盾构隧道穿越破碎带地段专项综合项目施工专项方案.doc

盾构穿越断层破碎带段专项施工方案
1、编制阐明
为了保证盾构安全穿越江中断层破碎带，保证盾构在穿越破碎带施工中做到防漏、防冒、防沉和防抱死，特编制本方案。本方案思路为：通过盾构开挖面泥水压力控制及渣土量管理，加强同步注浆以实现盾构安全、迅速通过断层破碎带。
2、工程概况
秋水站～中山西路站区间线路从秋水站出发过赣江中大道后向南下穿赣江，至江南岸堤处以小曲率半径（R-360右线、R-350左线）转向东，下穿南昌市水电局办公楼后接至本区间终点中山西路站。区间最小平面曲线R=349.851m。本区间重要在赣江下穿行，隧道埋深5.2～21.50米。
盾构在里程ZK11+840～ZK11+890处为F5断层破碎带，埋深约17.6米。
3、工程地质状况
该地段局部岩层裂隙发育、岩体破碎，对隧道洞身稳定具不利影响；且此类破碎段同步也是区内基岩裂隙溶蚀水相对富水区段，其透水性较好；由地勘报告可知，破碎段有贯通性裂隙与上部第四系孔隙水含水层连通，并透过孔隙水含水层与赣江水体相连，形成互相补排关系。
断层破碎带位置，里程ZK11+840～ZK11+890

图1 盾构隧道在江中浅覆土段相对位置图
4、盾构下穿F5断层破碎带技术办法
4.1、准备工作
（1）泥水盾构施工前，配制一定比重、粘度、足够量泥水供盾构循环使用，在掘进前，在泥浆槽里要制备施工所需浆液。
（2）对盾构机各系统（特别是液压推动系统、各泵站叶轮泵壳）进行检查，保证盾构机工作状态，同步对泥水解决系统、空压机、行吊、电瓶车、装载机、叉车等关系到盾构机掘进机械设备加强检查，以减少因设备故障导致盾构机停机时间，保证盾构安全、持续、迅速通过破碎带。
4.2重要技术办法及规定
在泥水盾构掘进过程中也许会浮现开挖面失稳、注浆效果不佳、防水效果差等事故。为保证施工安全，拟采用如下施工技术办法：
1、在施工前对隧道范畴内地质报告图进行复核，查明断层对施工影响；
2、盾构在进、出破碎带前盾构应采用提高刀盘转速、减小刀盘推力方式进行掘进；盾构在断层带推动时，按照“安全、持续、迅速”施工原则，通过对的操作盾构机，即严格泥浆制作工序，恰当调高泥浆密度、粘性和浓度，保证泥浆在强透水性地层中造墙性和稳定性，采用“D”模式操作盾构机，防止开挖面浮现坍塌等事故；
3、在进入破碎带前和穿过破碎带后，进行二次补贴双液浆，形成止水环，保证地下水不会进入以完隧道与地层间缝隙，防止隧道上浮。
4、同步注浆中选取水硬性浆材作为注浆材料，同步及时注入双液浆进行补强注浆。
（1）泥水解决系统管理及控制规定
①比重
泥水比重是一种重要控制指标。掘进中进泥比重不应过高或过低，前者将影响泥水输送能力，后者将破坏开挖面稳定。因而泥水比重范畴设在1.20～1.25g/cm3，即从ρ=1.25g/cm3开始，可对泥浆水进行稀释，减少比重；在ρ=1.2g/cm3时，可恰当添加膨润土，以提高泥水比重。
②粘度
泥水粘度是另一种重要控制指标。从土颗粒悬浮性规定而言，规定泥水粘度越高越好，依照泥水解决系统自造浆能力，随着推动环数增长，泥浆越来越浓，粘度也呈直线上升。因而泥水粘度范畴设在30S左右。
③析水量
析水量是泥水管理中一项综合指标，它更大限度上与泥水粘度关于，悬浮性好泥浆就意味着析水量小，反之就大。故泥水析水量控制在5%如下，减少土颗粒和提高泥浆粘度，是保证析水量合格重要手段。
（2）严格控制同步注浆和浆液质量
同步注浆浆液选用可硬性浆液，严格控制浆液配比。通过同步注浆及时填充建筑空隙，减少施工过程中周边土体变形。由于盾构穿越地层重要为砾砂层，孔隙率较大，同步注浆量普通控制在理论填充量150%～250%，实际施工中浆液用量结合前一阶段施工用量以及监测数据进行合理选取。注浆压力3-4bar，防止压力过大引起地面变形。
盾构推动中同步注浆是充填土体与管片圆环间建筑间隙和减少后期变形重要手段，也是盾构推动施工中一道重要工序。浆液压注做到及时、均匀、足量，保证其建筑空隙得以及时和足量充填，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各个部位，使施工对土体扰动减少到最小。
每推动一环建筑空隙为：1.2p（6.282－62）/4＝3.24（m3）
（盾构外径：Ø6.28m；管片外径：Ø 6m）
每环压浆量普通为建筑空隙150％～250％，即每推动一环同步注浆量为Q=4.86~8.1 m3/环。泵送出口处压力应控制在略不不大于周边水压力。
压浆量和压浆点视压浆时压力值和地层变形监测数据而定。
同步注浆采用浆液材料重要有粉煤灰、砂和膨润土等。本工程浆液配比初步定为如下配比，在施工工程中，依照实际状况可做微调。

表1 同步注浆浆液配比
膨润土
水泥
粉煤灰
砂
水
稠度
60
120
360
690
460
9～11
浆液重要性能指标：
胶凝时间：普通为8～10h，依照地层条件和掘进速度，通过现场实验加入促凝剂及变更配比来调节胶凝时间。对于强透水地层和需要注浆提供较高初期强度地段，可通过现场实验进一步调节配比和加入早强剂，进一步缩短胶凝时间，获得初期强度，保证良好注浆效果。
固结体强度：一天不不大于周边土体强度，28天不不大于1.0MPa。
浆液结石率：>95%，即固结收缩率<5%。
浆液稠度：9～11cm
浆液稳定性：倾析率（静置沉淀后上浮水体积与总体积之比）不大于5%。
（3）二次注浆
在盾构推动时，弥补建筑空隙同步注浆浆液，有也许顺土层裂隙渗入而仍旧存在一定间隙，且浆液收缩也会形成地面变形及土体侧向位移隐患。因而，视实际状况需要，在管片脱出盾尾10环后，可采用对管片建筑空隙进行二次注浆办法来填充。浆液为水泥-水玻璃双液浆。浆液通过管片二次注浆孔注入管片背后地层中。壁后二次注浆依照地面监测状况随时调节，从而使地层变形量减至最小，注浆压力不不不大于1.0mpa。
推动过程中，依照地面监测状况，若有必要可采用壁后二次注浆进行补压浆，压浆量控制依照变形信息拟定。二次补压浆浆液配比见下表：
表2 二次注浆浆液配比(kg/m3)
A液(重量比)
B液
水泥
水
水灰比
水玻璃（L）:水
100
100
1:1
1:1

4、选取性能良好橡胶止水条，在进行管片橡胶止水条粘贴时必要按操作规程进行；
5、管片拼装时，防止浮现错缝、错台等现象；
6、严格盾构机操作，加强对盾构机姿态控制，保证盾构施工安全。
4.3盾构穿越破碎带施工防范办法
依照泥水平衡盾构施工特点和江中段浅覆土工况条件，制定了有关防范办法，其目是对盾构穿越江中段施工提出防漏、防冒、防沉、防浮技术规定，保证盾构安全通过浅覆土区域，顺利到达中山西路。
(1)防止盾尾漏浆(防漏)办法
①提高同步注浆质量
每环推动前对同步注浆浆液进行实验，严格控制初凝时间。在同步注浆过程中，合理掌握注浆压力，使注浆量、注浆流量与推动速度等施工参数形成最佳参数匹配。
②保持切口水压稳定
在推动过程中，保持切口水压稳定，防止因设备故障和操作失误而引起切口水压波动。在每次调高切口水压后，需进行试推动，并安排专人观测盾尾漏浆状况，待拟定盾尾无泥水逸漏条件后，方可正式调高切口水压，进行正常推动。
③盾尾漏浆对策
发现盾尾漏浆时，应加大同步注浆量，同步加大盾尾油脂注入量， 若漏浆较严重时，则配制初凝时间较短双液浆进行衬砌壁后注浆，压浆部位普通为后5～10环，并恰当调低切口水压，但切口水压调节量控制在不不不大于0.5kg/cm2，同步恰当调节盾尾间隙。
(2)防止江底冒浆(防冒)办法
①控制切口水压波动范畴
在推动过程中，严格控制切口水压波动范畴。在盾构穿越不大于5.2m浅覆土区域时，采用手动控制切口水压，人工调节施工参数，精心施工，强化管理。
②控制同步注浆压力
依照土力学理论，要保证盾构上方土体稳定，则盾构顶部垂直压力需不不大于泥水压力Ps和压浆引起泥水压力之和。由此可见注浆压力大小也对防止江底冒浆起着重要作用。因而严格控制同步注浆压力，以免注浆压力过高而顶破覆土。
③江底冒浆对策
当发现江底冒浆时，如果是轻微冒浆，在不减少开挖面水压下能进行推动，则向前推动，同步恰当加快推动速度，提高拼装效率，使盾构尽早穿过冒浆区。
当冒浆严重，不能推动时：
· 将开挖面水压减少到和(土压+水压)平衡为止；
· 提高泥水比重和粘度；
· 为了能使盾构向前推动，检查掘削干沙量，确认有无超挖；
· 掘进一段距离后来，进行充分壁后注浆；
· 将开挖面水压返回到正常状态，进行正常掘进。
(3)防止江底土层沉降(防沉)
①按设计值设定切口水压
推动过程中按设计值设定切口水压，并依照推动时刻潮位变化状况对其进行相应调节。当由于设备因素切口水压仍低于设计值时，则停止正常掘进，待切口水压恢复到设计值后，再继续恢复进行正常掘进。
②注浆量控制
恰当增长同步注浆量，对同步注浆按注浆量及注浆压力进行双控原则，必要时进行衬砌壁后补压浆。
(4)防止盾构被抱死办法
①提高同步注浆质量，规定浆液有较短初凝时间，使其遇泥水后不产生劣化，并规定浆液具备一定流动性，使通过同步注浆后浆液能均匀地布满隧道一周；
②必要时从同步注浆孔注膨润土，减少地层与盾壳之间摩擦力；
③若浮现盾尾抱死现象，可在盾尾处焊接连接杆，将盾尾与中盾连成一整体，同步增大顶进油缸推力，协助盾尾脱困，若顶进油缸推力不能将盾尾拖出，可在推动油缸之间加辅助千斤顶，将盾尾拖出。
5、质量安全保证办法
5.1质量保证办法
（1）详细记录现场掘进参数及注浆实验数据，依照现场测得沉降记录拟定掘进参数。
（2）进行详细浆液配比实验，选定适当注浆材料、浆液配比，保证所选浆材配比、强度、耐久性等物理力学指标满足设计工程规定；
（3）制定详细注浆施工设计和工艺流程及注浆质量控制程序，严格按规定实行注浆、检查、记录、分析，及时做出P（注浆压力）—Q（注浆量）—t（时间）曲线，分析注浆效果，反馈指引下次注浆，并及时报告业主和监理工程师；
（4）严格按照工程部下发注浆作业指引书进行同步注浆和补强注浆作业，密切关注注浆质量与数量。
（5）保证同步注浆压力与注浆数量，保证注浆压力表正常工作，掘进注浆压力要维持在3-4.5bar，且每一循环注浆量按照建筑间隙150％考虑，原则上不少于4.86m3。在管片安装过程中，提高注浆压力至3.0bar。注浆速度要依照掘进速度拟定。
（6）注浆时尽量保证下部压入数量高于顶部数量。
（7）成立专业巡逻小组，由富有经验工程师和技术工人负责对地面进行量测，严格控制出碴量；
（8）依照洞内管片衬砌变形和地面变形监测成果，及时进行信息反馈，修正掘进参数、注浆参数和施工办法，发现状况及时解决；
（9）做好盾构机及注浆设备维修保养准备工作、注浆材料供应，以保证盾构机迅速通过防洪墙；
（10）做好路面注浆孔密封，保证不冒浆，污染环境。
5.2安全保证办法
（1）坚持“安全第一、防止为主”方针，牢固树立“安全第一”思想，坚持班前、班中、班后三检查，严格按照各项安全生产规章操作。消除事故隐患。
（2）参加施工人员必要按规定佩戴、使用劳动保护用品；
（3）暂时用电必要坚持“一机一闸一漏一箱”原则，电缆、电线必要挂设整洁，禁止拖地、浸水。拆接线路（用电器）必要由专职电工操作，禁止非操作人员操作；
（4）施工应有充分照明；
（5）防止爆管时，高压浆液伤人；
（6）水玻璃对人体有腐蚀性，在注浆施工中戴胶手套，加强对工人保护；
（7）同步作业、交叉作业应提前互相联系协调，作业中经常性保持沟通，必要时一方应停止作业；
（8）作业现场禁止吸烟。工作结束时应及时搞好现场文明施工；
（9）每班带班人员是现场安全监督员，要积极履行职责，发现问题及时整治，如现场不能解决，应及时向项目部报告。
（10）搅拌提高时应由有丰富经验人员操作，提高应缓慢平稳，其她人员应在安全区，避免人员受伤。
（11）严格按技术交底控制控制掘进参数，避免不必要纠偏。
（12）管片拼装作业必要按规范规定，一次到位，二次复拧，三次完毕。
（13）做好现场文明施工，物品摆放应整洁有序。泥浆、污水等必要按技术交底解决，禁止随意排放污染环境。
（14）现场施工人员应做好自防、互防、联防，避免安全事故发生。
6、应急办法
6.1应急办法
（1）建立领导值班制，盾构在F5破碎带推动式，项目部领导现场值班，浮现异常状况，现场进行指挥、协调。
（2）安排专人对盾尾进行观测，若浮现冒浆，及时告知盾构司机，加大盾尾油脂注入量，恰当减小掌子面压力。
（3）若浮现管片漏水，及时采用棉纱将漏水处塞紧，防止因地层损失而引起隧道沉降。
6.2应急组织
为保证南昌市轨道交通1号线土建四标施工安全，危险点一旦浮现险情，可以做到及时、迅速、有效抢险，将险情控制在最小范畴，将损失减少到最小限度，项目经理部特成立了事故应急解决小组组织机构如下：
组 长：何 毅（项目经理）
副组长：李义华（项目常务副经理）
组 员：侯斌（党工委书记）、周兆勇（项目总工）、王付利（机电总共）、熊进（副经理）、査家彪（副经理）、李鹏飞（安全总监）、胡志鹏（副总、工程部部长）、徐黔昆（办公室）、朱铁松（物供站长）
应急救援小组办公场合（指挥中心）设在安质部。
6.2.1应急救援小组负责人联系人名单
何 毅： 李义华： 李鹏飞：
徐黔昆： 医疗急救：120
中寰医院：
6.2.2项目部应急准备与响应组织机构

总指挥：何毅
急救救援组组长： 李义华
伤员救护组组长：
周兆勇
事故调查组组长：
李鹏飞

现场警戒组组长： 熊进、
査家彪

对外联系、媒体接待、善后工作组组长：侯斌

图2 项目部应急准备与响应组织机构
6.2.3应急领导小组岗位职责
项目部应急准备与响应机构为坍塌事故应急准备和响应领导小组，负责按照职责履行应急救援和保障方面职责，负责制定并实行关于详细应急办法。
项目部应急救援力量重要涉及义务抢险队以及本地社区人民群众、兄弟标段救援力量等。
（1）总指挥
① 审批应急预案，为其有效性负责，并保证应急状态下所需各种资源投入（资金、人力、物力）符合应急状态需求。
② 接到现场报警后，及时告知各小组进入应急状态。
③ 到现场组织指挥急救，采用对的、适当决策，避免事故扩大和次生事故。
④ 全面协调和指挥各小组工作，使应急救援工作顺利进行。
⑤ 及时向上级主管部门报告，乃至向地方政府祈求增援。
⑥ 上级决定启动高一级应急响应时，总指挥职责和权利同步将被转交。但在上级指挥人员未到现场状况下，仍有暂时采用紧急决策权力，并及时报告。
（2）抢险救援组
① 接到事故报警后，组织现场急救。运用现场也许人力、物力，采用恰当、合用抢险办法，权利控制事故劫难发展态势，防止次生、衍生耦合事故(事件)发生，坚决控制或切断事故灾害链，努力防止事故持续恶化。
② 抢险过程中，应先将伤员安全救出，同步不能违章指挥.
③ 总指挥在现场时，服从总指挥命令；总指挥不在现场时，依照现场详细状况，有暂时决策权力，并应将采用办法状况及时向总指挥报告。
（3）伤员救护组
① 寻常应准备好伤员急救惯用医药器材和用品；常备伤员紧急运送车辆。
② 接到报警后尽快带其医药器材和用品到现场，队伤员进行紧急救护。
③ 报警本地急救中心、随伤者一起到医院，办理急救手续。
（4）现场警戒、疏散组
① 负责事故现场警戒任务、疏散无关人员。划定警戒范畴和采用警戒办法，同步安排外来救援车辆和人员安全通道。
② 对事故也许影响到附近居民生活、交通安全时，安排居民疏散和交通管制。
（5）对外联系、媒体接待、善后工作组
① 负责对外联系、救援、状况报告、传达上级批示规定。
② 接待媒体，对外发布信息。
③ 做好事故伤亡人员家属安抚工作，按国家政策负责遇难者及家属善后解决和受伤人员善后工作。
（6）事故调查组
按照实事求是、尊重科学原则，及时、精确地查清事故因素，查明事故性质和责任，总结教训，提出整治办法，并对事故责任者提出解决意见。
6.3应急物资准备
表3 抢险物资表
序号
物资/设备名称
单位
数量
1
潜水泵(kw)
台
6
2
注浆机
台
1
3
水泥
t
20
4
水玻璃
t
5
5
棉纱
袋
2