TBM盾構(gòu)隧道施工方案一、工程概況1.1工程簡(jiǎn)述本工程為城市軌道交通區(qū)間隧道施工項(xiàng)目，采用TBM盾構(gòu)法施工。區(qū)間隧道起訖里程為K34+680～K36+363.093，單線全長(zhǎng)1706m，雙洞雙線設(shè)計(jì)，線間距12～15m。線路平面以直線段為主，最小曲線半徑2500m，縱斷面為單向下坡，最大坡度36‰，豎曲線半徑3000～5000m。隧道穿越地層主要為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組砂巖及砂質(zhì)泥巖，巖層傾角6～30°，覆蓋層厚度1～5.2m，地下水位埋深5～8m，屬基巖裂隙水類型，富水性較弱。1.2襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隧道采用C50預(yù)制鋼筋混凝土管片襯砌，管片外徑6.2m，內(nèi)徑5.5m，厚度350mm，環(huán)寬1.5m。襯砌環(huán)由1塊封頂塊（F）、2塊鄰接塊（L1、L2）及3塊標(biāo)準(zhǔn)塊（B1、B2、B3）組成，楔形量38mm，采用雙面楔形設(shè)計(jì)。環(huán)向連接采用16根M30縱向螺栓，塊間采用12根M30環(huán)向螺栓，接縫處設(shè)置三元乙丙彈性橡膠密封墊及丁腈軟木橡膠墊，管片外側(cè)設(shè)彈性密封墊槽，內(nèi)側(cè)設(shè)嵌縫槽，螺栓孔配置遇水膨脹密封圈。1.3工程重難點(diǎn)大坡度施工：36‰下坡段施工對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)控制、管片穩(wěn)定性及同步注漿質(zhì)量要求極高，需采取專項(xiàng)防溜坡措施。長(zhǎng)距離掘進(jìn)：?jiǎn)螀^(qū)間長(zhǎng)度超1.7km，需優(yōu)化渣土運(yùn)輸效率及設(shè)備維保方案，確保日進(jìn)尺不低于8m。地層復(fù)雜性：砂巖（單軸抗壓強(qiáng)度15～30MPa）與砂質(zhì)泥巖（5～15MPa）互層分布，易導(dǎo)致刀盤偏磨及扭矩突變，需動(dòng)態(tài)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)。二、施工準(zhǔn)備2.1施工平面布置始發(fā)井區(qū)域：設(shè)置盾構(gòu)機(jī)組裝平臺(tái)（長(zhǎng)30m×寬20m）、管片存放區(qū)（容量≥100環(huán)）、拌漿站（2套JS500攪拌機(jī)）、渣土臨時(shí)堆放區(qū)（硬化處理+防雨棚）及材料倉(cāng)庫(kù)（鋼材、防水材料專用庫(kù)房）。洞內(nèi)布置：軌道采用43kg/m鋼軌，鋪設(shè)雙線運(yùn)輸軌道，每隔100m設(shè)會(huì)車避讓段；安裝Φ800mm通風(fēng)管（壓入式通風(fēng)，風(fēng)量≥300m3/min）及Φ200mm排水管路（坡度2‰，集水井間距500m）。2.2設(shè)備選型與配置盾構(gòu)機(jī)：選用中鐵裝備CREC-089/090復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，刀盤直徑6.34m，配備中心滾刀（Φ200mm）、正面刮刀（寬150mm）及邊緣刮刀（耐磨合金材質(zhì)），總推力48000kN，最大扭矩6300kN·m，脫困扭矩7560kN·m。輔助設(shè)備：出渣系統(tǒng)：2臺(tái)14m3電動(dòng)渣土車（軌距900mm，速度≤15km/h）、1臺(tái)螺旋輸送機(jī)（直徑800mm，轉(zhuǎn)速0～30r/min）；注漿系統(tǒng)：同步注漿泵（雙缸活塞式，流量0～40m3/h）、二次注漿泵（液壓式，壓力0～10MPa）；供電系統(tǒng)：2臺(tái)1250kVA箱式變壓器（雙回路供電）、洞內(nèi)敷設(shè)3×185+1×95mm2銅芯電纜。2.3技術(shù)準(zhǔn)備測(cè)量控制網(wǎng)：建立地面平面控制網(wǎng)（GPS一級(jí)）及高程控制網(wǎng)（二等水準(zhǔn)），洞內(nèi)布設(shè)強(qiáng)制對(duì)中基座（間距500m），采用LeicaTS60全站儀進(jìn)行盾構(gòu)姿態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，測(cè)量精度±2mm。地質(zhì)補(bǔ)勘：對(duì)K35+200～K35+500段（砂質(zhì)泥巖富水段）進(jìn)行補(bǔ)充鉆探，采用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)前方巖層裂隙發(fā)育情況，繪制詳細(xì)地質(zhì)剖面圖。參數(shù)預(yù)演：通過(guò)數(shù)值模擬確定不同地層掘進(jìn)參數(shù)：砂巖段（推力2500～3000kN，扭矩3500～4000kN·m，轉(zhuǎn)速1.5～2.0r/min）；砂質(zhì)泥巖段（推力1800～2200kN，扭矩2500～3000kN·m，轉(zhuǎn)速2.0～2.5r/min）。三、盾構(gòu)施工流程3.1盾構(gòu)機(jī)組裝與調(diào)試分體吊裝：采用200t汽車吊將盾構(gòu)機(jī)分解為刀盤（60t）、前盾（55t）、中盾（50t）、尾盾（45t）及后續(xù)臺(tái)車（5節(jié)，每節(jié)30t）依次吊入始發(fā)井，吊裝誤差控制在±50mm內(nèi)。組裝順序：始發(fā)托架安裝→反力架固定（承載力≥5000kN）→前盾與中盾連接→刀盤安裝→尾盾安裝→螺旋輸送機(jī)安裝→臺(tái)車連接（電纜、液壓管路、通風(fēng)管）。調(diào)試內(nèi)容：空載調(diào)試：刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)（正反轉(zhuǎn)各30min）、千斤頂伸縮（行程1.5m，速度50mm/min）、管片拼裝機(jī)動(dòng)作（回轉(zhuǎn)360°，抓取力200kN）；負(fù)載調(diào)試：土艙加壓至0.3MPa（保壓30min無(wú)泄漏）、同步注漿系統(tǒng)試運(yùn)轉(zhuǎn)（模擬注漿壓力0.5MPa）。3.2始發(fā)施工（100m試掘進(jìn)段）洞門密封：安裝簾布橡膠板（厚20mm）+圓環(huán)板（20mm鋼板）+折頁(yè)式壓板，盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入洞門前注入雙液漿（水玻璃:水泥漿=1:1.5）加固洞門周圍3m范圍地層。始發(fā)參數(shù)控制：初始推力≤1500kN，扭矩≤2000kN·m，推進(jìn)速度20～30mm/min，同步注漿壓力0.3～0.5MPa，注漿量3.5～4.0m3/環(huán)（理論空隙量3.2m3/環(huán)）。姿態(tài)監(jiān)測(cè)：每環(huán)測(cè)量盾構(gòu)機(jī)X/Y軸偏差（允許±50mm）、滾動(dòng)角（≤3°）、俯仰角（≤2°），試掘進(jìn)段結(jié)束后進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。3.3正常掘進(jìn)施工3.3.1掘進(jìn)循環(huán)流程（每環(huán)1.5m）割巖與出渣：刀盤旋轉(zhuǎn)切削巖層，渣土經(jīng)螺旋輸送機(jī)輸送至土艙，通過(guò)皮帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至洞內(nèi)渣土車，運(yùn)至地面棄渣場(chǎng)（運(yùn)輸能力≥120m3/h）。管片拼裝：采用拼裝機(jī)（真空吸盤式）依次安裝標(biāo)準(zhǔn)塊→鄰接塊→封頂塊，螺栓初擰扭矩300N·m，復(fù)擰扭矩450N·m，接縫間隙≤2mm，錯(cuò)臺(tái)≤5mm。同步注漿：采用水泥-水玻璃雙液漿（水灰比1:1，初凝時(shí)間30～60s），注漿壓力0.4～0.6MPa，注漿量按理論空隙量的110%～130%控制，確保管片背后充填飽滿。3.3.2特殊段施工措施大坡度段（36‰）：調(diào)整盾構(gòu)機(jī)俯仰角至-1.5°，降低推進(jìn)速度至30～40mm/min，增加底部千斤頂推力（較上部高20%）；管片安裝后采用臨時(shí)支撐（型鋼支架）固定，同步注漿添加早強(qiáng)劑（氯化鈣摻量3%），4h強(qiáng)度≥2MPa；洞內(nèi)運(yùn)輸采用防溜車裝置（軌道制動(dòng)夾+電瓶車限速5km/h），每50m設(shè)避難平臺(tái)。巖層突變段：提前10m降低刀盤轉(zhuǎn)速（≤1.5r/min），扭矩波動(dòng)超過(guò)±20%時(shí)立即停機(jī)，更換邊緣刮刀（磨損量≥10mm時(shí)）；采用地質(zhì)雷達(dá)超前探測(cè)，遇裂隙密集帶時(shí)注入超細(xì)水泥漿（水灰比0.8:1）預(yù)加固，加固范圍3m（縱向）×2m（徑向）。3.4接收施工接收井預(yù)處理：距接收井100m時(shí)開(kāi)始降低掘進(jìn)參數(shù)，推力降至1500kN以下，扭矩≤2500kN·m，接收前50m采用素混凝土管片（無(wú)螺栓孔）。洞門破除：采用靜態(tài)爆破法分區(qū)分塊破除鋼筋混凝土圍護(hù)結(jié)構(gòu)（厚度800mm），每塊重量≤500kg，設(shè)置臨時(shí)鋼支撐（間距1.5m）。盾構(gòu)推出：安裝接收托架（與線路坡度一致），盾構(gòu)機(jī)以5～10mm/min速度進(jìn)入接收井，完成主機(jī)與臺(tái)車分離后吊出地面解體。四、技術(shù)控制要點(diǎn)4.1盾構(gòu)姿態(tài)控制參數(shù)設(shè)定：平面偏差≤±50mm時(shí)，采用分區(qū)千斤頂差壓控制（單區(qū)壓力差≤500kN）；高程偏差≤±30mm時(shí)，調(diào)整俯仰角（每次調(diào)整≤0.5°），同步調(diào)整螺旋輸送機(jī)出土量（偏差每增加10mm，出土量減少5%）。測(cè)量頻率：正常段每環(huán)測(cè)量1次，曲線段及坡度變化段每0.5環(huán)測(cè)量1次，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至監(jiān)控中心，偏差超限時(shí)自動(dòng)預(yù)警。4.2管片上浮控制同步注漿優(yōu)化：在拱頂120°范圍內(nèi)設(shè)置4個(gè)注漿孔，注漿壓力較下部高0.1～0.2MPa，注漿量增加10%，采用“先快后慢”注漿工藝（前50%注漿量在推進(jìn)前30%行程完成）。二次注漿補(bǔ)強(qiáng)：管片脫出盾尾5環(huán)后，在拱頂及兩側(cè)對(duì)稱布置注漿孔（深1.5m），注入水泥-水玻璃漿液（壓力0.8～1.0MPa），單環(huán)注漿量1.5～2.0m3，控制管片上浮量≤10mm。4.3刀盤與刀具管理刀具檢查：每掘進(jìn)300m停機(jī)檢查刀具，記錄刀盤磨損量（允許最大值20mm），邊緣滾刀優(yōu)先更換，刀盤面板焊接耐磨焊條（D707堆焊層，厚度5mm）。渣土改良：砂質(zhì)泥巖段注入泡沫劑（濃度3%～5%，注入量10～15L/m3），降低渣土粘性；砂巖段注入膨潤(rùn)土泥漿（比重1.1～1.2g/cm3），潤(rùn)滑刀盤減少扭矩。4.4防水施工質(zhì)量控制管片接縫防水：密封墊安裝前清理槽口雜物，涂抹專用潤(rùn)滑劑（硅油），螺栓孔密封圈采用“雙圈”布置（內(nèi)側(cè)遇水膨脹圈+外側(cè)丁腈橡膠圈），嵌縫材料采用聚硫密封膠（固化時(shí)間≤24h）。滲漏處理：發(fā)現(xiàn)管片接縫滲漏時(shí)，先采用快凝水泥封堵，再注入環(huán)氧樹(shù)脂漿液（壓力0.3～0.5MPa），注漿后24h內(nèi)禁止敲擊管片。五、安全與環(huán)保措施5.1安全生產(chǎn)管理組織體系：成立項(xiàng)目經(jīng)理為組長(zhǎng)的安全領(lǐng)導(dǎo)小組，設(shè)置專職安全員5名（每作業(yè)面2名，24h輪班），建立“班組自檢→工區(qū)復(fù)檢→項(xiàng)目部抽檢”三級(jí)檢查制度。專項(xiàng)防護(hù)措施：高空作業(yè)：始發(fā)井周邊設(shè)置1.2m高防護(hù)欄桿（刷紅白警示漆），管片吊裝采用雙吊點(diǎn)（吊具額定荷載≥10t），作業(yè)人員佩戴雙鉤安全帶；用電安全：洞內(nèi)采用TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)，配電箱設(shè)防雨罩及漏電保護(hù)器（動(dòng)作電流≤30mA），電纜架空敷設(shè)（高度≥2.5m）；火災(zāi)防控：盾構(gòu)機(jī)內(nèi)配備4kg干粉滅火器（每50m1組），油脂庫(kù)設(shè)置防爆燈具及通風(fēng)設(shè)備，嚴(yán)禁煙火。5.2環(huán)境保護(hù)措施噪聲控制：破碎機(jī)、空壓機(jī)等設(shè)備安裝隔音罩（降噪量≥20dB），夜間施工（22:00-6:00）噪聲≤55dB，周邊居民區(qū)設(shè)置隔聲屏障（高度3m）。揚(yáng)塵治理：渣土運(yùn)輸車輛加蓋篷布（密閉率100%），出場(chǎng)前沖洗輪胎（沖洗平臺(tái)長(zhǎng)15m），堆土區(qū)采用防塵網(wǎng)（2000目）覆蓋，PM10濃度超標(biāo)時(shí)啟動(dòng)霧炮機(jī)（覆蓋率100%）。廢水處理：施工廢水經(jīng)三級(jí)沉淀池（總?cè)莘e500m3）處理后回用（用于拌漿、降塵），pH值控制在6～9，油類物質(zhì)≤10mg/L。5.3應(yīng)急預(yù)案突水突泥：儲(chǔ)備200m3應(yīng)急砂袋、3套Φ200mm排水泵（揚(yáng)程≥30m），發(fā)現(xiàn)掌子面涌水量≥20m3/h時(shí)，立即啟動(dòng)備用排水系統(tǒng)，同步注入速凝漿液（水玻璃:水泥=1:1）封堵。盾構(gòu)機(jī)卡殼：配置2臺(tái)500t液壓頂推設(shè)備，卡殼時(shí)先嘗試反轉(zhuǎn)刀盤（扭矩≤3000kN·m），無(wú)效時(shí)采用管片注漿（徑向加固范圍5m）后脫困。六、施工進(jìn)度計(jì)劃與資源配置6.1進(jìn)度計(jì)劃總工期：420天（含準(zhǔn)備期30天、掘進(jìn)期360天、收尾期30天），關(guān)鍵線路為“盾構(gòu)機(jī)組裝→區(qū)間掘進(jìn)→管片拼裝→聯(lián)絡(luò)通道施工”。階段目標(biāo)：第1～30天：完成施工準(zhǔn)備及盾構(gòu)機(jī)組裝調(diào)試；第31～180天：完成左線掘進(jìn)（日進(jìn)尺≥8m）；第181～330天：完成右線掘進(jìn)；第331～390天：完成聯(lián)絡(luò)通道（2座，凍結(jié)法施工）及防水工程；第391～420天：竣工清理及驗(yàn)收。6.2資源配置勞動(dòng)力：高峰期投入120人，分3班作業(yè)（每班40人），其中盾構(gòu)司機(jī)4人（持證上崗）、管片拼裝工6人、電工3人、維修工5人。材料供應(yīng)：管片預(yù)制提前2個(gè)月開(kāi)始，日供應(yīng)量≥20環(huán)，水泥（P.O42.5）、砂子（中砂）、石子（5～20mm）儲(chǔ)備量滿足15天需求，防水材料進(jìn)場(chǎng)需提供出廠合格證及復(fù)試報(bào)告。設(shè)備維保：建立“日檢+周檢+月檢”制度，刀盤軸承每500h換油1次，主驅(qū)動(dòng)密封每1000h檢查，液壓系統(tǒng)濾芯每周更換，確保設(shè)備完好率≥90%。七、質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)7.1主控項(xiàng)目隧道軸線偏差：平面≤100mm，高程≤±50mm；管片拼裝：接縫錯(cuò)臺(tái)≤10mm，裂縫