蜀山车辆段入段线盾构百环节点验收报告(改).docx

合肥市轨道交通2号线土建tj12标蜀山车辆段出入段线盾构区间入段线盾构掘进百环节点验收自评报告中铁十二局集团有限公司合肥市轨道交通2号线土建tj12标项目经理部2015年7月25日合肥市轨道交通2号线土建tj12标工程 蜀山车辆段入段线盾构区间盾构掘进百环节点验收一、工程概况1.1区间工程概况合肥市轨道交通2号线土建tj12标段蜀山车辆段出入段线盾构区间采用一台沈阳重工生产的土压平衡式盾构机施工，盾构机从蜀山车辆段入段线始发，掘进至长宁大道站西端头盾构接收井后拆机吊出，转场至蜀山车辆段出段线进行二次始发掘进，掘进至长宁大道站西端头接收井后拆机吊出，蜀山车辆段盾构区间隧道掘进施工完成。工程内容见图1.1。图1.1.1 蜀山车辆段出入段线盾构区间工程内容简图 蜀山车辆段出入段线盾构区间出长宁大道站后沿长江西路向西前行，穿过方兴大道后向西南前行，进入蜀山车辆段。区间起讫里程：dck0+042.891dck1+436.907，drk0+20.000drk1+418.401。出段线长1394.016m，入段线长1398.401m。平面上出段线设5段平面曲线，曲线半径分别为600m、1200m、1200m、450m、450m，入段线设2段平面曲线，曲线半径为450m。线间距从23m变化到9m。纵断面上蜀山车辆段出入段线盾构段线路大体呈人字型，出长宁大道站后向西2上坡至最高点，跨越2号线西延伸隧道，再分别以4.78（入段线）和4.19（出段线）下坡进入明挖隧道端头井。区间现状地理位置示意图见图1.1.2。图1.1.2 蜀山车辆段出入段线地理位置示意图1.2沿线主要建筑物情况蜀山车辆段出入段线盾构区间出长宁大道站后沿长江西路向西前行，跨过方兴大道后向西南前行，进入蜀山车辆段。在规划立交西南角处设置盾构井。线路下穿侯店小学人行天桥，两侧以2层民房为主，隧道两侧房屋均已拆除。区间隧道与沿线建（构）筑物关系见下表1.2.1。表1.2.1区间隧道与沿线建（构）筑物关系表序号控制因素里程位置概况及与隧道关系1人行天桥dck0+800桩基础，直径1.2m人工挖孔桩；盾构侧穿桩基，水平最小净距2.85m2南岗电力公司dck0+850盾构侧穿，结构基础资料暂未查明。水平距离9m3中国石化陆燃加油站dck0+910盾构侧下穿现状油罐。油罐将迁移至盾构隧道轮廓15m处1.3 工程地质状况及水文地质情况1.3.1工程地质状况段内上覆第四系人工填土、黏土，第四系覆盖层总厚度一般约9.724.0m，下伏基岩为白垩系上统张桥组（k2z）泥质砂岩，岩层总体呈单斜状，地质构造简单。各土层主要物理力学性能如下表1.3.1： 表1.3.1：各土层主要物理力学参数值 岩土名称土的状态重度抗剪强度（固结剪切）压缩模量渗透系数承载力特征值钻、冲孔桩侧土极限侧压力桩端土极限端阻力标准值qsk凝聚力内摩擦角rcfes0.10.2kfakqsik1011515130301kn/m3kpa。mpam/dkpakpakpakpakpa黏土硬塑19.3048179.00.0052009095010001200全风化泥质砂岩硬塑至坚硬19.90301525.00.005300100140014001400强风化泥质砂岩21.000.3400180180018001800中风化泥质砂岩22.900.01600300300030003000图1.3.1蜀山车辆段入段线地质纵断面图1.3.2水文地质情况 地表水及地下水的赋存：段内无地表河流、沟渠。地下水主要为第四系孔隙水及基岩裂隙水。第四系孔隙水主要赋存于黏土层中，黏土层在场址内较广泛分布，厚度大，埋深浅，成层性较好，含水量较小。黏性土透水性和富水性均较弱，勘探期间揭示地下水位一般埋深2.54.8m，单井涌水量一般小于10m3/d，年水位变化幅度约35m。基岩裂隙水主要赋存于岩石强、中等风化带中。基岩的含水性、透水性受岩体的结构、构造、裂隙发育程度等的控制，由于岩体的各向异性，加之局部岩体破碎、节理裂隙发育，导致岩体富水程度与渗透性也不尽相同。岩体的节理、裂隙发育地带，地下水相对富集，透水性也相对较好，反之不然。总体上，基岩裂隙水发育具非均一性。段内主要为泥质砂岩，富水性及透水性均较弱，基岩裂隙水总体贫乏，单井涌水量一般50100m3/d，地下水总体不发育。 地下水的补给、径流、排泄及动态特征段内第四系孔隙水主要受大气降水补给。地下水的径流形式主要为孔隙间渗流。黏土层富水性及透水性较差，连通性差因此，地下水途径一般。地下水渗流方向为水头相对较高处流向水头相对较低处，区间地形平坦，地下水位线较平缓，段内地下水径流方向大体为由东向西。 水化学特征本次初勘阶段共取地下水样3组，经试验分析，地下水类型有：hco3-.cl-na+.ca+.mg2+、hco3-ca2+、hco3-.cl-ca2+.na+型。1.4入段线前100环段线路概况前100环起讫里程为drk1+418.401drk1+268.401，前100环区间平面上设一段半径为450m的左转圆曲线，纵断面为坡度4.78的上坡段。二、入段线盾构前100环施工情况2.1盾构前100环推进2.1.1推进施工步骤盾构机从蜀山车辆段入段线东端头盾构工作井始发，本区间隧道前100环推进分3个阶段：(1)第一阶段为-710环。本段主要为盾构磨桩及穿越加固区段，加固区长6m，采用三轴搅拌桩结合双重旋喷桩的加固方式，另外，为保证端头加固效果，提高洞门结构安全性，我部在盾构端头井围护桩外加设一排桩径800，桩距1200的水泥素桩。第一阶段日进度控制在23环，负五环起，盾构进入磨桩阶段；负三环切口环水平姿态达到最大偏移距离处，水平偏差为-33。负1环起铰接完全进入洞门，刀盘出了加固区，此时盾构开始纠偏，收集和调整掘进参数，参数包括：密封仓土压力、刀盘转速及压力、推进速度、千斤顶推力、注浆压力和注浆量等。(2)第二阶段为1172环。利用前十环施工收集的掘进参数，通过对监测数据的整合，优化掘进参数。(3)第三阶段为73100环。通过对前72环的掘进所遇到的问题进行研究和解决，以及对盾构施工参数和施工工序的不断改善和优化。2.1.2施工进度情况2015.5.72015.5.8 盾构拼装-7环到-6环2015.6.92015.6.14 盾构掘进、拼装-5环到0环2015.6.152015.7.11 盾构掘进、拼装+1环到+72环2015.7.112015.7.18 盾构掘进、拼装+73环到+100环入段线前100环盾构掘进施工用时33天，平均日掘进3环/天。2.2盾构始发进洞情况(1)进洞土压力控制在加固区域推进时，将平衡土压力设定值略底于理论值，推进速度控制在6mm/min。根据设计里程计算，在负1环拼装完成时盾构刀盘已出加固区，因此在盾构推进第0环时，建立土压至0.1mpa（1.0bar），待监测信息反馈后，同时结合沉降报表和其它施工参数进行分析、调整，及时调整土压力。(2)切削素桩盾构机切削素桩过程是检验盾构机刀盘、刀具的重要阶段。在这个阶段，我们采取了小推力、小扭矩、高转速的做法。掘进速度控制在6 mm/min以内，转速控制在1.2rad/min以内，推力控制在8000kn10000kn，刀盘扭矩控制在3000knm以内。在实际切削桩体的过程中，盾构机各项参数均可控，盾构机顺利进洞。 (3) 出土量控制穿越加固区施工时，按土质及排渣畅通情况，在盾构正面加入泡沫剂和水，以改良正面的土体塑流性能，便于土体外排。根据盾构机刀盘开挖直径及各土层特性合理控制出土量，实际出土量为理论值的1.11.3倍。(4)割线段掘进盾构始发段处于r450m的小半径曲线段，而由于始发时条件的制约，盾构始发托架、负环管片和反力架均难以布置成相应的曲线状，使得盾构始发时在出基座前只能沿直线推进，盾构掘进至负三环时切口环水平姿态达到最大偏移距离处，水平偏差为-33。从负1环起铰接完全进入洞门，此时盾构开始纠偏，直到第5环管片(不包括负环管片和零环)拼装完毕后盾构机开始沿隧道中心线坐标掘进。 (5)负环管片安装负环管片脱出盾尾后，周围无约束，在推力作用下易发生变形，为此施工中增加了钢丝绳环向约束，同时在负环管片底部填塞木楔，填补管片与托架之间间隙。(6)洞门密封第3环推进完成时，盾尾已进入洞门钢圈，开始用同步注浆对洞门进行初步封堵，确保密封效果。盾构第5环推进时，开始进行二次注浆施工，初始注浆压力的设定综合考虑了地面沉降和洞门密封装置的承压能力。2.3盾构机姿态控制影响盾构机始发姿态的控制的主要因素为始发基座、反力架定位。在盾构隧道区间掘进阶段，主要是采用pps自动导向系统辅以人工测量进行盾构姿态监测。pps自动导向系统配置了导向、自动定位、掘进程序软件和显示器等，能够适时显示盾构机当前位置与隧道设计轴线的偏差以及趋势，据此调整控制盾构机掘进方向。在曲线段掘进过程中，盾构机姿态调整是很重要的环节。在此阶段中，我们通过对盾构机掘进过程中的姿态控制、管片选型控制，达到了调整盾构机姿态的目的。2.4盾构掘进施工参数控制 通过前100环的掘进，根据设计理论值、施工经验和实际掘进情况综合分析，已经摸索出在这种地层盾构掘进的最佳施工参数，确保了之后的掘进施工可以正常而有序地进行。（1）刀盘扭矩、千斤顶推力和推进速度控制经过前100环的盾构试掘进,刀盘扭矩基本稳定20003800kn.m，掘进推力稳定在1000013800kn，掘进速度稳定在1836mm/min。在掘进施工过程中发现：加大推力，刀盘扭矩会明显上升，主推液压系统会自动泄压，导致推进速度减慢，影响掘进效率。综合考虑推力应控制在：10000-13500kn之间，推进速度相应会稳定在1836mm/min之间。图2.4.1 入段线前100环掘进推力统计图图2.4.2 入段线前100环刀盘扭矩统计图图2.4.3 入段线前100环推进速度统计图(2)土压力控制经理论计算始发段土压力控制在1.0bar(0.1mpa)左右，实际土仓压力与理论相符，控制在0.81.4bar之间。在掘进施工过程中，通过改变土压值，结合测量监测数据发现：当土压增大到1.4bar以上，刀盘扭矩会明显上升，推力也逐渐增大，推进速度放缓，减慢了施工进度；当土压减小至0.8以下，掘进速度明显提升，推力、扭矩都逐步减小，但通过测量监测发现，地表沉降值较大。综合考虑掘进土压应控制在：0.81.4bar之间。图2.4.4 入段线前100环土压力统计图(3)同步注浆量控制按理论计算的同步注浆量控制在4.8m6m之间，实际操作时根据同步注浆压力来控制注浆量，注浆量基本在4.8m6m之间。在掘进施工过程中发现：当注浆量超过6m时，注浆压力加大，盾尾会出现漏浆现象，相应注浆部位的管片也会发生错台现象；当注浆量少于4.8m时，结合测量监测数据，地面沉降变化率会加大。综合考虑，注浆量应控制在：4.8m6m之间，注浆压力控制在0.20.35mpa。图2.4.5 入段线前100环同步注浆量统计图2.5管片拼装质量控制管片拼装质量控制是盾构隧道施工的重中之重，管片的拼装质量直接影响到隧道的成形质量以及隧道后期渗漏水情况，因此在施工过程中我项目部制定以下控制要点：1.管片拼装应按拼装工艺要求逐块顺序进行，并及时联结成环；连接螺栓紧固质量符合设计要求，管片及防水密封条应无破损。2.拼装下一环管片前对上一环衬砌环面进行质量检查和确认，并应依据上一环衬砌环姿态、盾构姿态、盾尾间隙等确定管片排序。3.在管片拼装过程中，严格控制盾构千斤顶的压力和伸缩量，以保持盾构姿态稳定。4.对已拼装成环的衬砌环进行椭圆度抽查，确保拼装精度。 5.在曲线段拼装管片时，应使各种管片在环向定位准确，隧道轴线符合设计要求。6.在特殊位置管片拼装时，应根据特殊管片的设计位置，预先调整好盾构姿态和盾尾间隙，管片拼装符合设计要求。在掘进施工过程中我部对进场管片实行严格验收制度，对防水材料，螺栓等材料进行抽检，不符合规范规定的不得进行使用，前百环材料质量情况如下：（1）本区间隧道管片根据施工进度需要陆续进场，我部对每批进场管片的尺寸和外观质量进行了检查，未见大的缺棱、掉角现象。有部分小的缺棱、掉角管片，管片场均作修补，从管片尺寸上、外观质量上检查，符合要求。（2）管片拼装的连接螺栓按100环2800套作为一个检验批，连接螺栓进场后，我部对螺栓进行检查，并现场取样进行了复试，螺栓复试报告认定合格，符合设计要求。（3）管片各种防水材料经我部与监理审核，各种防水材料出厂质量合格证明文件齐全，生产厂家符合建设单位的合格供应商名录，各种防水材料经监理见证下取样送有资质的检测单位复试，已出复试合格报告。见图2.5.1： 图2.5.1管片螺栓及防水材料检验报告2.6同步注浆本工程同步注浆浆液采用人工拌制进行同步浆液的制作，同步浆液的配比经检验满足设计要求，现同步注浆配比如下：同步注浆1m3浆液用料量(kg)水泥粉煤灰砂膨润土水10538079238334为确保注浆效果采取以下措施：(1)在施工前对拌浆作业所使用的计量器具及时做好标定工作，标定合格后再进行拌浆材料的称量。(2)在施工前及时对注浆材料按照规定做好材料的取样复试工作。(3)注浆作业与盾构推进同步进行，在注浆时采用2点均匀注入，其注入量同盾构推进速度相适应。(4)要求注浆人员随时观察注浆工况，保证注浆压力大于周边地层压力，以控制好地面沉降和隧道的沉降。(5)在盾构推进与注浆同步进行时做好盾尾油脂的注入工作，防止同步注浆时产生盾尾漏浆而出现地面沉降过大的现象。通过以上措施确保了周围环境的控制及注浆质量，现基本上每环注浆方量控制在4.8m 6m左右，控制地表沉降在允许的范围内。2.7二次注浆盾构机在刚出加固区和穿越重大风险建（构）筑物时需要及时进行二次注浆以有效控制沉降发展，确保地表及建筑物变形符合控制标准的规定。施工中二次补注浆浆液采用水泥、水玻璃双液浆，水玻璃用水稀释1：3，水泥浆水灰比为1：1，水泥浆与水玻璃体积比1：1，每环注浆量控制值为0.81.2 m3。二次注浆于管片脱出盾尾4环开始实施，并于管片脱出盾尾6环内注完，注浆施工安排专人进行检查，控制注浆压力在0.50.6mpa，同时加强地面监测频率，防止地面变形过大。2.8测量与监测情况测量工作在盾构推进中起到至关重要的作用，对此我项目部对各类测量成果进行及时复核上报，对盾构施工使用的导线点、基准点严格按照规范及相关要求进行及时复测，以确保盾构施工用控制点符合规范要求。在盾构推进施工中我项目部对成环管片的平面及高程进行复核测量，1100环复测成果曲线如下：通过以上两个曲线图可以看出：1100环成形隧道底部的最高点位于盾构推进的+24环处为67mm，最低点位于盾构推进的+50环处为-37mm。隧道的平面姿态全部在设计轴线右侧，向右最大偏差为60环处为+112mm。蜀山车辆段入段线掘进施工过程中，通过监控测量成果反应出地面沉降控制较好，沉降变化累积量较小（见附表一）。2.9推进过程中出现的问题及解决措施2.9.1出入段线dbc05断面沉降点速率预警2015年7月12日出入段线盾构区间入段线监测断面dbc05-47出现速率预警，项目部领导高度重视，立即组织工区相关管理人员现场踏勘，收集整理原始掘进数据，召开了原因分析会，分析结果如下：1、原因分析dbc05断面位于里程drk1+318，对应管片环号+67环，地表周边无管线和建构筑物。dbc05断面经现场踏勘为荒芜用地，当地村民临时开采用于零星种菜，旁侧12米为水塘，水塘内长满了水草，水面标高为39，而隧道顶标高为33.5，因此隧道覆土覆水厚度为5.5m。经当班看渣人员回忆，掘进到此位置时盾构出土颜色为黑色且软滑，结合现场勘探可判断此位置为水塘内的淤泥质土。2015年7月9日早上7:308:20掘进完+61环，刀盘切口里程为1319.373，顶部切口土压为0.5bar；2015年7月9日早上9:3010:30掘进完+62环，刀盘切口里程为1317.887，顶部切口土压为0.4bar,此两环正好是dbc05断面位置，经查此位置两环出土虚方量均为60方超出其他每环虚方量约5方，且切口土压低于其他环土压约0.5bar，因此初步判断在掘进此淤泥层地质时存在超挖现象。本盾构机长约10.5m,2015年7月10日凌晨3:054:50掘进完+69环，刀盘切口里程为1307.380，此时+67环拼装的管片已脱出盾尾。当天监测数据出现了小的速率预警，第二天7月11日速率趋于稳定，第三天7月12日出现较大的速率预警。+67环脱出盾尾，加大了开挖面和管片的间隙，同时同步注浆正好填充+67环管片周边，由于同步注浆压力的扰动导致超挖位置的扰动，且注浆量未及时加大，仍然按照标准注浆量5方注入，无法填充超挖位置，从而首先第一天出现较小的速率预警，然后第二天未有注浆压力扰动趋于稳定，待第三天淤泥质土变形到一定程度后突然发生下沉，从而很好的解释了速率预警反复无常的现象。2、沉降结论根据以上情况和反映的现象得出结论：由于地质突变（淤泥质土）导致操作手未及时调整掘进参数，存在超挖现象。超挖发生后管理人员未及时安排加大同步注浆量和及时进行二次补注浆。3、后期施工时注意事项技术部加强对操作手的地质交底。操作手针对不同地质摸索一整套掘进参数用于指导盾构机在长江西路上的掘进，确保地表沉降在设计规范范围内。若出现超挖现象做好记录，管片脱出盾构后根据超挖方量情况加大同步注浆量，并及时进行二次补注浆。2.9.2管片拼装破损、错台及渗漏水问题盾构推进前72环管片个别存在破损、错台及渗漏水的现象。处理措施：监理单位与施工单位开了管片破损、错台及渗漏水原因分析会议，提出了以下处理措施：（1）管片破损及错台的处理措施加强管片运输期间的保护，如出现磕碰，破损不得使用，并吊到地面修补，等到达到强度后，才可以使用。加强管片拼装手操作管理，避免幅度较大，造成管片磕碰破损，如有破损，需吊到地面修补，等到达到强度后使用。推进管片拼装完，油缸伸出时人工对撑靴扶正，保证油缸撑靴和管片接触面密贴，避免管片受力不均，对管片造成的损坏。 在管片纠偏时，对油缸压力较大一侧，垫增加一层橡胶垫，使管片受力得以缓冲，减少油缸压力过大造成的损伤，如有损坏及时修补。 在保证盾构趋势不恶化的情况下，保证盾尾间隙。 加强管片破损位置的统计工作，制定管片修补方案，及时对管片破损进行修补，保证管片质量。 在管片螺栓安装时，尽量避免因锤击对管片造成破损。管片吊装螺栓要安装到位，避免因吊装对管片造成破坏。邀请管片厂家人员来工地对破损管片进行修补，修补原材和配合比由厂家提供。做好盾构姿态和管片姿态人工复核控制测量工作。加强管片拼装手的管理，避免拼装错台；整改措施实施以后，73环后的管片未出现错台和破损的现象。（2）管片渗漏水的处理措施加强管片密封条黏贴工作的验收，由盾构技术主管验收后，方可使用；避免管片垂直运输中对密封条的损坏，如有造成松动脱落，需吊至地面修补后方可使用；k块插入时，涂抹润滑剂（肥皂水、洗涤精等碱性润滑材料），避免k块插入时，对密封条照成损坏；在保证盾构趋势不恶化的情况下，尽量保证盾尾间隙。加强管片破损的修补，保证密封条的密贴严实；保证同步注浆质量和数量；及时进行二次补注浆（不超过10环）；对外弧面破损处，进行重点二次补注浆；每掘进完成在拼装管片前，检查上一环密封条的完好成度，如有损坏，及时进行粘贴修补；管片拼装完，油缸伸出时人工对撑靴扶正，保证油缸撑靴和管片接触面密贴，避免管片受力不均，对管片造成的损坏。对已经形成的漏水点进行专项堵漏处理，基本上无渗漏点。通过实施以上措施，在73环后的管片未出现渗漏水的现象。2.10掘进总结（1）蜀山车辆段入段线前100环地层主要为可塑状黏土硬塑状黏土全风化泥质砂岩强风化泥质砂岩，通过前100环的掘进，我们取得了该区间隧道下一步掘进施工的各项参数，各参数总结如下：推力：10000-13500kn；土压：0.8bar1.4bar； 推进速度：1836mm/min； 出土量：5256m； 同步注浆：4.8m6m，同步注浆压力：0.20.35mpa。 碴土改良采取以泡沫剂为主，清水为辅进行改良。（2）管片错台和破损原因分析管片错台和破损的形成有很多原因，通过100环管片拼装后脱出台车产生的错台和破损进行了认真分析，现将错台和破损分析原因做以下总结：水平，垂直运输保护不到位，导致磕碰，修补后未达到强度就使用。注浆量不饱满，由于管片壁后注浆量不饱满，管片拖出盾尾后，地层应力释放后会有一个收缩，直接作用在管片上的横向及竖向侧压力导致管片产生的错台；拼装手不够熟练，没有完全掌握拼装机的性能，不能够很好的进行拼装机操作，导致管片在拼装过程中产生的错台和破损；管片楔形量点位选择不当，从而引起千斤顶油缸和管片接触面受力不均匀，导致管片错台和破损。管片螺栓没有及时复紧，管片拖出盾尾后，在地层应力的作用下会造成管片错台和破损。二次注浆压力过高，注浆压力过高也会造成管片错台，当管片壁后注浆饱满时，压力过高会导致管片错台产生。姿态偏差较大时，为保证轴线趋于恶化，导致盾尾间隙较小，导致管片外弧面拖裂造成管片错台和破损。（3）管片渗漏水原因分析密封条粘贴不到位，未进行验收并投入使用，无验收程序。垂直运输时，未对密封条进行很好的保护，使密封条有松动、脱落现象，未进行二次黏贴就投入使用。 k块插入时，未涂抹润滑材料，使密封条挤压变形 盾尾间隙过小，掘进时对外弧面造成管片破损，使密封条失效。 因管片破损磕碰掉角，造成密封条黏贴不严。 油缸撑靴旋转，使管片密封条受压，导致密封失效。 管片错台造成密封条错位形成通道。（4）多次停机原因分析多次停机主要是因为设备故障原因，掘进施工过程中出现设备故障，在处理过程中发现缺少相应的配件，不能及时解决故障，等待购买配件，降低了施工效率。通过前百环的掘进施工总结，我部对易坏及常用盾构配件进行充足准备，在以后的掘进施工中，避免因缺少配件影响施工进度。三、自我评价3.1 入段线首100环成型隧道质量自检情况（1）入段线掘进施工过程中，地面沉降控制较好，沉降变化累积量较小。（2）相邻管片的错台偏差基本