地铁盾构下穿某铁路专项施工方案

目录一、工程概述 (1)1、工程概况 (1)2、地质概况 (1)3、下穿B铁路现状 (2)二、穿越铁路施工难点分析及对策 (6)1、掘进参数优化控制管理 (6)2、开挖面稳定控制 (6)3、添加剂的使用管理 (7)4、壁后注浆控制和管理 (7)三、施工部署 (8)1、盾构施工组织机构 (8)2、材料及设备 (9)3、工期安排 (10)4、施工准备 (10)四、施工技术措施 (11)1、施工总体方案 (11)2、施工过程参数计算 (11)3、穿越后施工措施和铁路保护技术 (14)五、铁路防护措施 (15)六、洞内监测方案 (15)1、洞内观察及安全巡视 (15)2、管片衬砌变形监测 (15)七、安全、文明施工及环境保护保证措施 (16)1、安全保证措施 (16)2、文明施工及环境保证措施 (17)八、应急预案 (18)1、应急组织机构 (18)2、应急处理程序 (19)3、事故调查程序 (19)4、善后处理 (20)5、预防监控措施及应急措施 (20)6、应急演练 (24)A地铁盾构下穿B铁路专项施工方案一、工程概述1、工程概况盾构段为A地铁2号线地下盾构区间，线路出站后，向南依次穿过路、B铁路、农田以及江支流，经由一小半径曲线到达。

盾构段设计范围为：线RK0+123.747～RK0+445.432长321.685m，线CK0+81.306～CK0+400长318.694m，盾构隧道总长640.379m。

该盾构区间采用盾构机掘进，自南端头盾构井始发，沿出段线到达盾构井后，在端头井调头，再从北端头二次始发，沿入段线到达站后解体吊出，完成施工任务。

2、地质概况本盾构段属海陆交互相沉积平原区，地势较为平缓，未发现不良地质作用。

盾构上部覆土及穿越地层自上而下主要为：①1杂填土，①3粉质粘土，②2粉质粘土，③1砂质粉土，③夹淤泥质粉质粘土，③2砂质粉土，④1淤泥质粘土，④2淤泥质粉质粘土，⑤1粉质粘土，⑤夹砂质粉土夹粉质粘土，⑤2粉质粘土，○62淤泥质粉质粘土，⑦1粉质粘土，⑦2粉质粘土；其中④1、④2淤泥质软土层是本盾构段主要穿越地层，其具有高灵敏性、触变性、大孔隙比、高压缩性、高蠕变性等较差工程特性。

B铁路下方盾构埋深7.6m～12.2m，该段覆土一次为①1杂填土，①2素填土，③1砂质粉土，④1淤泥质粘土，④2淤泥质粉质粘土，⑤2粉质粘土，⑦1粉质粘土。

穿越地层相关参数见盾构段地基土物理力学指标参数表1，地质情况详见下图1《盾构段地质剖面图》。

3、下穿B铁路现状B铁路位于站以南，坡脚里程为线CK0+162~CK0+187和线RK0+208~RK0+233，铁路路基南北坡脚盾构纵向距离25m，轨道至坡脚高差约4.5m。

本次盾构下B穿铁路前，对相应地段将采用静压注浆技术地基加固，具体由铁路相关施工单位实施。

铁路加固范围扩至铁路坡脚外5m，加固纵向长度约35m；考虑2号线远期预留两条正线，加固段横向宽度约58.5m，见下图B铁路地基加固平面图及B铁路地基加固断面图。

表1 盾构段地基土物理力学指标参数表页脚内容3页脚内容4图1 盾构段地质剖面图图2 B铁路地基加固平面图图3 B铁路地基加固断面图页脚内容5二、穿越铁路施工难点分析及对策本区间选用的土压平衡盾构机，是推进时靠由刀盘切削下来的土体经改良，使开挖面地层保持稳定的一类盾构，其工作原理如图4。

图4 土压平衡工作原理示意图盾构推进时，前端刀盘切削土层，切削下来的土体进入密封土仓，当土仓内的土体足够多时，可与开挖面上的土、水压力相抗衡，使开挖面地层保持平衡。

盾构设有螺旋输送机，由其将渣土排送到土箱，运至地面。

螺旋输送机的排土口上装有滑动闸门或螺旋式漏斗，以控制出土量。

在盾构掘进过程中向开挖面加压灌注水、膨润土浆、高浓度泥水和泡沫等，同时靠刀盘和搅拌翼混合搅拌切削下来的土体，使之具有止水性、流动性。

使得切削下来土体能够顺利排出，又能提供压力，与开挖面的水、土压保持平衡，使开挖面保持稳定的目的。

在穿越铁路施工过程中，有效地控制地面沉降是施工的关键控制点，必须将沉降值控制在铁路列车允许范围之内，做到以严谨的施工技术为依托、精心施工、精心管理，必须从盾构掘进及洞内辅助施工措施方面采取如下为确保铁路安全的控制措施。

1、掘进参数优化控制管理掘进参数的优化控制管理是盾构穿越铁路成败的关键，掘进过程中将严格相关要求掘进速度均衡匀速，过程中加强监测信息联动，严格控制好掘进速度、出土量、土仓压力、同步注浆量等参数控制，根据地面监测结果采取二次注浆及跟踪补注浆等辅助措施减少地表隆沉，确保盾构施工影响范围内B铁路的运营安全。

2、开挖面稳定控制沉降控制的关键之一是开挖面的稳定控制。

开挖面的控制是个系统控制过程，涉及水土压力控制、出土量控制、添加剂的使用控制等等掘进参数的控制和优化，而掘进参数优化的基础又来源于施工过程中对沉降数据的分析、沉降规律的掌握、土压波动的控制程度和稳定程度的评估等。

盾构施工作为一种动态的施工控制过程，在过铁路之前的80米的施工技术管理的成果对过铁路施工具有很大的指导作用，必须加强前期的施工技术管理。

3、添加剂的使用管理添加剂的合理使用是确保盾构顺利掘进、维持开挖面稳定、实现均衡连续盾构施工的关键。

盾构司机和土木工程师在盾构机掘进时，随时观察和分析扭矩、推力、土压及波动、螺旋输送机排出土的状态（即塑流性），对泥浆/水、泡沫的加入方式、部位、加入量、参数设置等进行调节和控制，并始终让刀盘及螺旋输送机工作油压保持正常的数值。

根据该段区域的实际情况，盾构穿越是粉质粘土区域，粉土自身具有较高的细颗粒含量，加入适当的泡沫可以使土体的塑流性得到较大的改善，保证掘进的正常进行，使得盾构前方土压保持稳定，较好的控制地面的隆陷。

在泡沫的使用方面除了达到机械及物理改良之外，另外一个重要的作用是作为软保压的介质，以实现全断面的压力平衡，这也是在软弱地层及临时停机期间重要的维持开挖面稳定的措施。

在泡沫参数设定方面，盾构操作手应密切注意实际出土状况，土压变化，刀盘及螺旋机的工作状况来及时调整泡沫流量。

泡沫加入不足，排土困难，还容易在刀盘中心形成泥饼；泡沫加入过多，对土压维持不利，也是浪费。

所以要根据过铁路之前的80米段积累这方面的施工参数，确定一个最佳的泡沫添加参数值。

4、壁后注浆控制和管理壁后注浆的质量和效果是地表沉降控制的另一个关键点，为了确保浆液能及时填充管片壁后形成的空隙，并保证充填度和压力，需采取同步注浆为主，辅以二次或三次注浆的措施，并合理确定注浆的点位、时机、压力和量。

同时根据掌握的反馈信息及时调整浆液的配比，使浆液的配比更科学、更合理。

为保证浆液的质量，要对制备浆液的原材料进行严格控制，要定期测定浆液的坍落度、粘性、离析率、凝结时间、抗压强度等。

在掘进过程中有可能有盾尾密封刷漏浆而造成实际注浆量不够的情况,所以在掘进过程中,如果发现有漏浆情况,应及时停止掘进,手动开启盾尾油脂注入系统,密封刷停止漏浆后再掘进.为了确保注浆的效果能达到过铁路的要求，在过铁路之前的80米施工中，设置两个各20米的区段实施该注浆方案，总结积累注浆压力和注浆量的参数，并根据实际的地面监测来控制注浆量和注浆参数，以便确保过铁路的安全。

三、施工部署1、盾构施工组织机构A地铁号线工程为A市的重点工程，也是A市政建设的形象工程，盾构穿越B铁路必须确保万无一失。

我公司高度重视，并成立了以为项目经理，为项目总工，为生产经理的项目领导班子，挑选在地铁施工中经验丰富、有责任心的人员担任现场技术、安全、质量等部门负责人，进行现场管理。

项目施工生产管理组织机构详见下图5所示，盾构队作业人员配备详见下表2所示。

2、材料及设备施工前，按照应急物资清单准备好应急物资（见下表3）。

3、工期安排线盾构段计划于2012年9月20日从站始发，预计于2012年10月10日~2012年10月12日完成铁路下穿，计划2012年11月1日完成施工计划于2012年11月25日从出入段线始发，预计2012年12月15日~2012年12月17日完成铁路下穿，计划2012年12月25日完成施工。

4、施工准备（1）施工前对B铁路运营和地基加固等各项情况进行深入了解，并收集相关资料。

（2）针对盾构下穿B铁路的特殊情况，在出段线试掘进阶段调整掘进参数，减小超挖减少土体扰动，同步注浆后再采用双液浆及时进行跟踪补充注浆，结合实时监测结果调整试验数据得到最佳参数。

（3）盾构进行水平或垂直纠偏的过程中，必然会增加建筑空隙，造成一定程度的超挖。

因此在盾构机进入铁路影响范围之前，将盾构机调整到良好的姿态，并保持良好姿态穿越铁路线。

（4）在盾构机过铁路线前20m，再次对所有施工设备进行检修，并把维保工作做到位，确保盾构机在过铁路线时设备故障率低，设备性能完好，能连续的通过。

（5）施工前，渣土坑所有渣土清空，并于出土队伍联系好，施工期间，必须满足盾构渣土外运的畅通，防止施工期间因土方外运受阻停机带来施工风险。

（6）提前进行铁路线上及周围监控点的布设，并取得初始值。

（7）展开与铁路和铁路沿线管线产权单位的协调工作，做好提前告知。

（8）针对盾构穿越铁路线可能出现的应急情况，准备充足的应急物资，成立盾构施工应急抢险队伍及地面加固施工队，确保工程发生险情后能在第一时间得到抢险救治，确保铁路运营安全。

（9）盾构穿越铁路线前进行全体人员技术和安全培训，做好书面技术和安全交底。

四、施工技术措施1、施工总体方案根据盾构穿越环境和盾构法施工特点，施工过程中通过对掘进速度、出土量、土仓压力、同步注浆量等参数控制，根据地面监测结果采取二次注浆及跟踪补注浆等辅助措施减少地表隆沉，确保盾构施工影响范围内B铁路的运营安全。

2、施工过程参数计算盾构穿越B线时必须加强盾构姿态的控制和掘进参数的调整，调整参数包括土仓压力、推进速度、总推力、出土量、同步注浆量及压力等。

具体控制方法如下：（1）严格控制盾构正面（静止）土压力1）盾构机上部土压感应器位置地层竖向压力σZ =γhσZ——地层竖向应力（MPa）；γ——上部土体容重（1.8×104N/m3）；h——上部感应器位置覆土厚度（盾构顶部埋深加1.6m，m）。

2）正面土压力正面土压力：σX=kσZk——土的静止侧压力系数，淤泥质粘土取0.55。

以坡脚和坡顶断面计算正面土压（隧道埋深分别为7.6和12.2米）：σXmin=kσZ =kγh=0.55*18000N/ m3*(7.6+1.6)m=91080Pa=0.09MPaσXmax=kσZ =kγh=0.55*18000N/ m3*(12.2+1.6)m=133620Pa=0.13MPa根据盾构机前期区间掘进实际情况，盾构掘进在计算土压下掘进时，地面会产生0.5~1.8mm隆起。