南施—星湖盾构始发施工方案.doc

目 录
1、工程概况 1
2、地质状况 1
3、施工准备 1
3.1 地面施工准备 1
3.2 井下准备工作 2
4、盾构始发施工 4
4.1 土体加固垂直钻芯取样调查 5
4.2 洞门水平探测 5
4.3 洞门内混凝土凿除 6
4.4 洞门防水密封装置的安装 6
4.5 盾构始发 7
4.6 隧道始发洞口处理 7
5、盾构始发测量 8
5.1 盾构上标志的测量 8
5.2 观测台精度 8
5.3 盾构报表的测量 8
6、盾构始发注意事项 8
7、质量保证措施 9
7.1 质量标准及依据 9
7.2 具体标准 9
7.3 施工过程质量控制 9
7.4 管片拼装质量控制 10
8、安全与文明施工措施 11

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1、工程概况
苏州轨道交通工程一号线I-TS-16标盾构区间隧道分成三个盾构区间，第一台盾构于2009年3月12日在南施街站西端头井左线吊装下井，于2009年4月7日向星湖街站掘进。南施街—星湖街左线起止里程为DK22+087.300～DK23+184.500，线路总长1097.200m，安装管片914管（不含负环），在右DK22+618.075处设一座与排水泵站合建的联络通道。南施街站西端头井围护结构为φ1000钻孔咬合桩，内衬墙为700mm厚钢筋混凝土结构。
2、地质状况
根据工程地质勘察报告，南施街站—星湖街站区间盾构机穿越的土层为：③2’层粉土夹粉粘、④2层粉砂、④3层粉粘夹粉土，⑤粉质粘土。土层的具体分布及特征见下表：

主要地质土层特征表
层 号
地层名称
状 态
特 征 描 述
分布情况
③2’
粉土夹粉粘
可—软塑
灰黄色、中下部夹有薄层粉土，干强度、韧性中等。
-8.09～-2.77
④2
粉砂
中密状为主，局部密实，饱和
偶夹薄层粉质粘土，上部偶夹细砂，底部夹较多粉土。
-14.93～-9.43
④3
粉粘夹粉土
灰色、可塑
含云母碎屑，局部夹薄层砂性土，韧性低。
-14.16～-11.61
⑤
粉质粘土
灰色软塑，局部流塑
含少量腐殖质及浅灰色泥质结核，干强度、韧性高。
-20.45～-18.01

南施街站—星湖街站盾构区间地下水具有微承压性，微承压水主要赋存于：③2’层粉土夹粉粘、④1层粉土、④2层粉砂、④3层粉粘夹粉土。该含水层组埋深5—7m，厚度约2.3—10.20m，为对隧道施工影响较大的含水层。该含水层的补给来源主要为潜水和地表水。
3、施工准备
3.1 地面施工准备
根据业主所提供的现场允许使用范围，结合实际需要，进行现场平面施工布置。详见盾构施工现场平面布置图。
（1）在盾构推进施工前，按常规进行施工用电、用水、通风、排水、照明等设施的安装工作。
（2）龙门吊的安装：
1#龙门吊主要用于左线盾构始发阶段的出土以及盾构正常施工的出土要求，于2009年3月8日开始布设轨道，2009年3月28日龙门吊安装完成。
（3）集土坑布设
根据施工进度计划，盾构机正常掘进时10环/天，同时考虑到盾构施工白天不能出土，施工现场设置一个390m3的集土坑，集土坑于2009年3月20日开始施工，3月27日完成。
（4）施工必须材料、设备、机具备齐，以满足本阶段的施工需求，管片防水材料及管片连接件等准备要有足够的余量。管片堆场面积可堆放管片10环。
（5）井上、井下建立测量控制网，井上、井下分别布设2个坐标控制点和1个高程控制点，井并经复核、认可。隧道中心线路已复核，洞门预埋钢圈中心与隧道中心误差为3mm，标高误差为2mm，每个预埋洞圈的半径复核8个点，最大误差为+20mm，最小误差为-5mm，符合要求。
（6）对隧道沿线的建筑物、以及盾构将要穿越的需保护的管线布置沉降监测点，在施工前对轴线沿线建筑物作详细踏勘，掌握其原始情况。
3.2 井下准备工作
3.2.1 盾构发射托架安装
将预制好的盾构托架和反力架吊入工作井内，按照测量放样的基线，先将盾构托架焊接在预埋件上，盾构调试与检修时，进行反力架的安装。反力架安装时要精确定位，定位精度要控制在±5mm之内。
3.2.2 盾构设备的安装和调试验收
盾构机本身自重约260T，分解为5块，最大块重约92T。综合考虑吊车的起吊能力和工作半径，安排1台300T和1台150T汽车吊进行吊装任务。
3.2.2.1 准备工作
（1）测量控制点从地面引到井下底板上。
（2）在盾构始发井下安装钢制托架；在端头井后的25m车站内铺设盾构机台车行走钢轨，并将钢轨延伸至托架上。
（3）准备好10T气动葫芦、手动葫芦若干、两台100T液压千斤顶及泵站、电焊机、气割等盾构安装辅助工具。
（4）地面吊车将盾体各部分运输到位。
（5）150T和300T吊车在始发井端头就位。
3.2.2.2 安装盾构机后续台车
（1）将盾构机第五节后配套台车吊入始发井，放置在始发托架的钢轨上，拖入南施街站内，再按同样的程序将第四节台车拖入南施街站内。
（2）依次吊入第三节、第二节、第一节台车与连接桥，相互联接，将连接桥前端用H钢制作的临时支撑撑住。受车站后部预留孔位置影响，第二节台车和第三节台车间用临时管线连接，以便在盾构初期掘进时从南施街站后部临时出土孔出土、进料。
（3）拆除始发托架上铺设的台车行走钢轨，校准始发托架位置。
3.2.2.3 吊装盾构机盾体
（1）利用300T和160T吊车将中盾体翻身，由300T吊车将中盾体吊入盾构井，放置在始发托架上。
（2）利用300T和160T吊车将前盾体翻身，由300T吊车将前盾体吊入盾构井，放置在始发托架上，利用液压千斤顶前移中盾，与前盾连接并安装。
（3）利用300T吊车将刀盘吊入盾构井内。在吊车配合下，前移前盾与刀盘连接并安装。
（4）前移盾体及刀盘，将刀盘顶入内衬墙。
（5）吊入管片拼装机导轨，与中盾连接。
（6）吊入管片拼装机，依次套入拼装机导轨上，并拆除导轨下方V形梁。
（7）吊盾尾下井，摆放在始发托架上。
（8）推出螺旋输送器，利用吊车与气动葫芦、手动葫芦配合，将螺旋输送机插入前盾内；安装拼装机V形梁。
（9）利用液压千斤顶后移盾体，与盾尾连接。
（10）安装盾构机发射反力架，后移盾构机与反力架贴近，依次安装负环管片，将盾构机前移。刀盘至内衬墙1.5m时，盾构机停止移动，洞门H型钢凿除后开始移动盾构机贴近土体。
3.2.2.4 联接
（1）联接盾体各部分之间的连接管线。
（2）联接后配套台车、连接桥之间的连接管线，其中第二节台车与第三节台车间用临时管线连接，以留出出土空隙，便于初期掘进时出土、进料。
（3）盾体与后配套设备之间用管线连接，进行盾构机始发前调试。
3.2.2.5 负环管片及反力架的的拼装
在安装反力架和始发托架时，要保证负环管片的高程和圆心与盾构机盾壳的中心偏差小于±5mm，同时要保证KT块位置精确处于12点位置。在完成反力架的定位之后，反力架与车站结构连接部位的间隙一定要用钢板垫实，以保证车站结构与反力架脚板有足够的抗压强度。
根据工作井沿隧道方向的长度和盾构吊装口的尺寸、位置，安装8环负环管片（管片宽1.2m），第一环负环管片拼装完之后，用4～5组油缸完成管片的后移，管片在后移过程中，要严格控制每组推进油缸的行程差小于10mm。
在安装负环管片之前，为保证负环管片不破坏尾盾刷和负环管片在拼装好以后顺利向后推进，在盾壳内安设厚度不小于盾尾间隙的型钢，以使管片在盾壳内的位置得到保证。在管片后移过程中，要注意不要使管片从盾壳内的型钢上滑落。
第一、二环负环管片后推时，推进操作人员必须与管片观察人员密切配合，避免将管片与盾尾撞击，下部油缸前推，顶部油缸随时跟进，推至行程末端时，用两只3t吊链通过上部管片螺栓孔挂住，保持管片位置，再由上至下逐步松开推进油缸逐块安装管片，安装完第二环管片后，第二环管片推至与第一环管片连接后，将第一、二环管片一起后推，当管片露出盾尾时，及时加填木楔，防止管片下坠，直至与反力架连接。然后安装第三环管片。安装这三环管片时，所有顶于管片上，油缸压力限制在20bar。管片固定时，必须保证防止盾构机前移块已与盾构机密贴。
3.2.3 洞口始发导轨的安装
始发托架端部距离洞口土体1.2米，为保证盾构机在始发时不致于因刀盘悬空而产生盾构机“低头”现象，需要在始发洞内安设洞口始发导轨，以防止盾构机在始发时不产生前倾现象。在安设始发导轨时应注意，在导轨的末端预留足够的空间，以保证盾构机在始发时，不致因安设始发导轨而影响刀盘旋转。
4、盾构始发施工
盾构机事发前主要施工工序有及时间安排为：
（1）土体加固垂直钻芯取样调查：2009年3月20日～2009年3月23日
（2）洞门水平探测孔施工：2009年3月26日
（3）洞门内咬合桩凿除：2009年3月30日～2009年4月6日
（4）洞门防水密封装置的施工：2009年4月6日
（5）盾构机开始始发掘进：2009年4月7日
（6）隧道始发洞口处理：盾构施工拆除负环管片后开始施工
4.1 土体加固垂直钻芯取样调查
2009年3月20日～2009年3月23日，省监测中心对西端头井土体加固的三轴搅拌桩进行了垂直钻芯取样调查。从取样结果来看，芯样完整、连续，水泥掺入较为均匀。三轴搅拌桩取芯检测报告显示，A区芯样28天抗压强度最小为1.24Mpa，最大4.71Mpa。B区芯样28天抗压强度最小为0.94Mpa，最大5.98Mpa，均达到设计要求。（后附三轴搅拌桩取芯检测报告）
4.2 洞门水平探测
根据以往盾构始发施工经验，咬合桩作为围护结构时，洞门左下、右下两侧为薄弱环节，在洞门内混凝土凿除前，在洞圈内搭设钢管脚手架。然后在洞圈内左下、右下、左右、中心凿出水平观测孔（详见洞口内脚手架及水平观测孔布置图），用来观察外部土体情况。观测孔的长度为3m，穿透车站围护结构。从水平探孔取出的芯样来看，芯样连续完整，且孔内无水流出，加固效果较好。

洞口内脚手架及水平观测孔布置图
4.3 洞门内混凝土凿除
（1） 洞圈内混凝土凿除时，将表面混凝土凿除，露出外半圈钢筋并割掉。
（2） 割除外圈钢筋后进行洞圈内混凝土的凿除。
（3） 快要凿除完毕时割除其余少半圈钢筋，迅速凿除剩余混凝土。
（4） 凿除混泥土应按照Ⅰ—Ⅱ—Ⅲ的顺序进行施工。

洞门凿除顺序示意图
4.4 洞门防水密封装置的安装
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，在洞圈周围安装由帘布橡胶板、圆环板、翻板等组成的洞口防水密封装置。
对洞口上的密封装置采取必要的保护措施：盾构向洞口靠拢，为避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置，在刀头和洞口密封装置上涂抹黄油以减少摩擦力，盾构机刀盘通过时由专人保护，防止盾构机刀头损坏橡胶板。
4.5 盾构始发
盾构机刀盘贴近土体后，通过螺旋机反转的方式向盾构土仓填充流塑性粘土，建立初步的土舱压力达0.1Mpa。
盾构始发后，正面土体为加固区，土质较硬，为控制推进轴线的保护刀盘，必须耐心磨削旋喷桩和水泥土搅拌桩，使加固区土体得到充分切削，为控制好刀盘油压和转速，在推进时按地质条件在盾构正面加入水或泡沫，以减小刀盘扭矩和改良正面的土体，此时推进速度不宜过快，宜在3mm/min范围内。盾构穿越加固区平衡压力设定值应略低于理论值，盾构坡度可略大于设计坡度。
当盾构出加固区时，为防止由于正面土质变化而造成盾构姿态突然变化，平衡压力设定值应略高于理论值。此时推进施工地面变形监测频率须加密，根据地面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，以控制盾构切口处地面变形量在+3～5mm为宜。
盾构机尾部全部进入洞口前，开始注入盾尾密封油脂，在推进过程中，盾尾钢刷必需充满盾尾油脂。
盾构隧道初始100m为试推进，此段施工时应注意对控制的盾构临时管线进行保护，确保盾构正常运行。争取在较短时间内掌握盾构机械设备的性能，熟悉盾构操作要领，控制好盾构推进轴线和地面变形量。
此阶段施工重点要求做好以下的几项工作：
（1）最短的时间熟悉盾构机的操作方法，掌握机械性能。盾构设备的不足之处提出要求整改。
（2）了解和认识隧道所穿越的土层的性能，掌握这种土层中的土压平衡式盾构的控制方法。
（3）通过本段施工，加强对地面变形情况的监测资料分析，掌握盾构推进参数及同步注浆量。
4.6 隧道始发洞口处理
在始发推进过程中，隧道洞口处第1环至第3环须压注水硬性浆液，其目的在于压密固结洞口土体，杜绝洞口漏泥漏水，同时也为拆除负环，进行洞门混凝土保护圈施工时提供安全保证。
5、盾构始发测量
盾构始发段测量可控制盾构，使盾构形成良好的姿态，并确保隧道推进轴线符合要求。
5.1 盾构上标志的测量
先求出盾构的轴线，并把它固定在盾构上，前标后标应有足够的长度，前标距切口越短越好。并用盾壳求出前标和后标至盾构中心的半径。为确保整个施工期间不被破坏，设置保护记号。此项工作有原始记录和校核记录，以免盾构标志数据中存在系统误差。
5.2 观测台精度
一般导线点的末端即为盾构观测点。为了确保盾构测量的精度，需定期复测来确保终点导线的点位精度。
5.3 盾构报表的测量
应用井下导线成果计算出盾构的标志，前标和后标的坐标（并进行转角改正），再算出切口的盾尾的坐标与设计坐标进行比较后计算出切口和盾尾的片面偏差值。测出前标中心的天顶角计算出前标高程，再以盾构纵坡计算出切口、盾尾的高程，经与设计高程比较后，计算出切口和盾尾的高程偏高。
6、盾构始发注意事项
（1）盾构机始发时负环管片周围没有约束，在管片四周加上各种支撑，保证盾构机向前推进时负环管片不会失稳。在盾构机往前推进时，管片露出盾尾时，立即用木楔将管片与始发托架两侧的三角之间的缝隙填密实。
（2）始发前基座定位时，盾构中心坡度与隧道设计轴线坡度保持一致。同时对基座加支撑防止基座移动。
（3）防止盾构机旋转、上飘。由于盾构机与始发托架之间摩擦力小，盾构机在始发台掘进时易旋转，应加强盾构姿态测量，如发现盾构有较大转角可以采用大刀盘正、反转的措施进行调整，同时推进速度要慢。
（4）盾构机往前推进时，在始发托架两侧必须设专人进行观测与查看，当发现有异常情况时，立即通知主控室停止推进，待故障排除后再往前推进。
（5）在盾构机开始往前推进时，由于盾构机刀盘前方没有反力，为防止负环管片不致因盾构机前移而离开安设在盾壳内的方木，在每一环管片推进完成之后，在始发台两侧各安设一个挡块，抵住盾构机刀盘，防止盾构机盲目向前滑移。
（6）在安装前三环负环管片时，由于后配套轨道的干扰和盾构机与车站结构和车站底板（轨道顶部高程）有一定的高差，需要先利用槽钢进行过渡，待安装完3环管片后，再将管片输送平台放入盾尾，用来正常安装管片。
（7）在始发过程中，要及时的调整洞口扇形压板的位置，确保扇形压板与洞口帘布橡胶板紧密密贴。在洞口开始注浆时，要在盾构机两侧派人严密监测洞口密封是否有异常情况，是否需要封堵或者采取其他加固措施。
（8）始发期间掘进的操作员必须高度注意，确认盾构机已一切调试完毕正常后开始操作掘进。
7、质量保证措施
7.1 质量标准及依据
（1）《地下铁路、轻轨交通工程测量规范》GBS0308—1999；
（2）《盾构法隧道工程施工及验收规范》 DGJ—233—1996；
（3）《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299—1999（2003版）。
7.2 具体标准
（1）施工过程中隧道实际轴线与设计轴线允许偏差（上、下、左、右）50mm。
（2）盾构推进施工过程中，坡度不能突变，隧道轴线的折角变化不能超过0.4％。
（3）隧道的管片拼装，有三块标准块、二块邻接块和一块封顶块组合成圆，因此拼装精度必须符合设计要求。
（4）地面变形＋10mm至－30mm。始发区段应根据实际情况予以严格控制。
（5）区间隧道漏水量应不超过0.1升／平方米·天。衬砌接头不允许漏泥沙和滴漏，隧道下部在嵌缝作业后，不允许有渗水。
7.3 施工过程质量控制
（1）现场技术员填写施工任务单，对每班进行安全、施工质量交底。
（2）由料管员做好管片、螺栓、橡胶止水带、衬垫的进场验收记录。看管片的外观尺寸、型号是否符合要求，外观质量如何，表面要求光洁、平整、无蜂窝、塌落、露筋、空鼓、缺角、掉边及裂缝现象；看螺栓、橡胶止水带、衬垫的质量尺寸是否符合标准。
（3）由井下拼装工做好管片表面处理、管片水平垂直运输、控制成环管片质量的记录。要求管片型号、管片外观质量以及橡胶止水带、衬垫的布置、质量符合要求。
（4）由拌浆工、施工员负责对拌浆的控制比严格把关。
（5）由压浆工控制好注浆时注浆压力及压浆量。
（6）由盾构司机负责做好盾构推进记录。对一些推进参数，如推进速度、设定土压力、出土量、刀盘扭距等做好记录。
（7）由测量工做好隧道轴线测量记录汇总。
（8）由班长做好当班施工记录，对于安全、施工质量等工作情况及时反映。
7.4 管片拼装质量控制
（1）在管片拼装过程中要严格把握好衬砌环面的平整度、环面的超前量以及椭圆度的控制。
（2）严格控制管片成环后的环、纵向间隙。
（3）管片在做防水处理之前必须对管片进行环面、端面的清理，然后再进行防水橡胶条的粘贴。
（4）在拼装过程中要清除盾尾处拼装部位的垃圾和杂物，同时必须注意管片定位的正确性，尤其是第一块管片的定位会影响整环管片成环后的质量及与盾构的相应位置良好度。
（5）根据高程和平面的测量报表和管片间隙，充分利用铰接式盾构的铰接来调整管片拼装的姿态。
（6）拼装结束后，伸出千斤顶并控制到所需的顶力，再进行下一管片的拼装，这样逐块进行完成一环的拼装。
（7）拼装后及时调整千斤顶的顶力，防止盾构姿态发生突变。
（8）严格控制环面平整度：必须自负环做起，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，以免接缝处管片碎裂。
（9）环面超前量控制：施工中经常测量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，应用软木楔子加以纠正从而保证管片环面与隧道设计轴线的垂直度。
（10）相邻环高差控制：相邻环的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。
（11）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，必须再次复紧纵、环向螺栓。
（12）隧道椭圆度控制：每环拼装时，不合格的及时纠正，直到椭圆度小于10mm后方能进行下一环的推进。
（13）正确控制管片的旋转方向及旋转量。
8、安全与文明施工措施
（1）施工时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》和有关地方标准。
（2）施工前，做好职工及施工队伍的安全管理及安全三级教育。
（3）每道工序施工前，安全员对施工班组进行专项安全技术交底。
（4）割除洞门H型钢时，脚手架按要求搭设，施工人员配戴好安全带，所用机具要系有安全绳。
（5）现场所有接电施工由持有上岗证的专业电工进行操作，接电线路要架空设置，严禁在有积水的地面上放置。
（6）所有设备用电要“一机、一闸、一保护”，采用移动配电箱接入施工作业面，配电箱漏电保护器反应灵敏，经检查合格后方可使用。
（7）检修、搬迁设备及电器设备（包括电缆和电线）时，应切断电源，并悬挂“有人工作、禁止合闸”的警告牌。移动钻机或旋喷机时，由专业操作人员负责，非机械操作人员禁止近前。若要带电迁移的，应制定出安全措施后，在专职技术人员的监护下进行。
（8）吊装作业中，吊车司机和吊装指挥必须有上岗证，在吊装时要有统一的指挥，司机与指挥配合一致。吊运大型的机械设备、重物时要配备相应的起重索具，严格禁止人员在吊臂下作业和走动。
（9）及时处理流失于地面的浆液和土渣，保持施工场地整洁。
（10）始发施工时，专职安全员进行全过程监控、指挥人员站位安全可靠，督促安全措施落实情况，按安全技术交底实施。发现不符合安全规定的作业行为，及时进行整改。