成都地铁7号线土建6标科华南路站火车南站区间左线 100米掘进施工总结汇报材料.docx

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成都地铁7号线土建6标科华南路站火车南站区间左线100米掘进施工总结汇报材料

成都地铁7号线土建6标

科华南路站～火车南站区间左线

100米掘进施工总结汇报材料

中铁四局集团有限公司

成都地铁7号线土建6标项目经理部

2014年10月15日

目录

1、工程概况及地质概况1

1.1工程概况1

1.2地质概况2

1.3水文情况3

2、管片成环质量4

2.1100米拼装推进轴线偏差（高程、平面）4

2.2100米管片拼装质量6

3、施工监测数据分析6

3.2建筑物沉降7

3.3监测成果分析及总结8

4、掘进参数分析8

4.1始发段掘进参数确定8

4.2正常段掘进参数确定9

5、施工重难点15

5.1渣土改良15

5.2泡沫注入参数16

5.3推进泵压力17

5.4土仓压力17

5.5管片拼装质量18

6、盾构测量控制19

6.1导向系统监控及维护19

6.2始发段联系测量控制19

6.3掘进过程中的管片检测20

6.4管片沉降20

6.4.1管片沉降原因分析20

6.4.2管片沉降控制措施21

7、掘进质量控制21

7.1负环管片拼装21

7.2盾构姿态调整及控制22

7.3同步注浆22

7.4管片安装质量控制措施22

7.5洞门封堵24

7.6材料进场质量控制24

8、百米掘进小结25

成都地铁7号线6标火车南站~科华南路站区间自2014年5月26日起进入火车南站东端头井进行盾构机下井组装、调试验收工作。

科火区间左线于2014年9月12日盾构始发，并于2014年10月6日完成首100米试掘进。

本着总结前100米施工经验以指导剩余段工程施工的原则，现对100米掘进施工做如下小结：

1、工程概况及地质概况

1.1工程概况

本工程为火车南站～科华南路站盾构区间隧道，大体呈东西走向，盾构区间隧道起讫里程ZDK19+881.000~ZDK20+861.082，全长979.936m（短链0.146m）；右线YDK19+881.000~YDK20+861.082，全长980.082m，为双孔圆形隧道。

区间隧道为两条单线隧道，线间距12.00m～16.00m。

区间左、右线平面共设置4处曲线，最小曲线半径450m。

区间线路纵断面均采用V形坡，最大坡度为-2‰～-29‰～-6.216‰～8‰～28‰～2‰，线路埋深为16.19m～28.54m，隧道顶覆土约11.39m～23.74m。

图1-1火车南站~科华南路站盾构区间线路平面位置示意图

盾构施工始发场地设在火车南站，15#、16#两台盾构机从火车南站东端始发，掘进至科华南路站西端头接收。

1.2地质概况

（1）区间地质

段内均为第四系（Q）地层覆盖。

地表多为第四系全新统人工填筑（Q4ml）杂填土为主，其下为第四系全新统冲积（Q4al）粘性土、粉土、细砂及第四系上更新统冰水沉积、冲积（Q3fgl+al）卵石土夹砂透镜体；下伏白垩系上统灌口组（K2g）泥岩。

（2）不良地质与特殊岩土

拟建场地范围内无不良地质作用。

特殊岩土为人工填土、膨胀土、膨胀岩和风化岩。

区间隧道主要穿越<5-1-2>、<5-1-3>强、中风化泥岩和<3-8-3>密实砂卵石层。

图1.2-1火科区间盾构穿越地层统计图

表1-1火车南站～科华南路站地质

区间

环号

里程

地质

火车南站～科华南路站

1-59

ZDK20+861～ZDK20+772

<5-1-2>

60-88

ZDK20+772～ZDK20+729

<3-8-3>、<5-1-2>

89-134

ZDK20+729～ZDK20+661

<5-1-2>、<5-1-3>

135-443

ZDK20+661～ZDK20+198

<3-8-3>、<5-1-2>>、<5-1-3>

444-653

ZDK20+198～ZDK19+881

<3-8-3>、<3-5-2>、<3-4-2>

表1-1火车南站～科华南路站左线百米地质剖面图

1.3水文情况

（1）地表水

区间内未见地表水体。

（2）地下水地下水的赋存及类型

本区间段地下水主要有三种类型：

一是赋存于填土层的上层滞水，二是第四系砂卵石层的孔隙水，三是基岩裂隙水。

（3）地下水的补给、径流、排泄及动态特征

①地下水的补给、径流、排泄

本区属亚热带湿润气侯，多年平均降水量947mm及年降雨日达104天以上，充沛的降水量是地下水的重要补给来源之一，其入渗补给量占垂向补给量的23%左右。

另外，拟建场地地下水还接受北西方向过水断面的侧向径流补给。

地下水的径流形式主要为孔隙间渗流。

地下水渗流方向为水头相对较高处流向水头相对较低处，地下水径流方向大体由北向流向西南。

②地下水的动态特征

根据区域水文地质资料，成都地区丰水期一般出现在7、8、9月份，枯水期12、1、2月份，以8月份地下水位埋深最浅，其余月份为平水期。

在天然状态下，区内枯水期地下水位埋深3～5m；洪水期地下水埋深2～4m，近年来最高水位埋深约2.0～3.0m。

本次勘察期间该场地范围内地下水位埋深4.7～8.6m，稳定水位高程474.2～478.99m。

2、管片成环质量

2.1100米拼装推进轴线偏差（高程、平面）

经我部测量人员对已成型隧道管片进行轴线偏差测量，首推100米管片轴线偏差在允许规范范围内，其中最大水平偏差为第8环偏左32mm，最大高程偏差为第1环偏下90mm，详细数据见下表“100米拼装隧道圆环轴线位置记录表”。

表2-1100米拼装隧道圆环轴线位置记录表

环号

水平姿态

（mm）

垂直姿态（mm）

环号

水平姿态

（mm）

垂直姿态（mm）

环号

水平姿态

（mm）

垂直姿态（mm）

1

-21

-90

26

-22

-36

51

-7

-7

2

-19

-69

27

-24

-32

52

-7

-9

3

-25

-51

28

-20

-27

53

-7

-10

4

-29

-42

29

-20

-21

54

-1

-10

5

-31

-35

30

-15

-20

55

-1

-11

6

-31

-23

31

-8

-12

56

-5

-4

7

-30

-20

32

-5

-15

57

-8

-3

8

-32

-19

33

-3

-11

58

-10

-8

9

-30

-18

34

5

-9

59

-11

-20

10

-29

-19

35

6

-17

60

-13

-15

11

-28

-22

36

9

-20

61

-15

-12

12

-28

-35

37

10

-21

62

-13

-10

13

-23

-32

38

3

-11

63

-8

-7

14

-16

-25

39

4

3

64

-5

-25

15

-17

-12

40

3

4

65

-8

-15

16

-15

-7

41

0

-4

66

-9

-3

17

-12

2

42

1

-12

67

-7

1

18

-19

6

43

-7

-12

68

-11

-3

19

-23

-17

44

-6

-17

69

-9

-12

20

-21

-20

45

-1

-19

70

-12

-15

21

-25

-17

46

-8

-13

71

-18

-20

22

-21

-19

47

-9

2

72

-16

-12

23

-18

-23

48

-2

4

73

-18

-12

24

-24

-29

49

-4

-2

74

-11

-6

25

-24

-37

50

-5

-3

75

-9

-24

2.2100米管片拼装质量

我分部已对前100米成型隧道的管片进行了检查，并记录好管片错台、破损、渗漏水现象，经检查发现前100米管片错台2处，管片破损2处，无渗漏水现象。

具体数据详见“100米管片质量缺陷统计表”。

表2-2100米管片质量缺陷统计表

环号

错台

渗漏水

破损

备注

位置

大小cm

位置

面积

9

9点

1

11

2点

1.5

56

11点

50cm×10cm

12点

45cm×10cm

3、施工监测数据分析

通过对周边环境的详细调查,区间左线盾构施工前100米中，隧道主要为侧穿天府立交高架桥。

施工中沿线地表沉降警界值为30mm；地表隆起警界值为10mm；每天的变化速率不超过3mm／d。

建筑物沉降警界值为10mm，每天的变化速率不超过3mm／d。

火车南站~科华南路站盾构区间里程ZDK20+861.082~ZDK20+760.582（盾构前100米的线路长度）。

3.1地表沉降

本区间段左线盾构机从2014年9月12日始发至目前为止，地面监测点日沉降最大变化日期为2014年09月20日，里程为YDK20+850，累计变形量为：

-5.76mm，变形速率为：

-0.56mm/d。

该点位于始发端头11米处,均未超报警。

图3-1-1左线100米地表监测汇总曲线图

图3-1-2左线100米地表最大沉降点曲线图

3.2建筑物沉降

我部左线隧道在ZDK20+816~ZDK20+847穿越天府立交高架桥，建筑物沉降累计变形最大测点为：

QD06-01，累计变形量为：

-1.62mm，且沉降已稳定。

未达到建筑物沉降警界值为10mm，符合施工要求，详见图3.2。

图3-2-1左线100米天府立交监测汇总图

图3-2-2左线100米天府立交最大沉降点曲线图

3.3监测成果分析及总结

对地表、建筑物监测数据的总结分析如下：

①盾构掘进的过程中，地面沉降主要发生在刀盘位置及盾尾的位置。

②控制地面沉降的有效措施是控制好同步注浆量，经比较发现，注浆量控制在4.5~5.5m3是沉降情况是较为理想的，同时在后续施工过程中根据地表沉降情况，及时安排进行二次注浆进行处理可以达到较好的处理。

在科火区间盾构右、左线隧道前100米施工中，通过监测，掌握了其周边环境在地铁盾构隧道施工过程中的动态变化，及时地进行了预测和信息反馈，用监测成果调整盾构掘进参数并指导施工，达到了信息化施工的目的，为以后的工程作了技术储备。

4、掘进参数分析

4.1始发段掘进参数确定

盾构掘进参数的确定是通过掘进实践验证其合理性，由理论计算后再通过实践进行修正。

因此，我们在始发段地质条件下选择了具有代表性的地层断面来计算掘进参数。

我们选择了两个典型断面，一是选取盾尾完全进入端头墙时刀盘所处位置；二是选取盾构掘进100米时刀盘所处位置；作为土压平衡模式掘进参数的计算断面。

通过理论计算结合我部以往的盾构施工经验，盾构始发前我们拟定了如下表的盾构掘进参数。

表4-1始发段的理论掘进参数

序号

掘进参数

参数值

备注

1

推力

800～1000t

2

刀盘扭矩

2000～3000KN.M

3

推进速度

2～4cm/min

4

土仓压力

0.8～1.1bar

5

注浆压力

2.0～3.0bar

6

注浆量

5～5.5m3

4.2正常段掘进参数确定

按以上拟定的掘进参数指导盾构掘进，但实际掘进过程必须根据地面的监测情况对上述参数进行动态管理和调整。

下表及曲线图是左线隧道始发端掘进现场参数的现场记录，为在中铁装备盾构机自动采集系统在盾构推进过程中自动生成的掘进报告提取，完全真实反应盾构推进情况。

表4-2-1100米掘进参数统计表

序号

出土方量

m3

出土重量

t

刀盘扭矩

KN.M

总推力

KN

土压

bar

速度

mm/min

1

58.3

112.5

968

4576

0.41

14

2

58.5

112.9

1736

7396

0.7

14

3

58

111.9

1635

8312

0.98

17

4

58

111.9

1745

9074

0.95

17

5

58.5

112.9

1563

8781

0.94

15

6

58

111.9

1972

9467

0.9

17

7

59.1

114.1

2073

9483

0.7

17

8

58

111.9

1926

10855

0.9

17

9

58.5

112.9

2213

10411

1

22

10

59

113.9

2320

11005

1

19

11

59.1

114.1

2265

11681

0.96

20

12

58

111.9

2789

11977

0.93

19

13

58.8

113.5

3145

12977

0.96

15

14

59

113.9

3226

13242

1

17

15

58.9

113.7

2984

13033

1

19

16

58.5

112.9

3220

13828

1.06

35

17

58.9

113.7

2875

13525

0.93

27

18

58.6

113.1

3152

13418

0.99

22

19

58.9

113.7

3122

13313

1.02

18

20

58.8

113.5

3497

13342

1.03

29

21

59

113.9

2651

13385

1.08

23

22

58.5

112.9

2889

13234

1.o5

31

23

59

113.9

2845

12557

1.09

31

24

58

111.9

3089

12301

1.06

31

25

58.7

113.3

2835

13038

1.03

29

26

59.2

114.3

2916

12955

1.07

32

27

59.2

114.3

2927

12589

1.04

32

28

58.5

112.9

2809

13261

1.07

34

29

58

111.9

3093

13722

1.01

29

30

59.5

114.8

2822

13895

1.04

28

31

58.5

112.9

3159

13766

1.08

28

32

58

111.9

2912

13726

1.05

28

33

59.5

114.8

2962

13778

1

25

34

58

111.9

3366

14676

1.07

28

35

59.5

113.9

3043

14906

1.06

26

36

58

111.9

3810

14442

1.02

37

37

59.5

114.8

3430

14436

1.06

34

38

58

111.9

3328

14654

1.07

28

39

58.5

112.9

2991

15219

1.04

28

40

58

111.9

2455

14522

1.04

26

41

58.5

112.9

2744

14255

1.07

26

42

58

111.9

2524

14171

1.06

27

43

59

113.9

3006

14321

1.09

27

44

58

111.9

3211

14572

1.02

32

45

59

113.9

3195

14332

1.03

32

46

58.5

112.9

3166

14705

1.06

41

47

58

111.9

3073

14311

1.03

40

48

58

111.9

3274

14201

1.07

41

49

58.5

112.9

2647

12549

1.08

34

50

58

111.9

2702

12471

0.9

37

51

58

111.9

2817

12665

0.9

37

52

59

113.9

2502

11915

1

32

53

58

111.9

2387

11620

1.04

34

54

58

111.9

2571

11975

1

38

55

58

111.9

2596

11981

1.07

35

56

58

111.9

2921

12929

0.9

37

57

58

111.9

2337

11644

0.9

31

58

59

113.9

2759

12137

0.9

34

59

58

111.9

2889

12371

1

38

60

58

111.9

2780

12197

1.02

38

61

58

111.9

2864

11857

1.06

41

62

58

111.9

2933

12060

1

40

63

58

111.9

2618

11357

0.9

41

64

58

111.9

2925

12035

0.9

35

65

58

111.9

2752

12330

0.91

37

66

58

111.9

2688

12365

1

39

67

59

113.9

2650

12395

1

37

图4-2-2100米掘进出土量统计图

盾构正常段推进主要涉及到的参数有：

土仓压力、盾构机总推力、推进速度、刀盘扭矩，刀盘转速、螺旋输送机扭矩、转速、出土闸门开度，同步注浆压力、注浆量，盾尾油脂注入压力、注入量，加泥、加泡沫注入系统的注入压力、注入量等。

但其中影响盾构姿态较大的主要参数是土仓压力、盾构推力、刀盘扭矩、掘进速度，根据盾构机控制系统数据表明，并绘制相应曲线图，对该段数据进行比对，进行前100米段掘进参数分析。

图4.2-1100米刀盘扭矩多环分析图

图4.2-1100米推力多环分析图

图4.2-1100米刀盘转速多环分析图

图4.2-1100米上部土仓压力多环分析图

盾构施工过程中，必需根据地层变化、盾构隧道埋深等各类条件变化而变化的，故而施工期间必需及时调整盾构推进参数，但本区段的各类土层力学参数基本类似，盾构埋深变化较小，盾构参数变化具有一定的规律性，根据掘进参数统计结果分析：

区间上覆地层主要是<1-2>人工杂填土、<2-2>黏土层、<2-5-1>粉细砂层、<3-8-2>中密卵石层、<3-8-3>密实卵石层。

隧道洞身穿越的地质主要为<5-1-2>强风化泥岩、<5-1-3>中风化泥岩。

泥岩属于易膨胀岩，具弱膨胀性，属风化岩，全风化泥岩已完全呈土状，强风化呈半岩半土、碎块状，软硬不均，具有遇水软化、崩解，强度急剧降低的特点。

中等风化泥岩：

褐红色、紫红色，中厚层状，泥质或微钙质结构，泥质胶结。

岩芯多呈柱状，少量呈碎块状，较完整。

本区间盾构配置为土压平衡式中铁装备，总结100米段的掘进参数主要为平均推力11000kN，刀盘的平均扭矩为2500KN·m，平均推进速度为22mm/min，土压力平均为1.13bar，刀盘的扭矩、推进速度与盾构机推力的变化趋势是一致的，随推力的变大而变大。

从施工过程中的沉降监测和盾构机及管片的姿态监测情况看，在该类地层中，盾构掘进保持上述平均值均衡推进是可以值得借鉴和参考的。

区间隧道前100米处于29‰的大下坡，同步注浆浆液跟随盾构机推进在盾尾处堆积，在施工过程中，同步注浆压力约为3.5bar。

在5~10环推进过程中，同步注浆配比水泥：

水：

砂：

粉煤灰：

膨润土=270:

495:

795:

260:

100，初凝时间为5小时，采用上部2根注浆管进行同步注浆，二次注浆及时跟进。

针对以上情况，我部总结如下：

①盾构机总推力控制在10000～11000kN，刀盘扭矩控制在2000～2600kN·m，土仓压力控制在1.0～1.2bar，能够较好的控制盾构掘进及姿态。

②盾构掘进速度目前我部控制30～40mm/min，同步注浆量控制在4.5～5.5m3/环、二次注浆量根据管片上浮量压注可控制管片成环质量。

③区间左线首百米推进过程中每环出土量控制在58～60m3之间，我部使用的中铁装备盾构最大开挖直径对应的土方量为46.4m3，控制出土虚方系数在1.25~1.33之间。

④区间左线百米推进过程中，地表沉降量偏大的情况主要发生在管片脱出盾尾后，因此后续需要加强同步注浆及二次注浆管理。

综上所述，经过区间左线百米的掘进，我部总结掘进参数列表如下：

序号

掘进参数

参数值

1

推力

10000～11000kN

2

扭矩

2000～2600kN·m

3

推进速度

30～40mm/min

4

土仓压力

1.0～1.22bar

5

注浆压力

2.0～3.0bar

6

注浆量

4.5～5.5m³

5、施工重难点

5.1渣土改良

火科区间前100米地层为全段面泥岩地层，其主要特征：

1、土体粘度大，易结泥饼；

2、改良材料不易进入切削下来的土体内部将其改良成流塑性渣土；

3、皮带易打滑。

在前期右线百米掘进的时候渣土改良环节中无法达到理想的状态，出来的渣土都是大块的且外面包裹着一层改良外加剂，渣土堆积在出渣口下方，出现打滑现象，严重影响施工进度，后调整渣土改良参数右线百米均出土顺畅，同时我部在左线掘进时利用右线渣土改良措施，从目前状况来看，左线百米掘进渣土改良效果均良好。

表5-1渣土改良参数表

左线改良参数

4路、原液比例3%、膨胀率14、

1路流量：

300L/min

2路流量：

200L/min

3路流量：

200L/min

4路流量：

300L/min

总流量：

1000L/min

刀盘喷水+膨润土系统加水6m³左右

出渣流畅

30~40mm/min

图5.1-2渣土改良效果

5.2泡沫注入参数

①-4~-1、1—10环：

泡沫浓度3%，注入率30%，注入压力平均为1.8bar，液体流量平均为80L/min，空气流量平均为366.8L/min。

②11—41环：

泡沫浓度2%，注入率30%，注入压力平均为2.5bar，液体流量平均为70L/min；空气流量平均为385L/min。

③42—68环：

泡沫浓度3%，注入率30%，注入压力平均为2.8bar，液体流量平均