盾构到达(进洞)方案

杭州庆春路过江隧道工程盾构到达施工方案编制:审核:批准:中铁隧道集团杭州庆春路过江隧道项目部2010年2月目录1.编制目的 (4)2.编制依据 (4)3.工程概述 (4)3.1设计概况 (4)3.2工程地质概况 (4)3.3水文地质概况 (5)4.盾构到达施工的特点及重难点 (5)5.盾构到达施工方案 (6)5.1总体施工方案 (6)5.2盾构到达前准备工作 (7)5.2.1江北工作井端头加固 (7)5.2.2工作井端头降水 (10)5.2.3接收台浇注 (13)5.2.4洞门密封装置安装 (14)5.2.5场地硬化 (14)5.3盾构到达的施工内容 (15)5.3.1贯通前测量及盾构姿态调整 (15)5.3.2到达前施工参数控制 (17)5.3.3东西线盾构达到先后控制 (17)5.3.4管片壁后二次注浆液 (18)5.3.5超前注浆 (18)5.3.6洞门凿除 (19)5.3.7盾构机前推、形成洞门密封 (20)5.3.8管片拉紧装置 (20)5.3.9盾构机推出 (21)5.3.10拆除洞门密封 (21)5.3.11洞门施工 (22)6.盾构机到达过程中风险分析及对策 (22)6.1盾构机未到达设计位置 (22)6.2洞门凿除过程中地下水涌入 (22)6.3洞门密封拆除过程中地下水涌入 (23)7.到达施工应急预案 (23)7.1地下水涌入盾构井应急预案 (23)7.2地面塌陷应急预案 (23)8.施工进度计划 (24)9.劳、材、机计划 (24)10.施工安全措施 (27)盾构到达施工方案1.编制目的盾构到达，是指盾构机沿设计线路自隧道贯通前100m掘进至隧道贯通后（西线隧道RK1+340.53～RK1+440.53、东线隧道LK1+344.4～LK1+444.4），从预先施工完毕的洞门处进入工作竖井内的整个施工过程，以盾构主机推出洞门爬上接收基座、后配套与盾构主机分离为止，其中包括确保到达段施工安全的各项施工措施。

盾构机到达掘进是整个盾构掘进施工的重点环节之一，为了保证盾构机能够顺利地通过江北接收井预留洞门，安全地完成盾构到达施工，特编制此方案。

2.编制依据2.1、《杭州庆春路过江隧道工程岩土工程勘察报告》；2.2、《杭州庆春路过江隧道工程施工图设计》；2.3、《江北工作井端头加固方案》；2.4、国家现行规范有关标准；2.5、类似工程成熟的施工经验。

3.工程概述3.1设计概况本工程盾构隧道总长3532.442单线米，其中东线长为1765.478m，西线长1766.924m。

管片外径11.3m，管片内径10.3m，管片厚度50cm，环宽2m。

通用契型环，分块采用“6+2+1”形式，错缝拼装，纵环向采用高强螺栓连接。

盾构隧道采用两台Φ11.68m的泥水平衡盾构机掘进，盾构主机长度为11.71m。

两台盾构机均从江南（萧山侧）盾构工作井始发掘进至江北（杭州侧），隧道到达段东线纵坡为3.25%，西线纵坡为3.1%，在线路平面上西线隧道为直线段，东线隧道处于R=1500m圆曲线上，到达段洞门直径为12.1m。

盾构到达段隧道沿杭州市庆春东路向江北工作井方向掘进，隧道上方地面主要为庆春东路路面及沿线绿化带。

3.2工程地质概况江北工作井端头自上向下依次为①-2素填土、②-1砂质粉土、②-2粉土夹淤泥质土、③-1粉砂夹粉土、③-3粉砂夹粉土、④淤泥质粉质粘土、⑤-1粉质粘土、⑤-2粉多，衔接多的特点。

由于盾构到达（进洞）端头地层主要为饱和性砂质粉土、粉土夹淤泥质土，渗透性较强，赋存的地下孔隙潜水较为丰富，因此在盾构到达施工过程中，如何有效的降低地层中的孔隙潜水是到达施工中的难点；如何形成有效的降水帷幕和洞门密封体系来降低和隔绝地下水是盾构到达施工重的重点。

为了保证盾构到达施工的安全，针对盾构到达施工中的重难点，拟采取如下对策和措施：1）对端头地层进行加固，加固土体范围、强度、均匀性和渗透性满足要求，特别是加固区长度大于盾构壳体长度。

在端头地层加固施工完毕之后，对加固区域进行垂直取芯以及在洞门处均匀布置数个水平探孔，用以检测加固效果。

如有问题及时进行补充加固，确保盾构进洞的安全。

2）盾构到达期间，在加固范围外侧布置深层降水井形成降水帷幕降低地下水水头。

3）在盾构进洞时在洞圈内安装帘布橡胶板，当盾构前体盾壳推出洞门时，调整弹簧钢板使其尽量压紧帘布橡胶板，并将弹簧钢板焊接在进洞预埋钢板上，形成密封体系，以防止洞门处地下水漏出。

4）盾构到达时，对近洞口的10环管片采用H100槽钢通过管片拼装定位孔进行拉紧，确保在盾构反推力较小的情况下，管片环间的缝隙不至于加大，避免管片接缝发生渗漏。

5）在盾构机刀盘抵拢洞门连续墙后就对脱出盾构尾部的管片进行注浆形成一道止水箍。

6）加强盾构进洞段的掘进控制。

5.盾构到达施工方案5.1总体施工方案当盾构机到达江北工作井端头加固区域时，首先利用同步注浆、超前注浆、管片壁后二次注浆、深井降水等措施，切断流向盾构刀盘掌子面的水源。

当盾构机掘进到刀盘抵拢工作井洞门连续墙时即停止掘进，将泥水仓泥水排空，检查掌子面地下水情况，在确保无地下水流的情况下开始进行洞门凿除，在凿除洞门前完成洞门密封安装和接收台就位工作。

完成洞门凿除后，快速清理渣土，将盾构机顶出洞门；盾构机顶出洞门时利用洞门帘布橡胶、扇形压板等密封装置快速将盾壳包裹形成密封，同时通过同步注浆、二次注浆和洞门处注浆封闭可能沿开挖面和盾壳间隙出现的涌水；盾构按照掘进循环（安装管片同时进行同步注浆和二次注浆）继续向前推进至接收台上；在盾壳脱离洞门密封前应打穿洞门位置管片的二次注浆孔检查是否有地下水涌出，在确认无地下水由端头向洞门涌出时方可将盾尾脱离洞门密封，盾构机主机完全推进到接受台上后，开始盾构机拆机工作。

盾构出洞具体施工流程见图2。

盾构到达段施工按施工时间先后，分为盾构机掘进至到达区域前的准备工作和盾构机掘进到达段两个阶段。

为了确保盾构机安全到达，针对工程实际情况，盾构掘进至到达段前的准备工作包括：工作井端头加固、到达段降水井施工、洞门横梁凿除、接收台制安、洞门密封装置制安、盾构接收场地硬化等。

盾构机掘进到达段至进洞段施工内容包括：盾构掘进至到达段姿态调整及掘进参数控制、管片壁后二次注浆、洞门凿除、盾构机推出洞门等。

到达段非永久结构管片仅在底部拼装3～4块管片，以满足盾构机推出的反力要求并便于拆卸。

为了降低工程风险江北洞门结构在盾构拆机期间完成。

图2盾构到达施工流程图5.2盾构到达前准备工作盾构到达前的准备工作包括：工作井端头加固、到达段降水井施工、接收台施工、洞门密封装置安装、盾构接收场地硬化等工作。

5.2.1江北工作井端头加固江北工作井盾构出洞加固区域，采用以搅拌桩加固为主，高压旋喷桩补充加固的形式。

加固范围隧道外轮廓两侧3.25米，加固深度隧道外轮廓底以下3米。

总加固范围长37.23米，宽13.85米，搅拌深度23.42米。

搅拌桩与连续墙之间的加固盲区用选喷桩补充加固，外设降水井等措施，保证盾构到达的安全。

图3江北工作井端头加固平面图图4江北工作井深搅加固剖面图江北工作井端头加固平面图江北工作井端头加固平面图江北工作井端头加固剖面图杭州庆春路过江隧道工程 盾构到达方案图5江北工作井高压旋喷加固剖面图（1）三轴深层搅拌桩施工深层搅拌桩采用三轴ZDK-850SMW 桩机施工，桩机叶片直径Ф850，单孔中心距600mm ，各幅桩体间搭接250mm,采用32.5级普通硅酸盐水泥，深加固区内水泥掺量16%，空搅区水泥参量7%，28d 无侧限抗压强度达到0.8～1Mpa ，搅拌桩深度为23.42m ，施工时按距连续墙由近到远，纵向跳幅，横向跳排，依次连续进行。

（2）高压旋喷桩施工旋喷桩共施工2排，每排63根，共计126根，第一排桩心距离地下连续墙20cm ，第二排桩心距离第一排桩心40cm ，每根桩径为Φ800mm@600mm ，地面标高为+7.1米，桩底标高为-16.62m ，桩深23.72米，其中地面下2米为空桩，2～23.72为实桩。

（3）端头加固质量检查江北工作井端头加固完成后,进行了钻孔取芯试验检查三轴搅拌桩加固效果(共抽查5组),钻孔取芯试件28d 无侧限抗压强度均大于1.0Mpa ，实际检测结果大于加固强度指标要求,加固强度达到预期要求。

m 旋喷桩加固平面图端头旋喷加固剖面图空桩区实桩区在盾构机距离洞门约100m时进行加固体渗透系数检查。

在拆除洞门范围内地下连续墙之前,从端头洞门处钻检查孔检查加固体防水效果，钻孔深入加固体一定距离，观察孔内有是否水喷出或者有较大的水流，确定是否可能影响盾构施工，如有影响则对端头进行二次防水加固。

水平探孔布置原则为：水平探孔检查数目不少于8个，具体布置时以洞门下部为主；洞门周边布置7个，洞门中心布置1个；水平探孔深度宜控制在5m 以上。

图6 垂直探孔及水平探孔布置位置示意图5.2.2工作井端头降水根据水文地质条件和到达端头土体加固情况，在洞门端头加固区域周围施工降水井，将加固体及洞门周围的地下水位降至洞门底部标高以下以降低工程风险。

(1)降水的目的及必要性1）降水目的实施端头降水的主要目的是在盾构井到达端头形成有效的降水帷幕，降低孔隙潜水水位，阻断地下流向洞门的通道，防止盾构到达期间地下从盾壳与连续墙之间的间隙涌入盾构接收井。

2）降水的必要性和方法场区地下水的埋深约在地面下10.00m（标高为-3.98m），盾构机底约在绝对标高-13.4m 处。

由于地下水头高于盾构底面10.02m ，仅靠搅拌桩和旋喷桩止水帷幕难以有效防治地下水。

为保证盾构机洞门施工的顺利进行，必须对场地地下水进行有效治理，根据该地区的水文地质条件（地层岩性主要为砂质粉土、粉砂夹粉土以及粉质粘土）以及临近工程经验，采用内径300mm 外径600mm 的水泥管井降水可以满足该工程降水要求。

(2)深井降水设计 1)涌水量的计算该降水工程中，降水井点按环形封闭式布置，故用“大井法”估算基坑涌水量，选用潜水完整井公式计算：rR r SS H K Q +-⨯=lg )2(366.1=4638.006 m 3/d 式中：Q —基坑涌水量（m3/d ）； K —渗透系数（m/d ）,5m/d ；H —潜水含水层的水位深度（m ），18m ； S —水位降深（m ），18m ； R －影响半径（m ），100m ； r —引用半径（m ），50m 。

2)单井出水能力24⨯=αLdq =436.8 m 3/d式中：q —单井出水能力（m3/d ）； d —滤管直径mm ，300mm ； L —滤管长度m ，8m ；α—与含水层厚度及渗透系数有关的经验数据，在此取90；由于计算所得单井出水量为最大单井出水能力，设计单井出水量可取360m3/d 。