杭州地铁2号线23标盾构接收方案.docx
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杭州地铁2号线23标盾构接收方案
杭州地铁2号线23标
新良站~新月站盾构区间
盾构机接收方案
编制：
审核：
批准：
中铁三局杭州地铁2号线23标项目经理部
二〇一六年三月
新良站~新月站盾构区间到达安全专项方案
1.编制依据及说明
1.1编制依据
1.1.1设计图纸：
（1）《新良站～新月站区间盾构始发和到达加固设计图》；
（2）《新良站～新月站区间管片模板、配筋及防水设计图》；
（3）《新良站～新月站区间隧道剖面及下穿建（构）筑物设计图》；
（4）《新良站～新月站区间联络通道结构设计图》；
（5）《新良站～新月站区间详细勘察阶段岩土工程勘察报告》；
（6）《新良站～新月站区间补充勘察阶段岩土工程勘察报告》；
1.1.2参照的相关规范
（7）《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999-2003版）
（8）《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2008）；
（9）《城市轨道交通工程质量安全检查指南》（试行）；
（10）《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）；
1.2编制说明
盾构到达是盾构机完成一阶段的掘进任务到达拆卸井，要完成到达前的定位测量、接收架安装、管片连接装置的安装和区间隧道洞口的处理等工作。
盾构到达是盾构施工的关键节点工程，到达施工的成功与否影响着整个区间盾构施工的成败；因此，做好盾构到达施工前的准备工作，针对特定的环境认真分析盾构到达施工的风险，提出相应的对策，对盾构安全到达至关重要，为确保新月站~新良站盾构机安全到达新良站特编制本专项方案。
2.工程概况
2.1工程概况
本段新良路站~新月路站区间，线路出新良路站后，以450m半径转入古墩路北侧的绿化带，然后以450m半径下穿绕城高速公路，再转入古墩路西侧的绿化带，最后进入新月路站。
【新月～新良】区间起止里程为：
SDK39+483.025~SDK41+109.750，上下行线的线路长分别为：
1626.725m和1615.156m。
上下行线曲线半径为分别450m、450m；
2.2到达段地地质条件
本区间的新月路站端头井处隧道洞身范围以⑤2粘土与粉土互层、⑥2粘土为主，
其中⑤2粘土与粉土互层呈弱透水性，在一定的渗透压力作用下易产生流土、管涌等不良地质作用，自稳能力较差。
因此必须采取有效的施工工艺。
一般采用注浆、高压旋喷桩、水平冰冻及垂直等方法进行洞口土体的加固。
图1盾构机到达段地质剖面图
2.3盾构端周边环境
区间侧穿上跨绕城高速公路立交桥，隧道边距立交桥桩基最近约8.4m。
区间下穿绕城高速公路后，侧穿两座110KV高压铁塔，隧道边距离高压铁塔扩大基础中心最近7.4m，区间还下穿一根Φ610高压天然气管，管底距隧道顶约11m。
区间穿越范围以苗圃、水塘为主，周边环境较开阔，无民居等建筑物分布。
3.盾构机到达施工流程
盾构机到达施工前50m到盾构机贯通区间隧道，进入新月站接收井被推上接收基座的整个过程施工。
洞门凿除
安装、固定接收基座
安装洞门密封
到达段掘进
掘进参数调整
贯通后步上接收基座
掘进方向控制
渣土清理
盾构到达施工流程如下所示。
图5盾构到达施工流程框图
3.1到达前准备措施
为保证盾构机顺利、安全到达吊出井进行吊装，我部提前采取如下准备措施：
3.1.1进行吊出井端头加固
端头加固长为9米，宽为每条隧道正上方12米范围，深度范围为隧道拱顶以上3米和隧道底以下2米，能有效防止盾构机出洞时沙、水等在盾体范围内形成通道；我部盾构机盾体总长度为7.8米，可以保证盾构机在破洞门时盾体已完全进入加固体，端头加固示意图如下：
图6盾构机出洞端头加固示意图
图7端头加固剖面图
3.1.2制作临时洞门，安装洞门密封
为了防止土体孔隙水和回填注浆浆液沿着盾构机外壳向洞口方向流出，提前在区间接口吊出井主体结构上洞圈周围安装环行密封橡胶板止水装置，该装置在吊出井主体结构入口洞圈周围安装设有M20螺孔的预埋板A，预埋板A上焊接连接筋与围护结构相连，用螺栓将密封橡胶板、压紧环板B和扇形压板栓连在焊接环板A上。
当盾构机沿推进方向掘进时，带铰接的扇形压板被盾构机带动向顺时针方向转动，出洞时通过拉紧穿过扇形压板上的Φ10钢筋环的钢丝绳使密封橡胶板封闭在盾体外径处，防止岩层裂隙水或同步注浆浆液向吊出井内流入。
具体见下图。
图8洞门密封安装示意图
3.1.3安装盾构接收托架
根据隧洞设计的轴线，定出盾构到达前的姿态空间位置，然后反推出托架的空间位置，按设计将托架安装就位，标高和方位调准后，再把托架与底板面的预埋钢板焊牢，以固定盾构机的接收托架。
3.1.4对洞门中心坐标进行测量确认
在盾构机头距洞门约100米时，进行洞门复测，复测内容包括：
洞门的中心坐标、洞门环向直径以及接收井高程等。
要求在洞门复测前，首先应进行平面和高程控制网联测，确保在控制点位精度符合规范要求的情况下，实施洞门复测，以保证复核结果的正确性。
本区间进行2次复测，即距到达洞门100米和60米位置处，且更换测量人员。
复测结果及时报送监理单位，进行复核，并根据联系测量成果，进行导线复测、盾构机人工复测及到达洞门中心复测。
3.1.5盾构姿态的复核测量
盾构贯通前的复核测量是复核盾构所处的方位、确认盾构姿态、评估盾构进洞时的姿态和拟定盾构进洞段的施工轴线、推进坡度的控制值和施工方案等的重要依据，以使盾构在此阶段的施工中始终按预定的方案实施，以良好的姿态进洞，准确就位在盾构接收基座上。
尤其进洞前，盾构刀盘与洞圈的里程位置关系等十分重要。
由于盾构在加固区内很难进行纠偏，因此必须保证盾构以良好的姿态进入加固区。
在到达洞门复测完成之前，盾构与接收井之间保持一定的距离，以保证盾构能顺利调整姿态开始到达段施工。
3.6端头加固取芯
3.6.1水平取芯
端头加固后28d通过竖向抽芯检测方法检验其加固效果，对不满足强度要求的范围要补充加强，以保证满足盾构出洞的要求。
盾构机下井组装前在量测好的隧道洞身9个位置打9个直径为90mm的水平地质钻孔，钻孔深4m，具体布置见下图：
图9水平地质钻孔抽芯孔位布置图
3.6.2垂直取芯
为了近一步确保，端头加固的质量，在水平取芯的基础上增设了垂直取芯，垂直取心情况如下图垂直取芯位置图：
图10单线隧道垂直取芯平面图
3.7洞门封堵材料等的准备
盾构机出洞之前，备好水泥、水玻璃等注浆材料，在盾构出洞之后，及时注双液浆进行洞门封堵。
4.盾构到达掘进
4.1到达掘进施工要点
①以到达前50米为起点，结合洞门位置，参照设计线路，制定严格的掘进计划，落实到每一环。
②到达前30环要采取辅助措施加强管片环间连接，以防盾构掘进推力的减少引起环间松动而影响密封防水效果。
我部选择在掘进最后30环范围内的管片进行纵向连接，在左、右两侧3点及9点的位置，在安装管片螺栓时将预制的钢板与螺栓连接并紧固，再使用16a型槽钢将钢板依次连接并焊接紧固。
③到达前6环的注浆材料配合比要进行调整，必要时可通过盾构壳体设置的孔向盾壳外注入聚氨酯或化学浆，以防涌水、涌泥而引起地层坍塌。
4.2盾构机到达掘进控制
（1）土仓压力控制
盾构机到达段掘进过程中应密切注意土仓压力的变化情况，保持土仓压力的稳定性，防止出现土压忽高忽低现象。
遇见气体释放后土仓压力急剧减小、交接班停机、因等电瓶车而停止掘进时土仓压力减小等情况下，应及时向土仓内注入膨润土或向前推进一段距离使渣土堆满土仓，保持土仓压力的稳定性；在管片拼装过程中土压下降而又不能马上向前推进时应及时注入膨润土保持土压稳定性。
（2）盾构机姿态控制
严格控制盾构机掘进姿态，从出洞前50米起直至刀盘出洞，将垂直姿态逐渐调整到+30mm，水平姿态控制在±10mm以内,俯仰角偏差应小于±2mm/m；加强盾构姿态测量频率，每天至少2次，并根据测量结果结合贯通测量成果及时纠正盾构进洞偏差。
发现盾构机偏差时应逐渐调整，严禁猛烈纠正；逐渐按偏差方位调整姿态和位置，达到满足盾构出洞尺寸要求。
（4）出渣量控制
①盾构机到达段掘进要严格控制出渣量，并密切关注出渣量变化，尽最大努力使出渣量和掘进进尺达到动态平衡。
②认真如实记录各项掘进参数，特别是对每三分之一斗渣量及其油缸行程进行一次记录，分析出渣情况，监控出渣量，出渣量与进尺关系表如下表1所示。
③遇到多出渣的情况及时通过位于1点、11点位置的管片吊装孔进行洞内小导管注浆，防止地表沉降。
表1出渣量与进尺关系表
环号
油缸起止行程
第一斗
第二斗
第三斗
第四斗
第五斗
第六斗
备注
1\3
2\3
3\3
1\3
2\3
3\3
1\3
2\3
3\3
1\3
2\3
3\3
1\3
2\3
3\3
1\3
2\3
3\3
行程差
行程差
行程差
行程差
行程差
填表人:
填表说明:
1、本表用于龙珠区间盾构机到达段掘进。
2、掘进司机及技术员必须及时准确填写此表格,作为出土量控制的原始依据。
3、备注栏中标明每斗装渣的饱满程度及渣土的干稀状况。
4、如遇非正常情况,请立即与工程部及值班领导联系。
（5）管片拼装质量控制
左右线盾构机到达段线路为直线，管片拼装点位的选择要根据盾尾间隙与油缸行程并结合盾构机姿态选择合适的管片。
管片拼装后做好管片螺栓的三次复紧工作：
管片拼装成环时，其连接螺栓先逐片初次拧紧；脱出盾尾后再次拧紧；当后续盾构掘进至每环管片拼装之前，对相邻已成环的3环范围内管片螺栓进行全面检查并复紧。
（6）同步注浆量控制
盾构机出洞段掘进时保证同步注浆的数量及质量，在刀盘破土出洞前的注浆量为每环6m3，保证管片背后填充密实；刀盘破土后注浆量减少至3m3，同时控制注浆压力小于1.5bar，防止压力或浆量过大对洞门密封造成损坏。
（7）二次注浆方式及注浆压力控制
①盾构机到达段掘进的同时，在脱出盾尾4～5环的管片上，通过吊装孔在1、11点位交替对每环管片进行二次补注双液浆回填，注浆压力控制在4～5bar，最大不超过5bar，以保证建筑空隙的填充密实，防止管片上浮。
②到达段掘进时如遇多出渣情况，及时通过吊装孔在1、11点位交替打入1.5米长小导管，注入双液浆，注浆压力控制在5bar，以弥补地层损失，防止地表及建筑物沉降过大。
③及时进行二次注浆及环向封堵，及时控制后方砂、水等形成的通道。
在进入加固体前30米开始调整环向封堵频率及压力，每5环进行一次环向封堵，封堵时注浆压力控制在4bar；在盾构机刀盘破洞门前、盾尾进入加固体范围0.8m时，在加固体和未加固段的接口处进行一次环向封堵，此次环向封堵范围选择连续的两环，封堵时压力控制在5bar，可以有效地阻断加固体周边向盾体范围汇集砂、水。
④当盾构机盾尾在刀盘抵拢掌子面后，需要打开脱出盾尾的第一环及第二环管片上的二次注浆孔，同时对加固体外，实施整环二次注浆，注浆完成后，打开注浆接头上的球阀，检查是否出现渗漏水现象，若出现漏水则再次实施补充注浆，二次注浆液预计达到的效果见下图：
图11注浆效果示意图
（8）管片姿态监测控制
①到达段管片姿态监测频率2次/1天，监测完成后及时反馈监测数据，分析管片姿态每日变化趋势，研究管片是否存在上浮或侧移，以及上浮速度和侧移量并及时上报，以便采取必要措施控制管片上浮及侧移。
②安排专人对地表及建筑物进行24小时不间断监测。
（9）其他控制措施
①盾构机出洞段掘进时严密监控泡沫剂的使用数量及发泡效果，保证渣土改良效果。
②盾构机出洞段掘进时严格监控盾尾密封油脂的使用数量及压力，保证盾尾密封压力保持在23bar左右，从而减小沙、水等在盾尾处喷漏的可能性。
5.洞门破除
洞门破除的主要目的是割掉盾构机通过范围内吊出井端头围护结构的玻璃纤维筋，使盾构机顺利进入端头围岩。
由于端头土体暴露时间不能过长，而在吊装螺旋输送机时需暂时将盾构机推进预留洞门内，在盾构机刀盘进入预留洞门前只能将部分围护结构进行凿除以策安全。
茶光站的盾构井围护结构采用玻璃纤维筋代替钢筋，属于非传统的人工破除洞门形式，并且节省时间，减少了施工的安全风险。
图12洞门破除尺寸图
洞门破除分两次完成，第一次洞门破除时间为盾构到达前50米，先凿除围护结构至墙体外侧钢筋，留下内侧钢筋及保护层留下以保证掌子面安全；同时观察洞门掌子面的渗水情况，决定是否进行补充注浆若水量较大，则采用双液浆进行加固处理。
二次洞门破除在盾构机刀盘贴至围护结构时，此时，盾构机停止推进，保证密封舱内的泥土满仓，使切口面的土压力降至0.08MPa,人工风镐依照洞门破除的先后顺序从上往下。
凿除围护结构主筋和内圈混凝土和保护层，凿除完毕，用风镐修整洞门圈混凝土面，使洞门平顺，然后清理废渣，脚手架。
洞门凿除施工时，在盾构机与掌子面之间搭钢管支架，利用人工进行凿除围护结构施工。
洞门破除施工工艺流程图如下：
图13洞门破除施工工艺流程图
第一步：
凿除外层钢筋砼，直至留下最后一层钢筋，凿除范围和分块方法按下图所示。
凿除方法是先凿竖向和横向4道沟槽，再凿环向沟槽，分块沟槽宽度约为180mm，如下图所示。
凿除顺序按分块编号顺序，从上往下顺序凿除。
计划安排6名工人，从盾构机到达50米开始凿除，在一周内完成凿除任务。
第二步：
剩余部分钢筋砼凿除时间定在盾构机刀盘贴至围护结构时，凿除时加大人力投入，迅速破除洞门，确保盾构机安全出洞。
破除工作保证围护结构地下连续墙的钢筋全部切断，以避免盾构推进时刀盘被未切断的钢筋挂住。
图14洞门凿除方法示意图
6.刀盘出洞后推进及洞口密封
盾构机刀盘出洞后，其前端反力为零，盾构机的摩擦力不足以抵挡安装管片时所需的千斤顶的压力，故采取在接受托架上每隔1.6m焊接一个牛腿，以在盾构机头提供推进反力的措施来拧紧管片纵向螺栓，防止管片纵向连接不紧而漏水。
刀盘破土后同步注浆量减少至3m3，安排专人观察橡胶帘布板与盾体缝隙是否漏浆，如漏浆过大及时停止注入同步浆液，改注水泥水玻璃双液浆进行洞门封闭，特别是最后两环，通过每个管片吊装孔注入双液浆进行环向封堵，注浆以注浆量控制为主，每个孔注浆期间，安排专人观察橡胶帘布板与盾体缝隙是否漏浆，如漏浆量较小，继续注入双液浆进行封堵，如漏浆量过大，停止注浆并封孔，进行下一个吊装孔的注浆。
洞门封堵完成之后，盾构应尽快连续推进并拼装管片，尽量缩短盾构机出洞的时间。
7.测量监测
地表监测点布设：
在沿隧道轴线上到达段加固区外70环范围内沿轴线方向每6m（5环）布设一点，每30m（25环）布设沉降监测断面，横向断面布点为推进轴线中心处布一点,上下左右各布1点,在施工过程中可根据现场实际情况，酌情增加监测点。
监测频度
（1）在盾构到达期间，地面监测频度为3次/天；并根据沉降情况增加监测频度。
（2）盾构在到达期间，根据监测变化量调整监测频度。
待到达完成后1周之内为2次/天，1周后根据监测结果调整监测频度，直至稳定停止监测。
8.安全文明施工、环境保护措施
8.1安全生产保证措施
（1）树立“安全第一、预防为主”的思想，确保施工人员的人身安全，严格执行安全生产各项规章制度。
（2）严格按规定摆放好安全标识牌，确保安全距离、安全范围。
（3）机电设备做到一机一闸一漏电保护开关。
停机、人离要切断电源。
（4）严禁上班前及工作中饮酒。
（5）施工操作人员必须戴好安全帽，严禁穿拖鞋上班。
（6）操作人员未经许可不得离开本岗位，严守劳动纪律，严格执行操作规程，不准违章作业。
（7）发现安全隐患要马上报告，并及时采取措施解决问题，以确保安全生产。
8.2文明施工、环境保护措施
（1）采用先进、状态良好的施工机械，消除不良机械设备对现场产生的废气、噪声。
（2）施工场地实行封闭化管理，减少施工扰民和对周围环境的破坏。
（3）通过不断优化施工方案，制定合理的施工措施。
（4）把文明环保的各项措施融入到日常的技术管理工作中，加强管理，真正地落到实处。
9.应急预案
9.1应急组织机构
为了保证盾构顺利穿越平南铁路桥，项目经理部特成立应急指挥部。
9.2应急救援指挥部的组成
应急救援指挥部组成由项目经理部合同部、工程部、财务部、安保部、物资部、协调部、试验室、综合办公室等单位组成，设总指挥、副总指挥，下设专业处置组。
救援组织机构联系方式如表3所示。
总指挥：
李海亮
副总指挥：
段兴邦、张国勤、
专业处置组包括：
综合协调组、安全保卫组、应急救援组、医疗救护组、后勤保障组、事故调查组、专家技术组、善后处理组。
主要成员:
段兴邦、张国勤、百涛、牛晓怀、杨建敏、任晓明、王建忠、王龙李、申海成、耿贵军、甄建鹏、等
表3救援组织机构联系方式
序号
职务
负责人
电话
4
应急小组总指挥
李海亮
5
副总指挥
段兴邦
6
副总指挥
张国勤
7
综合协调组
牛晓怀
8
安全保卫组
任晓明
9
应急救援组
王建忠
10
医疗救护组
申海成
11
后勤保障组
耿贵军
12
事故调查组
甄建鹏
13
专家技术组
杨建敏
14
善后处理组
王龙李
15
现场抢险
百涛
9.3应急救援指挥部和专业处置组职责
（1）指挥部职责
在发生事故时，负责事故现场应急处置和抢险救援及善后处理的组织指挥工作。
总指挥是处置事故的组织者和指挥者，负责组织、指挥事故应急救援处置工作。
（2）专业处置组职责
①综合协调组：
由项目负责人段兴邦负责，承担事故的报告；通知指挥部成员立即赶赴现场；协调各专业处置组的抢险救援工作；按照事故报告的规定及时上报事故情况以及事故抢险救援的进展情况；落实上级和地方政府主管部门的指示和批示。
②安全保卫组：
由安保部张国勤负责，组织安保人员对事故现场及周边地区和道路等进行警戒，控制，必要时组织人员有序疏散。
③应急救援组：
事先组成由工程部部分人员组成救援队。
并由牛晓怀负责，组织协调现场紧急救援和处置工作。
④医疗救护组：
事先组成由财务部、工程部部分人员等组成的医疗救护队。
并由任晓明同志负责，组织有关医疗人员对伤亡人员实施救治和处置，尽速联系医疗单位予以帮助。
⑤后勤保障组：
由王龙李同志负责，紧急组织协调调配交通车辆及相关物资。
⑥事故调查组：
由王建忠同志负责，会同有关部门进行现场勘查、取证，配合政府等有关部门开展事故的调查处理工作。
⑦专家技术组：
由杨建敏同志负责，组织有关人员为抢险救援等工作提供技术支持。
⑧善后处理组：
事先组成由合同部、财务部、安保部等组成的善后处理组。
并由耿贵军同志负责，与总指挥保持及时的信息沟通，会同有关部门处理伤亡人员的善后工作。
（3）风险评估与决策
由各工点梳理风险源，对于工点重大风险或认为难于把控的风险，向风险管理小组提交风险报告，由风险管理小组决策。
（4）监测预警系统
施工中实行动态风险管控，进行严密的监控量测工作，保障数据的真实可靠性。
建立红、橙、黄三色预警系统，完善预警、报警、消警工作流程，发生预警均要召开警情分析会，黄色预警对应工点处理；橙色预警要求风险管理小组副组长（总工）参加；红色预警要求项目经理出席并上报相关单位。
9.4应急物资准备
9.5应急预案及措施
9.5.1周边环境安全保护措施
⑴地表塌陷
①当盾构施工对周边建构筑物产生不良影响时；应立即向项目部有关领导汇报；项目部应立即采取紧急救援措施，并向业主、监理汇报。
②如建筑物有严重立即疏散现场人员，同时对可能造成影响的周边单位或住宅内的人员进行疏散。
③通知相关管线单位，根据影响程度进行管线监护和处置；
④会同交警部门对影响周边的道路进行调整和交通疏解；
⑤首先，应立即将伤者送往医院进行抢救、治疗；然后，积极采取方案处理事故。
9.5.2台风、雨季、炎热天气的影响措施
①及时了解气象信息，经常查看中长期天气趋势预报，提前做好准备应急工作。
②在台风袭击区施工，当获悉台风即将来临时，对易受台风袭击的人员、物资和设备采取安全保护措施。
③要配备抢险物资和器材，对关键部位应建立值班制度，对辖区进行巡视，以便在发生障碍或意外时，及时进行抢修或抢救。
④台风发生时，全体员工应严格遵守纪律，服从领导，统一行动。
如果发生意外事故，必须尽一切可能实施救护，防止事态扩大。
⑤台风过后，应立即组织抢险或救护，尽快恢复生产工，应把自然灾害带来的损失降低到最低程度。
炎热天气：
（1）炎热的夏季要做好防暑降温工作。
（2）工地设茶水供应站，保证施工操作人员的水份补充；饮食要卫生、饭菜要可口，确保职工健康。
（3）加强洞内通风。
（4）项目部备足防暑药品。
9.5.3机械伤害、触电事故及交通事故。
①在施工区域发生机械伤害、触电事故，导致人员受伤；应立即向项目部有关领导汇报；项目部应立即采取紧急救援措施。
②当人员受伤时，立即送往医院进行抢救、治疗；确保施工人员生命安全。
③对发生事故原因进行调查、整改。
④当因本项目部发生在施工区域外交通事故时，导致人员受伤亡；应立即向项目部有关领导汇报；项目部应立即采取紧急救援措施。
⑤首先，应立即将伤者送往医院进行抢救、治疗；然后，积极配合交通部门处理事故。
9.5.4接收安全保证措施及应急预案
1、洞门破除风险预防及应急预案
⑴预防措施
盾构端头采用Φ600@450高压旋喷桩结合搅拌桩加固，加固体强度较高，正面土体稳定性较好，其主要的风险点在于加固体与维护结构的外侧表面结合不好及加固体之间的密实度未达到施工要求。
如果出现上述情况，则洞门破除时很容易产生涌水涌砂现象，故在洞门破除前要做好预防措施：
①加固体抽芯检测
盾构端头旋喷桩进行抽芯检测。
依据抽芯的结果对盾构端头旋喷加固的效果进行评价，若质量达不到要求，则对加固体进行补充加固。
②洞门水平观察孔
洞门破除前30-40天，对洞门区域的加固效果进行观察孔试验，即通过打水平观察
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