富水砂層隧道施工綜合技術(shù)方案一、工程概況與地質(zhì)條件分析本工程為城市地下隧道工程，雙線總長(zhǎng)4829米，隧道埋深7.8～14.3米，穿越富水砂層地質(zhì)段長(zhǎng)度約1600米。砂層主要由中粗砂構(gòu)成，飽和狀態(tài)下天然重度19.2kN/m3，內(nèi)摩擦角32°，滲透系數(shù)8.62～29.11m/d，地下水位埋深1.2～2.5米。隧道穿越段地面為城市主干道，沿線分布有3處既有建筑物及2條地下管線，施工需嚴(yán)格控制地表沉降在30mm以內(nèi)。二、施工總體部署（一）施工分區(qū)劃分將富水砂層段劃分為三個(gè)施工區(qū)段：試驗(yàn)段（K0+100～K0+300）：采用小步距掘進(jìn)，優(yōu)化施工參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)段（K0+300～K1+500）：全面應(yīng)用成熟工藝特殊段（K1+500～K1+700）：臨近建筑物段，實(shí)施加強(qiáng)措施（二）關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)控制控制項(xiàng)目控制指標(biāo)監(jiān)測(cè)頻率地表沉降≤30mm1次/天隧道軸線偏差±50mm1次/環(huán)土倉(cāng)壓力波動(dòng)≤0.2bar實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)同步注漿壓力1.2～1.8bar1次/環(huán)三、降水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工（一）真空井點(diǎn)降水系統(tǒng)沿隧道軸線兩側(cè)3米處布設(shè)雙排真空井點(diǎn)，井點(diǎn)間距1.2米，井深18米，濾管長(zhǎng)度2.5米。采用Φ100mm無(wú)砂混凝土管作為井點(diǎn)管，管周填充級(jí)配砂卵石濾料，頂部2米采用黏土封孔。集水總管選用Φ150mm鋼管，連接真空泵組形成真空度不低于0.08MPa的降水系統(tǒng)。（二）管井降水補(bǔ)充措施在隧道轉(zhuǎn)彎段及地質(zhì)薄弱區(qū)增設(shè)管井降水，井徑600mm，井深22米，內(nèi)置Φ200mm深井泵，單井出水量≥50m3/h。管井采用旋挖鉆機(jī)成孔，下入鋼筋籠+濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)，填充石英砂濾料。降水系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間應(yīng)提前于盾構(gòu)掘進(jìn)15天，確保地下水位降至隧道底以下1.5米。（三）降水效果控制降水運(yùn)行期間，每2小時(shí)監(jiān)測(cè)一次水位，確保水位降深滿足設(shè)計(jì)要求在富水段加密水位觀測(cè)孔，孔距50米，深度為隧道底以下3米當(dāng)單井出水量驟減時(shí)，立即采用高壓水沖洗或空壓機(jī)洗井四、支護(hù)體系施工技術(shù)（一）地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)導(dǎo)墻施工：采用"C"型鋼筋混凝土導(dǎo)墻，截面尺寸1.2m×0.8m，混凝土強(qiáng)度C25。導(dǎo)墻施工前進(jìn)行場(chǎng)地平整，采用全站儀定位，模板采用鋼模支護(hù)，澆筑后養(yǎng)護(hù)7天強(qiáng)度達(dá)80%方可進(jìn)行成槽作業(yè)。泥漿制備：采用膨潤(rùn)土+CMC+純堿配制護(hù)壁泥漿，密度1.05～1.10g/cm3，黏度25～30s，失水量≤20ml/30min。泥漿循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置三級(jí)沉淀池，處理能力不低于200m3/h。成槽施工：使用液壓抓斗成槽機(jī)，槽段長(zhǎng)度6米，成槽精度控制：垂直度≤1/300，槽深偏差±50mm。相鄰槽段采用銑接法連接，接縫處設(shè)置Φ20mm止水鋼板。（二）咬合樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在隧道洞口段采用Φ1200mm@800mm鉆孔咬合樁，樁長(zhǎng)22米，其中A樁（鋼筋混凝土樁）與B樁（素混凝土樁）間隔布置，咬合厚度200mm。采用旋挖鉆機(jī)成孔，B樁混凝土采用超緩凝型，初凝時(shí)間≥60小時(shí)，確保A樁施工時(shí)可實(shí)現(xiàn)硬切割咬合。（三）超前注漿加固管棚支護(hù)：洞口段設(shè)置Φ108mm×6mm管棚，環(huán)向間距350mm，長(zhǎng)度15米，管內(nèi)注入水泥-水玻璃雙液漿，擴(kuò)散半徑≥0.5米。小導(dǎo)管注漿：在砂層自穩(wěn)性差地段，采用Φ42mm×3.5mm超前小導(dǎo)管，長(zhǎng)度3.5米，外插角10°～15°，每環(huán)32根，搭接長(zhǎng)度1.5米。注漿材料采用1:1水泥漿，注漿壓力0.5～1.0MPa。五、盾構(gòu)掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)（一）土壓平衡模式控制壓力設(shè)定：土倉(cāng)頂部壓力按"水土壓力+附加壓力"計(jì)算，掘進(jìn)段控制在1.0～1.3bar，曲線段提高至1.2～1.5bar。建立土壓力-掘進(jìn)速度聯(lián)動(dòng)控制模型，當(dāng)壓力波動(dòng)超過(guò)0.2bar時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)推進(jìn)速度。掘進(jìn)參數(shù)優(yōu)化：刀盤轉(zhuǎn)速：1.8～2.2r/min掘進(jìn)速度：30～50mm/min扭矩控制：≤3200kN·m出土量：每環(huán)48～50m3（理論出土量的105%）（二）渣土改良系統(tǒng)泡沫注入?yún)?shù)：發(fā)泡劑濃度：3%～5%注入量：土倉(cāng)容積的15%～20%泡沫膨脹率：1:8～1:12膨潤(rùn)土泥漿配合比：膨潤(rùn)土：8%純堿：0.5%CMC：0.1%水：91.4%當(dāng)砂層含水量超過(guò)30%時(shí)，添加0.3%聚丙烯酰胺改善渣土和易性。（三）防噴涌專項(xiàng)措施三級(jí)防噴涌體系：一級(jí)：螺旋輸送機(jī)出土閘門控制二級(jí)：土倉(cāng)壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)三級(jí)：應(yīng)急注漿封堵裝置噴涌處理流程：①立即關(guān)閉螺旋輸送機(jī)出土閘門②維持刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)，繼續(xù)推進(jìn)1.2米使土倉(cāng)充滿渣土③啟動(dòng)膨潤(rùn)土注入系統(tǒng)，注入量5m3/h④待土倉(cāng)壓力穩(wěn)定至2.0bar后，緩慢開(kāi)啟閘門，控制出土速度≤80m3/h六、同步注漿與二次襯砌（一）同步注漿系統(tǒng)采用雙液注漿工藝，A液為水泥-粉煤灰漿液（水灰比1:1.2，水泥:粉煤灰=1:0.8），B液為水玻璃溶液（濃度35Be'），AB液體積比1:0.3。每環(huán)注漿量3.5～4.0m3，注漿壓力1.2～1.8bar，初凝時(shí)間控制在15～20分鐘。（二）二次注漿加固在隧道軸線偏差超過(guò)30mm或沉降速率大于5mm/天時(shí)實(shí)施二次注漿。采用Φ42mm注漿管，在管片吊裝孔位置鉆孔，注入水泥漿-水玻璃雙液漿，注漿壓力2.0～2.5bar，單孔注漿量0.8～1.2m3。（三）管片安裝技術(shù)管片采用C50P12混凝土，寬度1.5米，厚度300mm。安裝前檢查止水條壓縮量，確保達(dá)到設(shè)計(jì)值的30%～50%。采用錯(cuò)縫拼裝方式，螺栓初擰扭矩300N·m，復(fù)擰扭矩350N·m，每環(huán)管片安裝時(shí)間控制在40分鐘以內(nèi)。七、施工監(jiān)測(cè)與反饋系統(tǒng)（一）監(jiān)測(cè)項(xiàng)目設(shè)置地表監(jiān)測(cè)：沿隧道軸線每5米布設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，橫向間距20米布設(shè)剖面監(jiān)測(cè)線隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)：管片應(yīng)力、接縫張開(kāi)度、螺栓軸力監(jiān)測(cè)地層監(jiān)測(cè)：深層土體位移、孔隙水壓力、土壓力監(jiān)測(cè)（二）數(shù)據(jù)反饋機(jī)制建立三級(jí)預(yù)警響應(yīng)機(jī)制：黃色預(yù)警：監(jiān)測(cè)值達(dá)控制指標(biāo)的80%，加密監(jiān)測(cè)頻率橙色預(yù)警：監(jiān)測(cè)值達(dá)控制指標(biāo)的90%，啟動(dòng)局部加固措施紅色預(yù)警：監(jiān)測(cè)值超控制指標(biāo)，立即停止掘進(jìn)，實(shí)施應(yīng)急方案八、施工風(fēng)險(xiǎn)防控措施（一）涌水涌砂防治超前地質(zhì)預(yù)報(bào)采用地質(zhì)雷達(dá)與超前鉆探相結(jié)合，每10米進(jìn)行一次地質(zhì)素描在盾構(gòu)機(jī)刀盤增設(shè)4個(gè)超聲波傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)掌子面水壓力儲(chǔ)備200m3應(yīng)急注漿材料，包括速凝水泥、水玻璃、聚氨酯等（二）盾構(gòu)機(jī)故障應(yīng)急配置備用螺旋輸送機(jī)及液壓泵站，確保關(guān)鍵部件故障2小時(shí)內(nèi)更換土倉(cāng)內(nèi)設(shè)置應(yīng)急照明及通訊系統(tǒng)，便于人員進(jìn)入處理堵塞制定停機(jī)保壓方案，當(dāng)停機(jī)超過(guò)2小時(shí)，啟動(dòng)土倉(cāng)壓力補(bǔ)償系統(tǒng)（三）環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)控制對(duì)既有建筑物基礎(chǔ)設(shè)置微型鋼管樁加固，樁長(zhǎng)9米，間距1.5米地下管線采用懸吊保護(hù)，設(shè)置應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，允許位移≤10mm施工場(chǎng)地設(shè)置3道截水溝及沉淀池，防止泥漿水外溢九、質(zhì)量保證體系（一）材料質(zhì)量控制鋼材、水泥等主要材料實(shí)行"二維碼"追溯管理，每批材料檢驗(yàn)合格后方可使用注漿材料每50m3進(jìn)行一次配比驗(yàn)證，確保性能指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求管片進(jìn)場(chǎng)實(shí)行"三檢制"，重點(diǎn)檢查裂縫、缺角及止水條粘貼質(zhì)量（二）工序質(zhì)量控制建立關(guān)鍵工序"停檢點(diǎn)"制度：降水系統(tǒng)驗(yàn)收：水位降至設(shè)計(jì)要求以下1.5米，持續(xù)穩(wěn)定72小時(shí)盾構(gòu)始發(fā)掘進(jìn)：前10環(huán)進(jìn)行全過(guò)程旁站監(jiān)理特殊段施工：組織專家進(jìn)行專項(xiàng)方案論證十、施工組織管理（一）人員配置設(shè)立專職地質(zhì)工程師2名，盾構(gòu)操作技師4名，監(jiān)測(cè)工程師3名，實(shí)行24小時(shí)三班制作業(yè)。每周組織一次技術(shù)交底會(huì)，每日召開(kāi)施工協(xié)調(diào)會(huì)，及時(shí)解決現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。（二）設(shè)備配置設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量主要參數(shù)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)Φ6280mm2臺(tái)總功率1800kW真空降水機(jī)組ZJ-906套真空度≥0.09MPa注漿泵HBTS404臺(tái)最大壓力8MPa地質(zhì)雷達(dá)SIR-40001臺(tái)探測(cè)深度30米（三）進(jìn)度計(jì)劃控制采用Pr