特殊地段隧道施工方法及技术措施.docx

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特殊地段隧道施工方法及技术措施

特殊地段隧道施工方法及技术措施

1盾构过既有建（构）筑物施工方法及技术措施

盾构下穿梅林水厂原水钢管DN3000、北环香梅人行天桥、香梅路跨北环立交天桥、北环景田人行天桥、新洲河12X4m箱涵、北环新洲立交、北环凯丰路人行天桥、福田河水库箱涵l（）X5m、北环彩田立交人行天桥、AA地铁4号线、AA地铁9号线（在建），广深客港专线。

隧道通过时盾构施工不可防止地将对地层产生扰动，施工控制不当会造成桩基变形、沉降，可能会影响房屋沉降、结构开裂.

盾构过既有建筑物需要采取以下技术措施：

1.1前期准备

1）现场踏勘及资料收集

（1）施工前对线路沿线的建构筑物、道路、管线等进行全面的调查，收集相关资料。

与相关单位取得联系，由相关单位进行现场交底和书面交底，并签订相应的保护协议。

得到允许最大沉降量、不均匀沉降和水平位移要求，为以后施工提供指导。

（2）对距隧道边线较近的构筑物采取提前袖阀管注浆加固，通过过程中根据情况跟踪注浆.

（3）对穿越运营地铁，提前与运营单位取得联系，获取列车运行时刻表，尽量安排在行车密度较低的时间段进行穿越施工。

在穿越施工前约1个月，通过相关部门配合到盾构欲穿越段的地铁结构内部进行现场踏勘，了解现场的工况条件。

当电缆隧道施工时，施工过程中将穿越的地铁4号线已投入运营,因此施工前需到地铁运营管理部门联系，争取取得该线路运营期间（近期）监测的资料数据,以进一步了解该结构的变形情况。

2）分阶段控制区划分

根据盾构穿越地铁线的工况特点，将盾构穿越地铁分为3个阶段，分别为盾构穿越前试推进阶段，盾构穿越阶段和盾构穿越后阶段:

措施，具体如下。

1）现有的盾构机完全适用本工程小转弯半径的隧道掘进。

盾构机具备中折装置、边缘15寸滚到及仿行刀，中折角度可达1.4度，其对应的最小转弯半径约250m,结合15寸边缘滚刀和仿行刀的超挖、推进千斤顶的正确选用,掘进转弯半径为300m的隧道完全没问题。

关键在于保证中折密封的耐久性。

我司在过往隧道施工中，己屡次顺利完成盾构机急转弯施工，并确保了管片拼装质量，得到了业主和监理的一致好评。

2）为满足急转弯施工要求，软弱地段的转弯环管片较宽侧预留更多的注浆孔用于小导管注浆。

施工过程中要严格管片选型程序，保证管片拼装质量.急转弯掘进时施工轴线控制在设计轴线内侧2cm范围内.人工测定每一环管片的姿态和盾构机姿态的关系，要保证管片姿态的转弯趋势超前，在此基础上预测下一环管片姿态与盾构机姿态的关系。

掘进时分段推进，每掘进30cm收缩一次千斤顶，首30cm使用全部千斤顶掘进，然后再以侧面千斤顶为主掘进。

3）急转弯掘进时，足够的、快凝的双液同步注浆也是必不可少的，它能尽早地固定管片，改善管片的受力状态，防止管片错台移位,因此，盾构机配置了两套同步注浆系统，一套用于常规的同步注浆，另一套用于以侧面为重点的管片补充背填注浆。

4）在软土地层中急转弯掘进，掘进过程的扰动会显著降低外围土体的强度，加之士体的蠕变特性，管片在长时间承受千斤顶压力的情况下，很可能向外侧整体移动。

因此，掘进时要特别保证同步注浆和侧面补充注浆，还应降低盾构机推力，在土体特别软弱地带，通过管片注浆孔进行径向小导管注浆米加固外侧土体，保证成型管片不整体移动或其整体位移值在允许范围内。

5）在硬岩中急转弯掘进，必须确保盾构有足够的开挖直径，防止卡筒体的事故发生。

在硬地层中进行超挖，主要是靠15寸的边缘滚刀进行超挖，一旦边缘滚刀磨损严重，超挖量缺乏时，在急转弯段掘进就很容易发生卡盾体的事故。

为了保证在硬地层中有足够的超挖量，需经常检测边缘滚刀的开挖直径，根据开挖直径判断边缘滚刀的磨损量，以及时更换边缘滚刀。

5大坡度施工

根据设计资料，区间最大坡度为一50%。

，各大坡度段参数见表7-4・1.由于大坡度的存大，会给施工造成许多难题，例如坡度太大会影响出渣和运料作业的效率，并且当由于条件限制的原因坡度大于50%。

时，不仅要考虑选用特殊的井内运输方式，同时还必须采取各种施工平安防护措施.同时坡度的存大，对开挖面的稳定也存在一定的影响,还会造成掘进过程盾构姿态和掘进方向控制困难。

表5-5大坡度段参数表

序号

起止里程

长度（m）

坡度

1

W1K6+050〜W1K6+250

200

-50%。

2

W1K7+015-W1K7+335

320

・39.95%。

3

W1K7+445-W1K7+585

140

42.464%o

1）大坡度对施工的影响:

（1）坡度存在对管片上浮的影响

当盾构隧道坡度较大时，无论是盾构机偏离轴线以下还是线路曲线的变化，都要通过调整各组油缸推力来到达纠偏的目的，特别是在下坡时，盾构机底部油缸的推力的增大将在设计轴线法线上产生一个向上的分力，这个分力对管片的上浮产生了很大的影响，特别是在同步注浆液没有完全提供约束力的情况下。

（2）大坡度对水平运输的影响

区间隧道纵向坡度普遍较大的情况下，且为同时存在上下坡，这便需要增大电瓶车的牵引力，保证管片、渣土、材料及施工设备等正常运输，确保水平运输的效率。

同时考虑盾构构造时，需把盾构机内的所有设备的稳度和平安措施放在产位，像电瓶车在停车以后，要采取各防滑、防溜措施，保证在施工全过程中不出现任何运输上的平安事故。

（3）大坡度掘进会造成螺旋输送机喷涌

在大坡度下坡掘进过程中，由于坡度较大盾构机后方地下水沿管片与底层之间的孔隙向盾构机前方流动，造成土仓内水压过高、水量过大，易造成掘进过程中螺旋输送机喷涌。

2）大坡度掘进施工措施：

（1）隧道管片壁后注浆加固

在大坡度线路上的隧道每掘进完成2环，及时通过隧道内的预埋注浆孔对土体进行注浆加固，减小由于油缸推力竖向分力造成的管片上浮，同时对后方空隙进行封闭，防止地下水向盾构机前方流动。

（2）隧道内设临时纵向加强肋

针对大坡度隧道纵向位移较大，在隧道开挖后50〜60m范围，对管片设置加强肋以增强隧道纵向刚度，控制其纵向的位移。

根据以往施工经验，加强肋一般采用双拼18a槽钢加钢板焊接成型，然后用螺栓将其与管片的预留注浆孔进行连接，从而将隧道纵向连接起来，以加强隧道纵向刚度.加强肋长一般为两个环管片的宽度，位于隧道管环的两腰部位，各4根共8根。

随着盾构机向前推进，随时增加前面并撤除后面的加强肋，保持加强肋长度在恒定的范围内。

（3）加强螺栓复紧

每环推进结束后，须拧紧当前环管片的连接螺栓，并在下一环推进时进行复紧，克服作用于管片上的推力所产生的垂直分力，减少造成管环隧道的上浮。

每掘进完成3环，对10环以内的管片连接螺栓复拧一次。

（4）盾构测量与姿态控制

在大坡度推进时，应适当增加隧道测量的频率，通过屡次测量来确保盾构测量数据的准确性。

同时，可以通过测量数据来反应盾构机的推进和纠偏.在施工时，如有必要可以实施跟踪测量，促使盾构机保持良好的姿态。

由于隧道坡度大，隧道内的通视条件相对较差，因此，必须屡次设置新的测量点和后视点.在设置新的测量点后，应严格加以复测，确保测量点的准确性,防止造成误测。

同时由于成环隧道易产生位移，所以必须定期复测后视点，保证其准确性。

（5）运输平安

所以为了确保运输机械的平安，我们必须要求所有隧道里的运输机械要有良好的制动性能，且每天出班前必须对运输机械进行一次全面有效的检查，确保机械的完好性，从而在源头上杜绝事故的发生。

另外，在坡上停车时，必须要有防滑、防溜装置，任何作业人员不得无故进入运输的危险区域。

其次，当运输机械上坡时，我们必须合理地确定机械的载重量和良好的牵引力，防止超载现象而导致运输机械爬坡能力减小发生倒车平安事故。

由于本工程盾构直径较小，后配套台车空间狭小，限制了电瓶车的尺寸，但同时又要满足重载上坡运输所需要的牵引力，设计采用两列电瓶车双机串联，增大电瓶车的牵引力.

在大坡度段轨道上安装挡轨，安排专人进行管理，在电瓶车行驶通过后及时将挡轨放置在轨道上，列车需要通过时摘除，防止列车在大坡度段行驶过程中溜车.

（6）加强磴土改良

为防止螺旋输送机喷涌，在大坡度下坡掘进过程中增加土仓内泡沫剂注入量，在螺旋输送机内注入膨润土，增加脩土的和易性。

严格控制土仓压力，使土仓压力保持稳定，通过调整螺旋输送机后舱门开口大小，减缓喷涌现象.

6软弱地层施工

盾构在9号竖井至香梅跨线桥段（W1K6+250〜WK16+600）在软弱地层中掘进，隧道范围地层分别为：

〈2—1＞粉质粘土、〈2—2＞粉砂、〈3—1＞泥炭质粘土、＜5—2＞含卵石砾砂、v6-2b＞粉质粘土。

挖掘过程中不易建立土压平衡，易造成上部地层扰动，引起沉降，施工过程中需采取有针对性的技术措施进行处理.

W1K10+347〜W1K10+608.5地段，隧道上方及局部为粉砂地层，掘进时需特别注意保持工作舱内的土压平衡，严格控制开挖断面的土体稳定，严防塌方。

盾构掘进措施：

1）根据隧道纵平面图，明确软弱地层地段对应的环数，做好软弱地层段盾构掘进技术交底。

2）软弱地层段施工过程中，加强地表沉降监测，及时对盾构机掘进参数进行修正.

3）土压值设定应略高于理论值，同时严格控制出土量，防止出现超挖现象。

4）在盾构机进入软弱地层段前应提前调整好盾构机姿态，防止盾构机在软弱地层段“蛇行”，盾构姿态纠偏时每环纠偏量不得大于5mm。

5）为防止盾构机磕头现象，盾构机下部推进油缸与上部推进油缸的推力差应适当增大.

6）软弱地层段应做好管片姿态的控制，下坡段施工时管片坡度应略小于设计坡度即适当减小管片上超量,上坡段施工时管片坡度应略大于设计坡度即适当增大管片下超量.

7）当盾构机磕头现象比拟严重时，可适当开启盾构机较接装置，使盾构机在垂直方向上有一个向上的折角.

（1）盾构穿越前试推进阶段

设定一段40环为推进试验段，将盾构切口到达建（构）筑物前45环〜6环作为盾构穿越试推进段。

在这段范围内主要收集盾构推进参数，以及不同的施工参数对周围环境的影响大小.

（2）盾构穿越阶段

把盾构切口到达建（构）筑物前5环开始设为穿越段开始，直至盾尾脱出建（构）筑物范围5环后定为穿越段。

该控制区段施工时.，主要根据穿越试推进段总结的推进参数和施工数据来指导盾构的推进施工.在这个阶段主要任务是控制盾构的施工参数，包括控制推进速度、正面土压力、同步注浆流量、同步注浆压力等主要施工参数。

（3）盾构穿越后阶段

盾构脱出建（构）筑物范围后6环〜20环定为盾构穿越后阶段，共15环.

由于盾构穿越后，地面存在一定程度的后期沉降，会对地铁造成影响。

必须在穿越区域的隧道内准备充足的补压浆材料以及设备，根据沉降监测情况进行后期补压浆.

施工时在进入推进试验段和穿越段前进行测量复核，确定穿越区的实际环号并进行相关控制。

在三个盾构穿越施工中，应根据以往施工经验，确定更加合理的施工参数和施工方法,以便在穿越过程得到进一步改进。

在盾构推进过程中，切口到达前地面先有少量隆起，随着盾构穿越开始下沉并在后期沉降变化量较大，即盾构尾部土体后期变形大，因此当盾构穿越地铁线后应及时在施工隧道内进行二次注浆，从而更好的控制地铁线路的变形。

3）建立联系网络

与建（构）筑物管理、运营建立联系，取得进入建（构）筑物的权力，便于施工中的监测和突发事件的应急处理。

同时，在施工中互通信息，保证盾构施工和建（构）筑物的正常使用。

4）测量核准里程

在盾构穿越施工前，再次复核测量盾构机里程，确认盾构与建（构）筑物的相对位置，同时明确盾构穿越时各个部位的位置，以便采取相应的技术措施。

测量也确保盾构能及时调整，确保以良好的姿态穿越建（构）筑物。

5）技术准备和设备管理

为确保盾构顺利穿越建（构）筑物，在竖