时，需进行二次注浆，此时注浆量不受上述限制，只受注浆压力控制。
（3）盾构机出洞或进洞时，洞口部位有较大间隙，此时注浆量要根据实际需要量确定。
盾构同步注浆示意图
浆液
1m3同步注浆浆液配比（重量比）
膨润土
添加剂
粉煤灰
砂
水
石灰
50
3
400
800
340
100
浆液拌制要点：
（1）各材料必须称量准确，否则对浆液的强度有影响；
（2）原料要求如下表；
材料名称
性能要求
天然水PH=7，无味
消石灰，氢氧化物，氢氧化钙含量≥85％，320目筛余量≤0.5％
Ⅱ级或Ⅲ级，细度（0.045mm方孔筛筛余）不大于20-45%
细骨料
河砂，细度模数1.8-2.2，含泥量＜3%
95%通过200目筛，膨胀率18-30ml/g
1.06±
0.01（20℃）碱水率20-30%，水化控制能力＞20H，水解度＜30%
（3）拌浆材料先放入搅拌机中进行2分钟，然后再加入水与外加剂进行搅拌，在搅拌机中搅拌时间不得小于7分钟；
（4）浆液进入储浆箱内仍需继续搅拌，交替拌浆不留不死角。
拌匀后的浆液塌落度须在12～16cm范围内，方可放入运浆车；
（5）浆液使用的石灰、粉煤灰须新鲜、干燥，不结块，外掺剂须储存在阴凉的地方；
（6）平均200环，由施工单位按见证取样规则，取样做一组试块，向监理部门提交浆液28天强度报告；
（7）每班拌浆作业结束前，拌浆设备硬冲洗干净，以防残留浆液板结。
浆液操作规程：
（1）注浆作业人员须经专门培训，并熟悉有关操作注意事项；
（2）注浆作业须与盾构推进同步进行，浆液注入量应同掘进速度相适应，每段隧道推进前应作出明确规定严格执行；
（3）作业人员须随时观察注浆工况。
控制好注浆压力和方量，并应与盾构操作者保持联系；
（4）一旦发生故障，应立即通知当班班长，要求暂停盾构推进，故障排除后方可复工；
（5）注浆量应根据盾壳间隙及地面情况而定（一般3.5m3/环左右），确保环保要求，严格控制地面沉降；
（6）浆液压运过程中不应离析和沉淀，浆液凝结时间、结硬强度等均应符合特定工程中的技术要求；
（7）首次注浆前，所有管道均须经润滑后方可压注；
（8）每班工作结束后，压浆管道均须先用水循环泵洗、清空，再注润滑浆液充满压浆管道以便下次注浆；
地面拌浆机、井下运浆车及高位槽贮浆筒等设备均须除浆洗刷、清空，防止堵塞、板结；
润滑浆液配比为（Kg/m3）
264
640
208
320
（9）如实填写盾构施工过程质量控制压浆记录表，并做好每班落手清和交接工作。
双液浆液
二次注浆浆液配比（重量比）
A液
B液
32.5级水泥（kg）
水（L）
水玻璃（L）
1000
250
另外再加入适量的促进剂，甲、乙两液配比由现场试验初凝时间为10-20分钟确定。
体积比：
甲液：
乙液＝1：
0.4
2、二次注浆
由于本次采用了惰性浆液。
如果地面沉降大时，采取二次注浆。
所以本区间盾构施工在管片出盾尾5环后，采用单液水泥浆对管片的建筑空隙进行二次注浆，整个区间每隔5环注浆一次。
要求浆液满足泵送要求，泌水率<
3‰，浆液一天强度≥0.2Mpa，28天的强度≥3Mpa，并确保在列车振动和7°
地震下不液化。
3、注浆材料的制备
由于此次是通过管片壁后注浆进行及时注浆，应对现有盾构同步注浆设备进行改造。
为防止可硬浆液粘结和易于清理，对拌浆机、运浆车及高位槽的拌浆叶片作加大处理，以便搅拌更彻底，叶片与桶壁间隙控制在10mm以内，且桶体无搅拌死角。
另外在压浆管出口处须有压力显示装置，以便观察注浆情况，压浆管总管直接接至一个压浆出口处，且有控制阀控制进口。
此处还应装有回路通道返回至高位槽，以利主通道定期用水冲洗。
返回管道也应有控制阀控制。
注浆材料由地面搅拌系统成浆后，经管道溜入井内运浆车内，运浆车由电瓶车牵引至盾构头部泵入车架注浆箱内待用。
6.5盾尾油脂的压注
由于盾构将穿越饱和软粘性土区域，因此本区间隧道掘进时的盾尾密封功能特别重要。
为了能安全并顺利地完成区间隧道的掘进任务，必须切实地做好盾尾油脂的压注工作。
正常情况下，盾尾油脂通过盾尾油脂泵进行自动压注，盾构掘进过程中视油脂压力及推进实际情况及时进行补充。
6.6管片防水涂料的制作
1）对运输至现场的管片进行验收，确认是否存在缺角掉边及养护期限等管片质量问题，不合格的管片不予使用。
对于合格管片，则进行分类堆放。
2）对分类堆放的管片进行清理，确保各防水施作面清洁。
3）本工程管片设置一道弹性橡胶密封垫和一道挡水条组成双道防水线，弹性橡胶密封垫采用由三元乙丙橡胶挤出硫化成型且在其顶面凹槽嵌入遇水膨胀橡胶，形式为角部棱角分明的框形橡胶圈。
挡水条材料为遇水膨胀橡胶，为长条形密封垫。
4）弹性橡胶密封垫制作成与管片型号对应的尺寸，用胶粘剂粘贴于管片端面的内侧止水槽中。
挡水条沿沟槽绕成密闭框型，搭接部分避开转角处，搭接头以斜角对接，斜线长度不小于2cm，并用胶粘剂固定。
5）遇水膨胀橡胶遇到水和潮气会膨胀，故逢雨天或梅雨季节，应加以保护。
6.7管片拼装
隧道衬砌由六块预制钢筋混凝土管片拼装而成，成环形式为小封顶纵向全插入式。
管片在拼装过程中必须控制以下几点：
1）在管片拼装过程中要严格把握好衬砌环面的平整度，环面的超前量以及椭圆度的控制。
2）严格控制管片成环后的环、纵向间隙。
3）管片拼装前，再次检查防水橡胶条的粘贴质量，并确保管片及止水条的清洁。
4）在拼装过程中要清除盾尾处拼装部位的垃圾和杂物，同时必须注意管片定位的正确性，尤其是第一块管片的定位，确保整环管片成环后的质量及与盾构的相对位置良好。
5）根据高程和平面的测量报表和管片间隙，及时调整管片拼装的姿态。
6）一块管片拼装结束后，应伸出相应位置的千斤顶，并顶靠管片至所需顶力，然后再进行下一块管片的拼装，这样逐块完成一环的拼装。
7）拼装后及时调整千斤顶的顶力，防止盾构姿态发生突变。
8）管片拼装前，预先粘好定位棒（粘结剂抗剪强度≥1.5MPa），定位棒抗剪强度≥10MPa。
拼装时充分发挥定位棒作用，使管片成环后各块高差≤2mm，保证各块管片定位准确。
9）严格控制环面平整度和相邻环高差：
必须自负环做起，且逐环检查，相邻块管片的踏步应小于4mm。
10）环面超前量控制：
施工中经常检查管片圆环环面与隧道设计轴线的垂直度，当管片超前量超过规定值时，应用楔子给予纠正，从而保证管片环面与隧道设计轴线的垂直。
11）纵、环向成环管片均有纵、环向螺栓连接，其连接的紧密度将直接影响到隧道的整体性能和质量。
因此在每环管片拼装结束后及时拧紧连接管片的纵、环向螺栓；
在推进下一环时，应在盾构千斤顶顶力的作用下，复紧纵向螺栓；
当成环管片退出车架时，必须再次复紧纵、环向螺栓。
12）隧道椭圆度控制：
每环拼装时，应测量隧道椭圆度，不合格的及时纠正，直到椭圆度合格后方能进行下一环的推进。
13）正确控制管片的旋转方向及旋转量，及时进行转角的纠正。
6.8隧道纠偏量控制
施工中隧道轴线、环面平整度或倾斜度需予以纠正时，采用专门楔料（丁腈软木片），一次纠偏量最大不超过5mm。
如果超过5mm时,需在相应位置处粘贴遇水膨胀橡胶止水条.
6.9防迷流值监测
按防迷流设计要求，将管片钢筋焊接连通，成等电位体；
环、纵向通过螺栓与垫圈将每块管片，每环管片连成一体，成为法拉第笼，以达到防迷流要求。
本工程隧道施工每200m测分段隧道的防迷流值，隧道贯通后测整个区间的防迷流值。
6.10盾构运输系统
6.10.1轨道和轨枕选用的标准
最大行车速度：
本工程施工中碴土及材料运输最大行车速度为10Km/h。
最小平面曲线R700m。
最大坡度：
最大坡度18.777‰
轨道和轨枕：
本工程中隧道内水平运输设备为2辆35T电瓶车，其中一台牵引3辆17.5m3土车，另一台牵引2辆管片运输车和一辆浆车。
选用43kg/m的重轨，轨枕间距900mm。
6.10.2轨道布置
合理的轨道布置是保障运输能力的关键所在，本工程施工运输轨道布置分为两个阶段：
（1）盾构机初期掘进时的轨道布置
初期掘进是指盾构机的后配套设备未正常工作时期的掘进。
初期掘进时速度较慢、碴土运量不大且运距较小，在盾构始发井设单股道。
（2）盾构机正常掘进时轨道布置
盾构机正常掘进后，在盾构始发井设“Y”型道岔，在出土孔处布置双轨道。
6.10.3隧道内运输
隧道内水平运输有两辆电瓶车，分别牵引管片运输车、运浆车和运土车，列车编组状态详见图4-15、图4-16。
图4-15运土车编组
图4-16管片运输车和运浆车编组
6.11隧道内通风
隧道内通风采用大功率、高性能风机风管，送风有效距离大于2KM，以确保远距离通风的要求。
通风设备噪音一般不超过75分贝，且保证隧道内工作人员新鲜空气量不低于每人每小时30M3，相对湿度为65％～85％之间。
6.11.1参数
（1）隧道延长L：
1200m
（2）管片内径ID：
φ5500
（3）断面积（内径）A：
23.7m2
（4）作业人数N：
20名
（5）风管D：
拉链式聚乙烯通风管φ600×
1路
（6）换气方式送气式
6.11.2通风设备
（1）送气量的计算
1）作业人员用通风量
对于作业人员的通风量，在一般隧道内的作业，以每人3m3／min的通风量求出。
Q1＝3×
N＝3×
20＝60m3／minN：
隧道内作业人数
2）隧道内的风速
根据国际隧道协会的安全施工指南，隧道内风速为0.17m／s
Q2＝A×
V×
60
升级会员 