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1、泥水盾构粉细砂地层快速施工技术泥水盾构粉细砂地层快速施工技术主要内容一一.工程概况工程概况二二.工程重难点分析及对策工程重难点分析及对策三三.现场质量管理及综合管理的关键卡控点及方法现场质量管理及综合管理的关键卡控点及方法四四.工艺工装的装备情况工艺工装的装备情况五五.施工过程采用施工过程采用“四新技术四新技术”的情况的情况六六.施工组织方面的优化或改进施工组织方面的优化或改进七七.建设各方及政府对工程建设的评价情况建设各方及政府对工程建设的评价情况关键词：泥水盾构、高富水、掘进技术关键词：泥水盾构、高富水、掘进技术一、工程概况1.11.1标段工程概况标段工程概况本项目为武汉轨道交通x号线第十
2、标段，项目位于武汉市武昌区，工程包括：徐家棚站湖北大学站盾构区间、湖北大学站（明挖车站）、湖北大学站新河街站盾构区间，共1站2区间。武汉市轨道交通x号线x标工程位置示意图1.21.2湖新区间设计概况湖新区间设计概况区间长度为1773.117m，从新河街站向湖北大学站方向掘进，区间线路沿友谊大道路下方向北行进。区间最小平面半径为450m，区间线间距13.0m15.2m。线路最大纵坡28，区间覆土厚度在12m32m。管片采用钢筋混凝土管片内径5.5m，外径6.2m。x号线x标湖新区间工程位置示意图长江隧道进匝道长江隧道出匝道长江隧道主隧道沙湖立交桥沙湖立交桥湖北大学站武九铁路桥新河街站1.31.3
3、湖新区间水文地质情况湖新区间水文地质情况湖新区间主要穿越地层为：3-3淤泥质黏土、3-4粉质黏土夹粉土、3-5粉质黏土、粉土、粉砂互层、4-1b粉砂夹粉土、4-1粉细砂、4-2细砂层、4-3细中砂；场地上层滞水初见水位埋深2.003.50m，相对于绝对标高17.5521.02m；稳定水位埋深1.503.90m，相对于绝对标高18.2621.47m。承压水测压水头标高最高为1720.0m左右，承压水头标高年变化幅度在3.04.0m之间。本区间距离长江较近，直线距离约900m，属于长江级阶段，地下水位高，且武汉地区汛期较长，在高富水砂层中快速安全掘进具有较大的挑战性。新湖区间隧道洞身穿越地层纵剖图
4、1.41.4盾构穿越建筑物情况盾构穿越建筑物情况盾构沿线主要下穿武九铁路桥、侧穿新河街人行天桥、侧穿武汉理工大学河校小区、侧穿武昌通风机房及风井、下穿长江隧道、侧穿沙湖大桥，沿友谊大道达到湖北大学站。区间隧道与沿线建筑物关系建筑物名 称线路建筑物描述及结构类型与隧道关系隧道埋深穿越地质11.6m2.2m箱涵左、右线底板为0.6m厚钢筋混凝土、侧墙为0.5m砖结构隧道下穿该箱涵，隧道顶距离箱涵约7m11m3-3淤泥质黏土、3-4粉质黏土夹粉土武九铁路桥左线铁路路基段为2股道，有碴轨道结构，普速铁路区间隧道与铁路夹角41度，隧道顶与铁路桩基础竖向净距约7.91m16.7m3-5粉质黏土、粉土、粉砂
5、互层和4-1粉细砂层右线人行天桥 左线隧道侧穿人行天桥桩基础，桩长约39m。隧道与人行天桥桩基础最小水平净距1.47m24.523.5m4-1粉细砂、4-2细砂新湖区间隧道洞身穿越地层纵剖图武汉理工大学河校小区右线8层楼房，条形基础，深3m隧道与房屋基础最小水平净距5m29.630.4m4-2细砂层武昌通风机房及风井右线为2层楼房，桩基础，深约20m；风井为8层框架结构，桩基础，深约20m；钢混结构。隧道与房屋抗拔桩最小水平净距7.13m，与围护结构钻孔灌注桩最小净距为1.16m30.431.4m4-2细砂层、4-3细中砂长江隧道匝道C（D）ZD01-4左线位于主区间隧道上方。右线平行下穿匝道
6、，与匝道抗拔桩竖向最小净距4.13m29.931.7m4-2细砂层、4-3细中砂右线长江隧道主线JN05-06左线武汉长江隧道主线，位于区间隧道上方下穿长江隧道主线，与匝道抗拔桩竖向最小净距4.656m30.831.5m4-2细砂层、4-3细中砂右线沙湖大桥左线位于隧道左线侧，平行于左线，桥墩桩长约50m。桥墩平行隧道左线布置，水平最小净距5.29m28.832.1m 4-2细砂、4-3细中砂新湖区间隧道洞身穿越地层纵剖图箱涵武九铁路桥人行天桥河校小区长江隧道长江隧道二二.工程重难点分析及对策工程重难点分析及对策本项目位于城市中心区，沿友谊大道敷设，地面车流量较大，沿线建构筑物较多、地下管线纵
7、横交错；且需在高埋深长距离高富水砂层中连续掘进，隧道最低点位于武汉长江隧道下方，最大覆土厚度达32m；对施工过程中掘进参数、掘进质量控制、盾构自身密封性能提出了较高的要求。2.12.1重难点风险分析重难点风险分析盾构穿越11.6*2.2m排水箱涵盾构下穿武九铁路框架桥盾构下穿长江隧道匝道及主线洞身高富水砂层长距离掘进施工盾构机密封效果盾构穿越11.6*2.2m排水箱涵排水箱涵为满涵水量，连接内外沙湖，武昌区大部分污雨水由此箱涵排入新生路泵站；如在盾构始发阶段箱涵发生破裂渗漏水情况，将会造成地表大面积坍塌，排水系统瘫痪，始发车站将被淹没的风险。盾构穿越11.6*2.2m排水箱涵新生路泵站2m直径
8、群管内沙湖管涵，连通外沙湖车站端头外沙湖废弃箱涵盾构穿越11.6*2.2m排水箱涵-1杂填土-1a粘土-3淤泥质粘土-4粉质粘土夹粉土箱涵7m7m盾构下穿武九铁路框架桥根据此工程勘察，下部有淤泥等土层，地基承载力不够，盾构下穿武九铁路桥时如果沉降控制不好会导致桥墩沉降，引起铁路轨道沉降导致列车运行受阻。盾构下穿武九铁路框架桥区间隧道与武九铁路平面关系图 武九铁路现场实景隧道下穿武九铁路桥剖面 盾构下穿长江隧道匝道及主线洞身本区间隧道下穿该武汉长江隧道西侧右进匝道、主线洞身、右出匝道。区间与主线JN06节结构下部16m长800抗拔桩，竖向最小净距为4.48m，与右出匝道DZD04节下部16m，长
9、800抗拔桩，竖向最小净距约为4.36m。盾构下穿长江隧道匝道及主线洞身图2-7区间隧道与长江隧道主线、匝道剖面关系图 高富水砂层长距离掘进施工盾构机密封效果本区间处于长江阶地地下水位较高，在富水砂层掘进过程中确保掌子面的稳定及盾构机本身的密封管理至关重要，防止泥沙、水泄入隧道内是施工的重点。2.2应对措施盾构始发段下穿箱涵施工穿越建构筑物穿越武九铁路桥盾构长距离砂层掘进如何应对？1、盾构始发段下穿箱涵施工原端头设计采用850600三轴搅拌桩加固，接近工作井端头处采用单排双管800500旋喷桩加固；端头加固总长度为14m，加固宽度为隧道轮廓外3m范围，加固深度为隧道上3m至下3m。加固后的土体
10、应有一定的均质性、自立性，无侧限抗压强度为1.0MPa,渗透系数小于1*10-7cm/sec。另在盾构始发前在盾构端头布置降水井进行降水辅助施工，确保盾构端头水位位于隧道底板以下不小于1m。（1）为了避免在盾构始发掘进时箱体沉降造成箱涵内水外流至加固区域，故在加固区四周最外侧两排搅拌桩进行全断面咬合加固至地面，形成一个封闭隔离墙，使箱涵内的水不会通过加固区域渗入始发站内部。正常加固区四周隔离加固区1、盾构始发段下穿箱涵施工（2）在盾构掘进至距离出加固区1m位置停机，将管片背后二次补充注浆，封闭管片与地层之间的间隙，从而确保洞门密封使水不流入隧道及车站内。（3）穿越排水箱涵时严格控制泥水仓顶部压
11、力，压力控制在1.2bar左右，土仓压力的控制应由值班人员根据掘进参数及地面监测和相关计算来进行指令控制；掘进过程中严禁仓内压力忽高忽低，压力波动值控制在0.1bar。（5）穿越箱涵掘进时应保证掘进速度的平稳连续，掘进速度应控制在1525mm/min。（6）泥浆比重和黏度应适当加大，进浆比重保持在1.1t/m，黏度保持在24s左右，保证掘进时泥水仓内泥膜形成的质量。（7）确保同步注浆质量，根据掘进速度控制注浆量，即盾构开始掘进时即可开始注浆，在盾构掘进完成后浆液注入完毕，同步注浆充盈系数为150%（可根据注浆量和注浆压力进行双控），同步注浆压力控制在2.5bar3.0bar，同步注浆砂浆初凝时
12、间控制在45小时。1、盾构始发段下穿箱涵施工盾构掘进剖面示意图2、穿越建构筑物采取的措施（1）盾构在穿越隧道前对机械设备进行全面的维修保养，确保设备在过长江隧道时不发生设备故障，一次通过。（2）根据前463环掘进施工经验优化掘进参数，下穿隧道施工前时掘进速度控制在2035mm/min，确保每环同步注浆量。（3）在掘进过程中严禁速度忽快忽慢，泥仓压力忽高忽低，压力波动值控制0.2bar以内。在掘进过程中姿态纠偏严禁猛纠，要做到勤纠、少纠，每环盾构纠偏量控制在6mm以内。（4）严格控制管片质量，对出厂及进场管片进行双重把关，对下井后的管片值班工程师再严格检查管片质量，如发现管片存在有破损、止水条脱
13、落等情况应立即更换，严禁使用；（5）合理进行管片选型，在盾构掘进过程中安排熟练经验丰富的值班工程师，在施工过程中指导盾构掘进，每环掘进过程中勤量测盾尾间隙，根据盾尾间隙及盾构掘进趋势合理选择管片安装位置，避免出现管片间隙过小盾壳拖拉管片造成管片破损，影响施工安全。（6）现场储备不少45环管片，并要求管片厂按照每天计划按时供应，必要时右线停机确保现场左线管片储存充足。（7）在下穿长江隧道段，采用多孔管片，在管片脱出盾尾的第3环第5环管片，采用双液浆每间隔5环打好环箍，使隧道纵向形成间断的止水隔离带，再在各环箍间进行二次注浆。穿越完毕继续进行跟踪监测，及时补浆处理，避免后期沉降，同时充分压注盾尾油
14、脂，确保盾尾密封效果。2、穿越建构筑物采取的措施二次注浆填充止水环箍盾构机2、穿越建构筑物采取的措施 图2-10 逃生通道中对长江隧道底板进行监测 行车道中对结构缝进行监测（8）对长江隧道的监测因长江隧道内严禁人员及非机动车辆进入，因此对长江隧道的监测有限，经多次与长江隧道公司沟通，允许每天只能01：0004:00进入监测，由于监测频率较低，项目部在过长江隧道掘进期间将安排车辆和技术人员每3小时开车对隧道内进行巡视，如发现异常情况立即上报并采取措施。3、穿越武九铁路桥采取施工措施（1）盾构下穿武九铁路前，通知产权单位，全面调查和确认铁路现状，留存影像资料，并合理布设监控点，提前进行监测点原始数
15、据采集；（2）在盾构通过之前，在地面对框架桥预制方桩下部淤泥层6m深度范围内进行袖阀管注浆加固。（3）列车限速：地面列车（45km/h）减速缓慢行驶。（4）采用调整轨道扣件的办法（调整量在10mm范围）及时调整轨道高程，以满足铁路线路的标准。（5）根据前期盾构掘进参数控制与地层位移的关系，确定合理的压力设定值及掘进速度等。（6）穿越前应对盾构机械进行检修，避免中间停机、漏浆或注浆系统堵管等情况发生，保证盾构能够连续匀速推进。（7）严格控制掘进速度和同步注浆量，避免因盾尾空隙未能及时充填而产生下沉。（8）增加管片预留注浆孔数量，及时进行二次注浆，控制后期沉降。（9）加强沉降监测，应对轨道进行穿越
16、施工全过程监测，其中对轨道沉降、轨道横向差异沉降、轨距变化和道床纵向沉降等内容应进行监测，每3小时监测一次；根据监测结果，及时优化调整掘进施工参数，做到信息化动态施工管理。（10）盾构穿越后对监测点继续进行监测，监测时间不少于3个月，直到变形稳定为止。4、盾构长距离砂层掘进密封管理（1）铰接密封铰接密封为双排充气密封，外侧为铰接密封，里侧为铰接气囊，均由耐磨橡胶制成，具有较好的密封效果。若铰接密封泄漏，由值班工程师对泄漏情况做好详细的记录。如果泄漏不太严重，调整盾尾间隙以及铰接油缸行程，及时向密封处注入油脂。如果铰接部位泄漏较为严重，则应立即停止掘进，反复打开紧急充气密封，然后反调节并紧固铰接油缸压板，同时打开管片的注浆孔进行双液注浆。铰接气囊铰接4、盾构长距离砂层掘进密封管理（2）盾尾密封管理盾尾密封刷由四道钢丝密封刷及三个油脂注入管道构成，四道密封刷中间的空腔注入盾尾密封油脂，盾尾油脂的注入可使盾尾密封刷和密封刷间的油脂与管片外弧面紧密结合，能阻止地下水及同步注浆浆液进入盾构机内部，防止地下水和同步注浆浆液的损失。主司机应平稳操作盾构机，避免急剧转弯，造成盾尾刷的损坏，并确保盾尾油
