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1、中铁十五局集团 盾构施工方案目录1 工程概况32工程地质与水文地质43 始发前的准备63.1 环境监测63.2附属设施布置73.3 洞门围护结构凿除73.4 始发台安装73.5 反力架安装83.6 洞门密封安装84 盾构机下井组装调试95 负环管片安装96 始发阶段劳动力组织107洞门的防、止水施工107.1防、止水目的及设计107.2施工方法117.3 始发掘进参数控制128 掘进姿态控制138.1 盾构机产生姿态偏差的原因138.2盾构机的姿态监测方法158.3 盾构机的姿态调整措施169 同步注浆施工209.1 概念及目的209.2 注浆方式209.3 注浆材料及配合比选择209.4 注
2、浆设备219.5 注浆参数的确定2110 监控量测2310.1 监测目的及内容2310.2 测点布置原则2510.3 测点布置2610.4 沉降监测的精度设计2711 测量控制措施2911.1 盾构机形态的控制测量2912 管片拼装3013 运输组织3213.1 管片堆放及运输3213.2 运输系统3314 施工组织与工期安排3515 安全保证体系和保证措施3615.1 安全施工组织机构3615.2 安全生产保证体系3615.3 安全施工的保证措施3716 质量保证措施4417 环境保护措施4518 附件47曹妃甸工业区1号路跨纳潮河综合管廊工程 50曹妃甸工业区1号路跨纳潮河综合工程盾构施工
3、方案1 工程概况1.1 区间概况工程在纳潮河南、北两岸各布置1个工作站，采用2根DN5500的盾构管道，建设2条廊道，长1046.422m。本工程从纳潮河南岸始发，向北掘进途经纳潮河，从纳潮河下穿过到达纳潮河北岸出洞。里程范围为：左线起至位置为ZK0+000.000ZK1+046.422；右线起至位置为YK0+000.000YK1+046.422。整个标段线路最大纵坡为4.5%。工程位于1号路西侧约80米（属于填海造地路段），地处渤海北岸，“海岸地貌”特征明显，地形平缓，略有起伏，土质多为杂填土、淤泥质土、松软土。1.2设计概况1.2.1 区间平面设计本区间管线东、西线以11.8m的线间距从纳
4、潮河南端头井出发，以4.5%的坡度直线方向向北掘进（平曲线长度436.676m）到达YK0+607.146，然后以一个R=2000m的竖曲线向北掘进（平曲线长度89.996m）至YK0+517.150到达纳潮河底部最深处，横穿纳潮河（平曲线长度120.147m），从纳潮河底部YK0+397.003处，再以一个R=2000m（平曲线长度约为90.006m）反向曲线拐上纳潮河到达YK0+306.997处，最后以直线方式掘进（平曲线长度306.997m）至纳潮河北岸YK0+000。本区间为两条平行的单线管廊，间距西移后为1046.422m。1.2.2 区间纵断面设计东、西线管线从-4.646m（以管
5、线的中心标高为依据）的南岸端头井出发，以-4.5%的坡度向北下到达-26.322m的纳潮河底部，然后水平方向前进210.15m，然后以+4.5%的坡度向北上方掘进至北岸端头井（管线中心标高位置-10.482m）出洞。区间大部分地段位于纳潮河下方，结构底板最大埋深达29.422m，埋深较大。1.2.3 盾构管廊设计盾构设计采用东、西线分修的两条单线，一般段采用高精度钢模制作两层钢筋混凝土管片衬砌，以管片结构自防水为根本，接缝防水为重点，确保整体防水。内径为5500mm，外径6200mm，厚350mm，外部注浆防水，区间防水等级为二级。管片由两块标准块、两块邻接块、一个封底块和一块封顶块，通缝拼装
6、，螺栓连接（每环17根纵向螺栓，12根环向螺栓），坡度调整部位采用石棉橡胶板粘贴，使之达到设计要求。管片衬砌防水措施有：管片混凝土机构自防水，管片外表及侧面与水接触的部分采用水泥基透结晶防水涂料；衬砌接缝设两道防水，近外弧面设遇水膨胀橡胶挡水条，密封垫槽内设弹性橡胶密封垫；预留嵌缝密封槽。管片外径6.2米，内径5.5米，宽度1.2米。管片采用C55抗渗混凝土，抗渗等级浅埋为S10，其余为S12。2工程地质与水文地质2.1工程地质(1) 工程拟建场地涉及3个工程地质层，其中第层分为3个亚层，具体为123其中层分为11个亚层，具体为123456710111213其中层分为11个亚层，具体为1234
7、5679101112。其中1杂填土2素填土3杂填土1粉土2粉砂3粉土4粉质粘土5粉质粘土6粉质粘土7粉土10淤泥质粉质粘土13粘土1粉质粘土2粉土3粉质粘土4粘土5粉砂6粉质粘土7粘土10淤泥质粉质粘土。(2) 工作站和盾构区间穿越的土层盾构区间通过的土层为5粉质粘土6粉质粘土7粉土10淤泥质粉质粘土1112131粉质粘土2粉土3粉土4粘土5粉砂6粉质粘土7粘土。盾构井开挖的土层为1杂填土2素填土3杂填土1粉土2粉砂3粉土4粉质粘土5粉质粘土6粉质粘土10淤泥质粉质粘土1粉质粘土。(3)注意事项勘察范围内浅部含淤泥质土较多，其中10淤泥质粉质粘土分布比较连续，11呈透镜体状分布；中部分布有91
8、01112等淤泥质土，分布不连续，呈透镜体状分布，工程性质差，含水量高，孔隙比大、强度低、压缩性高、渗透性弱，且具有明显的触变、流变特性，在动力作用下土体结构易破坏，造成土层流动以致开挖面失稳。该场地存在饱和粉细砂和粉土，包括12371112盾构在粉性土层中由于承压水的动应力作用，易产生流砂、管涌等不良地质作用，引起开完面失稳，造成工程事故；而且由于涌水、涌砂将导致地层位移，引起场地周围地面沉降，严重时会随着地层空洞的扩大引起地面突然坍塌等灾难性事故。故施工时尤其应防止突然性大量涌水和流砂。 区间的不良地质现象为砂石液化，液化层有2粉砂7粉土和12层细砂。2.2水文条件本工程南北工作站紧邻纳潮
9、河，盾构区间下穿纳潮河。地下水丰富。地下水对混凝土有弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋有弱腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀。2.3气候条件唐山市曹妃甸地区地处中纬度欧亚大陆东侧，属暖温带半湿润-半干旱季风气候，夏季比较炎热，冬季比较寒冷，近10年平均气温为12.5-13.7。多年平均降水量568.3mm，6-8月降水占全年的80%以上。3 始发前的准备 为了确保盾构始发时的施工安全，确保地层稳定，以防端头地层发生坍塌或涌漏水等意外情况，根据始发端头的工程地质、水文地质及管线状况和端头结构等综合分析与评价，对端头井进行土体加固，分别进行三轴搅拌桩加固和旋喷桩加固两种方式，详情请见盾构始发及接收端头地层加
10、固施工方案。3.1 环境监测本区间多被河流覆盖，在始发前需要对沿线进行调查确认，确保盾构施工的安全。3.2附属设施布置参见附图1盾构掘进场地平面布置图。3.3 洞门围护结构凿除洞门凿除待盾构调试完毕推进前一天开始，首先割除六根700300mm“工”字钢支撑，用风镐按图1所示顺序依次从1至9凿除混凝土，至迎土面钢筋外露为止。推进盾构机，使刀盘顶在洞门内侧钢筋后停止推进，用气割在刀盘土仓内割除钢筋，检查并保证无残余钢筋。洞门凿除过程的应急安全预案：发现洞门土体有坍塌预兆，如开裂、鼓肚、掉碎石块等，迅速撤退作业人员，将刀盘推向掌子面，顶住土体，确保洞门掌子面稳定，在土仓内割除残留钢筋后，开始始发掘进
11、。图1 洞门凿除顺序图3.4 始发台安装 在洞门凿除完成之后，依据管廊设计轴线定出盾构始发姿态的空间位置，然后反推出始发台的空间位置，始发台的安装高程可根据端头地质情况适当进行抬高。由于始发台在盾构始发时要承受纵向、横向的推力以及约束盾构旋转的扭矩，所以在盾构始发之前，必须对始发台两侧进行必要的加固。3.5 反力架安装其结构见图2。图2 反力架结构示意图在盾构主机组装完毕后，进行反力架的安装。由于反力架为盾构始发时提供反推力，在安装反力架时，反力架端面应与始发台轴线垂直，以便盾构轴线与管廊设计轴线保持平行。安装时反力架与车站结构连接部位的间隙要垫实，以保证反力架脚板有足够的抗压强度。3.6 洞
12、门密封安装洞门密封装置见图3。图3洞门密封示意图洞口密封采用帘布橡胶和折页式压板密封。其施工分两步进行，第一步在始发端墙施工过程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作，在埋设过程中预埋件必须与端墙结构钢筋连接在一起；第二步在盾构正式始发之前，清理完洞口的碴土后及时安装洞口密封压板及橡胶帘布板。4 盾构机下井组装调试由于盾构始发场地满足盾构机及后配套台车一次下井及吊装材料、出土的施工要求，所以盾构机及后配套台车组装在井下一次完成。盾构机组装调试在始发前已经完成。5 负环管片安装负环管片为标准环管片。管片为350mm厚，内径为5500mm，外径为6200mm。在盾构机内拼装好整环后利用盾构机推进千斤顶将
13、管片缓慢推出盾尾，由于始发支座轨道与管片外侧有130mm的空隙，为了避免负环管片全部推出盾尾后下沉，在始发台导轨上点焊圆钢，或架设管片托架，以填充始发支座轨道与管片外侧的空隙，将负环混凝土管片托起。第二环负环以后管片将按照正常的安装方式进行安装。随着负环管片的拼装负环钢管片将很快靠在反力架上，负环进一步拼装，盾构机快速地通过洞门进行始发掘进施工。图4 负环管片定位示意图6 始发阶段劳动力组织项目部下设两个作业队承担始发阶段施工任务，其中安排一个掘进队，一个地面综合队。参见下表1：表1 劳动力组织一览表单位名称管理人员技术员技术工合计备注项目部329647掘进队42870102地面综合队1101
14、021合计3747861707洞门的防、止水施工7.1防、止水目的及设计盾构机初始掘进时，由于始发井内衬墙预留孔洞直径为6800mm，盾构机前体直径为6450mm，所以当盾构机前体进入内衬墙后，将会在内衬墙与盾构机前体机壳间形成175mm的空隙。为了防止在始发掘进时水和土体从间隙处流失，需增设临时密封装置。根据其他工程施工经验及本工程的实际情况，洞口密封采用简便有效的橡胶密封帘布板配扇形密封压板。帘布橡胶板是由氯丁橡胶加棉纱线、尼龙线复合而成，通过它和管片的密贴来防止盾尾过洞前的渗漏水以及盾尾过洞后管片背后注浆时的浆液外流。扇形压板压紧帘布橡胶板，保证帘布橡胶板在注浆压力下不翻转。7.2施工方法7.2.1密封装置的施工分两步进行：第一步：在始发端墙施工工程中，做好始发洞门预埋钢环板的埋设工作。 第二步：在盾构正式始发之前，清理完凿除的洞门碴土，修平洞圈范围内外露钢筋头及凹凸不平的混凝土面后，依次在洞圈安装橡胶帘布环状板、扇形压板等组成的密封装置（参见图3），作为盾构始发施工阶段临时的防水措施,洞门止水装置详见图5洞门防水示意图。图5 洞门防水示意图7.2.2 洞口的临时止水分为两个阶段： 第一阶段：盾构机始发掘进时,由
