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1、目 录1编制依据- 1 -2工程简介- 1 -2.1 隧道工程概况- 1 -2.2 过浑河段工程概况- 2 -2.3工程地质与环境条件- 2 -3盾构过浑河段施工重难点- 4 -4盾构过浑河段施工原则与技术要求- 4 -4.1施工原则- 4 -4.2掘进过程的施工技术要求- 4 -5盾构过浑河段的技术措施- 5 -5.1施工前的准备- 5 -5.2施工技术措施- 6 -5.3施工参数的选定- 10 -6盾构过浑河段监测技术措施- 11 -6.1监测技术方法- 11 -6.2水位监测- 11 -7施工质量保证措施- 12 -7.1施工掘进管理- 12 -7.2盾构机的轴向控制管理- 12 -7.
2、3注浆管理- 12 -7.4管片拼装的管理- 12 -8安全、文明施工保证措施- 13 -8.1安全生产管理目标- 13 -8.2文明施工保证措施- 14 -9应急预案- 15 -9.1盾尾漏浆（防漏）风险预案- 15 -9.2河底地层沉降风险预案- 16 -9.3隧道上浮预案- 17 -9.4河底带压开仓换刀预案- 18 -9.5隧道突发停电风险预案- 19 -9.6 应急组织机构- 19 -1编制依据1、沈阳地铁九号线土建施工第七合段合同文件；2、辽宁省交通规划设计院设计的沈阳地铁九号线汪河路站曹仲站区间正线结构与防水施工图；3、沈阳地铁九号线汪河路站曹仲站区间区间岩土工程勘察报告；4、现
3、场施工及验收规范和相关技术标准：(1)地铁设计规范（GB50157-2003）；(2)地下铁道工程施工及验收规范(GB50299-1999)(2003年版)；(3)混凝土结构工程施工质量验收规范(GB50204-2002（2011版）)；(4)地下工程防水技术规范（GB50108-2008）；(5)地铁工程监控量测技术规程(DB11/490-2007)；(6)城市轨道交通工程质量安全检查指南（试行）(7)沈阳市地铁土建工程施工质量验收实施细则（试行）(8)沈阳地铁制度汇编(9)汪河路站至曹仲站区间施工监测方案5、其他由业主或监理工程师指定的工程规范和技术说明；6、本公司在地铁及地下工程施工中的
4、施工技术及管理经验；7、中国铁建重工DZ063泥水盾构机设计图纸及相关技术文件；8、现场勘察资料。2工程简介2.1 隧道工程概况汪河路站曹仲站区间自浑河北岸汪河路站起，向南下穿大堤路、浑河以及浑河南岸规划地块至浑南西路后东转，沿浑南西路道路下方走行至曹仲站，结合线路及地质条件，本区间采用盾构法施工，盾构机选用泥水平衡盾构。汪河路站始发，曹仲站接收。本工程起点里程DK12+145.180，终点里程DK14+386.056，在左14+094.232设置短链5.768米，右线长2240.876米，左线长2235.108米。纵断采用V字坡，顶板覆土9.324.1m，区间分别在右DK12+740.00、
5、右DK13+320.00、右DK13+609.00、右DK14+105.0设4个联络通道。其中，1号、2号联络通道与泵房结合设计，3号联络通道结合区间风井设置。1号、2号、4号联络通道采用冻结法施工，3号联络通道及区间风井采用明挖施工，钻孔灌注桩加内支撑方案，坑外降水。区间走向线如图2-1所示：图2-1 区间走向线2.2 过浑河段工程概况 区间在里程左右DK12+800左右DK13+300下穿浑河河床（+541环+959环），区间横穿浑河，线路上河面宽约500m，隧道过河段覆土厚度为13m20m。风险工程等级为一级。过河段线路平面曲线为直线，竖向曲线以3坡度直线下坡至隧道最低点。2.3工程地质
6、与环境条件区间隧道浑河地质自上而下依次为淤泥-1-1、圆砾层-9-3、中砂层-6-4，粗砂层-7-4、砾砂层-8-4，在DK13+86.96DK13+300段隧道顶部有粉质粘土-1-33层。盾构掘进断面大部分为粗砂层-7-4，施工穿过的主要是砂性地层，围岩土体的自稳能力差，盾构该地层中施工，易出现刀盘的磨损及刀盘前方砂性地层塌方的问题。过浑河段地质剖面图见图2-2。各地层描述如下：第四系全新统浑河低漫滩（Q/42al+pl/）-1-1淤泥：腥臭，含有大量腐质物，流塑。第四系全新统浑河高漫滩及古河道冲积层（Q/42al/）-9-3圆砾：粗颗粒主要由变质岩组成，颗粒呈微风化状，亚圆形，混粒结构，坚
7、硬，颗粒级配好，一般粒径2-20mm，约占总质量的70%，最大粒径80mm，充填约20%的混粒砂和黏性土，局部为卵石层，稍密中密，局部密实。 图2-2浑河段地质剖面图第四系全新统浑河新扇冲洪积层（Q/41al+pl/）-1-33粉质黏土：灰褐色，含铁锰质结核，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，摇震反应无，可塑硬塑。-6-4中砂：黄褐色，石英-长石质，亚圆形，均粒结构，颗粒级配差，含少量黏性土，湿，水下饱和，中密密实。-7-4粗砂：黄褐色，石英-长石质，亚圆形，均粒结构，颗粒级配差，含少量黏性土，湿，水下饱和，中密密实。-8-4砾砂：黄褐色，石英-长石质，亚圆形，混粒结构，颗粒级配较好，局部为圆砾
8、薄层，湿，水下饱和，中密密实。浑河河床底下各层地层的力学指标见表2-1。表2-1 岩土物理力学参数值表地层编号岩土名称天然密度（g/cm3）天然含水量(%)黏聚力C(kPa)内摩擦角（）垂直基床系数Kv (MPa/m)渗透系数k（m/d）承载力标准值fak(kPa)围岩分类-1-1淤泥1.6442.93.030.0175.210-2-9-3圆砾2.0313.50.035.04380400水下部分-1-33粉质黏土1.9524.130.115.0205.810-4180-6-4中砂1.919.73.032.03610.0350-7-4粗砂1.9814.63.030.03525.0350-8-4砾
9、砂1.9712.20.035.04770.0380浑河河道河水深度在施工前1个月对浑河水位进行监测，经观测水位受上下游水坝开闸放水影响，浑河一般水深为1m，最深2m，水位涨幅在1m内。3盾构过浑河段施工重难点隧道在区间中段下穿浑河，河床约宽500m，隧道洞身岩层为中粗砂层，隧道上方有淤泥、圆砾层，土层软弱，渗透性较强，与河水直接有水力联系，且过河段覆土厚度13-20m，河底水压较高，故盾构掘进时风险较大，对盾构密封性能、刀盘刀具耐磨性及地层沉降控制要求较高。施工时，应根据以下的各重、难点，予以重视： 防止盾尾漏浆（防漏）； 防止河底地层沉降； 防止隧道上浮和控制盾构的掘进姿态； 开挖时盾构刀盘
10、刀具的耐磨性；河底更换刀具难度高、风险大。4盾构过浑河段施工原则与技术要求4.1施工原则过河前检查设备，然后采用均衡快速通过的原则施工。4.2掘进过程的施工技术要求要求盾构在通过该特殊段时有序、平衡、平稳的施工技术。4.2.1有序：施工组织有序：人、机、料的配置合理，工序的安排、衔接有序；机械保养有序：机械保养定人、定期、专业、规范，做到无遗漏、标准化；信息管理有序：技术交底、作业交底按部就班，自经理部至作业面指令畅通、反馈迅速。4.2.2平衡：切口压力与开挖面水土压力平衡严格控制切口水压，尽量保持平衡，不要出现过大的波动，控制在0.5bar；切削干砂量与掘进进尺平衡严格控制切削量，做到进尺量
11、与切削量均衡。除量的控制外，还要坚持对每环出渣样进行地质水文分析，发现与开挖断面地质情况不符，则马上采取措施；注浆压力与水土压力平衡除考虑注浆处的水土压力，还要考虑后方来水、开挖面来泥浆压力，故注浆压力是在切口水压基础上提高0.060.1MPa,且应使浆液不进入开挖仓和压坏管片和不因注浆压力过大造成击穿河道。4.2.3平稳：盾构姿态平稳推进过程应保持盾构机有良好的姿态，避免蛇行，每环姿态变化控制在5mm内。推进油缸各分区油压值差宜保持统一、恒定性，不宜出现过大的波动；管片姿态平稳做好管片选型，现场对盾尾间隙实测实量，注意管片拼装的椭圆度，防止尾刷与管片碰撞导致盾尾密封、铰接密封损坏及管片变形；
12、推进速度平稳泥水站备置适宜掘进地层的泥浆，严格控制泥浆各项指标，形成高质量泥膜，并提高泥浆的携渣能力，平稳控制环流进出浆流量，有利于保持速度的稳定。5盾构过浑河段的技术措施针对本工程河道河床底下的地质条件情况以及覆土厚度，拟采用主动保护措施进行施工。具体措施如下：5.1施工前的准备（1）施工前，配制一定比重、粘度的泥水供盾构循环使用，在掘进前，在储浆池里要制备足够量的施工所需优质泥浆。（2）为确保盾构机顺利穿越河床，穿越前必须对机械、液压、电气设备等进行检修，尤其是重点检查盾尾密封、中体与盾尾铰接处的密封的止水效果，确保盾构机的工作状态良好。同时对泥水处理系统及各配套设备等关系到盾构机掘进的机
13、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。详见附表穿越浑河前盾构机设备检查表。（3）前提与上下游水利部门沟通，详细调查水坝开闸放水时间段，并观测水坝开闸放水对浑河水位影响规律，绘制水位时间变化图，指导施工。（4）在里程DK12+650处（421环）停机带压进仓检测刀具，对磨损超标的刀具（刮刀）进行更换。根据在此之前盾构机在始发段地层中刀具的磨损情况和过河段的地质情况确定刀具选用，力求避免在河中再次换刀。（5）盾构穿越浑河前的50环作为施工试验段，穿越浑河前认真总结分析试验段施工各项掘进参数及监测数据，作为过河段掘进参数设定的依据。5.2施工技术措施5.2.1切口水压的设定与控制切口
14、水压用于平衡开挖面的水土压力，维持开挖面的稳定，保证盾构安全顺利掘进。开挖面的水土压力随着隧道的覆土深度、河面水位的变化而变化，因而，通过切口水压控制开挖面稳定是一种动态的管理，掘进时，必须对开挖面的切口水压进行严格监控，通过手动控制，使其控制在设定值的0.5bar范围内。设定泥水压力=开挖面水、土压力+加压一般加压值控制在20kPa，加压过大会使开挖面的渗透加强，过小可能会导致塌方。设计值要根据土层渗透系数等物理力学指标进行设定，同时还应考虑河中的变化情况。浑河河水水位深度在高位时为h高=3m，在低位时h低=1m。根据埋深和地质资料，刀盘前方的水土压力按土力学理论并按水土分算方法计算，得到盾
15、构机刀盘在过河段最大和最小的水土压力分别为：221kpa和201kpa。设定泥水压力： P高=土压力（含水压力）+加压（K）=221+20=241KPa P低=土压力（含水压力）+加压（K）=201+20=221Kpa5.2.2 开挖干砂量管理与控制干砂量的监控也是确保开挖面稳定的重要手段。根据送泥、排泥的流量计和密度计测定的数据，对送、排泥浆中所含有的干砂量的体积进行计算，以此来反映出盾构每掘进一环切削下来的土体量的数值。计算后的理论干砂量可与实际掘削干砂量作比较，根据两者之间的差距，判断开挖面是否有超挖或欠挖，以及地质变化情况。在过河时的浅覆土段其单环理论干砂量： G = (D2L/4)(
16、1-/100) = (3.146.2821.54) (1-13.5/100) =32.135m3实际单环干砂量G 根据仪器测定送泥水和排泥水的差，通过计算求出实际土粒子量（干砂量）：实际掘削量G可由下式计算得到： s G = Q1(1-1)-Q0 (0-1)t s-1G：实际掘削量(kN/环)；s ：土的比重； Q1 ：排泥流量(m3/min)；1 ：排泥密度(kN/m3)； Q0 ：送泥流量(m3/min)；0：送泥密度(kN/m3)； t ：掘削时间(min)。当发现掘削量过大时，应立即检查泥水密度、粘度和切口水压。同时调查土体是否有坍塌情况，在查明原因后及时调整有关参数，确保开挖面稳定。
17、本项目通过安装在送泥管和排泥管上的电磁流量仪和差压密度计，测量送、排泥管内泥浆的流量和密度，根据土粒子比重值算出土粒子量，从排泥量和送泥量的差值上计算出土粒子量，然后根据g=(G-G)/G得出超挖率g，当g20%，则开挖面有可能塌方或土层出现变化， 此时应使用土层探测装置，以便及时掌握切口正面土体塌方的情况。综上所述，在盾构掘进中对开挖面的管理显得尤为重要，故在管理中要注意收集以下数据：送泥水量；排泥水量；开挖面泥水压力；盾构推进速度；泥水设备的运转。根据这些数据，采集以下几个方面的数据，以监视开挖面的稳定状况：相当于一环的掘削土量；开挖面压力。5.2.3泥水性能管理及控制（1）比重控制根据过
18、河段的地质主要是中粗砂地层，且该地层具有较好的自造浆能力，泥浆比重控制在1.051.1g/cm3，当泥浆的比重、粘度较大时，加水进行稀释，来降低其数值，当泥浆的比重、粘度较小时，可适当添加膨润土以提高泥水比重。（2）粘度控制送泥水的粘度主要用于悬浮和携带刀盘切削下来的土体，从土颗粒的悬浮性要求而言，要求泥水的粘度越高越好，但粘度的提高会使泥水的凝胶强度和塑变值提高，加大泥浆泵的负荷，同时加大泥水分离难度，综合考虑以上因素，粘度值可取2025秒。（3）失水率、胶体率及PH值控制泥浆失水率是泥浆在受内外水头压力差的作用，在一定时间内渗入地层的水量，失水率控制在15mL/30min ，泥浆的胶体率是
19、泥浆中粘土水化分散程度及其悬浮状态稳定性的简易且有效的衡量。胶体率在很大程度上与泥水粘度有关，悬浮性好的泥浆就意味着析水量小，反之则大。故泥水的胶体率控制在96%以上，以降低土颗粒和提高泥浆的粘度。泥水酸碱度PH值须呈碱性， PH值一般控制在810。5.2.4掘进速度控制与姿态控制1、过河掘进速度控制盾构过河虽然以快速通过为原则，但并非盲目地加快速度掘进。泥水盾构掘进速度除取决于自身的掘进能力（总推力与扭矩）外，还与背填注浆能力以及环流系统的能力有关，如若背填注浆能力跟不上盾构掘进的速度，则管片的背填注浆量不足，隧道质量难以保证；如若环流系统的能力跟不上盾构掘进的速度，则刀盘切削下来的碴土进入
20、泥水仓后，无法及时地通过泥浆管路运送到地面，将造成泥水仓堵塞和管路堵塞，泥水仓压力产生瞬间高压，对开挖面土体产生扰动，容易引起开挖面地坍塌。因此，掘进速度必须在确保注浆质量和保持环流系统畅通的前提下逐渐加快。在过河段，以确保开挖面稳定为原则，提倡盾构机均速前进，保持环流系统畅通。本工程过河段的掘进速度均控制在3545mm/min左右。2、盾构姿态控制过河段对盾构姿态的控制更显得重要，一是该段隧道处于下坡段，二是该段为软弱地层中掘进，盾构机容易产生磕头，纠偏难，因此，该段掘进设定报警值为30mm，限制值为50mm，严格控制盾构机在50mm范围内行走。盾构机产生偏差后，不宜急纠，管片选型时，保持与
21、盾构机在同一中心线上，使盾尾间隙保持均衡。若盾尾间隙不均衡，则盾尾容易产生漏水、漏浆，也容易产生险情。5.2.5注浆控制同步注浆是在盾构推进的同时进行注浆，注浆应完全填充盾尾空隙。本施工段主要在富水砂层中掘进，能够适合围岩、能够保持长期稳定性、防水性的灌浆材料极为重要，选用水泥-水玻璃双液浆。二次注浆作为同步注浆的补充，必要时注，主要采用水泥浆。在穿越施工前，我部制作浆液试块，并对浆液的性能指标进行测试，性能指标见表5-1。采用双液注浆（其性能指标见表1），A液为水泥浆液，B液为水玻璃，A、B液的比例为4：1，凝结时间稳定在3545秒。表5-1 双液注浆液的性能指标项目指标凝结时间3545秒1
22、小时抗压强度0.050.1Mpa1天时抗压强度0. 51Mpa1小时析水率5cm）时，则适当的增加同步注浆量，必要时更要进行衬砌（管片）壁后补注浆。在保证每环同步注浆总量的同时，还须保证均匀合理地注浆，并保证浆液的配比符合质量标准。（2）应急措施地层发生较大沉降的情况分两种情况，一是地面沉降发生在盾构前方；另一个是地面沉降发生在盾构经过区。1）当地面沉降发生在盾构前方的情况（针对地面沉降较大甚至坍塌）（1）首先盾构机司机应当停机，做好保压工作：根据地质条件确定保压压力值，关上安全门，并开启空压机；在保压期间，密切关注地面沉降的情况，做好地面监测。若发生地面意外沉降或隆起，应首先调整空压机，并打
23、开安全门，调整压力值。（2）与此同时，应在第一时间将相当情况报告值班领导，各值班工程师应各司其值，首先将地面较大沉降甚至是坍塌部位进行封锁，并与指挥部相关部位联系。（3）组织人力及物资对较大沉降处进行填充（利用土方，并压实），如有必要，进行加桩加固。（4）在进行加固平整后，盾构机方可通过，在通过时，掘进速度不宜过快，控制好刀盘转速，以减小对土体的扰动；同时，加大同步注浆量，及时进行二次注浆、二次深孔加强注浆。具体参数根据所通过风险点的具体土质及环境选择。（5）盾构机通过后，对沉降地面进行监测并进行再次平整恢复。2）当地层沉降发生在盾构通过段的情况（针对地层沉降较大甚至坍塌、冒浆）（1）根据监测
24、数据确定沉降量，如该地面下的洞内已进行二次注浆，则必须进行再次的深孔加强注浆，同时地面进行填充恢复。（2）如地下的洞内措施未进行到二次注浆，则应及时进行二次注浆，注浆的凝固时间应选较短的双液浆，同时地面进行填充恢复。（3）具体参数，应根据不同风险点进行选择。9.3隧道上浮预案（1）预防措施提高同步注浆质量，要求浆液有较短的初凝时间，1小时抗压强度大于60kpa，注浆压力取0.30.4Mpa，这样，可使浆液遇泥水后不产生劣化，并要求浆液具有一定的流动性，使通过同步注浆后的浆液能均匀地布满隧道一周；提高注浆与盾构推进的同步性，使浆液能及时充填建筑空隙，注浆量取理论建筑空隙的180%200%（即注浆率=180%200%，并假定盾构掘进速度为3545mm/min），得：Q=SV= (180%200%)(/4)(D12-D22)0.04 =(1.82)(3.14/4)(6.282-62)0.04=0.1930.217m3/min做好隧道补浆准
