1、盾构进洞施工方案标准版昆明地铁首期工程土建施工12标段昆明北站站圆通街站区间盾构机进站施工方案 审 批：中铁二局昆明地铁首期工程土建施工12标段项目经理部2012年3月10日1. 工程概况昆明地铁首期工程土建施工12标工程共有三个盾构区间，采用两台罗宾斯土压平衡盾构机施工，在昆明北站站南端头井下井始发,沿北京路向南推进至圆通街站，从圆通街站右线站内过站后推进至人民路站吊出过站,再推进到文化宫站吊出,完成盾构掘进。本方案适用于昆明北站至圆通街站区间左右线,我单位根据盾构施工规范及本区间盾构施工情况和地质条件,确定本区间隧道最后50环为盾构机到达段施工。2。 地质状况1）地形地貌及气象概况拟建隧道
2、位于昆明断陷盆地东部，场地北高南低，总体较为平坦，地面高程在18881920米间。区间属高原季风温凉气候，气候具有干湿季明显的特点。年平均气温为14。50;最冷月为1月，最热月为7月，年平均降水量8511035毫米，雨量主要集中在610月，约占年雨量的7080，每年11月至次年5月是少雨季节。2）地层岩性本次勘察揭露地层最大深度为40。2米,按照沉积年代,成因类型及岩性名称,勘察深度范围内自上而下可分为第四系人工活动层（），第四系全新世冲洪积层(）、第四系上更新世冲洪积层（）及迭系茅口组灰岩（）四大类，场地各岩土层分布及特征分述如下：（1)第四系人工活动层（）素填土1：褐黄、褐灰。稍密.湿。主
3、要成份为粘性土夹碎石。表层为路基填筑层，压实。属普通土。在区段内连续分布，各钻孔基本均见及。表层0。500。70m为沥青混凝土,层厚0.403.00m。分布在隧道顶部。（2)第四系全新世冲洪积层（）粉质粘土23:深灰色、灰黑色.可塑状态。湿。具中压缩性。主要成份为粘粒，含有少量机质.属普通土。大部分孔段分布。本层有22孔揭露：层厚0.606。30m，平均厚度2。40m。顶面埋深1。5013.20m，标高1879.281890。98m。分布在隧道顶板以上.粉砂24：黄褐色.稍密。饱和.具中压缩性。主要矿物成份为长石，石英，含少量粉、粘粒，手捏成团.属级松土.在少部分孔段分布。共3孔揭露该层，层厚
4、2.002。30m，平均厚度2。20m.顶面埋深7。6013.80m,标高1878。791884。84m.分布在隧道顶板以上。圆砾土241：灰褐。饱和.具稍密中密性。成份为石英,呈圆棱状,粒径220mm之间,含量约50%,间隙有粘粒充填，胶结良好。属级硬土。大部分孔段均有分布。有15孔钻孔揭露，层厚0。8014.70m，平均层厚6。65m。顶面埋深2。0018。50m，标高1873。921890.58m。分布在隧道顶板以上及部分隧道洞径范围内.泥炭质土25：灰黑色。软塑.饱和.以粘粒为主，含有1015有机质。属级普通土。在少部分孔段分布.有6个钻孔揭露，层厚1.002。50m。平均厚度2.03
5、m。顶面埋深4。805.50m，标高1886。521887。09m。分布在隧道顶板以上。（3）第四系上更新世冲洪积层（）圆砾31：灰色.中密-密实。饱和。圆砾含量60,粒径220mm少量3040mm，呈圆棱状，成份为砂岩，硅质岩等，间隙充填为粘粒及砂，分选性较好。属级硬土。有9个钻孔揭露，层厚0。8020。10m，平均厚度10.45m。顶面埋深3。5034.20m，标高1857。601888。94m。多分布在隧道洞径范围内。粉质粘土31-2：褐黄、灰黄色。可塑状态。饱和。具中压缩性。以粘粒为主，土质较均匀，粘性好，局部含有少量粉砂。属级普通土。部分孔段不连续分布，有5个钻孔揭露，层厚0.603
6、。80m,平均厚度1。92m。顶面埋深15.2034。40m，标高1857.631876。82m.分布于隧道底部。粉土313：灰色.中密.饱和。具中压缩性。以粉粒为主，含有大量粘粒。属级松土。为场地内有2个钻孔揭露该层，层厚1.504。60m，平均厚度3.05m。顶面埋深17.0029.80m，标高1862。631874.99。分布在隧道底。（4）二迭系茅口组灰岩（P1）泥灰岩611：灰褐色。全风化。原岩强烈风化呈土状，结构已破坏，侵水软化，易崩解。仅有2个钻孔揭露该层，层厚4.0014。50米，平均厚度7。90m。顶面埋深19。0024。80m，标高1867.411873.21m。分布在隧道
7、底部。灰岩63：灰色。破碎中风化。隐晶质结构,块状构造，裂隙较发育，岩芯呈长柱状，局部界面处见有明显溶蚀现象。属级次坚岩。共10个钻孔遇见该层，揭露层厚0。109.10m，顶面埋深9。9026.00m，标高1866.441882.54m。分布在部分隧道洞身及底部。灰岩63-1:灰色.破碎中风化.隐晶质结构，块状构造，裂隙发育，岩体较破碎，岩芯一块状为主，次为短柱状,块径57cm，裂隙面多见有溶蚀现象.有10孔见及。揭露层厚0。1020.50m.平均2.92m。层面埋深8。1032.80m，层面标高1859。761884.01。分布在隧道顶底部，部分地段处隧道洞径范围内。构造角砾岩81:灰白色、
8、灰褐色。全风化。裂隙极发育，岩体极破碎，呈角砾状，糜棱状，胶结性较差，岩体呈土夹岩状，岩质较软。属级软石。局部分布。有3孔揭露该层。揭露层厚7。9020.60m,平均13.84m。层面埋深8.0022。80m，层面标高1869.621884.16m。分布在部分地段的隧道顶底及隧道洞径范围内。现阶段以现有的地质资料进行设计，由于基岩高低起伏较大,施工前应对地质情况进一步核实，以确保基坑安全。施工中如发现实际地质与设计不符应及时通知设计单位，以便修改设计。3）土层的主要力学参数土层的主要力学参数及建议值见下表 岩体物理力学指标设计参数建议值表 成因年代地层编号岩土名称岩土状态天然含水量重力密度天然
9、孔隙比液性指数直接快剪团结快剪压缩系数压缩模量渗透系数标准贯入试验实测击数平均值N基床系数静止侧压力系数承载力标准值（KPa）岩石饱和抗压强度平均值(KPa)粘聚力C内摩擦角粘聚力C内摩擦角1212垂直水平a（KN/m3)(kPa）(）（kPa)()(m/d)KvKx(MPa-1）(MPa)（MPa/m)11填土40.0018。201.090.420.356。003。510023粉质粘土可塑35。619。21.00.5221.2512。8331。2614。490.425。420。0019。88（25。0)(30。0）0。5313024粉砂稍密中密31。9719.700。91.4612。2421
10、。700.296。96414.00(20.0）（25.0）(0。43）150241圆砾土稍密中密26.719.80。739。05270。198.80415。50（40。0）（60.0)(0.25）25025泥炭质土软塑84。6916.302。261。6714。237。3712.855.751.672.180.0025.00(5.0）(5.0)(0。72)6031圆砾中密密实26。719.80。730.00300.309.50419.00(40.0)(60.0)(0。25）30031-2粉质粘土可硬塑36.3919.201。030.4331.6416。3555。8019。300。317。380。
11、001(30.0)(35。0)0。45150313粉土中密27.6519.400。761.3511.1019.450。276.704（25。0）（30.0)(0。43）15061-1泥灰岩全风化21.8320。100.6516.5014.9033。6014。700.227。730.10(40。0)（50.0)（0。33）20063灰岩中风化25。008004080055.6463-1灰岩破碎中风化25.003003550081构造角砾岩全风化21。8320。100。6516。5014。900.227.7350。060.0200备注：括号内数值为经验值，带值为其他区间参考值。4）水文地质（1）地
12、表水本区段处盘龙江与金汁河之间，两河流均与本场区地下水位有联系。（2）地下水拟建场地沿线地下水主要赋存于第四系圆砾土、含砾粉质粘土及基岩溶蚀空隙（空洞)中，地下水多以潜水或上层滞水形式存在，局部具微承压，场地内基岩岩性为二迭系灰岩及泥灰岩,发育有基岩裂隙水机岩溶水，局部还存在有构造裂隙水.（3）水质腐蚀性勘察区段环境类型为类，在弱透水层中的地下水对混凝土结构不具腐蚀性；对钢筋混凝土结构中钢筋在干湿交替条件下不具腐蚀性；对钢结构具弱腐蚀性.3.端头加固及降水圆通街站接收端头和始发端头均采用800600三管旋喷桩进行加固，加固目的只要是保证洞门破除安全及防水，同时对盾构机进站时起到缓冲端头墙侧压力
13、的作用,加固纵向长度9。0m，横向尺寸为盾构结构线外侧3。0m，竖向尺寸：盾构上侧为结构线外侧3.0m，盾构下侧为结构线外侧5。0m，在两线之间根据场地情况布置两口备用降水井，降水井深度为20m,盾构进站时预先进行抽水试验，当地下水位降到18m以下时开始在洞门位置进行探孔，根据探孔渗漏情况决定是否增加降水井，盾构进站后及时进行洞门封堵并停止降水井降水，避免周围路面及建构筑物因水位下降出现沉降，具体见下图。 桩位图圆通街站盾构到达端头加固平面示意图圆通街站盾构到达端头加固剖面示意图经加固的土体应有很好的均质性、自立性，其无侧限抗压强度不小于1MPa，渗透系数不应大于10-8cm/Sec，取芯试验
14、抗压强度1mp。4.盾构到达施工测量盾构机到达圆通街站前,由测量组对隧道内所有控制点进行一次整体系统的控制测量复测，对所有控制点进行精密准确的平差计算。在隧道贯通前的最后一次系统搬站时，以测设的地面导线点和水准点为基准，以测量四等导线及地铁及轻轨二等水准控制点的办法精确测量测站、后视点的坐标和高程。每一测点的平面测量不少于6个测回，高程采用往返水准测量.盾构机到达前50米即加强盾构姿态和隧道线形测量，经人工复测,对隧道全线做定向测量,纠正推进轴线，保证准确进入盾构接收架。贯通前50环加强对管片姿态的监测，并将管片姿态与盾构机姿态进行比较,两较差必须在30mm以内，如果差距过大则必须进行盾构机姿
15、态人工复核。盾构到达前对贯通车站洞门进行精确测量，根据实测的车站洞门位置调整隧道贯通时的盾构机刀盘位置。隧道贯通时其刀盘平面偏差允许值:平面20mm、高程20mm，盾构坡度较设计坡度略大0.2%。5。盾构到达段施工5.1盾构到达施工安排5.1。1左线施工安排2012年3月31日前完成降水井施工,4月5日前完成降水试验。2012年3月27日开始端头井脚手架拆除，4月7日前完成端头井脚手架拆除工作.2012年4月8日安装接收架及洞门帘布板。2012年4月8日开始左线洞门破除，4月15日完成洞门破除。左线盾构于2012年4月15日到达圆通街站。2012年4月16日完成洞门封堵。2012年4月20日盾
16、构机离开右线端头井,右线具备进站条件。5.1。2右线施工安排2012年3月28日开始端头加固，4月4日前加固完成。2012年4月20日安装接收架及洞门帘布板。2012年4月26日开始洞门破除,5月2日完成洞门破除。右线盾构于2012年5月2日到达圆通街站。2012年5月3日完成洞门封堵,并具备过站条件。5.2到达前掘进施工当盾构进入接收井前，盾构切口靠近地下连续墙3m时，在洞圈中凿出500mm的孔，用于应力释放。盾构机切口进入加固土体后，正面土体土质较硬，为控制推进轴线、保护刀盘，要耐心磨削旋喷桩，使加固区土体得到充分切削，为控制好刀盘油压和转速，在推进时按工况条件在盾构正面加入水，以减小刀盘
17、扭矩和改良正面的土体，此时推进速度不宜过快,控制在3mm/min范围内,推力控制在1000t以内.5.3盾构到达前洞门混凝土的凿除当盾构逐渐靠近洞门时，混凝土洞门上开设观察孔加强对其变形和土体的观测，在盾构切口贴近左线连续墙右线贴近钻孔桩后停止盾构推进，尽可能掏空平衡仓内的泥土使切口正面的土压力降到最低值。以确保混凝土洞门凿除的施工安全，在左线洞门破除时将连续墙靠基坑一侧的内层钢筋割除，混凝土直接破除到外侧钢筋位置，保留外侧钢筋；右线洞门破除时将钻孔桩靠基坑一侧2/3的钢筋混凝土全部破除，并将剩余的1/3的桩内部的混凝土全部破除,剩余1/3钢筋保留，并保留剩余1/3的桩外保护层混凝土,具体见下
18、图。洞门破除完成后，盾构开始旋转刀盘，刀盘旋转时不加任何推力,将迎土面的连续墙或钻孔桩保护层混凝土通过刀盘的旋转搅动把混凝土刮落到土舱,通过螺旋输送机返回隧道内，待所有混凝土刮落完成后割除剩余钢筋，盾构机立即进入车站，完成贯通。5.4盾构到达接收井盾构到达接收井前，在接收井洞门位置进行测量确认，安装盾构接收机座，接收井内洞门混凝土凿除和洞门封堵材料等各项工作全部准备就绪。把洞门内凿除混凝土吊除并将残留物清除后,盾构应尽快推进并拼装管片，缩短盾构进入接收井时间。洞圈特殊环管片脱出盾尾后,立即用环形钢板与进洞特殊环处弧面的预埋钢板焊接成一个整体,之后在穿墙洞口前3环范围内用水泥固结浆液将管片与洞圈
19、的间隙进行充填,以减少水土流失。5。5 洞口密封环的安装与准备隧道贯通后，清除洞口的石碴，将圆弧板分多块焊接在预埋钢环上,使管片与钢环之间的空隙封住。洞口密封环的安装应在隧道贯通之后,同时洞口的碴土清理结束之后进行，以确保洞口密封环不致因盾构机盾壳下部积土而导致密封环损坏。5.6接收托架的安装与固定隧道贯通前，迅速清除洞口的碴土，然后开始安装接收托架.接收托架直接放在车站底板预先制作的横梁板上，根据区间隧道设计中线准确定出托架的空间位置，接收托架固定用斜撑撑在车站结构上。接收托架定位时,要严格控制托架的中线与盾构机上托架之前的姿态与趋势相匹配,托架轴线与盾构机轴线之间的夹角不大于1。5,托架上
20、的导轨最好比盾构机的底部低12cm，主要是保证盾构机刀盘顺利上到托架,本区间贯通车站为半盖挖车站，左线盾构机到达后将平移到右线再从车站右线过站，详细见圆通街站过站施工方案。 始发托架的安装及平移见下图。6. 盾构进站施工主要措施6.1盾构机到站掘进参数控制盾构机进入到达段后，首先减小推力、降低推进速度和刀盘转速,控制出土量并时刻监视土仓压力值,避免较大的地表隆陷。贯通前56环,进一步降低盾构掘进推力，掘进推力维持在400t左右，推进油缸压力不大于4 MPa.在掘进的同时，要注意维持土仓内的压力值，一般情况下，土压不低于0.06 MPa。无论何种情况下，推进油缸压力均不能大于5MPa。在贯通前的
21、最后3环，要求掘进速度控制在0.51cm/min。盾构机刀盘距离贯通里程小于10米时，在掘进过程中，派专人对车站时刻观察洞口加固段的情况.如发现加固土体有较大的震动时,立即通知洞内盾构机进一步降低推力、刀盘转速以及推进速度，避免由于刀盘前部土体太薄，造成刀盘前部形成坍塌。在进入车站阶段要密切关注盾构机推进系统的推进速度和推进压力以及掘进出土情况，当发现推力突然降低,碴土粒径突然变大，推进速度同时加大的情况时,必须立即停机。6.2盾构机在端头位置的处理在盾构机刀盘距离贯通小于5米时，在条件允许的情况下，由盾壳上的预留孔向盾壳外部注入膨润土,用于阻止盾构机后部管片上部水向洞口流动.尽量使盾构机刀盘
22、抵拢预留钢筋层,然后清除碴土，再切割钢筋，切割顺序为先切割底部,后切割上部.盾构机掘进露出刀盘时停止掘进,彻底拆除洞门支撑结构，视漏浆情况用棉纱或装有泥土的编织袋进行堵漏。将洞门口清理干净之后，盾构机开始推进，爬上接收托架。6。3最后几环管片的安装当隧道贯通后,一般还需要安装56环管片才能完成区间隧道的管片安装。同时这几环管片随着隧道贯通后，盾构机前方没有了反推力，将造成管片与管片之间的环缝连接不紧密，容易漏水.在最后几环管片安装时，根据现场实际情况，要在刀盘前方的预定位置,设置支挡，以防盾构机刀盘向前滑动。待盾尾离开洞口密封环后，迅速重新调整洞口扇形压板，用快速凝固的砂浆进行注浆，保证洞口的
23、管片背衬注浆迅速凝结。同时要求盾构机贯通后各工序应紧密有序的进行。在最后几环管片安装时，为加强管片防水和防止管片背后的砂浆突然从洞口冒出，在完成每一环管片的向前推进和管片安装后，等待砂浆凝固2小时后，再进行下一环管片的推进。7盾构到达段施工要点7。1 盾构到达阶段的掘进在盾构机距离接收井端墙50m时，即进入到达掘进阶段。为迎接盾构机进入车站,应在到达洞口前作好如下准备： 安装洞门密封装置； 安装盾构机接收托架的轨道; 铺设盾构机移动托架的轨道； 部分凿除洞门处的车站围护墙; 在接受井内准备砂袋、水泵、水管、方木、风镐等应急物资和工具； 准备洞内与接收井内的通讯联络工具； 准备好接收井内的照明设
24、备。以上准备工作完成以后，盾构机才进行最后的到达阶段掘进。为确保盾构机从预留洞门穿出，该阶段的掘进有以下特点：围护墙在盾构机贯通前可预先分块凿除内侧的2/3厚度，保留1/3墙厚度,待盾构机刀盘顶住墙时，再通过人工或盾构机刀盘旋转以凿除混凝土和切断钢筋，这样既可加快贯通速度，又可有效防止土体塌入站内。 根据地下水及盾构铰接密封等情况，结合注浆工序，不提倡气压平衡掘进模式，任何时候都要土压或半土压模式掘进； 最后70m应保持土压平衡模式掘进； 从最后5环开始降低推力和速度,掘进速度不大于3cm/min； 掘进速度逐渐放慢,掘进推力相应减少； 需增加盾构机测量次数，不断校准盾构机掘进方向； 需加大地
25、面监测频率，并依据监测结果及时调整掘进参数; 站内需派人对洞门位置进行值班监视; 需保持泡沫剂系统和循环水系统良好，保证碴土具有软连续状态； 控制出土量。7.2到达段管片安装盾构机进入车站时，因为刀盘前端阻力几乎为零，故千斤顶推力将逐渐减少，千斤顶施加在管片上的力也相应减少,因此此处若干管片连接不够紧，存在较大缝隙，影响了防水质量,从而导致渗水.根据左右线到达段施工情况，采用以下对应措施： 通过在第一节拖车与轨道之间设置夹轨器或其它固定装置，在盾构推力的作用下管片之间产生足够的反力,使管片间的密封条压紧，达到防水的要求；安装管片完毕需用风动扳手拧紧所有纵向和横向螺栓，且在下一环掘进至1.2m左
26、右时再次紧固螺栓;严格按照操作规程拼装管片，同时防止出现管片之间出现错缝、台阶差；每一环应在掘进大于1.2m时开始安装管片,保证管片特别是封顶块的安装质量；管片安装完毕应拧牢固注浆塞，对损坏的及时更换；管片安装前应保证止水条不损坏,并及时清理干净管片上的注浆掉落的碴土和砂浆等； 对管片底部尽快实施注浆，防止管片下沉松开。 及时进行洞门封堵,防止洞门涌水涌砂，洞门封堵采用双液浆进行封堵，其配合比采用水灰比1:1，水泥浆与水玻璃的配合比以凝固时间30秒为标准，根据不同的水玻璃现场调试配合比，并根据浆液渗漏情况合理调整浆液凝固时间。8安全、质量、环境保证措施8.1安全保证措施（1）、准备足够的大功率
27、水泵,3kw水泵不少于5个,在圆通街车站端头井准备二级电箱两个，防止出现喷涌时及时排水。（2)、盾构进站前将端头井附近杂物清理干净.（3）、加强基坑监测,在盾构进站前对端头井地表不间断监测，发现异常及时采取注浆等加固措施。（4）、盾构一旦具备进站条件应立即进站,及时封堵洞门，防止后续沉降。（5）、盾构贯通前应准备足够的应急物资，具体见应急措施一节.8。2环境保护措施（1） 噪音控制措施施工场地噪音控制标准按建筑施工场界噪声限值要求执行，确保离开施工作业区边界30m处噪音小于70dB，撞击噪音最大不超过90dB。施工机械或其它施工活动造成的噪声若超标造成环境污染，除抢险施工外,其它施工作业时间限
28、制在7时至12时和14时至22时.采取在空压机房、发电机房外墙加铺吸音材料,邻近空压机房处围档设立隔音墙，控制施工噪音，同时尽可能避免夜间施工。（2）扬尘以及大气污染控制措施施工场地及道路进行硬化,适时洒水，减轻扬尘污染。 土、砂、水泥等材料运输和堆放进行遮盖，减少污染。场地出口设洗车槽，并设专人对所有出场地的车辆进行冲洗，运碴车辆采用专用有盖的自卸汽车运输，防止落土掉碴污染道路，影响环境。优先选用电动机械，尽量减少内燃机械对空气的污染。（3)工地排水和污水处理 废水排入城市排污系统，悬浮物执行污水综合排放标准的三级标准400mg/L。 根据施工地区排水网的走向和过载能力，选择合适的排口位置和
29、排放方式。 在工程开工前完成工地排水和废水处理设施的建设，并保证工地排水和废水处理设施在整个施工过程中的有效性，做到现场无积水、排水不堵塞、水质达到排放标准。（4）城市生态环境控制措施在施工范围内严格按照法规执行.合理布置施工场地，生产、办公设施布置在征地红线内，尽量不破坏原有的植被，场地边角部位种花、种草、植树，保护自然环境。 严格履行各类用地手续，按划定的场地组织施工，不乱占地、不多占地。 对施工中可能遇到的各种公共设施，制定可靠的防止损坏和移位的实施措施，向全体施工人员交底。 施工场地采用硬式围挡，施工区的材料堆放、材料加工、出碴及出料口等场地均设置围挡封闭。围挡以外的公用场地禁止堆放材料、工具、建筑垃圾等。（5）弃碴和建筑垃圾处理施工时制定泥浆和废渣的处理、处置方案，及时清运施工弃土和余泥渣土，建立登记制度，防止中途倾倒事件发生并做到运输途中不撒落. 选择对即有道路交通影响小运输路线和运输时间。 剩余料具及时回收、清退。对可再利
