地铁工程盾构掘进施工含端头井加固方案Word文件下载.docx
《地铁工程盾构掘进施工含端头井加固方案Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地铁工程盾构掘进施工含端头井加固方案Word文件下载.docx（42页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
6、管片吊装孔的设置
为满足盾构区间施工及工期的要求，需在车站主体结构上预留左、右线管片吊装孔各1个，吊装孔尺寸为11m×
7.5m，吊装孔中心距盾构洞门端外侧距离不小于盾构机及后配套拖车的总长，始发阶段利用管片吊装孔完成盾构出土工作。
7、冷却水系统
在盾构井附近的底板上各安设冷却塔一座，底板设两自制水箱，通过高扬程水泵完成盾构机的冷却水循环。
8、盾构集土坑的设置及土渣外运
根据各区间施工的需求，结合施工现场条件，将集土坑设置在车站预留出土口附近，集土坑尺寸为20m×
7m×
4.2m，集土坑中储存的土渣利用自卸车在晚间集中出土。
在场地大门口设置洗车槽，运输车辆驶出施工场地前清洗干净，以免土渣散落影响城市环境。
9、盾构施工运输系统
9.1洞外运输系统
9.1.1材料、设备、土方的进出场运输
本工程盾构施工材料、物资的进出场运输时，采用汽车为主的运输方式。
隧洞弃渣拟安排在21:
00至次日凌晨5:
00之间进行，挖掘机装载，加盖渣土车运输，在施工区设置一个渣土池临时堆放弃渣土，夜间集中外运至业主指定的弃渣地点。
9.1.2施工现场的地面运输
在地面运输组织时，为提高作业效率，每台盾构设置龙门吊进行管片吊装及土方运输。
现场进行物资调配时，由吊机或汽车将材料运至龙门吊的起吊范围内，再由龙门吊进行材料的堆放及运输工作。
9.2洞内运输系统
9.2.1隧道内水平运输
盾构隧洞的水平运输系统采取有轨运输的方式，通过电瓶车牵引，进行材料和土方运输，材料及土方的垂直运输方式采用龙门吊运输。
从土仓排出的渣土通过螺旋输送机的出土闸门落在螺旋输送机下的皮带输送机上，并通过皮带输送机将渣土传送到台车上的出土口，渣土落入在等待出土的运输列车土箱内。
土箱内装满渣土后，盾构机暂停掘进，螺旋输送机闸门关闭，运输列车将渣土拉出盾构机。
运输列车沿隧洞内铺设的轨道将渣土运至垂直运输井下，由地面的龙门吊车将运输列车上的土箱吊上地面，将渣土倒入地面的集土池。
各盾构区间隧道内水平运输采用2辆列车编组，整列车包括：
2辆电瓶车、4辆20m3土渣车、2辆8m3砂浆车及2辆管片运输车。
列车编组状态见下图1。
图1隧道运输列车编组
9.2.2垂直运输
各盾构区间垂直运输由1台40t龙门吊完成，轨道跨度24m，负责出土或吊装管片等施工材料。
油脂、泡沫剂、轨枕、轨道、管线及渣等材料由龙门吊下放至井下，由电瓶车牵引管片车将材料运输至盾构台车内。
10、区间盾构施工现场布置
区间盾构施工根据现场场地条件，对龙门吊、搅拌站、管片存放区、搅拌站存料区、渣土坑、电瓶车充电池、施工材料加工区，施工用电、施工用水、生活区、办公区等进行合理的布置，确保满足盾构施工需求及职工生活、办公需求。
区间盾构施工现场布置见图附图四～附图五。
第二节盾构始发
1、盾构始发工艺流程
盾构始发是盾构的关键及重点环节，其主要工艺流程见图2。
图2盾构始发工艺流程图
2、始发洞门土体加固措施
为使盾构机安全进出洞并保护附近管线和建筑物，盾构机进出洞前对前方土体进行加固，提高其稳定性和自立性。
根据设计要求和现场实际情况。
本标段盾构始发、接收地层加固采用搅拌加固+旋喷包角，加固壳的厚度一般为3m。
长度为11m，加固后的地基应具有良好的均匀性和自立性，其无侧限抗压强度应达到1.0Mpa，渗透系数≤1.0×
10-7cm/s。
洞门土体加固形式见图3。
图3盾构始发、到达处地层加固平面图
2.1三轴水泥搅拌桩加固施工
三轴搅拌桩施工工艺见第八章第四节所述。
2.2高压旋喷桩施工
端头加固采用高压旋喷桩止水加固。
施工工艺见第八章第五节所述。
3、始发基座、反力架及导向轨的安装
盾构始发基座按盾构图纸进行设计和安装，制作和安装误差符合要求，由于盾构机脱离基座后因巨大的扭矩，为了防止盾构机壳体在始发基座上发生偏转，必须在始发台两侧的盾构机壳体上焊接防扭装置。
随着盾构机的前行，当防扭装置靠近洞门密封时将之拆除。
盾构始发基座自重在土体产生低头现象，故在基座高程控制时预留一定的低头量为35mm。
始发基座的安装应注意始发段所处的线路平、纵面坡度条件，确保盾构机始发成洞轴线与隧道设计保持一致，保证始发阶段隧道衬砌不超限。
在始发基座定位后对其进行固定。
固定时要考虑到地质条件、负环管片拼装方式。
在盾构机组装前要对始发基座进行复测，满足要求后对始发基座加支撑固定，防止始发基座移动。
盾构始发基座见图4。
图4盾构始发基座示意图
反力架主框架为600mm×
1100mm箱型结构，主要板材采用高强度的40mm钢板，确保其强度、刚度能保证承受始发2000吨以上的反力并具有一定的保险系数，反力架的位置根据始发井尺寸、盾构机长度及负环管片宽度综合确定。
反力架端面里程L1=L2-L3+L4×
N,其中L1为反力架端面里程，L2为洞门内衬墙里程，L3为洞门结构厚度反力，L4为负环管片宽度，N为负环管片环数。
始发导轨安设，在围护结构破除后，盾构机距离洞口有一定空隙，为保证盾构在始发时不至于因刀盘悬空而产生扣头现象，需要在始发洞门内安设始发导轨。
安设始发导轨时在导轨的末端预留足够的空间，以保证盾构始发时，不致因安设始发导轨而影响刀盘旋转。
4、盾构机吊装、组装
在盾构始发井利用400t及200t汽车吊将盾构机及其后配套设备吊装下井、组装，引进10kV高压电供盾构机始发前整机调试及始发后的施工用电。
盾构施工现场临时用电及用水按照规范要求进行合理布置，保证盾构施工用电、用水需求。
对盾构机各系统进行调试，并进行整机空载调试，确保盾构机各系统运转状态良好，满足盾构始发需求。
4.1总体思路
根据始发井施工现场布置方案，结合盾构主机及后配套系统组装需要，再据洞外相关工程施工计划，将井外场地分别划分为几个功能区，即主机组装区、后配套组装区、集装箱存放区、预装件摆放区、料机具摆放区等。
并且后配套组装区铺设与盾构机施工隧道相同轨距的轨道。
主机组装区场地地面需摊铺砼硬化，其承载力≥10Mpa，其余场地只需平整压实，全部门式起重机走行轨基础依据承运载荷重量相应加强。
4.2工期安排
每台盾构机组装时间约30天。
4.3零部件摆放区域
盾构机主机及后配套系统总重约395t，组装后总长约68m。
整机零部件数量多，体积大，须妥善布置以便于组装。
4.4组装场地工具间、材料库设置
工具间：
集装箱1个用于存放各种工具。
材料间：
集装箱1个用于存放常用材料。
液压间：
集装箱1个用于存放液压元件。
电气间：
集装箱1个用于存放电气元件。
螺栓间：
集装箱1个用于存放螺栓组件。
组装场地风、水、电及消防设施配置
风：
风压可达8bar，软管60m×
4根，用于风动机具。
水：
1英寸、2英寸胶管60m各2根，用于清洁水等。
电：
380V，3相，50Hz
220V，单相，50Hz
配电箱：
2个
功能组合插座及配套电缆及接头
消防器材：
灭火器6个灭火砂3m3
4.5拼装顺序
每个盾构井左右线2台盾构机依次拼装，待一台拼装完毕，进行调试时，第二台盾构机散件开始依次进场。
全部结构件与液压组件和电气组件均在井上拼装场地按各吊装部件拼装，井下依次连接。
井上拼装原则上以节为单位，每节长宽尺寸不得超过竖井井口规格。
下井顺序由后依次往前。
先后配套，后主机，待整机下井串接完成后，再依次连接液压管路，动力电缆，控制电缆，最后进行皮带的安装及硫化，前后坡道的组装，以及水、风、气管路的连接工作。
4.6盾构机组装基本技术要求及注意事项
为了保证盾构机组装顺利、安全、准确，达到其原有的设计指标，在整个组装过程中应遵循以下基本技术要求：
（一）拆箱检验或用于组装之前的拆卸包装，应根据实际包装并确认所装何物时采取相应的拆卸方案，以免盲目拆卸损坏其原有的加工精度，拆箱注意保持其原有设计尺寸。
（二）平稳吊运、吊装
以原设计吊装位置为准，确认其重量，用大于负荷的起吊工具及在安全范围内起吊设备，起吊平稳，确保安全，万无一失。
（三）认真清洗
螺栓结合面刮脂、除锈并用清洗剂清洗干净（必要时涂油保护），保证安装前达到其加工的光洁度。
凡涂油漆的结合面（螺栓结合或焊接）均应除锈并清洗。
由于运输过程中不慎造成的伤痕，均应在原设计尺寸范围内进行处理，以保证装配精度。
液压元件的清洗必须用干净清洗剂，液压元件擦拭严禁用棉纱，必须用不脱线的布或毛巾擦拭。
（四）正确安装
安装之前认真研究图纸图册，确认部件装配关系后（先后顺序，前后顺序、左右顺序、上下顺序）再正确装配，以免盲目装配造成返工。
（五）螺栓紧固
对于各式各样的螺栓螺钉应确认并核实其大小、精度、扭矩，确定其螺栓端口涂何种材料（普通8.8级、10.9级螺栓端口涂油脂，HV10.9级高强螺栓喷涂MoS2），采用正确工具以正确紧固顺序进行紧固。
各型扭矩螺栓对应扭矩一览表。
各型扭矩螺栓对应扭矩一览表
等级
螺栓
8.8
10.9
10.9HV
M8
23
32
M10
46
64
M12
81
110
100
M16
195
275
250
M20
385
540
450
M24
660
930
800
M30
1350
1850
1250
M36
2300
3200
2800
M42
3650
5150
M48
5550
7800
说明
表中螺栓扭矩单位为N.m
（六）辅助构件安装
对于有些构件如人行踏板、支架等应保证其原有设计位置，根据实际情况，对某些部分可作适当调整安装以修正其由于运输、吊运过程中所产生的变形等。
（七）电气、液压设备的安装
对电气及液压管件、阀组的安装应在厂商工程师或专业人员指导下，依其设计、生产标准进行安装，对每一细节均应准确无误，以防止由于错接而产生误动作等。
注意：
盾构机组装和吊装前将编制详细的作业指导书，组装过程必须严格按照指导书有序进行。
5、洞门破除及密封装置安装
根据设计，洞门围护结构采用地下连续墙。
盾构机始发前按设计开挖轮廓线人工破除围护结构砼。
洞门砼采用风镐分块分层进行破除，破除顺序为从下而上、由外至内，保留最后一层钢筋，在盾构抵达洞门土体前迅速依次割断各分块间的连接钢筋，并依次拉除各分块砼，快速清除所有破除的砼，尽快推进盾构至洞门掌子面，减少洞门土体暴露的时间。
洞门破除前先进行探水试验，若洞门前方土体存在较大压力水时，用事先准备好的注浆设备及注浆材料进行水平注浆，对土体进行堵漏加固。
洞门砼破除顺序见图5。
图5洞门砼破除示意图
为了防止盾构始发掘进的泥土、地下水从盾壳和洞门的间隙处流失，以及盾尾通过洞门后管片后部注浆浆液的流失，在盾构机始发时需安装洞门密封装置，见图6。
图6盾构始发洞门密封示意图
安装前对帘布橡胶的整体性、硬度、老化程度和圆环板的成圆螺栓孔位进行检查，并提前加工好帘布橡胶的螺栓孔。
然后将洞门预埋件的螺栓孔清理干净，最后按照帘布橡胶板、圆环板、固定板、翻板的顺序进行安装。
盾构进入始发洞门前在外围刀盘和帘布橡胶板外侧涂润滑油以免盾构机外围刀盘刮破帘布橡胶板影响密封效果。
6、负环管片拼装
负环管片采用钢筋混凝土预制管片，管片外径为6200mm，管片厚度为350mm，管片宽度为1500mm，负环管片采用通缝拼装，负环管片环数的确定方法为：
盾构始发时负环管片最少环数N=（D1-D2+L）/L4，盾构长度为L，洞门围护结构在完成第一次凿除后的里程为D2，设计第一环管片的起始里程为D1，L4为负环管片的宽度。
反力架及和负环管片示意7。
当盾构机组装完成后开始负环管片的拼装，盾构机掘进时的反力通过负环管片、反力架及钢支撑传至站底板结构，各支撑应满足盾构机掘进推力的要求。
负环钢管片起着连接负环管片与反力架的作用，并可以对反力架的姿态进行微调。
钢管片的组装分部进行，先安装下半环，后安装上半环。
钢管片对接后用螺栓与反力架连接，普通负环管片与钢管片之间用螺栓连接。
负环管片支撑于底部的三角支撑。
三角支撑座落在始发台基础上并用螺栓与始发台连接。
三角支撑上部两侧用型钢支撑负环管片，其空隙用木楔垫实。
为防止管片位移，将管片连接螺栓焊接在支撑型钢上。
图7反力架和负环管片示意图
7、盾构始发掘进
盾构在抵达洞门掌子面前的空载掘进过程中，主要控制推进千斤顶的行程和限制盾构每环的推进量，以便于负环管片的顺利拼装。
在盾构向前掘进的同时，必须检查盾构是否与始发基座、始发井出现干扰或有其它异常事件的发生，确保盾构安全掘进。
始发时盾构姿态的控制主要是控制掘进油缸的行程。
为防止盾构掘进时盾体发生扭转，可在盾壳外侧焊接防扭装置，并在进入洞门密封前将其进行割除。
同时，应加强盾构姿态的测量，如盾构出现较大偏转角，可采用刀盘正反转的措施进行调整，并适当放慢掘进速度。
严格控制盾构操作，调整好掘进油缸压力差，防止盾构过度偏离隧道中线，尤其要控制盾构的上漂或叩头。
盾构始发时，在保证盾构正常掘进的同时，应稍微降低总推力及刀盘扭矩，最大限度减少对洞门加固土体的扰动，也利于洞门密封装置的防水。
8、始发洞门同步注浆
在盾尾完全进入洞门后，调整洞门密封，进行同步注浆。
始发阶段由于盾构掘进速度相对较慢，浆液凝结时间相对较快，间隔一定时间要对注浆管路进行清洗疏通，避免浆液堵塞注浆孔。
9、反力架、负环管片及始发基座的拆除
反力架、负环管片及始发基座的拆除时间根据背衬注浆的砂浆性能参数和盾构始发掘进的推力来决定。
一般情况下，掘进约100m，同时完成前65环的管片拼装，可以进行反力架、负环管片及始发基座的拆除。
10、盾构始发技术保证措施
盾构始发是盾构施工的关键环节，必须给予足够的重视，为确保盾构安全始发，应作好如下技术保证措施：
（1）盾构破除洞门前对始发井端头土体进行加固，通过地面垂直钻芯取样检查土体加固质量，检查加固土体的强度与渗透性达不到始发要求时应重新进行加固补强。
（2）盾构机吊装组装严格安照施工方案进行，保证盾构机正确组装及调试，使盾构机在始发前具备良好的运转状态。
（3）始发基座、反力架严格按照图纸进行安装与定位，确保满足盾构始发要求。
（4）始发洞门砼破除前进行探水试验，如有明显渗漏水现象，需对洞门进行水平注浆加固，直至加固满足要求后方可破除洞门砼。
洞门砼破除时严格按破除顺序进行。
（5）洞门密封装置按图纸进行制作与安装，保证安装精度，安装完毕后用方木进行必要的保护。
（6）在洞门钢环上焊接导向轨，导向轨高程与始发基座导轨高程一致，防止盾构出洞时发生叩头现象。
（7）拼装负环管片时严格控制总推力及掘进油缸行程，在盾尾间隙处填塞方木来控制负环管片的姿态，负环脱出盾尾时及时进行管片支撑，防止负环管片变形过大造成后续管片拼装困难。
（8）盾尾完全进入洞门后，调整洞门密封，并及时进行同步注浆。
如密封洞门出现明显渗漏水时，可通过管片注浆孔进行二次注浆止水。
（9）盾构始发段同步注浆宜适当加快浆液凝固时间，注浆时严格控制注浆压力，定期对注浆管路进行清洗。
（10）在始发洞门处预留4个二次注浆孔，沿洞圈外围均匀布置。
准备好快凝水泥、水玻璃及双液注浆泵等应急物资、设备，一旦洞门出现明显的涌水、流砂甚至是土体坍塌，立即组织安全应急救援人员利用预留的注浆孔进行洞门二次注浆。
（11）利用预留的降水井，必要时采取适当降水措施。
第三节盾构掘进施工
1、盾构掘进施工工艺流程
盾构完成100m始发试掘进后，进入盾构正常掘进施工阶段，其施工工艺流程图见图8。
掘进准备
设置合理的掘进参数
掘进开始
同步注浆
是否达到管片拼装需要进尺
开始拼装管片
运输渣土出洞和运送材料进洞
盾构重新支撑掘进开始
延伸轨道管线
否
是
下一循环
图8盾构掘进施工工艺流程图
2、盾构掘进纠偏技术措施
盾构在自带的自动导向系统指导下，通过调整上、下、左、右分组掘进油缸的压力差和调整铰接油缸的行程差来达到控制盾构掘进方向的目的。
在掘进中采取如下纠偏措施：
（1）盾构穿越软土时，为防止盾构“扎头”，应适当加大下部掘进油缸的推力，保持盾构抬头的趋势。
（2）在自动导向系统的指导下，严格控制好盾构机偏航角、俯仰角、水平偏差及垂直偏差，同时要尽量减小各组掘进油缸的行程差。
（3）盾构在纠偏时采取勤纠缓纠的原则，单次纠偏量不宜过大。
在到达水平曲线段拐点或竖曲线边坡点前提前作盾构姿态的调整，在进入曲线段后适当放大偏航角、俯仰角，不断调整各组掘进油缸的压力差，适时收放铰接油缸行程差，确保盾构掘进处于良好的掘进姿态。
（4）盾构操作司机要及时分析掘进参数，提前判断盾构及管片的走向，提前做好管片选型。
通过合理的管片选型来控制盾尾间隙，利于盾构姿态的调整，防止管片选型不当导致在姿态纠偏时发生盾尾变形或管片挤裂破损。
（5）盾构在上软下硬地层掘进纠偏时，注意添加泡沫剂或膨润土液来改良土渣和易性，在土压平衡模式掘进下减低刀盘转速，加大上部掘进油缸的推力，防止盾构抬头及超挖造成上部软土的过度损失。
（6）盾构穿越较硬土层时，控制好掘进油缸压力差，尽量减小掘进油缸形成差，减少纠偏次数与纠偏量，减小推力及刀盘转速，适时加入泡沫剂。
3、隧道内注浆施工
3.1同步注浆施工
盾构在掘进时需进行同步注浆，同步注浆量按理论管片壁后空隙填充量的200%～250%控制，注浆压力控制在0.2～0.25MPa，避免注浆压力过大造成盾尾密封处漏浆。
同步注浆浆液采用水泥砂浆，水泥砂浆材料表及配合比如表1、表2。
表1水泥砂浆材料表
水泥
32.5普通硅酸盐水泥
膨润土
95%通过200目筛、膨胀率18～20ml/g
粉煤灰
三级，细度大于20
砂
通过2.5～3.0mm筛孔中砂
水
自来水
表2水泥砂浆配比表
项目
浆液投料量（kg）/m3
可硬性浆液
170
55
245
770
270
对水泥砂浆取样作试验报告，得出该浆液初凝时间为2h45min，1d抗压强度为0.3MPa，28d抗压强度为7.6MPa，满足盾构施工要求。
在盾构施工中，严格控制制浆质量，并根据实际注浆效果，对浆液配比进行调整优化，确保浆液质量。
3.2二次注浆施工
3.2.1总体安排
当同步注浆效果不佳而出现管片漏水或地基沉降等现象时，需进行二次注浆。
其主要作用在于控制地面及建构筑物的后续沉降。
根据地面及建构筑物沉降情况对隧道外侧采取双液注浆加固，以严格控制地面及建构筑物沉降，确保建构筑物安全。
隧道盾构施工后，在保证盾构注浆对盾构掘进没有影响的前提下，对隧道采用可硬性浆液进行二次注浆补强。
具体实施过程为在盾尾后10环以后从隧道下部注浆孔进行二次注浆。
3.2.2注浆位置与注浆量
注浆施工环数、每个注浆环施工孔数、每孔注浆量、注浆次数根据监测数据及实际需求确定。
在盾尾后5～8环处从隧道上部注浆孔进行双液注浆，在盾尾后10环以后从隧道下部注浆孔进行注浆，以减少盾尾脱出后土体的沉降，注浆施工控制原则为少量多次，每次注浆后以达到稳定测点并略有回升为原则，单次注浆应将其抬升量控制在1.0～2.0mm以内，如此反复多次，以达到稳定的目的。
3.2.3施工技术要点
（1）注浆孔布置
二次注浆孔布置在隧道管片环的标准快、邻接块上的管片吊装孔，施工前利用钢钎将吊装孔外端的素混凝土捅破，随即安装带有双向球阀的注浆咀，以便注浆。
若出现有浆液或地下水渗漏现象，可采用带有橡胶密封圈的注浆无缝钢管打入注浆孔到设计深度，以达到防止地下水或浆液渗漏的目的。
（2）双液浆配比
为尽量减少注浆过程中对建构筑物及周边环境的影响，选用收缩率小于5%的浆液配比，具体如下：
甲液水：
水泥：
粉煤灰：
膨润土（kg）
100：
100：
5～8
乙液35°
水玻璃（kg）30～50
如注浆孔需多次打开重复注浆，双液注浆结束后，在洞口区域注入适量的封闭浆，以保证再次注浆时注浆孔能顺利被打开。
（3）施工技术参数
注浆压力≤0.35MPa
注浆流量10～15L/min
注浆量200～400L/孔
双液浆初凝时间为30s。
（4）浆液形成、运输与注浆过程
二次注浆设备跟在盾构机后，材料用牵引机车运输到隧道，根据需要，随时进行注浆。
具体安排为：
依据浆液具体配比分别配成甲液、乙液，储于地面储浆桶内；
将配成的可硬性浆液采用运输车
升级会员 