矿山法盾构施工定稿版本.docx

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矿山法盾构施工定稿版本

深圳地铁2号线（蛇口线）东延段工程

【侨香站～香蜜站（原香蜜湖北站）】区间

盾构过矿山法隧道

施工方案

编制

审核

审批

中铁隧道－深圳市政联合体深圳地铁2222标项目经理部

二○一○年一月十八日

目录

一、编制依据1

二、工程概况1

三、施工方法2

3.1施工流程2

3.2盾构过矿山法隧道前期准备2

3.2.1矿山法隧道前期内径复测2

3.2.2盾构进入矿山法隧道前堆渣准备3

3.2.3物资、设备的准备3

3.3施工工艺3

3.3.1到达段掘进施工3

3.3.2破除洞门4

3.3.3盾构上导台5

3.3.3.1圆形导台施工5

3.3.3.2盾构接收上导台主要工作6

3.3.3.3盾构刀具、设备检修8

3.3.4盾构推进8

3.3.4.1盾构机推进过程中受力分析8

3.3.4.2盾构推进过程中姿态控制10

3.3.5盾构管片拼装12

3.3.6壁后注浆回填12

3.3.7盾构离开导台进入盾构法隧道16

四、施工注意事项17

4.1盾构出洞时，堵头墙的“防塌”措施17

4.2矿山法段渗漏水较大，排水困难17

4.3推进时隧道发生上浮现象17

4.4在隧道接口处进入盾构法隧道初始时，盾体发生旋转17

五、设备人员投入17

六、隧道测量监控18

七、技术质量保证措施及安全控制措施19

7.1质量保证体系19

7.2技术保证措施20

7.3质量控制措施20

7.4安全控制措施21

一、编制依据

1、深圳地铁2号线（蛇口线）东延段工程侨～香区间暗挖段施工设计图纸；

2、深圳地铁2号线（蛇口线）东延段工程侨～香区间竖井及横通道结构图

3、深圳地铁2号线（蛇口线）东延段工程侨香站～香蜜站区间结构施工图；

4、国家、广东省及深圳市现行的技术标准和规范；

5、《砌体结构设计规范》GB50007-2002。

二、工程概况

根据侨香站～香蜜站区间地质情况，自里程ZDK20+386.114至ZDK20+050间地质情况复杂，多为<9-3>中等风化花岗岩、<9-4>微风化花岗岩，岩质坚硬，盾构开挖掘进难度大，甚至需要采用机头爆破或是劈裂等工法，既危险又复杂，故本段区间考虑采用盾构法＋矿山法结合施工工法，即先采用矿山法施工隧道初支，然后再利用盾构空推通过本段区间隧道，同时由盾构拼装管片形成矿山法隧道的二衬，二衬和初支之间的孔隙采用粒径小于10mm的圆滑豆砾石填充，然后注浆填充碎石间的空隙，最终由豆砾石混凝土和管片共同构成矿山法隧道的二衬，矿山法施工隧道的设计内径为6400mm。

矿山法段左线里程为ZDK20+050.000～ZDK20+390.114，右线里程为YDK20+050.000～YDK20+386.8，区间长度：

左线为340.114m，右线为336.8m，合计676.914米，线间距约13.2～27.06m。

本区间隧道纵断面线路以8.2‰上坡掘进。

里程ZDK20+373.684～ZDK20+167.903（YDK20+331.142～YDK20+154.929）为R600m圆曲线，里程ZDK20+050.00～ZDK20+135.346（YDK20+104.810～YDK20+050.00）为R650m圆曲线。

隧道拱顶埋深为11.7m～21.7m。

如图2-1所示：

图2-1矿山法（盾构拼装管片）隧道分布示意图

三、施工方法

3.1施工流程

图3-1过矿山法施工流程图

3.2盾构过矿山法隧道前期准备

3.2.1矿山法隧道前期内径复测

因为矿山法隧道设计内径为6400mm,盾构刀盘本体（去除外沿刮刀）外径为6280mm,两者的间隙只有60mm，并且于里程ZDK20+373.684～ZDK20+167.903（YDK20+331.142～YDK20+154.929）为R600m圆曲线，里程ZDK20+050.00～ZDK20+135.346（YDK20+104.810～YDK20+050.00）为R650m圆曲线的弧形隧道，由于隧道净空小，盾体自身为刚性体，盾构机在这个地段特别容易与矿山法隧道内壁相碰。

故而，在盾构机进入矿山法隧道前，必须对矿山法隧道全断面进行复测，确定其椭圆度是否符合后期盾构施工的要求。

为了后期盾构施工顺利，必须要求测量班组每隔5米利用测量设备或事先预备的R3200mm钢环来确定隧道的椭圆度，若有欠挖的地方，必须采用整平处理。

3.2.2盾构进入矿山法隧道前堆渣准备

盾构进入矿山法隧道时，刀盘前端下半部采用豆砾石堆填充以建立拼装管片所需的反作用力，并考虑其推进过程中的损失，我们还必须每隔一段距离准备好豆砾石堆以补充损失量，而这些工作必须在盾构机进入矿山法隧道前准备妥当。

3.2.3物资、设备的准备

因为盾构过矿山法隧道困难较多，突发情况较多，为保证施工质量与工程进度，不仅要同步注浆，还需壁后注双液浆，机头喷射5mm～8mm圆滑豆砾石和机头喷射C25混凝土等工作，并且在实际施工中物资的损耗较大，设备负荷较重，故而必须做好物资、设备方面的准备，以保证盾构施工顺利进行。

3.3施工工艺

3.3.1到达段掘进施工

盾构到达矿山法前30m为到达段掘进，到达段盾构到达段的地质为Ⅱ类围岩，穿越地层为全、强风化花岗岩地层。

盾构机进入到达段后，要严格按照以下要求进行控制：

1）、在盾构机到达前50米、前10米均需对吊出井及拼装管片段矿山法隧道内所有测量控制点进行一次整体、系统的控制测量复测和联测，对所有控制点的坐标进行精密、准确地平差计算，并对激光经纬仪复检和盾构机机头位置人工测量。

盾构贯通前30米和10米需对TCA托架三维坐标进行人工复测。

2）、在盾构机机头进入距矿山法隧道堵头墙15米范围后，首先减小推力、降低推进速度和刀盘转速，并控制出土量。

无论在何种情况下，推力不得大于1000t，且盾构机推进速度小于20mm/min。

在抵达堵头墙的最后三环，须进一步减小推力、降低推进速度，掘进速度控制在5～10mm/min。

3）、盾构机在到达段掘进过程中，土仓上部压力控制在0.5bar～0.8bar，距矿山法隧道堵头墙2m范围时需进一步降低土仓压力直至采用空仓掘进，避免由于土仓压力过大造成矿山法堵头墙发生倾斜坍塌。

4）、盾构机进入到达段时，首先逐步减少推力，降低推进速度，加强掘进出土量的监控频次。

其掘进参数见表3-1，表3-2。

表3-1到达段掘进参数表

编号

项目

参数

适应范围

1

土层压力

50kpa～80kpa

YDK20+386.8--YDK20+402.8

ZDK20+390.114--ZDK19+406.114

2

刀盘转速

1.0r/min

3

推力

800t～1000t

4

推进速度

20mm/min

表3-2到达段掘进参数表

编号

项目

参数

适应范围

1

土层压力

50kpa

贯通洞口前5m开始至联络通道（小里程）起始位置结束

2

刀盘转速

1.0r/min

3

推力

800t

4

推进速度

20mm/min

4）、盾构贯通时必须以实测洞门中心为贯通中心点，刀盘中心位置以人工测量和自动测量的平均值为准。

5）、地面沉降监测：

贯通前20米，每天24小时进行3次地面沉降测量。

3.3.2破除洞门

洞门堵头采用玻璃纤维筋，可直接破除堵头墙洞门，堵头墙如图3-2所示。

图3-2堵头墙示意图

3.3.3盾构上导台

3.3.3.1圆形导台施工

保证盾构顺利通过圆形矿山法隧道，需在矿山法隧道底部提前施作混凝土导台。

施作导台的目的主要有两个：

一是导向作用，即保证盾构按设计轴线拼装管片通过；二是减少盾构通过后管片的下沉空间并约束管片，保证管片的拼装质量。

导台沿圆形矿山法隧道底部60°范围内浇注弧形导台，并向两侧弧长各延长500mm布置，即底部78.260范围内浇注弧形导台。

导台采用C30混凝土，厚度150mm，导台弧面按照盾构机外壳直径Φ6280mm考虑，利用弧形导台支持盾体重量以及控制盾构机姿态，为了防止盾构上导台过程中磕头，破坏导台，为后期工作带来很大的不便，故而在距导台边侧325mm位置处将导台预埋钢筋焊接20mm*250mm*30m钢条导轨做为盾构上导台过程中的行走轨道。

本方案中，盾构机步进中心线比隧道设计中心线高程一致，水平依照实际姿态数据偏移，导台标高按照步进中心线设计及施工控制（详见图3-3：

盾构机导台施工示意图；图3-4：

A型矿山法圆形衬砌结构断面示意图）。

图3-3盾构机导台施工示意图

图3-4A型矿山法圆形衬砌结构断面示意图

导台施工注意事项：

（1）预埋钢筋和钢条定位要准确，钢条要平直、顺滑；

（2）钢筋与钢条之间焊接应满焊，保证连接强度；

（3）导台轴线及标高经测量复核无误后，方可进行导台砼的浇筑施工。

（4）砼导台的弧度要满足设计要求，弧面要求平整，导台的厚度不小于设计厚度要求。

3.3.3.2盾构接收上导台主要工作

盾构机接收上导台施工是指从盾构机刀盘抵达矿山法暗挖隧道，盾构整体推上导台的施工过程。

其工作内容主要包括：

盾构机定位及接收洞门位置复核与接收导台位置复核、盾构机被推上导台等工作。

1）、盾构机定位及接收洞门位置与接收导台位置复核测量

隧道初支、盾构导台施工完成后，将对隧道进行一次联系测量。

在矿山法竖井封闭之前对接收洞门位置进行复核测量，在盾构推进至盾构到达30m范围时，对盾构机的位置进行准确的测量。

在考虑盾构机的贯通姿态时注意三点：

一是盾构机贯通时的中心轴线与隧道设计轴线的偏差；二是与接收洞门位置的偏差；三是与接收导台位置的偏差。

综合这些因素在隧道设计中心轴线的基础上进行适当调整。

纠偏要逐步完成，每一环纠偏量不能过大。

2）、盾构接收上导台施工

a.根据盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划进行推进，纠偏要逐步完成，每一环纠偏量不能过大。

b.在盾构机距离洞门墙30米时，选择合理的掘进参数，逐渐放慢掘进速度，控制在20mm/min以下，推力逐渐降低，缓慢均匀地切削洞口土体，以确保到达端墙的稳定和防止地层坍塌。

c.盾构进入到达段后，加强地表沉降监测，及时反馈信息以指导掘进。

d.盾构脱离隧道开始上导台前，必须将刀盘前方导台周边的渣土清理干净，且在导台两边焊接两条20mm*250mm*30m的钢条做为盾构行走轨道，防止盾构机上导台过程中磕头，损坏导台，为后续工作带来极大的不方便。

导台钢条加工示意图如图3-5所示。

图3-5导台盾构行走钢条剖面图

e.当最后一环管片拼装完成后，通过管片的二次注浆孔，注入双液浆进行封堵。

注浆主要从1#位、11#位孔注入。

采取多次注入方式，每次注浆以洞门漏浆为止。

f.由于盾构到矿山法隧道时推力较小，洞门附近的管片环与环之间连接不够紧密，因此需做好后20环管片的螺栓紧固和复拧紧工作。

3）、盾构接收上导台施工注意事项

a.准备洞内、洞外的通讯联络工具和洞内的照明设备。

b.增加地表沉降监测的频次，并及时反馈监测结果指导施工。

c.确认导台混凝土强度达到设计要求。

d.在盾构机刀盘距洞门掌子面0.5m时应尽量出空土仓中的碴土，减小对洞门端墙的挤压和人工清碴量。

洞门破除后，会有较多的碴土块掉入矿山法隧道接收端头，盾构刀盘停止转动并暂停推进，及时派人工辅助盾构螺旋输送机排除，以防盾构在联络通道上导台过程中盾构偏向。

待碴块清理完毕，并检查导台头部预埋的钢板是否异常（要求其在刀盘下部且高差适度），一切正常后，盾构在刀盘不转动工况下继续推进直至盾体在导台上正常前进。

e.在盾构上导台过程中需时刻关注导台是否有裂隙的情况，若有，及