哈尔滨1号线出段线海瑞克始发方案Word文档格式.docx
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b、全新统低漫滩冲积成因土层（Q42al）—层号
1粉质粘土：
黄褐色~灰褐色，软塑~流塑，中—高压缩性，切面稍有光滑，干强度、韧性中等,部分孔含粉细砂夹层。
层底埋深4.0-12.5m，平均层厚4.28m；
1T2淤泥质粉质粘土：
灰色~黑褐色，流塑，高压缩性，含有机质，有腥臭味，含少量粉细砂夹层。
层底埋深5.5-10.5m，平均层厚1.73m；
1T3粉质粘土：
黄褐色~灰褐色，可塑，中压缩性，切面稍有光滑，干强度、韧性中等。
层底埋深3.5-8.0m，平均层厚2.59m
2粉砂：
灰色，稍密，饱和，颗粒成份为石英、长石及少量暗色矿物。
颗粒分选磨圆一般，含细砂和粘性土夹层。
层底埋深7.5-11.0m，平均层厚3.32m；
3中砂：
灰色，中密，饱和，颗粒成份为石英、长石及少量暗色矿物。
颗粒分选磨圆一般，含大量粗砂层及少量粘性土夹层。
层底埋11.5-25.0m，平均层厚4.69m；
3T1粉质粘土：
灰色，可塑-流塑，高压缩性。
切面稍有光滑，干强度、韧性中等。
层底埋深16.8-17.0m，平均层厚2.20m；
3T2粉砂：
颗粒分选磨圆一般，含少量细砂夹层及少量粘性土夹层。
层底10.0-19.0m，平均层厚1.89m；
3T3砾砂：
颗粒分选磨圆一般。
层底10.0-26.0m，平均层厚1.91m；
c、下更新统东深井组冰水堆积层（Q12dfgl）—层号⑨
⑨粉质粘土：
灰色，可塑~软塑，局部含少量流塑土,中-高压缩性。
切面光滑，干强度、韧性中等。
层底埋深19.8-33.5m，平均层厚2.80m；
⑨T2粉砂：
层底24.5-29.0m，平均层厚2.46m；
出段线区间隧道顶部覆土为4.49～9.64m。
区间隧道掘进主要在第
粉质粘土、
中砂层中穿越。
2.3.2场地地下水
盾构区间隧道施工地层含水量丰富，
粉质粘土层处于浅层潜水层、
中砂层处于孔隙微承压水层。
根据勘探揭示的地层结构，结合区域水文地质条件，盾构施工场地地下水可分为上层滞水、潜水和孔隙微承压水。
（1）上层滞水
主要存在于①层杂填土，形成的主要原因是管线漏水所致，漏水严重的地段，该层滞水也存在于
1层粉质粘土、
1T2层淤泥质粉质粘土等土层中。
（2）潜水
含水层由①层杂填土、
1T2层淤泥质粉质粘土、
1T3层粉质粘土构成。
①1层杂填土密实度差，孔隙大，有利于地下水的储存和渗透，雨季时含水丰富，出水量较大。
1T3层粉质粘土、
1T2层淤泥质粉质粘土饱含地下水，但透水性较弱，属弱透水地层，给水性较差，可以作为相对隔水层
哈尔滨市地下水水位最高一般在7~8月份，最低水位多出现在翌年的3月份至5月份。
野外勘探时间为2008年12月～2010年5月，根据场地范围内各钻孔的实际量测结果看，场地内潜水稳定水位埋藏较浅，在自然地面下2.7~6.1m，高程为114.96~116.74m之间（大连高程系），水位起伏和地形起伏基本一致；
场地地下潜水主要接受大气降水、地下管线渗漏补给，亦和松花江、马家沟河水呈互补关系，以蒸发和侧向径流排泄为主，水位和水量随季节性变化，地下水位的年变化幅度在2.0m左右。
（3）孔隙微承压水
孔隙微承压含水层由
3中砂、
2粉砂、
3T2粉砂、
3T3砾砂构成。
相对隔水顶板为
1T2层淤泥质粉质粘土，相对隔水底板为⑨粉质粘土。
实测承压含水层水头埋深在地面下5.30m，大连高程为115.04m左右，承压水头高度4.90m。
该含水层埋藏较浅，厚度大。
其中，
2粉砂、
3T3砾砂层赋水性较好，透水性较强，水量丰富，盾构施工在该含水层中进行，对将来地铁运营影响较大。
通过现场太平桥站和交通学院站单井稳定流抽水试验，该层微承压水单井涌水量为2290-2544m3/d，渗透系数40.269-72.74m/d，属强透水地层。
隔水底板⑨层透水性微弱是相对隔水层，该含水层的隔水顶板分布较稳定，但厚度不大；
隔水底板分布较稳定，厚度较小。
该含水层具微承压性，其年变幅较潜水小，约为0.5m左右。
2.3.3风险源分析
出段线盾构区间风险源分析
序号
风险等级
风险源名称
风险基本描述
应对措施
1
一级
育英小区11号楼
该楼建于2001年，基础为条形基础，7层框架结构有一层地下室。
与出段线最小平面距离为2.9米。
盾构隧道覆土厚度8.5米，隧道结构顶部覆土为粉质粘土和粉细砂，隧道结构范围内土质为粉细砂和中粗砂，隧道底部主要为中粗砂，紧邻马家沟河，地下水丰富。
1、主要技术措施：
①放慢掘进速度，同时调整各项控制参数，加强同步注浆与必要的补压浆措施、控制出土量；
②加强对建筑物的监测；
③保证盾构密封的完好性；
④对渣土进行改良，控制土仓压力。
2、准备事项：
①盾构掘进之前在房屋周边布设监测点。
②控制对地面变形。
③储备水泥、注浆泵等应急物资。
2
特级
隆平小区2号楼
隆平小区2号楼建于2008年，为筏片基础，4层框架结构住宅楼，目前已经入住70%，盾构下穿该楼，盾构覆土厚度为6m左右。
⑤对楼体基础采用注浆进行加固。
3
隆平小区1号楼
建筑物建于2008年，12层框架结构，基础形式不明。
位于出段线东南侧，与线路最小平面距离为4米，该段地质条件比较差，地下水丰富。
4
隆平小区3号楼
建筑物建于2008年，8层框架结构，基础形式不明。
5
盾构下穿马家沟河
盾构下穿马家沟河，盾构距河床底覆土厚度为4m
①盾构穿越之前对河床采取注浆等加固措施；
②将河水进行导流；
③调整盾构施工参数，控制出土量、土仓压力、注浆量；
④及时进行二次注浆。
①现场储备一定量的水泥、注浆泵等应急物资；
②编制专项施工方案。
6
盾构穿越φ2300mm污水截留干管
在马家沟河东侧有一道φ2300mm污水截留干管，距离盾构区间顶部2.6m左右。
①盾构穿越之前对管线做详细调查，对管底采取注浆等加固措施；
②控制盾构各项施工参数，使各项指标达到最优，控制注浆量、出土量及土仓压力；
③加强监测，以监测指导施工。
①盾构掘进之前布设监测点；
②现场储备水泥、注浆泵等应急物资。
7
盾构进出洞
由于地质条件比较差，地下水位高，地层主要为粉砂、中粗砂层，盾构进出洞时极易出现涌水涌砂事故，造成地面塌陷、盾构被埋。
①申请将盾构端头加固范围进行变更；
②制定合理可行的盾构端头加固方案，并在实施过程中进行优化，保证盾构端头加固强度及止水效果。
③盾构进出洞之前首先在洞圈范围内打设探孔，确认无渗漏水时才能开始破除洞门。
④提前调整盾构姿态及控制参数，改变浆液性能。
①对围护结构、洞门、防水措施、端头加固效果、始发托架及反力架进行严格检查与复核；
②制定专门技术交底，储备一定量的水泥、水玻璃等应急物资，备注浆机一套。
8
盾构掘进喷涌
1、螺旋机出土时，渣土性能差，出现涌水、涌砂现象。
2、盾构姿态不好或铰接密封本身存在缺陷会引起盾构铰接处漏水、漏砂和喷涌。
3、盾尾密封刷损坏引起盾尾漏水、漏砂和喷涌涌砂。
4、管片错台和破裂引起盾构隧道内进水事故。
以上喷涌现象会造成地面沉降、甚至会淹没盾构机。
①加入适量的添加剂，改良土仓内渣土的性能；
通过管片进行双液浆注浆，填充管片背侧缝隙，封堵汇水通道。
②盾构施工过程中经常对盾尾铰接和密封情况进行检查，及时修补损坏的铰接密封、盾构密封和更换损坏的盾尾密封刷。
③盾构施工过程中，控制好总推力，调整盾构姿态，保持土仓压力机掘进速度；
④制定预案
①盾构机调试时，重点检查螺旋输送机及盾构密封刷的完好状态。
②现场储备一定量的水泥、水玻璃等应急物资。
三、盾构机概况
3.1本标段盾构机简况
S-540盾构机是德国海瑞克制造的加泥土压平衡盾构机。
盾构机外径为Ø
6250mm，盾构机总长81760mm，盾构总重518t，安装电源功率约1600千瓦，最小水平转弯半径250米，刀盘转速为0-4.5U/分钟，额定扭矩5380千牛米，脱困扭矩6930千牛米，最大推力可达35000kn，刀盘驱动为液压马达，功率为3X315千瓦，刀盘型式为面板式复合刀盘，开口率35%。
此盾构机所配刀盘型式为面板式复合刀盘，开口率35%。
配有周边单刃滚刀8把最大开挖直径Ø
6280，正面单刃滚到20把，中心双刃滚刀4把，正面刮刀48把，边刮刀8把。
曾在北京地铁九号线四标使用，累计掘进205环。
本标段盾构机主要尺寸、技术性能和参数
项目名称
设计参数
盾构型式
海瑞克土压平衡盾构
盾构总重
518t
盾构长度
82m
盾体长度（包括刀盘）
9090mm
盾尾壳厚度
45mm
盾尾直径
6250mm
土压传感器
5个
最大工作压力（土压）
3bar
最大设计压力（土压）
4.5bar
主轴承寿命
10000小时
刀盘型式
面板式
切口环直径
刀盘开挖直径
6280mm
刀盘开口率
35%
刀盘驱动功率
945kw
刀盘转速
0-6.1rpm
刀盘最大扭矩
530t·
m
推进行程
2000mm
推进速度
0-80mm/min
铰接油缸数量
14个
铰接油缸最大回缩力
734t.f
铰接行程
150mm
壁后注浆
内置式管路同步注浆
螺旋输送机驱动功率
200kw
螺旋输送机转速
0～20rpm
螺旋输送机能力
250m3/h
皮带输送机功率
30kw
皮带输送机能力
450m3/h
变压器容量
2100KVA
3.2盾构机的修理改装措施
3.2.1对刀盘的修改
由于太平桥站出段线盾构区间地层主要是富水沙层。
刀盘所配滚刀是为了在砂卵石地层中破碎岩石和大卵石，在本标段地层中不含岩石或大卵石，并且滚刀有一定的启动扭矩，只有在岩石或卵石地层中才能自转，在本地层中不能转动，起不到本质的作用。
由此对刀盘提出如下修改：
（1）拆除周边滚刀8把以减小开挖直径、并且减小刀盘阻力，增大开口率，便于渣土改良。
（2）拆除正面单刃及双刃滚刀，以增大开口率便于渣土顺利进入土仓防止泥饼产生，利于渣土改良。
（3）更换上次使用后磨损的边刮刀和正面刮刀。
（4）清理八个泡沫口、及中心加水口以保证刀盘面的正常加泥加水，保证撑子面渣土改良良好。
（5）清理胸板上的注入口以保证泡沫和膨润土顺畅进入土仓，保证渣土的改良效果。
（6）检查中心回转体泡沫、水是否通畅并确保其通畅。
3.2.2螺旋输送机改造
海瑞克S-540螺旋输送机是为北京地铁九号线砂卵石地层设计，为直径800mm的无轴螺旋机，在富水砂层中不能有效的形成封堵效果，容易导致螺旋机涌水涌沙，对施工安全产生重大影响。
因此对本螺旋机进行改造，将无轴螺旋改为有轴螺旋。
无轴螺旋
有轴螺旋
3.2.3加泥及泡沫系统
本次地层掘进的主要问题就是渣土改良问题，所以泡沫及加泥系统尤为重要，务必保证其操作方便、工作稳定可靠。
（1）更换泡沫系统中损坏的零件，保证泡沫泵、水泵工作正常，泡沫管路连接牢固可靠。
（2）加泥泵管路接到盾构机自带加泥泵上以便于盾构机司机操作加泥泵，便于及时改良渣土。
（3）检查螺旋机上的泡沫注入口，保证其畅通，接头连接可靠，必要时向螺旋机内注水或泡沫等，防止堵塞螺旋机。
3.2.4其它方面的修复
（1）检查土压力传感器并更换损坏的土压力传感器。
（2）更换齿轮油滤芯、螺旋机滤芯，检查更换其它滤芯。
（3）清理机身上的污泥、油污、杂物同时检查盾构机情况更换受损零件。
（4）清理各处连接螺栓、清点数量，并妥善保存，对损坏缺失的螺栓统计配置。
（5）清理同步注浆管路、清点管卡数量，保证同步注浆效果，防止地面沉降。
四、盾构始发
4.1始发流程
4.2盾构始发准备工作
4.2.1周边环境核查、监测
（1）盾构始发前一个月对隧道范围内的所有地下管线、地面建构筑物进行核查。
（2）盾构始发前采集始发段60米初始值。
每10米布设一处监测点，监测断面监测点布置，左右线两监测断面中间加密一中线沉降观测点。
4.2.2始发监控量测项目
（1）洞内、外观察
监测方法与仪表
管片变形、开裂等，地表沉降开裂、建筑物开裂等的肉眼观察
监测频率
每天不少于1次
测试要求
应测
（2）地表隆、降
水准仪
监测精度
±
1mm
测点布置
沿盾构推进轴线设置，间距10~30m；
工法变化部位加设测点；
在始发的100m内应加密，并设置监测断面。
2次/天
备注
地表沉降允许位移控制值20mm；
地表隆起允许位移控制值10mm；
位移平均速率控制值1mm/天；
位移最大速率控制值3mm/天。
4.2.3始发托架定位
始发托架安装以前，对已成形洞门的平面位置及高程进行复测，洞门中心的测量利用底板上2个已知控制点为测站及后视点，取洞门钢环上同一水平高度的2组测点，放置棱镜片测定其平面坐标，求取同一高度两点坐标值的算术平均数为本组测点的洞门中心平面坐标，取2组的坐标平均值为洞门最终实测坐标。
利用底板已知高程控制点，正、倒尺测定洞门垂直直径及中心高程，为求准确，取多次测量中最低点和最高点为洞门垂直直径。
4.3土体加固及降水
4.3.1端头加固
始发土体加固采用旋喷桩加固，加固区域隧道尺寸外3米范围，掘进方向加固区长度10米。
加固区外侧包裹一圈素地连墙，同时结合降水井降水，保证盾构机安全始发。
端头加固示意图
4.3.2降水
根据地质勘探报告，出段线端头地下水位较高，并且地下水具有一定承压性，为降低洞门破除期间的风险，需要对端头施做降水井降低地下水位。
端头降水井设置3口，井深控制在隧道结构底板以下6m.
4.4洞门的凿除
4.4.1洞门凿除流程图：
钻检测孔洞门第一次凿除洞门第二次凿除第三次割除钢筋混凝土块拉出
4.4.2钻检测孔
（1）钻孔监测
盾构在出洞前，必须对加固体作为重点进行超前探测，确认无水土流失后方可破除洞门。
（2）“死角”探水
沿洞门周边布置，不少于10个孔位，探孔末端垂直于隧道方向距离不得小于1000mm。
如图所示：
（3）隧道周边探水
出洞前，必须对隧道周边1m范围内进行探水。
探孔沿洞门周边均匀布置，不少于8个孔位，探孔末端垂直于隧道方向距离不得小于1m，垂直于洞门方向距离不的少于5。
探孔钻进角度需经计算。
如下图所示：
（4）隧道洞体探水
出洞前，必须对隧道洞体范围内进行探水。
探孔呈“田”字型布置，不少于9个，探孔深度不小于5m。
4.4.3洞门凿除
（1）第一次凿除洞门（剔除表层混凝土及钢筋）结合监控测量附图4
洞门采用人工按先上后下、先中间后两侧的顺序进行。
第一次凿除的范围见图：
第一次凿除示意图
（2）第二次凿除洞门
凿除剩余混凝土，凿除完毕后，用风镐修整洞门周圈混凝土面，使洞门周围圆顺。
（3）洞门脚手架搭设
洞门脚手架搭设采用悬挂可逐层拆卸方式搭设，可防止因混凝土块坠落而产生的人员伤害及设备损坏。
（4）第三次割除钢筋并拉出混凝土块
钢筋割除顺序按照先下后上、先中间后两边的顺序进行，割除钢筋后将洞门周围钢筋修整圆顺。
拉块顺序按1—9的顺序
4.4.4洞门凿除过程的应急措施
洞门凿除过程中，安排专人观察掌子面土体情况，当发现洞门土体有坍塌预兆如开裂、鼓肚、掉碎石块等，则迅速将盾构机顶推到掌子面上顶住土体，确保洞门掌子面稳定，对端头土体重新加固后再组织始发。
①电焊工、架子工等所有特殊工种必须持证上岗；
②距洞口2m处，设立安全警戒线；
③在剔除混凝土块时，注意有无大块下滑，如有大块滑移迹象，及时通知值班技术人员，现场分析有无安全隐患；
④设置专人对检测孔24小时现场观测，如果有泥沙或大水流出，用事先准备好的棉纱和木屑封堵检测孔；
⑤作业人员佩带好安全帽、安全带、工作服、绝缘鞋、防护罩等；
⑥二次凿除后，如果盾构机不能及时始发，派专人观测洞门土体变形情况，同时作好地面沉降监测；
4.4.5洞门凿除监测
（1）地表沉降监测
沉降监测根据二等水准测量技术要求,按照先控制后加密的原则进行作业。
选用进口精密水准仪配合铟钢尺测量，仪器标称精度为±
0.5mm/km。
测量过程中采用相同的观测网形，选定使用仪器和观测人员，并尽可能选择最佳观测时段，在基本相同的环境和条件下进行观测。
在加固区范围内，加固区隧道轴线上方横向每隔1m布置一个地面沉降监测点，共布设10个点。
顺向每隔5m布置一个沉降监测点断面，共布设4个，将地面沉降控制在-20mm范围内，如下图所示:
洞门凿除时地表监测点布置图
（2）周边建筑物监测
对周边临近建筑物加强观测，发现房屋裂缝沉降立即采取加固措施，同时停止洞门凿除工作。
如表所示：
主要控制标准和采取相应措施
项目
控制标准
应急措施
地表沉降
20mm
地面跟踪注浆
30mm以上
顶撑加固措施
建筑物倾斜
a、混凝土结构、条形基础，基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值为：
0.004；
b、框架结构、桩基础：
0.002L（L为相邻桩基间的距离）。
二次注浆
超过0.004；
超过0.002L（L为相邻桩基间的距离）。
地面跟踪注浆（或顶撑等加固措施）
4.5始发托架安装
始发托架用于盾构机始发时确定盾构机掘进方位、承载盾构机的自重。
在负环管片拆除前，始发托架还起着固定负环管片的作用。
始发托架安装应与实测洞门中心位置及标高相符。
图中A、B为平面位置控制点，1、2、3、4、5为高程控制点。
始发托架用Φ400、δ＝9mm钢管支撑墩调整高度，保证盾构中心与隧道中心重合，如图所示：
始发托架横断面示意图始发托架及导行台
盾构始发前对始发架两侧进行必要的加固，两侧用I20工字钢支撑在反梁和侧墙上，保证左右稳定。
同时在盾构机外壳上与始发托架接触处焊接抗扭牛腿，防止刀盘受到土体的反力而带动盾体滚动，随着盾构出洞而依次割除牛腿。
始发架与洞门空隙处设置导行台，以防盾构机前端悬空长度过长而下沉，使盾构机顺利进入土体。
导行台分为两段，始发架前端到洞门密封处为第一段，采用钢导轨（如图4-9所示）；
洞门钢环内为第二段，采用钢板导轨
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