盾構(gòu)隧道施工綜合技術(shù)方案一、工程概況1.1項目基本參數(shù)本工程為城市軌道交通區(qū)間隧道工程，采用分離式雙洞設(shè)計，左線全長1287.312m（含短鏈20.138m），右線全長1322.450m，線路平面最小曲線半徑350m，最大縱坡22‰，呈"V"型坡走勢。隧道結(jié)構(gòu)為圓形斷面，管片外徑6.2m，內(nèi)徑5.5m，環(huán)寬1.2m，采用C50預(yù)制鋼筋混凝土管片錯縫拼裝，楔形量38mm。隧道埋深9.2m～17.7m，線路間距13.0m～16.2m，區(qū)間中部設(shè)置1處聯(lián)絡(luò)通道及排水泵房。1.2工程地質(zhì)條件隧道穿越地層主要由第四紀(jì)松散沉積物構(gòu)成，自上而下依次為：④2粉質(zhì)粘土層：灰色，流塑狀態(tài)，局部軟塑，含水量33.5%，孔隙比0.929，滲透系數(shù)3.7E-05cm/s，干強度及韌性中等④3粉砂夾粉土層：灰色，中密狀態(tài)，局部密實，含水量27.12%，滲透系數(shù)3.28E-03cm/s，為微承壓含水層④4粉土夾粉砂層：灰色，中密狀態(tài)，含水量30.6%，孔隙比0.888，透水性中等④5粉質(zhì)粘土層：灰色，流塑狀態(tài)，含水量32.5%，滲透系數(shù)3.7E-05cm/s，構(gòu)成微承壓水隔水底板地下水位情況：潛水穩(wěn)定水位標(biāo)高2.09～2.30m，年變幅1-2m；微承壓水水頭標(biāo)高1.01～1.15m，主要賦存于④3、④4砂土層中，對隧道施工影響顯著。1.3工程重難點復(fù)雜地層掘進(jìn)控制：砂土層易發(fā)生管涌、流砂，粘土層易產(chǎn)生泥餅，需動態(tài)調(diào)整盾構(gòu)參數(shù)地面沉降控制：隧道穿越城市主干道及7層居民建筑，最大允許沉降量≤30mm長距離掘進(jìn)管理：單區(qū)間超1300m，需保障設(shè)備連續(xù)作業(yè)及渣土高效運輸管片拼裝質(zhì)量：曲線段及變坡段易產(chǎn)生管片錯臺、滲漏水，需優(yōu)化拼裝工藝二、施工準(zhǔn)備2.1施工場地布置地面設(shè)施區(qū)（占地面積約8000㎡）：盾構(gòu)機(jī)組裝區(qū)：設(shè)置30m×20m硬化平臺，承載力≥200kPa，配備250t履帶吊管片存放區(qū)：劃分3個存儲分區(qū)，總?cè)萘?50環(huán)，采用1.2m高混凝土支墩架空堆放拌漿站：配置2套JS500型攪拌機(jī)，配套水泥罐（100t×2）、粉煤灰罐（50t×1）、膨潤土罐（30t×1）渣土處理區(qū)：硬化地面+200mm厚C20混凝土，設(shè)置60m3沉淀池及防雨棚材料倉庫：劃分鋼材區(qū)（防雨防潮）、防水材料區(qū)（恒溫存儲）、油料區(qū)（防爆隔離）洞內(nèi)布置：軌道系統(tǒng)：采用43kg/m鋼軌，鋪設(shè)雙線運輸軌道，軌距900mm，每100m設(shè)會車避讓段通風(fēng)系統(tǒng)：安裝Φ800mm阻燃風(fēng)筒，壓入式通風(fēng)，風(fēng)量350m3/min，風(fēng)筒百米漏風(fēng)率≤2%排水系統(tǒng)：沿隧道一側(cè)敷設(shè)Φ200mm排水鋼管，坡度2‰，每500m設(shè)一集水井（有效容積10m3）供電系統(tǒng)：雙回路10kV高壓進(jìn)洞，洞內(nèi)設(shè)置315kVA移動變電站，電纜沿側(cè)壁支架敷設(shè)2.2技術(shù)準(zhǔn)備測量控制網(wǎng)建立：地面控制網(wǎng)：布設(shè)4個GPS一級點，6個精密導(dǎo)線點，采用LeicaTS60全站儀按二等精度觀測地下控制網(wǎng)：洞內(nèi)每500m設(shè)置1個強制對中基座，建立支導(dǎo)線控制網(wǎng)，測角中誤差≤8"地質(zhì)補勘：沿隧道軸線每50m布置補充勘探孔，深度至隧道底以下5m進(jìn)行巖土體物理力學(xué)試驗：室內(nèi)試驗（含水量、密度、壓縮系數(shù)等）及原位測試（標(biāo)準(zhǔn)貫入、靜力觸探）技術(shù)交底與培訓(xùn)：分級交底：項目總工程師→專業(yè)工程師→施工班組，留存書面交底記錄專項培訓(xùn)：盾構(gòu)操作手（100學(xué)時）、管片拼裝工（80學(xué)時）、測量工（60學(xué)時），考核合格后方可上崗2.3物資準(zhǔn)備管片預(yù)制與驗收：生產(chǎn)指標(biāo)：抗?jié)B等級P12，混凝土強度≥50MPa，三環(huán)試拼裝誤差≤3mm進(jìn)場檢驗：每批隨機(jī)抽取3環(huán)進(jìn)行尺寸偏差、裂縫、預(yù)埋件位置檢查，合格率100%防水材料準(zhǔn)備：彈性密封墊：三元乙丙橡膠（邵氏硬度60±5），遇水膨脹倍率≥200%管片螺栓：M30高強度螺栓，屈服強度≥800MPa，配套遇水膨脹密封圈同步注漿材料：水泥（P·O42.5R）、粉煤灰（Ⅱ級）、膨潤土、砂，配合比經(jīng)試驗確定三、盾構(gòu)機(jī)選型與配置3.1機(jī)型選擇根據(jù)工程地質(zhì)條件，選用復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，主要參數(shù)如下：刀盤直徑：6.34m總長度：約85m（含后配套拖車）主機(jī)重量：約450t額定總功率：1800kW最大推力：40000kN刀盤扭矩：6500kN·m（脫困扭矩8450kN·m）推進(jìn)速度：0～80mm/min3.2關(guān)鍵部件配置刀盤系統(tǒng)：面板形式：輻條式（8輻條），開口率35%刀具配置：中心滾刀（Φ200mm×6把）、正面刮刀（150mm寬×32把）、邊緣刮刀（耐磨合金×12把）、仿形刀（行程±150mm）驅(qū)動方式：6臺變頻電機(jī)驅(qū)動，行星齒輪減速器支護(hù)系統(tǒng)：盾體結(jié)構(gòu)：前盾（厚45mm）、中盾（厚40mm）、尾盾（厚35mm），尾盾間隙80mm推進(jìn)油缸：32根，分4組獨立控制，行程1500mm，最大工作壓力35MPa管片拼裝機(jī)：液壓驅(qū)動，6自由度，最大起重量30t，定位精度±2mm渣土改良系統(tǒng)：泡沫系統(tǒng)：最大注入量300L/min，泡沫發(fā)生器空氣流量0～20m3/min膨潤土系統(tǒng)：泵壓10MPa，流量0～50m3/h，配備自動配比裝置四、施工工藝流程4.1盾構(gòu)始發(fā)施工始發(fā)基座安裝：基座采用型鋼焊接結(jié)構(gòu)（200mm×200mmH型鋼），安裝誤差：軸線偏差≤10mm，高程偏差±5mm基座與始發(fā)井底板采用化學(xué)錨栓固定（M30×L300mm，每側(cè)12個）洞門加固：采用Φ800mm高壓旋噴樁，樁長9m，咬合200mm，形成直徑6.5m的加固圈加固后土體無側(cè)限抗壓強度≥1.2MPa，滲透系數(shù)≤1×10??cm/s盾構(gòu)組裝與調(diào)試：組裝順序：前盾→中盾→尾盾→刀盤→管片拼裝機(jī)→螺旋輸送機(jī)→橋架→后配套拖車調(diào)試內(nèi)容：空載調(diào)試：各系統(tǒng)單獨運行（推進(jìn)、旋轉(zhuǎn)、伸縮等動作）負(fù)載調(diào)試：刀盤反轉(zhuǎn)（3r/min）、推進(jìn)油缸同步伸縮（50mm/min）模擬掘進(jìn)：連續(xù)空載運行8h，各參數(shù)達(dá)到設(shè)計值洞門密封裝置安裝：安裝順序：簾布橡膠板→圓環(huán)板→折頁板→彈簧鋼板，采用M20螺栓固定（扭矩45N·m）簾布橡膠板預(yù)壓縮量15mm，確保與盾構(gòu)外殼緊密貼合4.2盾構(gòu)掘進(jìn)施工4.2.1掘進(jìn)參數(shù)控制地層類型土倉壓力(bar)刀盤轉(zhuǎn)速(r/min)推進(jìn)速度(mm/min)扭矩(kN·m)總推力(kN)粉質(zhì)粘土1.2～1.51.8～2.240～602500～320018000～22000粉砂夾粉土1.5～1.81.5～1.830～453200～380022000～28000粉土夾粉砂1.4～1.61.6～2.035～502800～350020000～250004.2.2掘進(jìn)作業(yè)流程循環(huán)作業(yè)：掘進(jìn)（1.2m）→管片拼裝（15min/環(huán)）→同步注漿→姿態(tài)測量→參數(shù)調(diào)整，循環(huán)時間約60～90min渣土改良：粉質(zhì)粘土層：泡沫注入率8%～12%（泡沫劑濃度3%）砂性土層：膨潤土漿液注入率15%～20%（比重1.05～1.10g/cm3）姿態(tài)控制：平面偏差≤50mm，高程偏差≤50mm，滾動角≤3°糾偏量：每環(huán)水平/垂直糾偏≤5mm，避免急糾猛調(diào)4.3管片拼裝施工拼裝工藝：拼裝順序：標(biāo)準(zhǔn)塊（B1→B2→B3）→鄰接塊（L1→L2）→封頂塊（F）拼裝方法：采用錯縫拼裝，相鄰環(huán)管片旋轉(zhuǎn)15°螺栓連接：環(huán)向螺栓：16根M30螺栓，初擰扭矩200N·m，復(fù)擰扭矩300N·m縱向螺栓：12根M30螺栓，初擰扭矩180N·m，復(fù)擰扭矩280N·m螺栓復(fù)緊：在拼裝后1環(huán)、5環(huán)、10環(huán)分別進(jìn)行三次復(fù)緊密封處理：管片粘貼前檢查密封槽，清除雜物并涂刷專用界面劑彈性密封墊壓縮量控制在30%～40%，遇水膨脹條接頭采用搭接（長度≥50mm）4.4同步注漿與二次注漿同步注漿：漿液配比：水泥:粉煤灰:砂:膨潤土:水=1:1.5:3.5:0.3:1.2（重量比）注漿參數(shù)：注入量4.5～5.5m3/環(huán)（理論間隙的150%～180%），注漿壓力0.2～0.4MPa注漿方式：4個注漿孔同步注入，各孔注漿量偏差≤10%二次注漿：適用條件：同步注漿后7d沉降速率仍＞2mm/d，或累計沉降超20mm材料：水泥-水玻璃雙液漿（水灰比1:1，水玻璃濃度35Be'，體積比1:1）施工參數(shù)：注漿壓力0.4～0.6MPa，注入量1.5～2.5m3/環(huán)，初凝時間30～60s4.5盾構(gòu)接收施工接收井準(zhǔn)備：洞門鑿除：分兩次進(jìn)行，先鑿除表層混凝土（厚500mm），保留鋼筋網(wǎng)，盾構(gòu)距洞門50cm時割除鋼筋接收基座：與始發(fā)基座結(jié)構(gòu)相同，提前3d安裝就位，采用型鋼與井壁連接固定接收作業(yè)：盾構(gòu)進(jìn)入接收段（10m范圍）：降低推進(jìn)速度至20～30mm/min，土倉壓力降至0.8～1.0bar姿態(tài)控制：保持盾構(gòu)軸線與設(shè)計軸線偏差≤30mm，避免抬頭或栽頭主機(jī)推出：盾構(gòu)刀盤完全進(jìn)入接收基座后，立即安裝洞門密封裝置，進(jìn)行回填注漿五、支護(hù)與襯砌施工技術(shù)5.1初期支護(hù)超前支護(hù)：在砂層段采用Φ42mm超前小導(dǎo)管，長度3.5m，環(huán)向間距300mm，外插角5°～10°注漿材料：水泥-水玻璃雙液漿，注漿壓力0.5～1.0MPa，單孔注漿量10～15L/min管片襯砌質(zhì)量控制：外觀檢查：無貫穿裂縫，表面蜂窩麻面面積≤0.5%，氣泡直徑≤5mm尺寸偏差：直徑±3mm，環(huán)寬±2mm，厚度±3mm，對角線差≤5mm抗?jié)B性能：按每500環(huán)抽取1環(huán)進(jìn)行抗?jié)B試驗，試驗壓力0.6MPa，恒壓30min無滲漏5.2防水層施工管片自防水：混凝土抗?jié)B等級P12，滲透高度比≤30%管片外弧面涂刷水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料，干膜厚度≥1.0mm接縫防水：彈性密封墊：采用遇水膨脹橡膠與天然橡膠復(fù)合結(jié)構(gòu)，硬度60±5ShoreA嵌縫處理：在管片內(nèi)側(cè)環(huán)縫、縱縫處設(shè)置嵌縫槽，采用聚硫密封膠嵌填（深度≥20mm）六、排水與通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計6.1排水系統(tǒng)排水方案：盾構(gòu)機(jī)配備3臺Φ150mm渣漿泵（揚程30m，流量100m3/h），其中1臺備用洞內(nèi)排水管路：沿隧道側(cè)壁安裝Φ200mm無縫鋼管，每500m設(shè)一集水井（配2臺潛水泵，一用一備）污水處理：施工廢水經(jīng)三級沉淀（60m3）處理后回用，回用率≥80%沉淀池清淤周期7d，淤泥含水率降至60%以下外運處理6.2通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)方案：采用壓入式通風(fēng)，在始發(fā)井設(shè)置2臺軸流風(fēng)機(jī)（2×110kW），串聯(lián)運行風(fēng)筒懸掛：采用專用掛鉤沿隧道拱頂懸掛，風(fēng)筒接口采用雙反邊+卡箍連接環(huán)境控制：洞內(nèi)風(fēng)量≥300m3/min，人均新風(fēng)量≥3m3/min作業(yè)面溫度≤30℃，粉塵濃度≤2mg/m3，CO濃度≤30mg/m3七、質(zhì)量控制措施7.1原材料質(zhì)量控制材料進(jìn)場檢驗：鋼材：每60t為一批，進(jìn)行力學(xué)性能（屈服強度、抗拉強度、伸長率）及重量偏差檢驗防水材料：彈性密封墊每500環(huán)為一批，進(jìn)行硬度、拉伸強度、扯斷伸長率檢驗水泥：每200t為一批，檢驗安定性、凝結(jié)時間、強度（3d、28d）材料存儲管理：鋼材：分類堆放，底部架空150mm，表面覆蓋防雨布管片：存儲期≤3個月，堆放高度≤5層，層間設(shè)置木質(zhì)墊塊外加劑：密封存儲，溫度控制在5～30℃，避免陽光直射7.2施工過程質(zhì)量控制掘進(jìn)參數(shù)監(jiān)控：實時監(jiān)測土倉壓力、刀盤扭矩、推進(jìn)速度等12項參數(shù)，每環(huán)生成質(zhì)量記錄異常處理：當(dāng)參數(shù)超出控制范圍時，立即停機(jī)分析，調(diào)整后方可繼續(xù)掘進(jìn)沉降監(jiān)測：監(jiān)測點布置：沿隧道軸線每5m設(shè)一監(jiān)測斷面，每個斷面設(shè)5個監(jiān)測點（軸線及左右4m、8m）監(jiān)測頻率：掘進(jìn)期間1次/d，掘進(jìn)后1次/3d（持續(xù)1個月），數(shù)據(jù)超預(yù)警值（15mm）時加密至2次/d管片質(zhì)量檢測：外觀檢查：每環(huán)管片檢查裂縫（寬度≤0.2mm）、破損（面積≤50cm2）尺寸偏差：每10環(huán)檢測1環(huán)，直徑、環(huán)寬、厚度偏差均≤±3mm7.3質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)分項工程驗收：盾構(gòu)掘進(jìn)：合格率100%，優(yōu)良率≥90%管片拼裝：錯臺≤5mm，接縫張開量≤2mm注漿工程：注漿壓力合格率≥95%，注漿量合格率≥90%竣工驗收標(biāo)準(zhǔn)：隧道軸線偏差：≤100mm（貫通誤差）滲漏水：無滴漏，濕漬面積≤0.5m2/100m2結(jié)構(gòu)強度：混凝土抗壓強度≥設(shè)計值的95%八、安全管理體系8.1危險源辨識與控制重大危險源：土倉壓力失控導(dǎo)致塌方盾構(gòu)機(jī)漏電、火災(zāi)管片吊裝作業(yè)安全有限空間作業(yè)窒息控制措施：土倉壓力：設(shè)置壓力傳感器（精度±0.02bar），實時監(jiān)控并自動報警用電安全：洞內(nèi)采用TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)，每50m設(shè)一重復(fù)接地（接地電阻≤4Ω）吊裝作業(yè)：配備專職信號工，吊裝半徑內(nèi)設(shè)置警戒區(qū)，管片吊具定期探傷（每月1次）8.2安全防護(hù)措施個人防護(hù)：強制佩戴：安全帽、反光背心、工作鞋，特殊作業(yè)配備專用防護(hù)用品（如防塵口罩、絕緣手套）培訓(xùn)考核：特種作業(yè)人員持證上崗，每年復(fù)審1次，培訓(xùn)記錄存檔洞口防護(hù)：始發(fā)/接收井周邊設(shè)置1.2m高防護(hù)欄桿（刷紅白警示漆），底部設(shè)20cm高擋腳板井口覆蓋：非作業(yè)期間采用20mm厚鋼板覆蓋，周邊設(shè)置排水溝應(yīng)急準(zhǔn)備：應(yīng)急預(yù)案：編制12項專項應(yīng)急預(yù)案（坍塌、涌水、火災(zāi)等），每季度組織1次演練應(yīng)急物資：配置應(yīng)急發(fā)電機(jī)（200kW）、潛水泵（5臺）、自救器（50臺）、急救箱（3個）8.3安全檢查制度日常檢查：班前檢查：由班組長對設(shè)備、工具、防護(hù)設(shè)施進(jìn)行檢查，填寫《班前安全檢查表》專項檢查：每周組織一次盾構(gòu)設(shè)備安全檢查，重點檢查刀盤、螺旋輸送機(jī)、液壓系統(tǒng)隱患整改：實行"三定"原則：定責(zé)任人、定整改措施、定整改期限重大隱患：立即停工整改，驗收合格后方可復(fù)工，整改記錄存檔九、施工進(jìn)度計劃與保障措施9.1進(jìn)度計劃關(guān)鍵節(jié)點控制：盾構(gòu)機(jī)組裝調(diào)試：30d左線掘進(jìn)：150d（平均日進(jìn)尺8.5m）右線掘進(jìn)：160d（平均日進(jìn)尺8.2m）聯(lián)絡(luò)通道施工：30d/座竣工驗收：45d進(jìn)度橫道圖：采用Project軟件編制四級進(jìn)度計劃（總計劃、月計劃、周計劃、日計劃）每周五召開進(jìn)度分析會，偏差超5%時采取糾偏措施9.2保障措施資源保障：設(shè)備保障：配置2套盾構(gòu)機(jī)備用刀具（中心滾刀、刮刀各50把）人員保障：實行三班制作業(yè)（每班8h），關(guān)鍵崗位設(shè)A/B角材料保障：管片儲備量始終保持≥30環(huán)，水泥、砂等主材儲備≥7d用量技術(shù)保障：成立技術(shù)攻關(guān)小組，針對復(fù)雜地層掘進(jìn)、沉降控制等難題開展專項研究應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行施工模擬，提前發(fā)現(xiàn)并解決施工沖突設(shè)備維保：日常保養(yǎng)：每班對液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)進(jìn)行檢查保養(yǎng)定期大修：每掘進(jìn)500m進(jìn)行一次中修，1000m進(jìn)行一次大修，確保設(shè)備完好率≥95%十、環(huán)境保護(hù)措施10.1揚塵控制施工揚塵：渣土運輸車輛必須覆蓋篷布，出場前沖洗輪胎（沖洗平臺配置高壓水槍）施工現(xiàn)場裸土覆蓋率100%，主要道路每日灑水4次（早中晚及夜間）粉塵監(jiān)測：安裝PM10在線監(jiān)測儀，超標(biāo)時自動啟動霧炮降塵（霧炮覆蓋半徑30m）10.2噪聲與振動控制噪聲源控制：破碎機(jī)、空壓機(jī)等設(shè)備設(shè)置隔音棚（降噪量≥25dB）夜間施工（22:00-6:00）噪聲≤55dB，必要時辦理夜間施工許可振動控制：盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)速度≤40mm/min（穿越居民區(qū)時）爆破作業(yè)采用微差爆破技術(shù)，振動速度≤2