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盾构始发方案


南京至高淳城际快速轨道南京南站至禄口机场段工程 TA04 标 (2#盾构井~将军路站区间)

盾构始发方案

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上海隧道工程股份有限公司 南京至高淳城际快速轨道南京南站至禄口机场段工程 TA04 标盾构段项目经理部 二〇一二年四月




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br />1 工程概况 ...................................................................................................- 1 1.1 工程简介 ..........................................................................................- 1 1.1.1 始发处的轴线描述 ..................................................................- 1 1.1.2 工作井结构描述 ......................................................................- 2 1.2 工程地质 ..........................................................................................- 2 1.2.2 各地层特征.............................................................................- 3 1.3 环境条件 ..........................................................................................- 4 2 施工准备 ...................................................................................................- 5 2.1 技术交底...........................................................................................- 5 2.2 地面准备...........................................................................................- 5 2.2.1 地基加固质量 ..........................................................................- 5 2.2.2 现场人员安排 ..........................................................................- 6 2.2.3 设备材料供应 ..........................................................................- 7 2.2.4 施工监测点初值 ......................................................................- 9 2.3 井下准备...........................................................................................- 9 2.3.1 基座布置 .................................................................................- 9 2.3.2 导向轨制作...........................................................................- 10 2.3.3 盾构调试验收 ........................................................................- 10 2.3.4 洞圈密封装置安装 .................................................................- 10 3 施工技术措施..........................................................................................- 10 3.1 后靠支撑布设.................................................................................- 10 3.2 负环拼装 ........................................................................................ - 11 3.3 洞门凿除 ........................................................................................ - 11 3.4 盾构上靠 ........................................................................................- 12 3.5 盾构始发前其他准备工作................................................................- 12 3.6 盾构始发掘进 .................................................................................- 13 3.6.1 施工参数控制 ........................................................................- 13 3.6.2 管片拼装 ...............................................................................- 14 3.6.3 盾尾油脂及集中润滑 .............................................................- 15 -

3.6.4 盾构姿态控制 ........................................................................- 15 3.6.5 同步注浆 ...............................................................................- 16 3.6.6 始发穿越综合管线 .................................................................- 17 3.7 洞门封堵 ........................................................................................- 18 3.8 盾构姿态及管片姿态的复核 ............................................................- 18 4 施工监测 .................................................................................................- 18 4.1 沉降监测布点 .................................................................................- 19 4.1.1 地表沉降监测布点 ................................................................- 19 4.1.2 管线监测布点 .......................................................................- 19 4.1.3 特殊部位监测布点 ................................................................- 19 4.2 监测频率.........................................................................................- 19 4.3 动态信息传递 .................................................................................- 20 5 安全生产和文明施工 ...............................................................................- 20 5.1 制订安全管理制度 ..........................................................................- 20 5.2 建立健全安全管理机构 ...................................................................- 20 5.3 安全员日常管理工作 .......................................................................- 21 5.4 过程控制要点 .................................................................................- 21 6 应急措施 .................................................................................................- 22 6.1 现场风险防范领导小组 ..................................................................- 22 6.2 应急措施 ........................................................................................- 23 6.3 机械设备配备.................................................................................- 23 6.4 材料的配备 ....................................................................................- 23 6.5 穿越综合管线的应急预案 ...............................................................- 24 6.5.1 风险分析 ..............................................................................- 24 6.5.2 出现险情时的应急措施 .........................................................- 24 -

1 工程概况

1.1 工程简介 南京城轨南京南站至机场段起于禄口国际机场,止于南京南站,线路全长约 34.9km,其中高架段长约 16.3km,过渡段长约 0.8km,地面线长 1.5km,地下 段长约 16.3km,共设置 8 座车站,其中高架车站 3 座,地下车站 5 座。 本工程为南京城轨机场线 TA04-1 标将军路站~佛城西路站~胜太路区间隧 道工程,共包括 8 条隧道,采用盾构法施工,其中 2#盾构井~将军路站区间隧 道主要穿越②-2b4 淤泥质粉质粘土、②-3b3-4 粉质粘土、③-1b1-2 粉质粘土、 J3l-1 全风化安山质凝灰岩、安山岩、J3l-2 强风化安山质凝灰岩、安山岩、J3l-3P 破碎状中风化安山质凝灰岩、安山岩、J3l-3 中风化安山质凝灰岩、安山岩。 右线区间隧道全长 1770.123m,左线区间隧道全长 1778.009m。区间隧道 纵坡为 V 行坡, 最大坡度 25‰, 最小曲线半径 800m。 隧道顶部埋深 9.4~12.9m, 线 间 距 12.83 ~ 16m 。 在 里 程 YDK25+865.000 ( ZDK25+869.836 ) 、 YDK25+269.800(ZDK25+272.236)各设置一联络通道(兼泵站),区间隧道工程 总体筹划详见图 1.1。
接 收 2.20 始 发 6.1
三 菱 (租 赁 )1790m

2#井 将军路站
292m 7#盾 构 8#盾 构 三 菱 (租 赁 )1778m 110m 移交日期 南 端 头 井 4.30
主 体 交 付 2012.5.15

南 /北 移 交 日 期 12.30

接 收 2.28

始 发 6.10

图 1.1 区间隧道工程总体筹划图 本标段区间掘进施工采用 2 台三菱复合盾构,盾构从 2#盾构井始发,沿着

6.7m/D 将军大道向南推进,最终到达将军路站。
1.1.1 始发处的轴线描述 左右线隧道始发段轴线详见表 1-1。
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表 1-1 平曲线 左线 长度(m) 52.399 40 右线 长度(m) 43.759 40 半径(m) 直线段 缓和曲线 长度(m) 68.142 55 坡度或半径(m) +6‰ R5000 半径(m) 直线段 缓和曲线 长度(m) 93.894 55.268 坡度或半径(m) +6‰ R5000 竖曲线

1.1.2 工作井结构描述 2#盾构井位于将军大道和诚信大道交口处。整个盾构始发工作井平面尺寸 为:23.4m×12.6m(井内衬壁) ,盾构吊装孔平面尺寸为 10.5m×7.5m(净空) 。 始发段预留出土孔距离盾构吊装孔北侧内壁为 24.3m,预留孔内净空尺寸为 7.5×5.0m。隧道始发处的地面标高为 10.12m,隧道中心标高为-2.448m。

1.2 工程地质 从业主提供的地质资料来看, 区间隧道盾构始发施工影响范围内的土层主要 有:②-3b3-4 粉质粘土、③-1b1-2 粉质粘土。 1.2.1 始发处的地质状况描述 2#盾构井南端头井为盾构始发井,始发施工时区间隧道主要位于②-3b3-4 粉质粘土、③-1b1-2 粉质粘土层中,其中②-3b3-4 开挖性质较差,开挖易产生 涌土,而③-1b1-2 工程地质性质较好。详见图 1.2、图 1.3。

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图 1.2 2#盾构井南端头井右线地质剖面图 图 1.3 2#盾构井南端头井左线地质剖面图

1.2.2 各地层特征 土层特性及物理学性能见下表,其中阴影表示隧道始发范围内主要所处的地层。 表 1-2 土层特性表
层号 土性 层厚(m) 土层描述 为江滩土,湿~很湿,稍密,较均匀,含云母及有机 淤泥质粉质 ②-2b4 粘土 13.20 应中等,干强度低,韧性低,压缩性中等。 为江滩土,很湿,稍密,欠均匀,含云母及有机质, 0.50~ ②-3b3-4 粉质粘土 14.20 反应中等,干强度低,韧性低,压缩性中等。 湿~很湿,稍密,欠均匀,含云母及有机质,夹少量 0.50~ ③-1b1-2 粉质粘土 10.90 强度低,韧性低,压缩性中等。 流塑,欠均匀,含云母、有机质及贝壳碎屑,夹少量 0.90~ ③-2b2-3 粉质粘土 8.50 中等,高压缩性。 粉性土。稍有光泽,无摇震反应,干强度中等,韧性 粘土,局部为砂质粉土。无光泽,摇震反应中等,干 夹较多粘土,局部为淤泥质粉质粘土。无光泽,摇震 1.00~ 质,夹少量粘土,局部为砂质粉土。无光泽,摇震反

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表 1-3 土层物理学性能表(一)
塑性 含水量 层号 名 称 w % 淤泥质粉质 ②-2b4 粘土 ②-3b3-4 ③-1b1-2 ③-2b2-3 粉质粘土 粉质粘土 粉质粘土 27.3 23.8 24.9 19.4 20.1 19.8 0.783 0.686 0.714 28.0 34.5 30.0 17.5 20.3 18.5 10.5 14.2 11.5 0.97 0.26 0.61 38.5 18.2 1.101 36.8 20.8 15.9 1.15 γ kN/m3 e — WL % WP % IP — IL — 土重度 孔隙比 液限 塑限 指数 指数 液性

表 1-4 土层物理学性能表(二)
渗透系数(x10-6cm/s) 层号 名 称 水平 kh 垂直 kV 直剪快剪 无侧限抗压强度 重塑土 粘聚力 原状 qu 原状 qu qu' Cq(kPa) (kPa )(kPa ) (kPa ) 淤泥质 ②-2b4 粉质粘土 ②-3b3-4 ③-1b1-2 ③-2b2-3 粉质粘土 粉质粘土 6.29 2.12 4.13 1.35 29.3 56.7 28.5 13.3 14.3 18.3 54.6 117.1 11.3 4.50 6.35 4.69 18.0 9.3 41.9 10.4 4.00 St 灵敏度

粉质粘土 (10-50) (8-30)

1.3 环境条件 2#盾构井位于将军大道和诚信大道交口处。 右线端头井东侧约 8.5m 的位置, 有一 Φ1200 的雨污管。该雨污管平行于右线管内底标高约 4.9m;左线端头井推 进方向约 14m 的位置,有一根 Φ1200 的雨污管、一根 380V 的电缆、光缆。左 线始发施工时需对其重点加以保护(具体措施详见《南京至高淳城际快速轨道南 京南站至禄口机场段 TA04 标盾构施工管线保护方案》。如图 1.4 所示 )
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图 1.4

南端头井管线图

2 施工准备

2.1 技术交底 对参加施工的全体人员进行详细的技术交底, 对于特殊工种人员进行培训和 考核,严格执行持证上岗制度

2.2 地面准备 2.2.1 地基加固质量 2#盾构井南端头井为盾构始发井,始发施工时区间隧道主要位于②-3b3-4 粉质粘土、③-1b1-2 粉质粘土层中,其中②-3b3-4 开挖性质较差,开挖易产生 涌土,而③-1b1-2 工程地质性质较好。为了确保盾构始发施工的安全和更好地 保护附近的管线和建构筑物, 盾构始发前需对洞口土体进行加固。根据始发区的
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地质条件,隧道始发处的本工程地基加固将采用搅拌桩结合旋喷桩施工。 搅拌桩结合旋喷桩加固工法的特点为: 提高了端头井始发处土体的强度和抗 渗性能, 封堵水泥加固体与围护钻孔桩的接缝以及盾构壳体与加固体的接缝,防 止泥砂和地下水从这两道接缝渗漏。 其中搅拌桩施工区域采用三轴搅拌桩(桩径为 ?850mm,搭接 250mm)。 加固范围为:洞圈上部 3m,向下约 1.8m(至中风化层),左右各 3m 为强加固 区(洞口直径为 6.2m,即强加固长度左线为 11.02m)水泥掺量为 20%;洞圈 3m 以上至地面区域为弱加固区,水泥掺量为 7%;搅拌桩与地下连续墙之间的 间隙(600mm)采用双重管高压旋喷桩(桩径为 ?800mm)进行连接补强,搭 接 200mm。 土体加固后,28d 抗压强度要求≥1.0MPa,渗透系数小于 1.0×10-7cm/s。 盾构始发前对井外地基加固进行验收,取芯送检,加固强度达到设计要求后,再 进行始发施工。 如果地基加固效果没有达到预定要求,则采取补加固措施直至合 格。在始发凿除钢筋混凝土前,在洞门上,开 9 个样洞(米字型)观察,样洞无 泥砂流出等异常现象发生,确保万无一失后,方可始发。 始发区加固范围为沿隧道推进方向的围护结构向外 6.0m,以洞圈两侧为界 限各延伸 3.0m,深度为洞圈向下 1.8m。 详见附图 01 详见附图 02 2#盾构井始发地基加固平面图, 2#盾构井始发地基加固剖面图

2.2.2 现场人员安排 2.2.1.1 推进施工班组人员 单台盾构单班推进施工班组人员表
序号 1 2 3 4 类别 当班负责人 盾构司机 管片拼装 电机车司机 岗位 施工员 机修工 土建工 机修工 人数 1 1 2 2 序号 5 6 7 8 岗 位 行车司机 测量 井口吊运 保洁

表 2.2-1
工 种 行车工 测量工 普 工 普 工 人 数 2 1 1 2

每台盾构小计:24 人(两班)

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2.2.1.2 接缝防水材料班人员 单台盾构接缝防水材料班人员表
序 号 1 2 类 别 岗 普 位 工

表 2.2-2
人 数 2 1

涂 料 制 作 管 片 吊 运

起 重 工

每台盾构小计:6 人(两班) 2.2.1.3 机电维修人员 单台盾构机电维修人员表
序 号 1 2 3 岗 位 工 种

表 2.2-3
人 数 2 2 2

维 修 工 维 修 工 维 修 工

机 修 工 电 焊 工 电 工

每台盾构小计:6 人 2.2.1.4 注浆人员 注浆人员统计表 表 2.2-4

序 号 1





岗 普

位 工

人 数 2

拌 浆 工

两台盾构小计:2 人 施工人员包括管理人员的配置需保障盾构设备的正常运转,做到均衡施工。 2.2.3 设备材料供应 2.2.3.1 主要施工设备 盾构施工主要设备表
序 号 设备名称 Φ6440mm 复合盾构机 32T 行车 25T 电机车 数量 施工部位 1 2 3 2 2 4 隧道掘进 垂直运输 水平运输

表 2.2-5
用于

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4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 15 16 17 18

电瓶 充电器 平板车 10m3 土箱 送浆车 拌浆机 全站仪 水准仪 经纬仪 电焊机 泵 空压机 送浆车 照明电箱

16 6 14 10 4 4 1台 2台 2台 4台 10 只 2台 4台 10 只

电机车供电 电瓶充电 水平运输 渣土运输 运送浆液 储存浆液 测量、放样 测量、放样 测量、放样

抽 水

运送浆液

2.2.3.2 工程用料 主要工程用料汇总表 表 2.2-6
始发段计划用料 材料名称 单位 每环用料 (每台盾构) 管片 连接件 软木衬垫 止水带 挡水条 定位棒 粉煤灰 水泥 环 套 片 米 米 根 吨 吨 80 环,不含负环 2240 880 4160 4160 480 130.2 10.5

1 28 11 52 52 6 3.1 0.25

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黄砂 盾尾油脂 集中润滑油脂

吨 公斤 公斤

0.6 26 0.7

25.2 2080 56

2.2.3.3 施工用料 主要施工用料汇总表 表 2.2-7
始发计划用料 材料名称 规格 单位 每环用料 (每台盾构) 轨道 轨枕 走道板 栏杆 镀锌钢管 等边角铁 照明灯具 电缆 槽钢 花纹钢板 钢板 米 根 块 米 米 米 套 米 吨 吨 吨

24Kg 12#槽钢 500*2400 φ25 φ40 4*40 防水灯 10KV 综合 4mm 16mm

2.4 1 0.6 3.6 2.4 2.4 0.13 1.2 根据现场情况调配 根据现场情况调配 根据现场情况调配

192 80 48 288 192 192 11 96

2.2.4 施工监测点初值 始发前,在始发段的地表和穿越的建筑物、构筑物及管线上布设监测点。并 监测 3 次,取平均值作为初值。 2.3 井下准备 2.3.1 基座布置 盾构基座为钢结构预制成榀,盾构基座位置按设计轴线准确放样,安装时按 照测量放样的基线, 吊入井下就位,基座上的两根轨道中心线按隧道设计轴线等

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距平行放置,并设置支撑加固。基座中间采用螺栓连接固定。 左右线始发段平面轴线均为直线段;纵剖面轴线为+6‰的坡度。为了使盾 构机在始发段加固区内尽量的少纠偏,以减少对周围土体的扰动,防止发生渗漏 以及减少电机车在始发段溜车现象的产生等,特将盾构基座布置为+3‰始发, 并保持盾构中心与洞圈中心同心始发。 详见附图 03 2.3.2 导向轨制作 洞圈内盾构支座制作需满足支撑盾构机始发时的本体重量, 并起到一个导向 作用。支座材料采用 43Kg/m 重型轨道,共布置 2 根,准确位置为盾构基座上 2 根 43Kg/m 重型轨道在洞圈上的延伸段。 2.3.3 盾构调试验收 左右线盾构进场前, 盾构基座按照设计位置精确定位,盾构机本体及车架吊 运至井下后,直接进行组装焊接,并由专业技术人员调试验收。 2.3.4 洞圈密封装置安装 由于工作井洞圈直径与盾构外径存有一定的间隙, 为了防止盾构始发时及施 工期间土体从该间隙中流失,在洞圈周围安装帘布橡胶板、环板、单向铰链板等 组成的密封装置,作为洞口防水的预防措施。为了防止推进过程中铰链板翻到洞 圈外,在铰链板上加焊防翻装置。 详见附图 04 始发装置示意图。 2#盾构井南端头井盾构基座图。

3 施工技术措施

3.1 后靠支撑布设 工作井的长度为 12.6m,盾构后座由 9 环负环管片拼装而成,设 7 环开口 环和 2 环闭口环;负环管片均为直线环,编号为-8 环~0 环。在-8 环负环和井 壁结构之间加设双榀 70H 型钢后靠,钢后靠与井壁结构之间空档灌注水泥砂浆 填充空隙。 详见附图 05 盾构始发后靠支撑图。 (附后靠受力计算书)

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3.2 负环拼装 在拼装之前要清除盾尾拼装部位的垃圾。落底块管片属第一块定位管片,其 拼装质量将直接会影响整环管片拼装质量及其与盾构的相对位置, 除保证其与前 环管片无踏步、 居中拼装等一般要求外, 还应保证其与隧道轴线的垂直度 (水平、 纵向二个方向) 。 在拼装第一环负环(-8 环)时,拱底块管片的定位至关重要,其位置正确 与否将直接影响该环管片以及后续管片的位置。 拼装前, 在盾壳内进行精确放样, 定出该块管片的位置。拼装时按照放样位置严格定位。接下来拼装标准快,每拼 装完一块标准块管片, 需要对准横向和纵向位置及垂直度,并确认相邻块管片的 踏步及环高差,误差须控制在标准范围内。 两块标准块管片拼装完后, 再次利用拼装机精确定位,为下一环管片拼装形 成良好导向。 顶推-8 环管片 (1)量测各千斤顶行程。 (2)使用下部千斤顶操作。 (3)以管片拼装方式推出。 (4)各千斤顶行程差调整在 10mm 内推进。 (5)千斤顶同时推出,以推进 40cm 为一阶段进行控制。任一千斤顶行程达到 所定值即停止该千斤顶推进。 千斤顶行程全部达到控制行程后, 复核千斤顶行程, 并进行调整,将千斤顶行程差控制在 10mm 内。 (6)反复按第 5 步操作,直至达到所定行程值。 (7)在顶推管片时,必须设立现场指挥,对全过程进行控制,并由其发出千斤 顶操作指令。 其他负环以-8 环为基准点进行拼装,注意纠正环面平整度。直到刀盘靠上 正面加固土体后,恢复常规盾构推进,即掌控盾构室的推进操作系统推进。

3.3 洞门凿除 首先在洞圈范围内开样洞,在确保样洞无漏水、流砂现象产生、取出土体强

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度良好的前提下开始凿除洞门。为保证始发安全,凿除洞门采取以下措施: 在洞圈内搭设钢制脚手架(详见附图 6 洞圈内脚手架布置图) ,结合围护结 构分幅进行分块凿除洞门混凝土(详见附图 7 洞门混凝土凿除分块图) ,首先 暴露出每根桩的钢筋,割去一半的钢筋,保留一半的钢筋,并在每块混凝土中间 凿出一个吊装孔, 清理干净落在洞圈底部的混凝土碎块,然后按照先下后上的顺 序逐根割断每根桩的钢筋,吊出混凝土。 洞门凿除要连续施工,尽量缩短作业时间,以减少正面土体的流失量。整个 作业过程中, 由专职安全员进行全过程监督, 杜绝安全事故隐患, 确保人生安全, 同时安排专人对洞口上的密封装置做跟踪检查,起到保护作用。

3.4 盾构上靠 当盾构安装、调试结束并一切正常后,进入始发状态。盾构推进前,对盾构 设备再进行一次检测, 确保盾构的各项性能正常。盾构刀盘靠上洞圈前再次检查 洞口止水装置的密封效果确保始发安全。在盾构外壳上预先做好标尺,便于在始 发过程中随时了解盾构位置。 为避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置,在刀头和 密封装置上涂抹黄油以减少摩擦力。盾尾钢刷中必需充满盾尾油脂。当盾构刀盘 鼻尖即将靠上加固土体时在确定刀盘旋转时不会切削到止水装置,开始旋转刀 盘。为保证盾壳顺利进入洞圈,盾构千斤顶的使用基本以下部为主,千斤顶行程 差值维持原状, 确保在盾构前移的过程中盾壳与基座的接触良好。始发过程加强 观察止水装置密封效果,以防止土体从间隙中流失而造成地面的塌落。

3.5 盾构始发前其他准备工作 当盾构安装、调试结束并一切正常后,进入始发掘进状态。即洞门混凝土凿 除后及时推进盾构, 盾构进入洞门内时,要严格检查在土仓内是否有大的混凝土 块,若有要及时清理。为避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置,在刀头和密封装 置上涂抹黄油以减少摩擦力。 盾尾钢刷中必需充满盾尾油脂。始发过程加强观察 止水装置密封效果,以防止土体从间隙中流失而造成地面的沉降。

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3.6 盾构始发掘进 盾构始发后 100 米为始发施工区域。根据地质详勘报告,本区段内的地层 主要为粉质粘土,无岩层存在。 3.6.1 施工参数控制 3.6.1.1 加固区内推进 (1)盾构穿越加固区技术措施 ① 加密测点并加强监测频率 ② 严格控制土压力 正面平衡压力:P=k0?h P:平衡压力(包括地下水) ?:土体的平均重度 h:隧道埋深(m) k0:土的侧向静止平衡压力系数 盾构在掘进施工中参照以上方法来取得平衡压力的初始设定值。 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动态调整。 ③ 严格控制出土量 根据盾构及管片之间的建筑间隙及各土层特性合理控制出土量, 大约为建筑 间隙的 98%~100%。并通过分析调整,寻找最合理的数值。 ④ 推进速度偏慢 盾构推进速度宜控制在 0.5cm/min 左右,确保盾构推力以及刀盘扭距不至 于太大而影响盾构机性能保证盾构始发安全。 同时根据需要在盾构正面加入发泡 剂或泥,以改良正面的土体。 ⑤ 动态信息传递 在盾构施工中要根据地面监测信息的分析,结合推力、推进速度和出土量以 及千斤顶的编组等等之间相互关系,保持推进坡度相对的平稳,控制一次纠偏的 量,减少对土体的扰动。每一次测量成果都及时汇总给施工技术部门,以便于施 工技术人员及时了解施工现状和相应区域地面变形情况, 确定新的施工参数和注 浆量等信息和指令,并传递给盾构推进面,使推进施工面及时作相应调整,最后 通过监测确定效果,从而反复循环、验证、完善,确保隧道施工质量。
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(2)穿越加固区注意事项 ① 负环管片脱出盾尾后,周围无约束,在推力作用下易发生变形,为此需采 取必要的加固措施(如加横向临时支撑) 。为了防止盾构发生旋转,在其两侧紧 挨着轨道的盾壳上焊 2 块钢板。 ② 千斤顶总推力控制在适当的范围内,防止后靠变形过大。同时在加固区内 为了控制盾构姿态,防止盾构姿态跑高,主要使用两腰的千斤顶推进。 ③ 盾构机进入洞门圈时,需密切注意洞圈止水装置是否完好,必要时需对其 采取补加固措施,确保密封效果。 ④ 安装负环管片时,要保证管片和盾构机下部的合理间隙。 ⑤ 确保盾尾油脂的压入量和均匀性,保证盾尾密封效果。 ⑥ 初始注浆时,注浆压力的设定要综合考虑地面沉降要求和洞门密封装置的 承压能力。 ⑦ 除了洞口特殊环外,其他负环管片可不贴止水密封条。 3.6.1.2 出加固区后的推进 盾构出加固区后,为防止正面土质变化而造成盾构突然“磕头”,依据上述正 面平衡土压力设置方法计算, 将平衡压力值设定略高于理论值,并按工况条件及 时调整平衡压力的值, 根据地层变形量等信息反馈对平衡压力设定值、推进速度 等施工参数作及时调整,以利盾构顺利始发。 盾构始发穿越加固区后,推进时速度控制在 20mm/min 之间。穿越建筑物 和沉降要求高的地下管线时推进速度控制在 10mm/min 以内。 3.6.2 管片拼装 本区间隧道工程在始发工作井内设置 9 环负环,其中 7 环开口环,2 环闭口 环。开口环拼装详见章节 3.2。在闭口环-2 环前安装上八字撑,使混凝土管片受 力均匀,环面平整。 区间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。 在管片拼装过程中严格把握好衬砌环面的平整度,环面的超前量以及 椭圆度等的控制。 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。 管片拼裝控制要点:

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(1)严格控制环面平整度:自负环做起,且逐环检查,相邻块管片的踏步应 小于 4mm,每块管片不能凸出相邻管片的环面,以免邻接块接缝处管片碎裂。 (2)环面超前量控制:施工中经常检测管片圆环环面与隧道设计轴线的垂直 度,当管片超前量超过控制量时,使用楔子给予纠正,从而保证管片环面与隧道 设计轴线的垂直。 (3)相邻环高差控制:相邻环高差量的大小直接影响到建成隧道轴线的质量 及隧道有效断面,因此必须严格控制环高差不超出允许范围内。 (4)隧道椭圆度控制:每环拼装时,及时测量隧道椭圆度,不合格的及时纠 正,直到椭圆度达到要求后再进行下一环的推进。 (5)在拼装之前清除盾尾拼装部位的垃圾,并检查管片的型号、外观及密封 材料的粘贴情况,如有损坏,必须修复才可拼装。第一块定位管片的拼装质量将 直接会影响整环管片拼装质量及其与盾构的相对位置, 除保证其与前环管片无踏 步、居中拼装等一般要求外,还应保证其与隧道轴线的垂直度。 (6)千斤顶按拼装管片的顺序相应缩回,拼装好后及时靠拢千斤顶,防止盾 构后退。拼装结束后,伸出全部千斤顶并控制到所需的顶力,再进行下一管片的 拼装,这样逐块进行完成每环的拼装,防止盾构姿态发生突变。 (7)纵、环向螺栓连接成环管片均有纵、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。 因此在每环衬砌拼装结束后及时拧紧连接衬 砌的纵、 环向螺栓; 在推进下一环时, 应在千斤顶顶力的作用下, 复紧纵向螺栓; 当成环管片推出车架后,再次复紧纵、环向螺栓。 3.6.3 盾尾油脂及集中润滑 在拼装负环前,盾尾钢刷中必需按公司要求充满盾尾油脂。盾构机盾尾油脂 和集中润滑油脂的压注是特别重要的一项工序。 为了能安全并顺利地完成区间隧 道的掘进任务,派专人负责切实地做好集中润滑油脂和盾尾油脂的压注工作。 3.6.4 盾构姿态控制 在盾构施工中根据不同土质和覆土厚度,配合地面监测信息的分析,结合推 力、推进速度和出土量三者的相互关系,保持推进坡度相对的平稳,控制一次纠 偏的量, 减少对土体的扰动。 同时根据推进速度、 出土量和地层变形的监测数据, 及时调整注浆量,从而将轴线和地层变形控制在允许范围内。

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盾构推进轴线控制分为:“平面”控制和“高程”控制。 (1)对于平面控制,使用左侧或右侧盾构千斤顶推出的行程差进行控制。 (2)对于高程控制,使用上侧或下侧盾构千斤顶推出的行程差进行控制。 在施工中为了防止较大偏差的发生,将采取以下针对措施: 合理控制区域油压 盾构的轴线控制是盾构施工中的一个重要环节, 盾构依靠千斤顶的推力向前 推进。 为便于轴线控制, 将千斤顶设置分成不同区域, 推进时通过调整区域油压, 实现盾构沿设计轴线方向推进。 在切口平衡压力正确设定的前提下,严格控制各区域油压,同时控制千斤顶 的行程,合理纠偏,做到勤纠,减小单次纠偏量。 正面平衡压力控制 由于地质条件、 地面附加载荷等诸多因素不同的制约,将导致刀盘前方土压 力有所差异,为此需及时调整和管理。 出土量 推进过程中,应尽量避免超挖或欠挖引起推进轴线偏离和地面沉降。 均衡施工 盾构推进应尽可能做到连续性,减少不必要的停顿,以防止盾构下沉。 3.6.5 同步注浆 盾构推进中的同步注浆是充填土体与管片圆环间的建筑间隙和减少后期变 形的主要手段, 也是盾构推进施工中的一道重要工序。 浆液压注做到及时、 均匀、 足量, 确保其建筑空隙得以及时和足量的充填,将地表变形和管片偏移控制到最 小,并防止管片接缝渗漏水。同步浆液可以迅速、均匀地填充到盾尾间隙的各个 部位,使施工对土体扰动减少到最小。 每推进一环的建筑空隙为:1.2?(6.482-6.22)/4=3.34(m3) (盾构开挖直径:?6.48m;管片外径:? 6.2m) 始发段(含软土段)每环的压浆量一般为建筑空隙的 150%~180%,即每推 进一环同步注浆量为 5.01 m3~6.012 m3。 同步注浆采用的浆液材料主要有粉煤灰、砂、膨润土、石灰等。 压浆属一道重要工序,施工中指派专人负责,对压入位置、压入量、压力值

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做好详细记录,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。 隧道内运输车以及地面上的拌浆系统定期进行清洗, 清洗时间基本控制在每班一 次。 由于盾构工作面的注浆管路清洗等原因将形成一定的废浆,对工作环境造成 污染,所以利用土箱及时外运。盾构推进至正 10 环时,开始同步注浆。 同步注浆初定配比如表 3-1 所示: 每 1m3 同步注浆浆液配比(重量比)
石灰 55KG 粉煤灰 300GK 砂 1180KG 膨润土 50KG

表 3.6-1
水 300KG

实际施工中根据具体情况对浆液配比进行调整。 为了更好地掌握盾构的各类参数,施工时注意对推进参数的实时优化,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)用最短的时间掌握盾构机的操作方法,机械性能,改进盾构的不完善部 分。 (2)了解和认识隧道穿越的土层的地质条件,掌握这种地质下的土压平衡式 盾构的施工方法。 (3)通过本段施工,加强对地面变形情况的监测分析,掌握盾构推进参数及 同步注浆的量。 3.6.6 始发穿越综合管线 根据区间隧道物探管线资料及管线单位监测交底,2#南端头井始发区域将 军大道上有多处煤气、上水、雨(污)水、信息、上话等综合管线,施工时需加 强监测保护。 (1) 在盾构穿越过程中必须严格控制切口平衡压力, 同时也必须严格控制与 切口压力有关的施工参数,如推进速度、总推力、出土量等,尽量减少土压力的 波动。 (2) 在确保盾构正面变形控制良好的情况下,使盾构均衡匀速施工,以减少 盾构施工对管线的影响。 (3) 严格控制同步注浆量和浆液质量,通过同步注浆及时充填建筑空隙,减
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少施工过程中的土体变形。同步注浆量一般为建筑空隙的 200%~250%。 (4) 由于盾构推进时同步注浆的浆液在填补建筑空隙时可能会存在一定间 隙,且浆液的收缩变形也存在地面沉降的隐患,因此在隧道掘进的同时,根据地 面监测情况,必要时进行二次壁后注浆。浆液通过管片的注浆孔注入地层,并在 施工时采取推进和注浆联动的方式,注浆未达到要求,盾构暂停推进,以防止土 体变形。根据施工中的变形监测情况,随时调整注浆量及注浆参数,壁后二次注 浆根据地面监测情况随时调整,从而使地层变形量减至最小。

3.7 洞门封堵 当盾尾脱离 2#盾构井内壁结构时,可进行洞门封堵工序。即将快速水泥将 袜套等止水装置和管片粘结成一整体以防止土体从间隙中流失而造成地面的塌 落。同时,在控制注浆压力的情况下通过洞门预留注浆孔压注止水材料(如双液 浆) 。

3.8 盾构姿态及管片姿态的复核 对于每日的盾构报表和管片报表都应进行检查、复核,如发现有问题应及时 上报有关部门。盾构报表要实事求是,填写清楚,不得随意涂改。每班结束,盾 构报表应交到技术办公室存档。另外,在线路线型变化的地方,尤其要注意变化 情况。 对于井上和井下的测量导线要定期行换人复测,条件允许时可进行换人换 仪器复测。同时,应利用盾构测量计算软件定期对盾构报表进行复核,真正做到 数据的正确,可靠。

4 施工监测

盾构掘进前, 必须详细了解施工影响范围内的地面建、 构筑物、 地下构筑物、 地下管线的情况及保护要求。 一般情况下,盾构掘进过程中隧道中心线的地面沉 降和隆起量应控制在+7~―15mm 以内,管线及建筑物沉降和隆起量应控制在
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+10~―10mm 以内。有特殊保护要求的区段应根据实际情况予以严格控制。

4.1 沉降监测布点 4.1.1 地表沉降监测布点 掘进前,详细了解施工影响范围内的地面建、构筑物、地下构筑物、地下管 线的情况及保护要求。有特殊保护要求的区段根据实际情况予以严格控制。 在盾构始发段 100 米范围内每 3 环(3.6m)布设 1 点,此地面沉降点采用深层 土体监测点;盾构始发段 100 米范围内剖面监测点的布设方法为:在距洞口 6 环、12 环、18 环、30 环、45 环、60 环、75 环处各布置一沉降监测剖面。剖 面各点间距分别为 2 米、 米、 米、 米, 4 7 10 每排断面共计 8 个点 (轴线点除外) 。 盾构正常段每 5 环(6m)布设 1 点,盾构正常段每 25 环(30m)布设 1 组监 测剖面, 剖面各点间距分别为 2 米、 米、 米、 米, 4 7 10 每排断面共计 8 个点 (轴 线点除外) 。 4.1.2 管线监测布点 施工前与各管线单位联系, 摸清地下管线的位置,按管线单位的要求进行监 测点的布置。施工测量时加强巡视,把监测信息及时反馈给各管线单位。 地下管线的沉降监测点要求尽量利用管线设备布设直接测点, 对轴线两侧各 10m 范围内各种管线的设备点(如阀门、抽气孔、窨井等)进行直接监测,并优先考 虑上水、煤气等刚性管线的监测要求。在重要管线上方布设监测断面,断面测点 尽可能布在路面结构以下。 4.1.3 特殊部位监测布点 由于盾构始发后将穿越诚信大道,考虑始发推进实验段推进,沿隧道中心线 方向每隔 3.6 米布置一个沉降观测点,除始发段监测断面外,100m 推进实验段 范围内每 36m 设置一监测断面,断面深层点不少于 3 个。

4.2 监测频率
监测工作自始至终要与施工的进度相结合,监测频率应与施工的工况相一 致,应根据盾构施工的不同阶段,合理安排监测频率: 施工前,对各监测项目测取初始值,至少 3 次稳定的测量值。

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盾构正常推进施工期间,对在影响范围内的监测项目每天测 2 次。 各监测项目的测试及测量频率,应根据实际施工情况,调整各监测点的实际 监测项目和监测频率。

4.3 动态信息传递 在盾构穿越期间, 由专职人员昼夜对需控制的建筑物进行沉降监测,及时观 察结构的变形情况。采用先进的通讯手段,将每一次测量成果,包括监测数据及 时、 准确地汇总给施工技术部门,以便于施工技术人员及时了解施工现状和相应 区域构建筑物变形情况, 确定新的施工参数和注浆量等信息和指令,并传递给盾 构推进面,使推进施工面及时作相应调整,最后通过监测确定效果,从而反复循 环、验证、完善,确保建筑物安全和隧道施工质量。

5 安全生产和文明施工

安全生产和文明施工详见 《南京至高淳城际快速轨道南京南站至禄口机场段 2#盾构井~将军路站盾构推进施工组织设计》。 本阶段施工中安全控制的重点有盾构吊装、行车安装、洞门凿除等,在施工 中对安全控制的重点部位实施 24 小时专人值班制度, 做好各项施工的准备工作、 安全技术交底和施工过程中的控制工作。

5.1 制订安全管理制度 严格遵守 《中华人民共和国建筑法》 、 《建筑安全施工检查标准 JGJ59-99》 。 将安全工作自上而下,层层分解,明确到项目组的各个部门,各个岗位,认真贯 彻“专管成线,群管成片,纵向到底,横向到边”,确保每个职工正确理解,使每 个施工人员树立以“预防为主”的安全生产意识,根据工程的施工特点认真抓好施 工现场的安全基础工作,以确保工程项目安全管理目标落到实处。

5.2 建立健全安全管理机构 本工程将建立完整的安全组织机构,规定职责和权限,对项目经理、生产副
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经理、 项经部专职安全员及相关人员直至班组和工人建立安全生产责任制,自下 而上层层签约,明确各自的职责和权限。在整个施工过程中形成:作业班组安全 员对项经部安全员负责→项经部安全员对项目经理负责→ 项目经理对整个工程 安全负责。

5.3 安全员日常管理工作 配合项目经理做好对施工现场的安全巡检工作。 做好对各施工队安全生产的内业资料管理工作。 做好对施工现场、文明施工、消防、工地卫生检查、整改工作。 做好对职工的安全宣传教育及培训工作。 督促班组做好安全每日讲评、安全合格班组台帐工作。 做好对分包队伍管理及安全教育工作的制度化。 做好对工地的设备维修、保养、检查工作。

5.4 过程控制要点 (1)进入施工现场严格执行国家强制性标准,必须遵守有关安全生产的单 项法规《中华人民共和国建筑法》,及国家标准《建筑安全施工检查标准 JGJ59 -99》。 (2)文明施工严格执行南京市政工程局颁布的《文明施工检查评分标准》 及我公司《文明施工标准第四版》; (3)防止高压注浆管爆管喷浆伤人; (4)切实做好管片拼装过程中的安全预防工作; (5)在凿除洞门前,对凿除洞门的施工人员进行安全交底工作,严格按国 家强制性标准搭设脚手架; 在洞门凿除过程中杜绝安全事故隐患, 确保人身安全; (6)洞门的凿除要保证始发段加固土体具有设计的强度后进行,避免发生 洞口土体塌方现象,保证安全; (7)在施工过程中,吊运大型的机械设备、重物时配备相应的起重索具, 严格禁止人员在下部交错作业; (8)及时处理流失于地面的浆液,保持施工场地整洁;

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(9)专职安全员在始发时进行全过程监控、指令人员站位安全可靠,防止 物体打击及人员高空坠落,督促各安全措施落实情况,按施工技术方案实施,做 好配合工作; (10)盾构吊装作业时的安全控制详见《盾构吊装专项方案》 。

6 应急措施

6.1 现场风险防范领导小组 分公司及项经部主要管理人员联系方式
姓名 王旋东 胡 刚 吴列成 李 刚 顾眩耀 齐敦典 季东坡 许君 王伟 陈良芬 李建立 马金珠 单 位 联系电话 63020288 63020043 63024657 63032131 63048916 15022038160 15895835221 18952202899 13752490225 13851952696 18605162901 150244753521 备注 分公司常务副经理 总支副书记 分公司副经理 分公司副总工 分公司工程科科长 施工队长 生产副经理 技术负责人 安全员 材料员 测量负责人 用电负责人

盾构分公司 盾构分公司 盾构分公司 盾构分公司 盾构分公司 2#盾构井~将军路施工队 2#盾构井~将军路施工队 2#盾构井~将军路施工队 2#盾构井~将军路施工队 2#盾构井~将军路施工队 2#盾构井~将军路施工队 2#盾构井~将军路施工队

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6.2 应急措施 对于有可能发生的一些突发性事件,如地表、建筑物结构产生超沉和异常隆 起等,可采取以下对策措施: (1)提前对施工人员进行详细的交底,做到精心施工,同时加强值班管理、 工程监测。 (2)配备足够的机动材料和设备,一旦发生意外情况,可以在第一时间投 入工作。 (3)组织专门人员进行 24 小时现场监控。 (4)配备足够的值班维修人员,及时处理盾构设备的故障,确保盾构 顺利靠上洞门的土体。

6.3 机械设备配备 相应的配备足够的机械设备,一旦发生意外,可在第一时间投入工作。 具体设备如下:
单 序号 设备名称 规 格 数量 位 1 2 3 4 压浆泵 电焊机 排污泵 空压机 2 2 2 1 台 台 台 台 良好 良好 良好 良好 压浆用 焊接 排污排水 性能 用途

6.4 材料的配备 盾构在始发时,应在现场准备足够的抢险设备和材料,以期快速、安全的控 制险情。 材料有:聚氨脂、海绵、木契、回丝等。

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6.5 穿越综合管线的应急预案 6.5.1 风险分析 盾构在穿越将军路及诚信大道综合管线施工时,可能引起如下问题: (1)地面或管线突然大幅下沉 (2)管线渗漏水、漏气 (3)造成积水 因此制定如下应急措施: 6.5.2 出现险情时的应急措施 (1)管线发现有了事故苗子,及时派专人配合负责管线的人员,由他统一指 挥,检修时保持良好安全状态,并尽可能将管线事故扼杀在苗子状态; (2)在盾构推进过程中,若管线沉降量接近或超过警戒范围,则立即在隧道 内通过管片注浆孔进行壁后双液注浆或打入芯管压注双液浆, 必要时采取地面跟 踪注浆; (3) 在盾构推进过程中,一旦管线发生渗漏水或漏气现象,应第一时间通知 管线单位,施工现场组织好应急人员、抢险物资,全力配合管线单位进行抢险, 尽快组织人力物力进行管线管路的检查维修工作; (4)在进行盾构推进施工时,要对加强技术监测;对周边地区要 24 小时的 巡视,一旦有险情要及时上报,并且尽量主动排险。另外要确保重点部位和周边 地区的排水畅通,如有积水情况,防汛值班人员必须及时赶到现场进行排险; (5)立即截断水源气源,对损坏部位进行抢修,并对流到马路上的水进行清 除工作; (6) 与附近泵站保持联系,在需要情况下开泵排水; (7) 施工期间与管线单位保持联系,必要时进行协调调度。一旦管线有破损 情况,须及时联系相关部门采取分流或断流措施; (8)一旦发生管线事故应积极主动的配合管线单位进行维修,缩小对社会的 影响和减少经济损失; (9)在分工各就各位的基础上,对管线部位加强控制,防止事故扩大化。

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