盾构过粉细砂层专项方案.docx
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盾构过粉细砂层专项方案
1、编制依据及原则
1.1、编制依据
1、《武汉轨道交通二号线一期工程汉青（王）区间土建工程施工组织设计》
2、《范湖站～青年路站（王家墩站）区间施工图区间平、纵断面设计图》
3、《武汉轨道交通二号线一期工程Ⅱ标段汉范、范青（王）区间岩土工程勘察报告》。
（武汉地质工程勘察院）
4、《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002J160-2002）
5、《煤矿安全规程》（国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全检察局）
6、《地铁设计规范》（GB50157-2003）
7、《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-2003）
8、沿线建（构）筑物及管线调查报告
9、广州和北京地铁项目盾构过砂层的施工经验
1.2、编制原则
1、确保盾构机安全地通过砂层段。
2、减小盾构机掘进对地层的扰动，减小地面沉降及隆起，确保周边环境安全。
3、施工措施切实可行，能有效消除风险。
2、工程概况
范湖站～王家墩站区间线路起讫里程为：
DK5右+982.627～DK7右+166.325，左线长为1191.584m，右线长为1183.698m，总长度为2375.282m。
设有一个联络通道，与泵房合建，里程CK6（右）+574.247；设有一个曲线，曲线半径为700m，线间距13～15m，线路最大纵坡坡度26.7‰，最小坡度2‰，最大埋深19m，最小埋深9.1m。
2.1、工程环境
盾构掘进通过的砂层段隧道上方为机动车主干道，部分穿越民用建筑和一个航侧110KV变电站（为国家一级安保单位），另外隧道斜交通过两个地下通道和一个排水箱涵，地下管线多埋深2.5m~3.9m。
2.2、工程及水文地质情况
2.2.1、工程地质概况
该段地层的特性如下：
（3-4）层粉质粘土夹粉土、粉砂：
褐灰～深灰色，软～流塑，高压缩性，夹少许有机质土。
该层大部分地段分布，层厚1.2～17.6m。
（3-5）层粉质黏土、粉土、粉砂夹层：
褐灰色，中压缩性，以粉质粘土、粉土为主，粉质粘土呈软塑状态，粉砂呈松散状态。
该层大部分地段分布，层厚1.3～13.5m。
（4-1）层粉细砂：
灰色，稍密～中密，中压缩性，层中多夹粉土、粉质粘土薄层，含长石、石英、云母等。
该层分布不连续，层厚0.9～6.7m。
隧道上部覆土情况为：
（1-1）杂填土：
松散，由粘性土、砂土与砖块、碎石、块石、片石、炉渣等建筑及生活垃圾混成，层厚1.1m；
（1-2）素填土：
松散，以粘性土及砂土为主组成，混少量碎石、砖瓦片等，层厚3.9m；
（3-1a）粘土：
褐黄色，软～可塑，中偏高压缩性，含铁锰氧化物，层厚1.3m；
（3-3）淤泥质粉质粘土：
褐灰～深灰色粉土层，软～流塑，高压缩性，夹少许有机质土，厚2.9m;
图2-1地质剖面图
工程地质层分布与特征描述
层号
地层描述
顶层埋深（m）
层厚（m）
1-1
杂填土：
色杂，湿，松散、由粘性土、砂土与砖块、碎石、块石、片石、炉渣等建筑及生活垃圾混成。
0.7~3.6
1.9
1-2
素填土：
褐黄~灰色，湿，结构松散，主要由粘性土及砂土组成，夹杂少量碎砖、瓦等。
1.0~3.5
0.9~4.8
2.3
3-1a
粘土：
褐黄，饱和，软~可塑，含氧化铁、铁锰质结核，无摇振反应，光滑，干强度中等、韧性高。
1.2~5.0
1.0~4.0
2.4
3-3
淤泥质粉质粘土：
褐灰~深灰色，饱和，软~流塑，含有机质，无摇振反应，稍有光滑。
干强度、韧性中等。
2.1~9.0
1.1~12.0
4.9
3-4
粉质粘土夹粉土、粉砂：
褐灰~深灰色，饱和，软~流塑，含有机质，无摇振反应，稍有光滑，干强度、韧性中等。
6.4~16.1
1.2~10.9
4.1
3-5
粉质粘土、粉土、粉砂互层：
褐灰色，饱和，无摇振反应，稍有光滑，干强度、韧性中等。
互层单层厚度0.1~0.5m，局部1.0m。
7.0~18.6
1.9~9.1
5.0
4-1
粉细砂：
灰色，饱和，稍密~中密，由云母片、长石、石英等矿物组成，夹薄层粉质粘土。
11.5~24.0
2.0~12.7
6.8
土的物理力学性质
层号
名称
含水量
土重度
孔隙比
液限
塑限
塑性指数
液性指数
W
γ
eo
WL
WP
IP
IL
%
kN/m3
%
%
%
%
3-1a
粘土
34.5
18.6
0.957
42.1
24.3
17.9
0.61
3-3
淤泥质粉质粘土
43.4
17.4
1.207
40.8
24.1
16.7
1.16
3-4
粉质粘土夹粉土、粉砂
37.5
17.9
1.056
38.9
23.2
15.7
0.99
3-5
粉质粘土、粉土、粉砂互层
35.5
18.3
0.986
38.2
22.7
15.6
0.80
4-1
粉细砂
24.9
19.6
0.683
土的抗剪强度
层号
名称
直剪固快
三轴快剪（uu）
三轴不固结不排水剪（UU）
三轴固结不排水剪（CU）
无侧限抗压强度
粘聚力
内摩擦角
粘聚力
内摩擦角
粘聚力
内摩擦角
粘聚力
内摩擦角
Cq
φq
Cuu
φuuk
Cuu
φuu
Ccu
φcu
qu
St
kPa
度
kPa
度
kPa
度
kPa
度
kPa
3-1a
粘土
平均值
24.0
12.0
37.0
12.5
26.0
8.8
31.5
14.3
62.5
标准值
4.16
1.37
3-3
淤泥质
粉质粘土
平均值
15.7
7.1
19.5
14.0
15.0
3.7
18.8
13.5
28.0
11.1
标准值
2.85
2.09
2.98
1.23
6.27
1.85
3-4
粉质粘土夹粉土、粉砂
平均值
18.3
9.1
22.4
16.3
26.7
2.3
24.0
16.3
36.3
2.8
标准值
2.23
2.60
3-5
粉质粘土、粉土、粉砂互层
平均值
20.5
9.9
29.8
12.0
16.3
5.6
42.0
3.0
标准值
2.77
3.03
4-1
粉细砂
平均值
30.4
12.2
39.0
12.7
标准值
5.25
0.90
各地基土层基床系数综合值
层号
名称
室内固结试验
标贯试验
扁铲试验
规范经验值
综合建议值
垂直（Kv）
水平（Kx）
垂直（Kv）
水平（Kx）
垂直（Kv）
水平（Kx）
垂直（Kv）
水平（Kx）
Mpa/m
Mpa/m
Mpa/m
Mpa/m
Mpa/m
3-1a
粘土
21.4
24.2
15.0
27.4
12.0
17.0
12.0
18.0
3-3
淤泥质粉质粘土
9.3
11.9
9.0
23.0
7.0
11.0
7.0
11.0
3-4
粉质粘土夹粉土、粉砂
12.0
14.9
15.0
33.9
9.0
14.0
9.0
14.0
3-5
粉质粘土、粉土、粉砂互层
25.2
26.1
15.0
44.4
14.0
22.0
15.0
22.0
4-1
粉细砂
24.0
77.2
16.0
30.0
18.0
30.0
土的压缩性指数
层号
名称
压缩
系数
压缩
模量
固结系数
垂直
水平
a1-2
Es
Cv×10-3（cm/s）
Ch×10-3（cm/s）
MPa-1
MPa
200
200
3-1a
粘土
0.38
5.3
14.2
17.3
3-3
淤泥质粉质粘土
0.65
3.5
4.9
6.3
3-4
粉质粘土夹粉土、粉砂
0.55
3.9
5.0
6.4
3-5
粉质粘土、粉土、粉砂互层
0.46
4.4
24.2
21.6
4-1
粉细砂
0.11
15.3
2.2.2、水文地质情况
勘察期间测得地下水综合稳定水位，埋深为0.35～8.66m，相当于绝对标高16.46～23.73m。
分为以下水层：
上层滞水：
主要赋存于人工填积层中，无统一自由水面，水量有限而很不稳定，地下水位不连续，一般由高处向低处流动或排泄，大气降水、地表水和生产、生活用水渗入是其主要的补给来源。
孔隙承压水：
主要赋存于第四系全新统冲积砂土层和砾卵石层中，与长江、汉江水具有一定的水力联系，水量丰富，具承压性，承压水头标高一般为17.0~20.0m，受两江河流补给。
3、施工组织机构
3.1、组织机构
为了盾构机能顺利过砂层，成立专门的领导小组，对该段施工进行垂直管理，达到高效，安全的目的。
组长:
副组长:
组员：
3.2、技术准备
1、根据此段地层特性，地面环境和盾构机特点，编制切实可行的施工方案。
组织全体管理及作业人员认真学习。
2、依据方案，结合现场，认真制定施工技术交底和安全交底。
3、对作业人员要现场认真交底，管理人员要亲历亲为，严肃指挥落实方案和交底。
4、编制测量监测专项方案，把地面的管线列为监测重点。
5、认真详细的调查此段地面构筑物和管线分布，并做出明显牢固的标志，把相关产权单位的负责人联系方式统一列表，以备应急时能够及时取得联系。
6、对地面的管线和建筑物进行认真调查统计分析，对基础比较差的，比如天然基础的房屋要进行提前处理，并做好切合实际的抢险应急预案。
7、过砂层之前，针对性的召开动员大会，明确分工，统一思想，让每位职工高度重视过砂层施工。
3.3、材料准备
盾构掘进粉细砂地层之前，对盾构机主机及后配套要进行全面的检查、维修和保养，确保盾构机能够快速通过砂层。
使用的碴土改良材料和盾尾油脂必须是高质量。
关于设备方面，尤其要保证盾尾密封、同步注浆及碴土改良三大系统正常运转。
盾尾油脂泵送系统完好，管道畅通，盾构机尾刷密封良好，可防止砂土、泥水从盾尾间隙冒出，造成地层损失，引起地面沉降、甚至塌方事故；
同步注浆的地面拌和站、井下的运输浆车、盾构机储浆罐和注浆泵工作性能良好，注浆管道畅通，可保证同步注浆正常进行；
泡沫发生器、膨润土膨化设备、以及相关的泵送系统要畅通完好，刀盘、土仓、螺旋系统的喷口畅通，如有堵塞及时清理，确保碴土改良效果。
4、施工技术措施
4.1、盾构机及后配套维修保养
盾构始发前对盾构机及后配套进行全面的维修及检查。
全面检修盾构机及附属设备，对盾构机存在的一些问题彻底解决。
其中包括：
①驱动动力系统，如电机、液压马达、高压油管等。
②电气控制系统中的电磁阀、接触器以及传感器。
③注浆系统，检修注浆泵、清通注浆管路，使之保持畅通。
④渣土改良装置，检修泡沫泵、水泵，清通管路，使之保持畅通。
⑤运输系统，含皮带机及电瓶车。
设置挡泥板板，改进皮带运输机，使之少落泥；维修电瓶车刹车系统，保证刹车灵敏。
⑥盾尾排水设备。
⑦气压设备按照0.3MPa压力进行保压试验，对气压设备的气密性进行全面检查。
⑧检
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