盾构穿越建筑物安全专项施工方案Word下载.docx

1、该段长度为99.75m。图2.3-2区间隧道与碧海花园平面位置关系图2.3-3 区间隧道下穿碧海花园桩基立面关系图该段隧道拱顶埋深为19.5m22.5m。隧道拱顶以上地层主要为：从下至上是10m厚的砾质粘性土，5m厚的砂层和34m回填土。隧道断面范围地层为砾质粘性土、全风化花岗岩和强风化花岗岩，局部有硬岩突起。图2.3-4 区间隧道下穿碧海花园段地质详勘图3、盾构下穿碧海花园安全技术措施根据详勘揭露，盾构隧道穿越地面建筑物地段隧道拱顶为均质土体，隧道范围有中风化花岗岩侵入，为上软下硬地层，盾构掘进风险大，地面沉降控制难度高。为防止地面下沉而引起地面及建筑物沉降、开裂等安全问题，在盾构通过前，对

2、小区内地质进行补勘，以进一步了解小区段隧道范围地质情况，同时在受影响的房子外侧预埋注浆管，当沉降变形超限时，及时组织补强注浆；对于1#楼范围上软下硬段，提前从2#竖井小里程掌子面进行上半断面及拱顶外侧2m范围土体注浆加固。在盾构机通过时，洞内加强盾构机掘进参数控制，主要是掘进速度、土仓压力和盾构机姿态控制，加强同步注浆和二次注浆，减少地面隆起或沉陷，确保盾构机快速、平稳通过该地段。为确保小区人民生命财产安全不受侵扰，在盾构掘进进入小区范围前，提前疏散影响范围（隧道范围及左右各3m）一层小区居民，待盾构安全顺利通过之后恢复正常生活和工作。加强监测，通过监测信息及时反馈，对各项施工参数进行调整，以

3、减小地面及建筑物的沉降变形，当变形量超限时，进行地面补强注浆。3.1、地质补勘在详勘的基础上，对勘探点进行加密，以进一步了解地层情况。因隧道从小区楼房下穿过，难以全部对隧道范围进行地质加密补勘，部分只能在隧道外侧进行加密补勘。根据现场条件，本次共补勘4个孔，分别在1#、2#和3#楼之间。其中ZK1#探孔距离隧道外侧约4m，此处隧道埋深20.0m，根据补勘结果， 21m开始即是中风化花岗岩，根据与已有的详勘孔联系判断，该处硬岩可能存在一个斜坡面，侵入隧道高度在3m左右，岩石强度在4050MPa之间。ZK2#、ZK3#、ZK4#探孔位于1#楼与2#楼之间的空地上，基本上位于隧道中间。根据补勘结果，

4、在27.5m左右开始进入硬岩，硬岩侵入隧道高度约1m。岩石裂隙发育。根据详勘及补勘结果，该地段隧道拱顶以上均存在10m左右的砾质粘性土，为明显的上软下硬地层。掘进时必须严格控制各项参数，以减少对拱顶土体的扰动，减少地面沉降变形。3.2、地面预埋注浆管（1）目的通过提前预埋注浆管，当盾构掘进过程中地面或者建筑物沉降超限时，可第一时间从预埋注浆孔进行注浆补强，以保证地面及建筑物安全。（2）布孔范围对盾构下穿楼房地段，在房子以外1m空地上进行预埋注浆管，埋管深度至拱顶以上3m。（3）预埋注浆管采用袖阀管注浆，浆液为水泥水玻璃双液浆。注浆孔间距按2m布置，注浆以注浆压力进行控制，注浆压力控制在2Mpa

5、以内，且注浆过程中对楼房及地面全天候进行监测，以监测数据指导注浆。 图3.2-1预埋注浆管工艺流程图钻孔：采用地质钻机钻孔。根据钻孔布置图定出孔位，孔位偏差50mm。钻机就位后，利用垂球结合水平尺检查钻机水平及钻杆垂直度，在钻孔过程中对钻孔垂直度进行检查，要求钻孔垂直度1。开孔直径为130 mm，终孔直径91 mm。为防止塌孔，钻孔时采用比重为1.21.3的膨润土浆护壁。浇注套壳料：测量钻孔深度满足设计要求后，通过钻杆将套壳料压入置换孔内泥浆。套壳料7d无侧限抗压强度宜为0.30.5MPa，浆液粘度0.080.09Pa.s，配比为水泥：膨润土：水1：1.2：1。插入袖阀管：袖阀管采用48mm壁

6、厚4mm的PVC管，分节长度为46m。依次下放袖阀管至孔底，第一节袖阀管底部用堵头封闭，相邻两节袖阀管用套箍联接。下放袖阀管时在管中加入清水，减少袖阀管的弯曲，尽量使袖阀管位于钻孔的中心。袖阀管接至地面以上0.3m后用彩条布包裹孔口，防止杂物进入管内。套壳料浆液初凝后，钻孔口0.71.0m范围内用C15细石混凝土掺加3的速凝剂封堵，防止注浆时浆液窜至地面。（4）注浆盾构机通过过程及通过前后，对地面及楼房进行监测，当地面或楼房沉降变形达到下列值时进行补强注浆加固：、当地面沉降超过30mm时；、当房屋倾斜超过2时。当沉降变形超过以上数值时，及时组织进行注浆。注浆工艺如下：下放注浆芯管：注浆芯管采用

7、2m一节20镀锌钢管制成，节间用螺纹套管连接。注浆芯管下放时，防止地面泥浆回灌入袖阀管内，造成注浆芯管下放及提管困难。注浆：浆液采用水泥水玻璃双液浆作为注浆材料，具体注浆参数如下表所示。表3.2-1 水泥水玻璃双液浆主要参数表 序号项 目参 数1水灰比（w:c）0.8：11.2：2扩散半径（m）0.753体积比（c:s）1:4波美度2030Be5凝胶时间100120/1201506初始注浆压力（MPa）081.07正常注浆压力（MPa）1.21.58最大注浆压力（MPa）1.82.09注浆速度（/min）1020根据水灰比计算出每桶需加水、水泥用量，搅拌至少5min，待缓凝剂充分溶解后，加入水

8、泥继续搅拌。注浆过程中，若出现注浆压力太低，可能存在浆液外逸或土层中有大的空洞，分析原因，确认浆液未流进地面排水管等市政管道后，必须继续进行注浆，直到注浆压力能上升至1.21.5 MPa为止。在注浆的同时，必须即时进行地面沉降及房屋变形观测，防止注浆压力太大而使地面隆起或房屋发生变形。3.3、1#楼范围隧道内土体预注浆加固根据地质资料显示，碧海花园1#楼对应隧道范围土体为上软下硬地层，隧道上半断面及拱顶以上为砾质粘性土，下半断面为中、微风化花岗岩。在该地层中掘进时，容易对拱顶地层扰动，造成上部土体沉降超限或者塌陷。对此地层，采用注浆加固的方法，提高上部土体的强度。因隧道范围在楼房内，且楼房桩基

9、础复杂，无法从地面进行注浆加固，因此采用从2#竖井小里程掌子面进行注浆加固。（1）、注浆加固范围沿线路纵向，从2#井小里程掌子面向碧海花园方向注浆，注浆有效长度15m，横向及竖向加固范围为隧道拱腰以上及拱顶周围2m土体，见图3.3-1。（2）、注浆加固方法采用从隧道内掌子面进行劈裂注浆，浆液采用水泥水玻璃双液浆。注浆有效长度为15m，采用一台电动地质钻机和一台SYB60-5型双液注浆泵组织施工。 图3.3-1碧海花园楼下加固平面图图3.3-2竖向加固范围（3）、施工工艺及技术措施加固注浆设计参数注浆设计参数表参数名称参数值备注注浆管长15 m加固有效范围长15m，拱腰以上及拱顶外侧2m扩散半径

10、0.75m注浆压力0.52.0MPa注浆管材料及管径PVC42mm注浆方式后退式注浆量数量12.2m3/孔（平均），共注浆25孔2040s注浆材料注浆材料均采用普通水泥-水玻璃双液浆，注浆材料配比如下：普通水泥-水玻璃双液浆（C-S浆）：水泥浆水灰比W:C=0.8:11:1、水泥浆和水玻璃体积比C:S=1:1、水玻璃浓度38Be。注浆顺序注浆顺序先施作注浆孔，再施作检查孔。注浆孔顺序按由外到内，从下往上施工， 注浆顺序为：先外圈后内圈，即4号圈注浆完成后进行3号圈注浆，最后进行1号圈注浆，详见图3.3-3掌子面注浆孔布置图。图3.3-3掌子面注浆孔布置图图3.3-4掌子面注浆纵剖面图注浆工艺A

11、、端头墙施工矿山法端头墙采用C20网喷混凝土，厚80cm，中间为玻璃纤维筋格栅。端头墙在矿山法施工时已经做完。B、钻孔采用钻机成孔，钻孔精度控制在1%以内。C、置入PVC注浆管，PVC每隔50cm钻一组射浆孔，射浆孔外包橡皮套。D、封闭PVC管和孔壁之间的间隙，防止浆液沿PVC管外壁串浆。图3.3-5注浆流程图E、在PVC管内插入注浆芯管（含止浆塞）进行分段注浆。首先加大压力使浆液顶开橡皮套，在土体产生劈裂，并沿着裂缝扩散，扩散范围受注浆压力、时间、浆液配比、土层特征等因素的影响，一般从端部每一米注浆一次，达到一定的压力后，后退一米再注浆，这样重复进行。注浆完成后，清洗管内残留浆液，以便于第二

12、次重复注浆。F、注浆结束标准注浆结束标准按定量定压相结合的原则，以定压注浆为主。注浆结束标准：注浆压力稳定上升，达到设计终压；浆液注入量达到设计值80%以上，并持续稳定10分钟以上后，不进浆或进浆量很少时，即可停止注浆，进行封孔作业。G、效果检查与补孔注浆根据现场钻孔所揭示的地质状况，进行钻孔检查。检查孔应不坍孔、不渗水。若达不到效果则将检查孔作为注浆孔进行注浆，注浆结束后再钻检查孔进行效果检查，直至达到加固效果。3.4、盾构掘进过程控制3.4.1通过前准备工作（1）设备检修在盾构机通过前，全面检修盾构机，对盾构机存在的一些问题彻底解决，为盾构机过建筑物做好准备。其中包括：A驱动动力系统，如电

13、机、油马达、高压油管等。B电气控制系统中的电磁阀、接触器以及传感器。C注浆系统，检修注浆泵、清通注浆管路，使之保持畅通。D渣土改良装置，检修泡沫泵、水泵，清通管路，使之保持畅通。E运输系统，含皮带机及电瓶车。改造皮带机，在螺旋泵出口处的皮带下部设置刮泥板，使之少落泥；尤其是电瓶车，必须保证刹车系统正常工作。F盾尾排水设备，潜水泵为备用设备。G检查铰接密封、盾尾密封，保证各部位具有良好的密封性能。（2）监测点布设在盾构机通过前，做好监测点布置，并取得原始数据。（3） 刀具磨损检查、更换在盾构掘进进入碧海花园楼房之前15m位置（DK4+466.8），对刀具进行检查更换。（4） 隧道开挖影响范围商铺

14、及住户撤离在盾构机距离房屋15m之前，撤离一楼住户人员，并为其提供食宿，待盾构机顺利通过并监测稳定后，恢复正常营业、生活。3.4.2掘进参数控制盾构通过楼房时，严格控制掘进参数以及管片拼装、注浆质量，保证盾构机平稳、快速通过，并将地表及建筑物沉降控制在设计值之内。（1）控制掘进速度 保持盾构正常掘进，在盾构机通过楼房过程中，将掘进速度控制在30mm50mm/min。以便保证出土量、正面土压力及注浆均匀、及时。（2）严格控制正面土压力，注浆量和注浆压力一般情况下，正面土压力、注浆量和注浆压力过大将可能导致地面隆起，相反正面土压力、注浆量和注浆压力过小将可能导致地面沉降。所以盾构掘进时必须加强施工

15、监测，根据监测结果严格按照地面下沉及隆起量控制正面土压力、注浆量和注浆压力。根据地质、水文及隧道埋深情况按理论计算土压力、注浆量、注浆压力。土压力式中：静止土压力静止土压系数 掘削地层的土体容重（kN/m3）=18 kN/m3H拱顶到地面的覆盖土层厚度（m）H=19.5m有效内摩擦角，=27.30=（1-0.458）*18*19.5=190.2kN/m2，即1.90bar。盾构掘进过程中必须控制好土仓压力波动，防止压力波动太大造成对拱顶土体扰动，发生拱顶土体沉陷。压力波动值控制在0.2bar。每环注浆量D1理论掘削外径D1=6.28m D2管片外径D2=6m每环长度=1.5m注入率，一般取1.

16、31.8，根据该地区施工经验，取=1.5。在通过时采取土压平衡模式进行掘进，为控制地表沉降设定掘进土仓压力为1.92.1bar。同时根据类似工程施工经验，注浆压力等于土压力加上0.1MPa0.2 MPa。盾构过楼房时注浆压力暂取2.03.0bar，注浆量为6m3/环。根据始发段掘进情况及实际监测情况，在理论计算的土压力、注浆量、注浆压力值基础上进行调整。（3）二次注浆当管片与岩壁间的空隙充填密实性差，致使地表沉降得不到有效控制或管片衬砌出现较严重渗漏时，采取二次注浆措施。施工时每隔10m进行二次注浆，通过二次补强注浆有效控制地表沉降。二次注浆采用双液浆作为注浆材料，能对同步注浆起到进一步补充和

17、加强作用，同时也对管片周围的地层起到充填和加固作用。二次补强注浆量根据地质情况及注浆记录情况，分析注浆效果，结合监测情况，由注浆压力控制。注浆压力控制在23bar。（4）出土量控制每掘进一环对应理论开挖虚方土体体积：V=（D2/4）*L*a 式中：D理论掘削外径D=6.28m L每环长度L=1.5ma土的天然密实体积与虚方体积系数，取a=1.3。则：V=3.14*6.28*6.28/4*1.5*1.3=60.3 m3 掘进过程中，时刻注意控制掘进速度和螺旋输送机出土速度，使掘削土量等于出土量，以保证不多出土，保证掌子面及拱顶土体稳定。3.4.3 防泥饼措施本区段盾构主要穿越的地层为砾质粘性土、

18、全风化花岗岩，而由于盾构机刀盘自身的制约（中心区开口率低），盾构在高粘性土或砂砾岩等地层中掘进时可能会在刀盘尤其是中心区部位产生泥饼，当产生泥饼后，掘进速度急剧下降，刀盘扭矩也会上升，大大降低开挖效率，甚至无法掘进。对刀盘结泥饼的预测：对掘进参数进行比较，如果出现刀盘扭矩显著增大，推进速度降低，推力增大的情况，且出渣温度过高（50），则可判断刀盘或者土仓内已结泥饼。因此，施工中采取以下主要技术措施防止泥饼形成：（1）加强盾构掘进时的地质预测和出土管理，特别是在粘性土中掘进时，更加密切注意开挖面的地质情况和刀盘的工作状态。（2）调整泡沫注入量，减少碴土的粘附性，降低泥饼产生的机率。（3）一旦产生

19、泥饼，及时采取对策。当判断泥饼刚形成时，可通过间断调整刀盘转动方向、调整泡沫注入量来消除泥饼。或者采用泥饼分散剂，对土仓内土体进行浸泡，使其分散。必要时采用人工处理的方式清除泥饼。3.4.4 防喷涌措施盾构施工中，造成喷涌的原因很多，主要有以下几种：富水沙土地层引发喷涌；富水断裂带引发喷涌；江河下隔水层被击穿引发喷涌；已成隧道渗流水汇集到开挖面引发喷涌。但不管什么原因引起的喷涌，都有一个共同特点，即都有一个补给充足、迅速在密封土仓螺旋输送器出口处形成水头压力的水源。因此，防止喷涌，其主要方法就是分析原因，进行“治水”。本段隧道范围及拱顶主要为砾质粘性土、全风化花岗岩，会引起喷涌的主要原因就是已

20、成型隧道背后渗流水汇集到开挖面。因此，在该段掘进要防止喷涌，就必须对隧道背后渗流水汇集通道进行封堵。根据以往施工经验，采取对背后同步注浆补充二次注浆的方式，对管片背后空隙进行密封，能有效防止管片背后汇水通道的形成。因此，本段隧道掘进过程中，将在桥架与1号台车连接位置每隔6环做二次注浆封水环，以防止管片背后汇水通道的形成造成喷涌。二次注浆采用水泥水玻璃双液浆，注浆以压力控制，注浆压力控制范围2.03.0bar。3.5 加强掘进过程施工管理在盾构距离碧海花园15m位置起直至盾构机离开碧海花园15m段掘进时，全天24小时设置值班领导，加强穿越过程中的管理工作，包括隧道掘进施工、施工协调、施工监测信息

21、分析等。值班领导按工作内容分为两个小组：现场施工协调小组以及技术小组。分工如下：现场施工协调组：由生产副经理高瑞、副经理刘鹏担任，分别负责白班和夜班，负责施工生产的组织协调，保证盾构下穿房屋过程的顺利进行。技术小组：由工区总工徐天生和副总工周向伟担任，分别负责白班和夜班，负责整个穿越过程中盾构掘进参数的设置以及根据监测数据及时分析并调整掘进参数。4、施工监测4.1 施工监测目的本区间工程所采用的施工方法为盾构法，施工过程中必然会对地层产生扰动，有可能引起地表、附近重要或高大建筑物变形或沉陷，危及附近建筑物的安全。因此，在施工过程中，必须制定详细的监测方案，并根据监测成果，及时反馈信息，指导施工

22、，以确保建（构）筑物及作业人员的安全。4.2监测方案4.2.1地面沉降监测地面沉降控制标准为-30mm+10 mm，房屋基础沉降控制在15mm以内。地面沉降情况直接引导盾构掘进时的参数调整。所以盾构下穿建筑物时必须加强对地面监测，原则上在盾构推进轴线上每5 m布置一个地面沉降观测点。盾构掘进，对建筑物前后15m地面观测点和建筑物的沉降点要加大观测频率，要求每三个小时观测一次，直至地面及建筑物沉降稳定为止。观测人员要及时将观测数据整理分析后把地面沉降信息反馈给项目总工和土建工程师，由项目总工和土建工程师根据情况决定调整盾构掘进参数与否。调整参数幅度控制在20%以内。（1） 监测方法：用精密水准仪

23、进行测量。（2） 监测点布置：地表隆陷测点按每5m间距沿隧道中线布置；监测横断面每10m布置一个横断面。 图4.2-1 地表隆陷测点横断面布置图（3）监测点大样见下图： 图4.2-2 地表测点布置大样图4.2.2建筑物变形的监测在施工期内对碧海花园小区的楼房的沉降变形进行实时监测。监测项目为：建筑物沉降、倾斜、裂缝。（1）、沉降监测、建筑物沉降测点布设在每栋建筑物四角结构柱上适当布设沉降观测点，并在每栋建筑物长边结构柱（碧海花园建筑物均为矩形）适当加布沉降观测点，共30个测点。、建筑物沉降测点布设方法直接在建筑物结构柱上钻孔将监测标志插入然后用树脂类胶体固定。、建筑物沉降监测的仪器沉降监测采用

24、拓普康DL-101C精密水准仪及配套铟瓦水准尺、观测方法本次建筑物沉降监测采用二级沉降观测附合高程线路观测，观测时以某一检核过的基准点为起点按照规范要求测设一条附合水准路线，分别对范围内的各监测点进行观测，附合至另一基准点上，对附合线路上测点密集处配以碎部测量，观测数据自动记入仪器。沉降观测时为减小误差，将固定观测线路、测站、仪器、人员。（2）、建筑物倾斜、建筑物倾斜测点布设建筑物倾斜测点与建筑物沉降测点共点， 12个测点。、建筑物倾斜测点布设方法与建筑物沉降测点共点。根据建筑物地基不均匀沉降量s来换算：公式Q=Q 倾斜值S地基A、B两点间不均匀沉降量 L地基AB之间距（3）、建筑物裂缝、裂缝

25、观测点布设通过对建（构）筑物的裂缝调查，对裂缝摄影及描述，建立建（构）筑物的裂缝状况档案。每条裂缝至少布置两组观测标志，一组在裂缝的最宽处，另一组在裂缝的末端。每组标志由裂缝两侧各一个标志组成。、裂缝测点布设方法在需要观测的裂缝所在位置，选用可行性较强的监测标志。选择在有代表性的位置，于裂缝两侧各布设一个标点（两标点的距离不得少于150mm）。在裂缝的两侧画线作标志，或在混凝土表面绘制方格坐标或采用贴石膏板的方式制作标志。、裂缝监测的仪器游标卡尺、刻度放大镜、数码相机。当建筑物多处发生裂缝时，应先对裂缝进行编号，然后分别监测裂缝的位置、走向、长度及宽度等。对与混凝土建筑物上裂缝的位置、走向及长

26、度的监测，是在裂缝的两端用油漆画线作标志或作石膏板的标志，或在混凝土表面绘制方格，用游标卡尺配合放大镜观测丈量。根据裂缝分布情况，可对重要的裂缝，选择在有代表性的位置于裂缝两侧各布设一个标点（两标点的距离不得少于150mm），用游标卡尺配合读数显微镜，定期测定两个标点之间距离变化值，以此来掌握裂缝的发展情况。对于较重要的裂缝，以及大面积多重裂缝，应用固定距离及高处设站进行近景摄影测量，通过对不同时期摄影像片的量测，确定裂缝变化的方向及尺寸。（4）、控制标准根据设计和招标文件相关要求，各监测项目的最大变形值按表4.2执行。一般当实际变形值达到最大允许变形值的80%时，须发出预警；当达到最大变形允

27、许值时，应发出报警，当首次报警后，若测点以较大的速率继续下沉变形，应视情况继续加大监测频率。表4.2-1 建筑物各监测项目最大变形允许值序序号监监测项目变变形特征最最大变形允许值速速率允许值11建建筑物沉降控制标准建建筑物沉降值302/d22建建筑物倾斜控制标准建建筑物倾斜值00.002（5）、测点布置平面示意图5、应急预案5.1成立应急领导指挥部在盾构穿越楼房的全过程中，成立应急指挥部。指挥部以项目经理为指挥长，负责穿越过程中的整体协调安排；以生产副经理和书记为副指挥长，分别负责技术方案的落实，以及实施过程中的对外协调；指挥部下设各职能小组，以项目部各部门人员和盾构队为组员。指挥部以及各小组成员在盾构穿越碧海花园的整个过程中必须保证手机24小时开机。5.2应急措施对盾构穿越过程中可能出现的异常情况和措施如下：（1） 掘进过程中遇孤石根据地质资料显示，该段地质复杂，地层变