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1、目 录1、编制说明及总体思路 .22、工程概况 .22.1 工程概况 .22.2 工程地质情况 .23、主要施工风险 .34、盾构下穿 F5 断层破碎带技术措施 .44.1、准备工作.44.2 主要技术措施及要求 .44.3 盾构穿越破碎带施工防范措施 .85、 质量安全保证措施 .105.1 质量保证措施 .105.2 安全保证措施 .116、应急措施 .116.1 应急措施 .116.2 应急组织 .126.3 应急物资准备 .14盾构穿越断层破碎带段专项施工方案1、编制说明及总体思路、编制说明及总体思路 为了保证盾构安全穿越江中断层破碎带，确保盾构在穿越破碎带施工中做到防漏、防冒、防沉和
2、防抱死，特编制本方案。本方案的思路为：通过盾构开挖面泥水压力的控制及渣土量的管理，加强同步注浆以实现盾构安全、快速通过断层破碎带。2、工程概况、工程概况2.1 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。本区间主要在赣江下穿行，隧道埋深 5.221.50 米。盾构在里程 ZK11+840ZK11+890 处为 F5 断层破碎带，埋深约 17.6 米。2.2 工程地质情况该地段局部岩层裂隙发育、岩体破碎，对隧道
3、洞身稳定具不利影响；且此类破碎段同时也是区内基岩裂隙溶蚀水的相对富水区段，其透水性较好；由地勘报告可知，F5 破碎带横穿本区间隧道，与隧道走向近于直交。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，形成相互补排关系。盾构在穿越断层破碎带的埋深为 17.6 米，地层从上到下依次为 3 细砂层（5 米） 、透水系数为 3.4210-3， 5 粗砂层（2.4 米） 、透水系数为 5.6210-2，6 砾砂层（4.36 米） 、透水系数为1.210-1。由于断层破碎带处与赣江水位相连，故泥水压力在进行理论计算时，适当考虑。设计图所示地下水位标高为 15.38 米，水
4、面到盾构隧道顶部为18.65 米，施工时以赣江实际水位为准。图 1 盾构隧道在江中浅覆土段相对位置图3、主要施工风险、主要施工风险盾构在穿越 F5 破碎带时，盾构主要在中风化泥质粉砂岩和微风化泥质粉砂岩中，地层稳定性较好，强度可达到 20MPa，中、微风化岩厚度为 5.8 米，故盾构影响范围仅为盾构穿越 50 米破碎带的范围。在盾构穿越破碎带前，将泥水压力调整至过破碎带的理论计算压力，当盾构穿越破碎带进入岩层后，再根据实际情况，调整泥浆压力。盾构穿越破碎带主要施工风险见下表。序号主要风险对策1盾尾漏浆控制姿态，减小盾尾刷的磨损，增设一道盾尾刷2江底冒浆控制泥水压力及注浆压力，及时进行同步注浆。
5、3河床沉降控制泥水压力及注浆压力，及时进行同步注浆。4盾构抱死调整浆液性能，注膨润土及增加辅助油缸。5隧道防水差控制盾构姿态，提高管片拼装质量，管片防水材料粘贴符合要求。4、盾构下穿、盾构下穿 F5 断层破碎带技术措施断层破碎带技术措施4.1、准备工作（1）泥水盾构施工前，配制一定比重、粘度、足够量的泥水供断层破碎带位置，里程 ZK11+840ZK11+890盾构循环使用，在掘进前，在泥浆槽里要制备施工所需的浆液。（2）计算出盾构在过破碎带的泥水压力，将泥水压力的理论数值与实际数值进行比较、分析，进一步优化泥水压力。（3）对盾构机各系统（特别是液压推进系统、各泵站的叶轮泵壳）进行检查，确保盾构
6、机的工作状态，同时对泥水处理系统、空压机、行吊、电瓶车、装载机、叉车等关系到盾构机掘进的机械设备加强检查，以减少因设备故障造成的盾构机停机时间，确保盾构安全、连续、快速的通过破碎带。4.2 主要技术措施及要求在泥水盾构掘进过程中可能会出现开挖面失稳、注浆效果不佳、防水效果差等事故。为保证施工安全，拟采用以下施工技术措施：1、在施工前对隧道范围内地质报告图进行复核，查明断层对施工的影响； 2、调整掘进参数、控制泥水压力。泥水压力=土压+地下水压+预备压力。1）土压按静止土压力计算，计算如下：z =1h1+2h2+3h3+nhn=ihi式中：i第 i 层土的天然容重（地下水位以下一般采用浮容重）
7、，kN/m3。h i第 i 层土的厚度，m。n从地面到深度 z 处的土层数。静止侧向土压力系数 k， k=0.5。盾构下穿破碎带地层为3 细砂层（5 米） 、5 粗砂层（2.4 米）、6 砾砂层（4.36 米）经计算，土压力为 1.1bar。2）地层水压力计算w=q *hq-根据土的渗透系数确定的一个经验数值。砂土中q0.81.0，根据地层特性，过断层破碎带段 q=1。水的容重h地下水位距离刀盘中心的高度。考虑透水系数大，地下水与赣江水位相连，地下水位高度按赣江水位到刀盘中心距离计算。h=18.65 米。w=q *h=1*1*18.65=1.86bar3）预备压力，由于断层破碎带未取出芯样，有
8、施工纵断面图可知，断层破碎带到盾构最近垂直距离为 5.85 米，故预备压力按0.5bar 计算。故泥水压力为 1.1+1.86+0.5=3.36bar。3、盾构在进、出破碎带前盾构应采取提高刀盘转速、减小刀盘推力的方式进行掘进；盾构在断层带推进时，按照“安全、连续、快速”的施工原则，通过正确操作盾构机，即严格泥浆制作工序，适当调高泥浆的密度、粘性和浓度，确保泥浆在强透水性地层中的造墙性和稳定性，采用“D”模式操作盾构机，防止开挖面出现坍塌等事故； 4、在进入破碎带前和穿过破碎带后，进行二次补助双液浆，形成止水环，确保地下水不会进入以完隧道与地层间的缝隙，防止隧道上浮。5、同步注浆中选择水硬性浆
9、材作为注浆材料，同时及时注入双液浆进行补强注浆。（1）泥水处理系统的管理及控制要求比重泥水的比重是一个主要控制指标。掘进中进泥比重不应过高或过低，前者将影响泥水的输送能力，后者将破坏开挖面的稳定。因此泥水比重的范围设在 1.201.25g/cm3，即从 =1.25g/cm3 开始，可对泥浆水进行稀释，降低比重；在 =1.2g/cm3 时，适当添加膨润土，提高泥水的比重。粘度泥水的粘度是另一个主要控制指标。从土颗粒的悬浮性要求而言，要求泥水的粘度越高越好，根据泥水处理系统的自造浆能力，随着推进环数的增加，泥浆越来越浓，粘度也呈直线上升。因此泥水粘度的范围设在 20S 左右。析水量析水量是泥水管理
10、中的一项综合指标，它更大程度上与泥水的粘度有关，悬浮性好的泥浆就意味着析水量小，反之就大。故泥水的析水量控制在 5%以下，降低土颗粒和提高泥浆的粘度，是保证析水量合格的主要手段。（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。由于盾构穿越地层主要为砾砂层，孔隙率较大，同步注浆量一般控制在理论填充量的 150%250%，实际施工中浆液的用量结合前一阶段施工的用量以及监测数据进行合理选择。注浆压力 3-4bar，防止压力过大引起地面变形。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
11、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（6.28262）/43.24（m3）（盾构外径：6.28m；管片外径： 6m）每环的压浆量一般为建筑空隙的 150250，即每推进一环同步注浆量为 Q=4.868.1 m3/环。泵送出口处的压力应控制在略大于周边水压力。压浆量和压浆点视压浆时的压力值和地层变形监测数据而定。同步注浆采用的浆液材料主要有粉煤灰、砂和膨润土等。本工程浆
12、液配比初步定为以下配比，在施工工程中，根据实际情况可做微调。表 1 同步注浆浆液配比膨润土水泥粉煤灰砂水稠度60120360690460911浆液主要性能指标：胶凝时间：一般为 810h，根据地层条件和掘进速度，通过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。对于强透水地层和需要注浆提供较高的早期强度的地段，可通过现场试验进一步调整配比和加入早强剂，进一步缩短胶凝时间，获得早期强度，保证良好的注浆效果。固结体强度：一天大于周围土体强度，28 天不小于 1.0MPa。浆液结石率：95%，即固结收缩率5%。浆液稠度：911cm浆液稳定性：倾析率（静置沉淀后上浮水体积与总体积之比）小于 5%。（3）
13、二次注浆在盾构推进时，填补建筑空隙的同步注浆浆液，有可能顺土层裂隙渗透而依旧存在一定间隙，且浆液收缩也会形成地面变形及土体侧向位移的隐患。因此，视实际情况需要，在管片脱出盾尾 10 环后，可采取对管片的建筑空隙进行二次注浆的方法来填充。浆液为水泥-水玻璃双液浆。浆液通过管片的二次注浆孔注入管片背后地层中。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，注浆压力不大于 1.0mpa。推进过程中，根据地面监测情况，若有必要可采取壁后二次注浆进行补压浆，压浆量的控制根据变形信息确定。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
14、璃（L）:水1001001:11:16、选择性能良好的橡胶止水条，在进行管片的橡胶止水条的粘贴时必须按操作规程进行；7、管片拼装时，防止出现错缝、错台等现象；8、严格盾构机的操作，加强对盾构机姿态的控制，严格控制纠偏量，确保盾构施工安全。4.3 盾构穿越破碎带施工防范措施根据泥水平衡盾构的施工特点和江中段浅覆土的工况条件，制定了相关防范措施，其目的是对盾构穿越江中段施工提出防漏、防冒、防沉、防抱死技术要求，确保盾构安全通过浅覆土区域，顺利抵达中山西路。(1)防止盾尾漏浆(防漏)措施对盾尾刷进行改造目前盾构机的盾尾刷为 3 道，为防止盾尾漏浆，确保盾构安全穿越赣江，将盾尾刷增设为 4 道，提高盾尾防漏能力。提高同步注浆质量每环推进前对同步注浆浆液进行试验，严格控制初凝时间
