盾構(gòu)側(cè)穿水庫施工工法

關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)報(bào)告中煤三建天津公司南京項(xiàng)目部一、 前言隨著社會(huì)的發(fā)展，城市地鐵成為建設(shè)領(lǐng)域的一個(gè)新熱點(diǎn)。我國許多城市開始了地鐵工程建設(shè)，其中地鐵隧道施工大多采用盾構(gòu)技術(shù)。我國地形復(fù)雜多樣，既有起伏不平的高原、丘陵，也有坦蕩肥沃的平原，擁有眾多的江湖海等，根據(jù)不同需求，各種隧道得到應(yīng)用。我國已經(jīng)成為實(shí)實(shí)在在的隧道大國，水庫隧道也得到蓬勃發(fā)展。在地鐵建設(shè)中，由于地貌地形復(fù)雜，隧道不可避免的會(huì)側(cè)穿水庫，怎樣來保證施工過程中的質(zhì)量、安全，成為地鐵隧道施工中一個(gè)重要技術(shù)。而在隧道側(cè)穿水庫的過程中滲漏水病害是隧道目前最為常見的一種病害，而且其潛在危害相當(dāng)嚴(yán)重，若不及時(shí)治理，常常會(huì)導(dǎo)致其他災(zāi)害的發(fā)生，因此，隧道防水堵漏越來越被隧道工程界所重視。各種隧道所處的地質(zhì)條件各異，環(huán)境復(fù)雜程度不一，受到圍巖應(yīng)力、水壓力和隧道變形等因素的影響程度也不相同，所以，造成隧道嚴(yán)重滲漏水的原因也非常復(fù)雜。針對(duì)不同的隧道工程也應(yīng)采用相適應(yīng)的措施來治理。目前,采用袖閥管注漿的方法來預(yù)防和治理隧道滲漏水病害是一種比較先進(jìn)的方法。本文根據(jù)中煤第三建設(shè)（集團(tuán)）天津有限公司南京項(xiàng)目部地鐵施工中的實(shí)際情況,介紹了盾構(gòu)在側(cè)穿廟山水庫時(shí)的技術(shù)方法以及安全保證措施。二、 該關(guān)鍵技術(shù)主要內(nèi)容適應(yīng)范圍：盾構(gòu)側(cè)穿水庫工法可用于：地形地貌復(fù)雜、地層類型多、變化大，水文地質(zhì)條件較復(fù)雜的地質(zhì)條件下水旁公路隧道、水旁鐵路隧道等盾構(gòu)隧道的施工建設(shè)。關(guān)鍵技術(shù)方案：1、技術(shù)原理二次進(jìn)洞施工工藝，是在盾構(gòu)進(jìn)洞之前，將預(yù)先特制的盾構(gòu)機(jī)架按洞門復(fù)測結(jié)果進(jìn)行擺放就位并對(duì)擺放好的機(jī)架用型鋼進(jìn)行加固防止其在盾構(gòu)上架時(shí)產(chǎn)生位移，待機(jī)架擺放加固完畢后對(duì)鋼洞圈以內(nèi)的混凝土進(jìn)行破除，破除完混凝土割掉洞圈內(nèi)所有鋼筋，在基座軌道端部與洞圈之間放置兩根有一定坡度的楔型軌道，使盾構(gòu)機(jī)能順利爬上機(jī)架，在這些工作完畢以后可進(jìn)行盾構(gòu)的第一次進(jìn)洞，將盾構(gòu)推進(jìn)到尾端離洞門圈內(nèi)側(cè)40cm處進(jìn)行洞門封堵，既將鋼洞圈與盾構(gòu)機(jī)用弧形鋼板焊接在一起并通過弧形板

上的預(yù)留注漿孔水平壓注雙液漿，待漿液凝固后割除鋼板進(jìn)行盾構(gòu)的二次進(jìn)洞將盾構(gòu)完全推出洞圈，再次用弧形板封堵洞門，施工完畢。2、施工程序圖2-1 二次進(jìn)洞施工工藝流程圖3、關(guān)鍵技術(shù)控制加固段掘進(jìn)控制好刀盤油壓，刀盤油壓嚴(yán)禁超過25MPa；總推力不得過大，以防止洞門混凝土裂縫。適當(dāng)降低刀盤轉(zhuǎn)速，推進(jìn)速度控制在10mm/min以內(nèi)，土壓力逐漸降低直至靠近洞門降低為零。3）盾構(gòu)在穿越加固區(qū)時(shí)，要密切注意土倉壓力、螺旋機(jī)壓力等參數(shù)，可根據(jù)現(xiàn)場情況酌情加水或加泡沫來改良正面土體。（2） 盾構(gòu)機(jī)架安裝1） 盾構(gòu)機(jī)架由型鋼支座拼接而成。機(jī)架根據(jù)到達(dá)洞門的復(fù)測結(jié)果就位?；臀缓?，從四面進(jìn)行支撐，確保施工過程盾構(gòu)機(jī)架不產(chǎn)生位移及變形。2） 機(jī)架安放過程中，由測量人員對(duì)機(jī)架軌道的標(biāo)高和走向進(jìn)行精確放樣。為防止刀盤面因偏低而鏟到軌道，在機(jī)架軌道端部與洞圈之間放置兩根有一定坡度的楔型軌道，軌道面盡量平直，并在上面涂抹適量油脂，便于盾構(gòu)順利滑到機(jī)架軌道上。機(jī)架軌面標(biāo)高按設(shè)計(jì)標(biāo)高放樣。（3） 一次進(jìn)洞1）從盾構(gòu)刀盤進(jìn)入井內(nèi)開始到盾尾端面離槽壁內(nèi)測40cm的推進(jìn)過程為第一次進(jìn)洞過程，要準(zhǔn)確掌握盾構(gòu)尾端在洞圈內(nèi)的位置，絕不可多推進(jìn)。（4） 洞門封堵1） 一次到達(dá)結(jié)束后，用特制的弧形鋼板將洞門與盾構(gòu)機(jī)焊接在一起，鋼板與洞圈連接處采用滿焊，與盾構(gòu)機(jī)連接處可采用點(diǎn)焊并在鋼板內(nèi)側(cè)放置棉被或海綿以用來阻擋漿液流出。2） 兩條鋼軌間的弧形板要在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞前焊接，弧形板端面略低于軌面。3） 洞門的封堵要及時(shí)快速以減少土體暴露時(shí)間。（5）注漿封堵1） 待洞門封堵完畢后，應(yīng)立即從弧形板的預(yù)留孔向內(nèi)壓注雙液漿，壓力小于0.5Mpa，漿液配比：水泥：水玻璃=1:1。2） 注漿要連續(xù)壓注，要密切注意洞圈周圍的漏點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)要用鋼板再次焊接封堵。三、關(guān)鍵技術(shù)質(zhì)量控制1、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)二次進(jìn)洞施工按照《盾構(gòu)法隧道施工與驗(yàn)收規(guī)范（GB50446-2008）》、《地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB50299-1999）》、《地下工程防水技術(shù)規(guī)范（GB50108-2008）》、《城市地鐵工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（DB29-54-2005）》和《地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范（GB50307-1999）》。2、工序質(zhì)量控制措施（1） 加固段質(zhì)量檢測1） 加固段施工完畢后要對(duì)加固段的土體進(jìn)行取芯實(shí)驗(yàn)，滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可進(jìn)行下一階段施工。2） 洞門鑿除前要對(duì)加固效果進(jìn)行探孔觀察，探孔無滲漏水現(xiàn)象方可進(jìn)行施工。（2） 加固段掘進(jìn)1） 要準(zhǔn)確測算出盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入加固區(qū)的具體位置，不可在刀盤剛進(jìn)加固區(qū)就大大減小土倉壓力，土倉壓力的調(diào)整要逐步進(jìn)行。2） 適當(dāng)降低刀盤轉(zhuǎn)速，推進(jìn)速度要控制在1cm/min以內(nèi)，推力不可過大，以“小推力，低速度”為原則進(jìn)行加固段的掘進(jìn)。3） 密切注意螺旋機(jī)壓力、刀盤溫度、液壓油溫度等參數(shù)的變化，可適當(dāng)加水和泡沫來改良加固地層的土體。（3） 盾構(gòu)機(jī)架安裝1） 垂直方向：對(duì)端頭井的底標(biāo)高和洞門中心標(biāo)高進(jìn)行測算，按測算結(jié)果進(jìn)行機(jī)架的擺放墊高，要求盾構(gòu)在機(jī)架上的中心低于洞門中心1-2cm。2） 水平方向：測量放樣，確定洞門的中心位置，盾構(gòu)機(jī)架中心與洞門中心在同一直線上。3） 機(jī)架加固：對(duì)機(jī)架的周邊用型鋼進(jìn)行加固，根據(jù)盾構(gòu)機(jī)上架的推力來選擇加固型鋼的型號(hào)并取1.5倍的安全系數(shù)。（4） 一次進(jìn)洞1） 注意觀察盾構(gòu)機(jī)的上架情況，盾構(gòu)剛上楔型軌道時(shí)速度應(yīng)盡量放慢以免機(jī)架被推壞。2） 測算管片拼裝的實(shí)際里程，控制最后一環(huán)管片在盾構(gòu)機(jī)內(nèi)40cm以上。（5）洞門封堵1） 洞門封堵要及時(shí)迅速，盡量減少土體的暴露時(shí)間。2） 弧形板與鋼洞圈要采取滿焊并在空隙處填塞棉被或海綿，避免水平注漿時(shí)漿液外流。（6）注漿封堵1） 嚴(yán)格控制漿液中水泥與水玻璃的比例，使?jié){液的凝固時(shí)間適合本工序的施工。2） 在一個(gè)預(yù)留孔水平注漿時(shí)要連續(xù)進(jìn)行，以免漿液凝固堵塞注漿孔。（6）二次進(jìn)洞二次進(jìn)洞要在漿液凝固后方可進(jìn)行，防止割除弧形板后發(fā)生滲漏水。四、安全措施1、 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)施工現(xiàn)場嚴(yán)格按照《施工現(xiàn)場臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范（JGJ46-2005）》和《建筑機(jī)械使用安全技術(shù)規(guī)程（JGJ33-2001）》執(zhí)行。2、 安全控制措施（1）用電安全1） 嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)定安裝線路及設(shè)備，用電設(shè)備均要安裝地線，不合格的電氣器材嚴(yán)禁使用。2） 強(qiáng)化臨時(shí)用電管理，規(guī)范配電箱的制作與使用，強(qiáng)制推行漏電保護(hù)器的安裝與使用。3） 配電箱、開關(guān)箱：使用DB型標(biāo)準(zhǔn)電箱，電箱內(nèi)開關(guān)電器必須完整無損，接線正確，電箱內(nèi)設(shè)置漏電保護(hù)器，選用合理的額定漏電動(dòng)作電流進(jìn)行分級(jí)匹配。配電箱設(shè)總?cè)劢z、分開關(guān)，動(dòng)力和照明分別設(shè)置。4）金屬外殼電箱作接地或接零保護(hù)。開關(guān)箱與用電設(shè)備實(shí)行一機(jī)一閘保險(xiǎn)。同一移動(dòng)開關(guān)箱嚴(yán)禁有380V和220V兩種電壓等級(jí)。（2）機(jī)械設(shè)備操作安全1） 施工現(xiàn)場的主要機(jī)械設(shè)備有盾構(gòu)機(jī)、門型吊、攪拌機(jī)等。2） 施工現(xiàn)場要強(qiáng)化施工機(jī)械設(shè)備的管理，做到機(jī)械設(shè)備狀態(tài)完好，不帶病運(yùn)轉(zhuǎn)，制定詳細(xì)的操作規(guī)程，禁止違章操作。3） 所有施工設(shè)備和機(jī)具使用時(shí)均須由專職人員負(fù)責(zé)進(jìn)行檢查，必要的試驗(yàn)和維修保養(yǎng)，確保狀況良好。4） 各技術(shù)工種必須經(jīng)過培訓(xùn)并經(jīng)考核取得合格證，方可持證上崗操作，杜絕違章作業(yè)。5）大型機(jī)械的保險(xiǎn)、限位裝置防護(hù)指示器等必須齊全可靠。駕駛、指揮人員必須持證上崗，必須按規(guī)程要求進(jìn)行操作，駕駛員應(yīng)做好例保和記錄。6） 各類安全（包括制動(dòng)）裝置的防護(hù)罩、蓋等要齊全可靠。必須嚴(yán)格定期保養(yǎng)制度，做好操作前、操作中和操作后設(shè)備的清潔、潤滑、緊固、調(diào)整和防腐工作。7） 嚴(yán)禁機(jī)械設(shè)備超負(fù)荷使用、帶病運(yùn)轉(zhuǎn)和在作業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)中進(jìn)行維修。8） 機(jī)械設(shè)備夜間作業(yè)必須有充足的照明。（3）起重吊裝作業(yè)1） 選擇合適的起重設(shè)備，保險(xiǎn)系數(shù)一定要考慮。2） 指揮吊裝作業(yè)的人員必須要持證上崗，另外要經(jīng)常進(jìn)行安全教育。3） 若進(jìn)行不同重量的管片吊裝作業(yè)時(shí)，需要提前進(jìn)行試吊，確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行吊裝。五、 環(huán)保措施1） 洞門鑿除和盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞帶出的渣土要運(yùn)到指定棄土場，同時(shí)出場車輛要沖洗干凈，避免污染城市道路。2） 噪聲污染也是市區(qū)施工要考慮的環(huán)境因素。盾構(gòu)機(jī)上架時(shí)需在機(jī)架軌道上涂抹黃油，避免出現(xiàn)刺耳的機(jī)械摩擦聲，影響周邊居民的正常生活。3） 固體廢棄物按不同性質(zhì)和類別分開存放，主要分為危險(xiǎn)、不可回收利用固體廢棄物、可回收利用固體廢棄物、生活和辦公垃圾等；4） 施工中的污水要經(jīng)過沉淀池沉淀后，集中排放到城市污水排放管線中。六、 實(shí)施效果根據(jù)對(duì)已經(jīng)完成的4個(gè)區(qū)間隧道統(tǒng)計(jì)，對(duì)幾項(xiàng)控制指標(biāo)進(jìn)行評(píng)定：管片環(huán)縫擠壓密實(shí)，密封防水效果較好，臨近洞門管片未出現(xiàn)環(huán)縫滲水現(xiàn)象；管片環(huán)未有變形、移動(dòng)，隧道線形較好，也避免了因管片變形、移動(dòng)而產(chǎn)生的破損現(xiàn)象；洞門封堵較及時(shí),能在較短時(shí)間內(nèi)注漿填充，避免了因地面沉降對(duì)周圍建（構(gòu)）筑物影響，安全系數(shù)大大提高。從盾構(gòu)進(jìn)洞的防水情況看，因盾構(gòu)在一次進(jìn)洞中盾尾仍在洞圈以內(nèi)，用弧形板焊接后形成了一個(gè)相對(duì)密閉的空間，水平注漿時(shí)不會(huì)發(fā)生漿液外流現(xiàn)象，能夠防止地下水沿著盾構(gòu)的掘進(jìn)空隙而流出，避免了因水土流失而產(chǎn)生的地面坍塌，對(duì)周圍建（構(gòu)）筑物的保護(hù)效果較好。大大減少了進(jìn)洞過程中因堵水搶險(xiǎn)而投入的人力、物力、財(cái)力,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。七、 本關(guān)鍵技術(shù)與國內(nèi)外同類技術(shù)綜合比較本工法與傳統(tǒng)工藝相比，具有技術(shù)上更加深入，工藝上更加細(xì)致，管理上更加嚴(yán)格，并形成一套處理突發(fā)事件的措施，并研制了適應(yīng)工程特點(diǎn)的弧形板。本工法具安徽省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所查新，二次進(jìn)洞施工工法，國內(nèi)只有較少文獻(xiàn)報(bào)道，由于各地盾構(gòu)機(jī)機(jī)型不同，其工法也不盡相同。在文獻(xiàn)報(bào)道的二次進(jìn)洞施工工法中，國內(nèi)未見有與該課題相同的將盾構(gòu)機(jī)尾端推進(jìn)到洞圈內(nèi)側(cè)40cm處進(jìn)行洞封堵，通過弧形板封堵洞門并通過預(yù)留孔進(jìn)行水平注漿技術(shù)，國內(nèi)未有文獻(xiàn)報(bào)道。八、 本施工關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)1、第一次進(jìn)洞距離確定技術(shù)（1） 改進(jìn)楔型導(dǎo)軌如下：直接采用與盾構(gòu)機(jī)架上相同型號(hào)的鋼軌，按預(yù)先設(shè)計(jì)好的尺寸割除肋板，并加工成楔型安裝固定后可直接將盾構(gòu)機(jī)引到機(jī)架上。（2） 經(jīng)過多項(xiàng)工程的反復(fù)實(shí)踐，以及國內(nèi)盾構(gòu)進(jìn)洞搶險(xiǎn)工程實(shí)例的反面教訓(xùn)，我們確定從盾構(gòu)刀盤進(jìn)入井內(nèi)開始到盾尾端面離槽壁內(nèi)測約40cm的推進(jìn)距離為第一次進(jìn)洞距離，該項(xiàng)技術(shù)解決盾構(gòu)二次進(jìn)洞工藝中同步注漿包死盾構(gòu)機(jī)的技術(shù)難題并且車站結(jié)構(gòu)與加固區(qū)的間隙已經(jīng)被注漿封堵，二次進(jìn)洞時(shí)不會(huì)有滲漏發(fā)生。2?洞門封堵技術(shù)：一次到達(dá)結(jié)束后，用我們研制的弧形鋼板將洞門與盾構(gòu)機(jī)焊接在一起，鋼板與洞圈連接處采用滿焊，與盾構(gòu)機(jī)連接處可采用點(diǎn)焊并在鋼板內(nèi)側(cè)放置棉被或海綿以用來阻擋漿液流出。3、水平注漿充填技術(shù)待洞門封堵完畢后，我們采用了水平注漿方案，從弧形板的預(yù)留孔向內(nèi)壓注雙液漿，壓力小于0.5Mpa，漿液配比：水泥：水玻璃=1:1（1） 一次進(jìn)洞后使用預(yù)先加工好的弧形板將鋼洞圈和盾構(gòu)機(jī)焊接在一起將洞門封堵可減少土體的暴露時(shí)間增加了進(jìn)洞的安全性。（2） 通過弧形板上的預(yù)留孔進(jìn)行水平壓注雙液漿可大大增加洞門的密實(shí)性，漿液沿管片外壁向隧道內(nèi)側(cè)流動(dòng)也避免了漿液的外漏。九、本施工關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用及推廣情況由于地鐵施工多在城市中心地段，如果在進(jìn)洞過程中發(fā)生滲漏水的情況，將使地表建（構(gòu)）筑物因地面下沉而產(chǎn)生裂縫甚至垮塌，而且隧道結(jié)構(gòu)也會(huì)因水土的流失而變形破損。由中煤第三建設(shè)（集團(tuán)）有限公司施工的天津市地鐵3號(hào)線津圍公路站~磨床廠站區(qū)間盾構(gòu)隧道、津圍公路站~宜興埠站區(qū)間盾構(gòu)隧道、沈陽地鐵二號(hào)線13標(biāo)會(huì)展中心站一世紀(jì)廣場站區(qū)間隧道及北京亦莊線05標(biāo)盾構(gòu)區(qū)間。進(jìn)洞過程中都未發(fā)生滲漏水搶險(xiǎn)情況。盾構(gòu)進(jìn)洞后不必花費(fèi)大量的人力物力去搶險(xiǎn)堵水。隧道結(jié)構(gòu)的質(zhì)量也得到了保證。同時(shí)也為下一階段的施工節(jié)省了寶貴的時(shí)間，創(chuàng)造了難以估量的時(shí)間效益和社會(huì)效益。十、此施工關(guān)鍵技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益情況分析根據(jù)對(duì)已經(jīng)完成的4個(gè)區(qū)間進(jìn)洞施工統(tǒng)計(jì)，對(duì)幾項(xiàng)控制指標(biāo)進(jìn)行評(píng)定：管片環(huán)縫擠壓密實(shí)，密封防水效果較好，臨近洞門管片未出現(xiàn)環(huán)縫滲水現(xiàn)象；管片環(huán)未有變形、移動(dòng)，隧道線形較好，也避免了因管片變形、移動(dòng)而產(chǎn)生的破損現(xiàn)象；洞門封堵較及時(shí)，能在較短時(shí)間內(nèi)注