地铁标盾构施工难点风险点分析

一、工程概况41.1 土建施工简介41.1.1通化门胡家庙区间41.1.2 胡家庙石家街区间51.2 工程周边环境51.2.1.、通化门胡家庙区间51.2.2、胡家庙石家街区间7二、工程地质及水文地质情况82.1、通化门胡家庙区间82.1.1、地形、地貌82.1.2、地层岩性92.1.3、水文地质102.2、胡家庙石家街区间112.2.1、地形、地貌112.2.2、地层岩性112.2.3、水文地质13三、施工总体部署143.1、施工总体安排143.1.1、通化门胡家庙区间143.1.2、胡家庙石家街区间143.2施工计划工期143.2.1、通胡区间盾构施工计划工期143.2.2、胡石区间盾构施工计划工期15四、盾构施工难点及风险点分析164.1、盾构隧道施工近距离旁穿既有建（构）筑物164.1.1、风险介绍164.1.2、建（构）筑物及地层分析174.2、盾构下穿既有建（构）筑物204.2.1、风险介绍204.2.2、建筑物及地层分析214.3、盾构下穿陇海铁路线及整备所224.3.1、风险介绍224.3.2、地层分析24五、盾构施工难点、风险点专项施工方案245.1、盾构施工近距离旁穿沿线建筑物保护措施245.1.1、做好前期调查工作245.2.2、必要的加固措施255.2.3、盾构施工保证措施255.2.4、从加强监测方面265.2、盾构下穿多层建筑物保护措施265.2.1、洞内保护措施275.2.2、隧道外施工措施295.3、盾构下穿陇海铁路线及整备所保护措施305.3.1、洞内保护措施305.3.2、洞外保护措施32六、测量与监测施工措施396.1、本标段工程测量特点396.2、施工测量控制396.3、监测要求及监测项目416.4、监测方法及监测频率426.5、监测量测控制标准446.6、监测量测反馈程序45七、安全保证措施477.1、人员保证措施477.2、机械设备保证措施487.3、盾构施工过程安全保证措施48八、安全应急预案498.1、应急小组机构498.1.1、应急处理原则498.1.2、应急处理小组组织机构498.1.3、应急处理小组职责508.2、应急报告程序518.3、现场应急处理指挥流程：518.4、各种应急预案528.4.1、地面沉降及塌陷应急预案528.4.2、地面出现冒浆、冒泡沫情况应急措施548.4.3、施工设备故障应急措施548.4.4、意外停电安全应急预案558.4.5、隧道内涌水涌砂安全应急预案568.4.6、进出洞时塌方或涌水应急预案578.4.7、出现重大安全问题，人员疏散流程57盾构施工难点、风险点分析及应对措施一、工程概况本标段工程包括2个区间和1个车站，分别为通化门胡家庙区间、胡家庙石家街区间、胡家庙站。具体位置见图1-1。图1-1 本标段施工范围示意图1.1 土建施工简介1.1.1通化门胡家庙区间区间位于西安市金花北路地下，区间从通化门站起，连续下穿三栋建筑物后，沿金花北路地下向北，沿线经东二环长桥、西北电力设计院、西玛机电有限公司属楼等建筑，在长缨路南侧到达胡家庙站。区间隧道起迄里程为Y（Z）DK30+926.761Y（Z）DK31+654.698，右线总长727.937m（左线728.216m，长链0.279m），洞顶覆土8.311.6m，线间距11.017.0m。区间左线含四处平曲线，曲线半径分别为1000m（2处）、1500m（2处），右线含两处平曲线，曲线半径均为5000。线路纵坡为单面坡，最大纵坡11.719。主要包括：单线单洞盾构隧道：盾构区间起迄里程为YDK31+365.965YDK30+926.761（ZDK31+381.186ZDK30+926.761），右线全长439.204m，左线全长454.425m。浅埋暗挖隧道：区间过f4地裂缝段及其至胡家庙车站段为浅埋暗挖法施工，区间起迄里程为YDK31+365.965YDK31+428.965，YDK31+443.965YDK31+654.698（ZDK31+381.186ZDK31+428.908，ZDK31+443.908ZDK31+654.698），其中过f4地裂缝暗挖隧道加宽段右线总长180m，左线总长179.772m，暗挖标准段右线总长93.733m，左线总长78.79m。盾构始发井、暗挖施工竖井及区间联络通道：在YDK31+436.465（ZDK31+436.408）处设置盾构始发井一处，兼作区间联络通道及过f4地裂缝浅埋暗挖段施工竖井，采用明挖法施工，基坑围护结构体系采用钻孔灌注桩+内支撑方案+坑内降水。1.1.2 胡家庙石家街区间区间位于西安市金花北路地下，区间从胡家庙站起，沿金花北路地下向北，穿越华清立交、陇海铁路及西安火车东站，在长缨路南侧到达石家街站。区间隧道起迄里程为YDK31+888.398YDK33+139.955（ZDK31+888.398ZDK33+141.455），右线总长1251.557m（左线1249.513m，短链3.544m）。洞顶覆土6.114.2m，线间距15.0104.40m。区间含八处平曲线，曲线半径分别为450m（1处）、500m（1处）、650m（2处）、800m（1处）、1200m（3处）。线路最大纵坡7.000。主要包括：单线单洞盾构隧道：盾构区间起迄里程为YDK32+106.823YDK32+881.475（ZDK32+201.892ZDK32+842.501），右线全长774.652m，左线全长640.609m。浅埋暗挖隧道：区间过f朝阳门、f3地裂缝段及其至石家街车站段为浅埋暗挖法施工，区间起迄里程为YDK31+929.298YDK32+106.823，YDK32+897.575YDK33+139.955（ZDK31+929.298ZDK32+201.92，ZDK32+859.401ZDK33+141.455），其中过f朝阳门地裂缝暗挖隧道加宽段右线长177.525m，左线长272.594m，过f3地裂缝暗挖隧道加宽段右线长93.985m，左线长143.1m，暗挖标准段右线长148.395m，左线长138.954m。盾构始发井、暗挖施工竖井：在Y（Z）DK31+889.898Y（Z）DK31+929.298处胡家庙站北端设置盾构始发井，兼作明挖施工部分停车线段基坑以及过f朝阳门地裂缝浅埋暗挖段施工竖井；在YDK32+889.125与ZDK32+850.952处分别设置独立盾构接收井，兼作过f3地裂缝浅埋暗挖段施工竖井。基坑围护结构体系采用钻孔灌注桩+内支撑方案。区间联络通道：在YDK32+311.973（ZDK32+314.042）和YDK32+889.125（ZDK32+888.995）里程处各设置一处联络通道。1.2 工程周边环境1.2.1.、通化门胡家庙区间（1）、地上建筑物通化门胡家庙区间盾构沿东二环金花北路交通要道下，道路较窄，地下管线密布，东侧靠近东二环长乐桥，西侧靠近电力设计院小区，建工金华酒店，西安邮政，水泥质监站家属楼等，结构类型多为砖混和框架结构，基础类型有桩基、阀板基础等，通化门胡家庙区间沿线建筑物列表见下：表1-1、通化门胡家庙区间沿线建（构）筑物列表与隧道位置关系序号名称产权单位楼层结构形式备注右线东侧1东二环桥市政公用设施局砼左线西侧2档案楼西北电力设计院地上5层砖混建于1982年3电信营业厅西北电力设计院地上1层砖混属于档案楼裙楼4国谊大药房西北电力设计院地上1层砖混属于档案楼裙楼5中国工商银行西北电力设计院地上1层砖混属于档案楼裙楼6办公楼西北电力设计院地上5层砖混建于1956年7C#高层西北电力设计院地上28层、地下1层框剪建于2010年8建工科技实验楼总后建筑研究所（62026部队）地上23层、地下1层框剪在建9建工金华酒店62026部队地上8层、地下一层砖混10邮局金花路分局邮局地上6层砖混包含两家商铺11胜利美食私人（袁先生）地上2层砖混12建材设计家属院建材设计院地上6层砖混（2）、地下管线通化门胡家庙区间隧道在东二环金花北路西侧敷设，地下管线密布，埋深基本在1.5m以下，管线包括给排水管道、自来水管道、地下通讯光缆、天然气管道等，埋深均较浅，根据管线资料主要控制性管线汇总于下1-2表。 凤栖原航天城区间隧道影响管线统计表 表1-2管类材质规格电缆条数压力/电压/总孔数埋深m路中距mTRPEDN1601中压1.5隧道上方PS砖DN500100010.8隧道上方WS砼DN10013.5隧道上方JS铸铁DN40011.5隧道上方1.2.2、胡家庙石家街区间（1）、地上建筑物胡家庙石家街区间位于长安区交通要道南长安街上，道路较窄，既有道路约1223m，道路两侧建筑物距离约2335m。两侧房屋密集，多为民房，基础多为三七灰土，结构类型为砖混结构。其中左线盾构在里程ZDK26+120ZDK26+252处依次下穿西安市长安区气象局（砖混3层）、西安市长安区农业综合开发办(砖混3层)和长安残联(砖混6层)，左线盾构隧道外边线侵入建筑物距离分别为4.2米、6米和5.2米。盾构施工风险较大，航天城韦曲南区间穿越的沿线建筑物列表见下胡家庙石家街区间沿线建筑物统计表 表1-4与隧道的位置关系序号名称楼层基础形式结构形式备注右线隧道1紫昕花庭24层桩基框架2骏景园16层桩基框架3华清立交桥桩桩基市政左线隧道1陕建机仓库2层条形基础砖混2陕建机公寓2层条形基础砖混3雨水泵站2条形基础砖混4华清立交桥桩桩基砖混市政（2）、地下管线航天城韦曲南区间地下管线较多，管线包括给排水管道、地下通讯光缆及电缆、给水管道等，道路两侧房屋较多，商铺林立，人流量也比较大。地下管线密布，埋深基本在1.5m以下，管线包括给排水管道、地下通讯光缆及电缆、天然气管道等，埋深均较浅，根据管线资料主要控制性管线汇总于下1-5表。 航天城韦曲南区间影响管线统计表 表1-5管类材质规格电缆条数压力/电压/总孔数埋深m路中距mLD铜1220v0.50.25TRPEDN250中压1.3018.41PS砖DN6008000.911.8JS铸铁DN1000.89.77DA光纤300400120.91/1.2713.94二、工程地质及水文地质情况2.1、通化门胡家庙区间2.1.1、地形、地貌通化门胡家庙区间场地总体呈南高北低之势，地面高程介于407.21m414.20m。本区间由南向北依次跨越西北工业大学洼地、槐芽岭黄土梁地貌单元。地裂缝从本场地通过。2.1.2、地层岩性拟建区间场地内地层为：地表分布有厚薄不均的全新统人工填土（Q4ml）；其下为上更新统风积（Q3eol）新黄土及残积（Q3el）古土壤，再下为中更新统（Q2eol）老黄土，冲积（Q2al）粉质粘土、中砂等。主要地层特征自上而下分述如下：第四系全新统Q4：地表为路面（地面铺砖、混凝土或沥青）及灰土碎石垫层等，以下为：1-1人工填土（杂填土）Q4ml：杂色，松散，由粉质粘土与大量砖瓦碎片组成，局部可见人工建筑基础，结构杂乱，土质不均。本层层厚0.400.82m，层底高程404.05410.07m。1-2人工填土（素填土）Q4ml：以黄褐色为主，硬塑，主要为粉质粘土，含少量砖瓦片，杂填土等，土质不均。本层层厚0.4011.00m，层底深度0.5011.00m，层底高程403.20413.00m。1-2层填土分布不均，区间南段填土厚度8.011.0m；区间中段填土厚度5.07.0m；区间北段厚度为1.03.0m。第四系上更新统Q3：3-1-1新黄土（水上）Q3eol：该层分布于填土底面至地下水位以上。黄褐色，0.32，可塑。虫孔及大孔隙发育。湿陷系数0.0000.100，具湿陷性。 v1-2=0.47MPa-1，属中偏高压缩性土，局部属高压缩性土。层厚1.408.50m，层底深度5.5011.00m，层底高程397.96406.12m。3-1-3饱和软黄土Q3eol：褐黄色，0.99，软塑，局部流塑，土质均匀，孔隙发育，含少量蜗牛壳碎片。v1-2=0.61MPa-1，属高压缩性土。层厚0.805.80m，层底深度8.6012.80m，层底高程395.87403.87m。3-2古土壤Q3el：棕红色，0.51，可塑，团粒结构，具针孔状孔隙，含钙质条纹及少量钙质结核，层底钙质结核含量较多，局部地段钙质结核富集成层。 v1-2=0.33 MPa-1，属中压缩性土。本层层厚2.605.40m，层底深度13.2016.70m，层底高程391.97399.57m。第四系中更新统Q2：4-1-2-1老黄土（水下）Q2eol：褐黄色，0.73，可塑，局部软塑，土质均匀，少量孔隙，具钙质结核。 v1-2=0.34 MPa-1，属中压缩性土，本层层厚1.609.80m，层底深度16.3024.70m，层底高程389.13392.48m。4-1-2-2老黄土（水下）Q2eol：褐黄色，0.40，可塑，土质均匀，少量孔隙，具钙质结核。v1-2=0.24MPa-1，属中压缩性土。本层层厚1.408.90m，层底深度20.0024.50m，层底高程383.93389.21m。4-4粉质粘土Q2al：黄褐色、褐黄色，0.41，可塑，含铁锰质斑点及零星钙质结核，部分钻孔揭示该层中钙质结核含量。该层分布有中砂层夹层或透镜体。 v1-2=0.25 MPa-1，属中压缩性土，本次钻探未钻穿本层，最大揭露厚度19.10m，最低钻至高程367.21m。4-7中砂Q2al：灰黄色，饱和，密实，级配不良，矿物成分以长石石英为主，含少量云母。标贯实测击数单值N=62.5击。本层多以夹层或透镜体形式分布于4-4粉质粘土中。本次钻探最大揭露厚度5.30m，最浅埋深34.00m，相应标高378.60m。2.1.3、水文地质对本区间地铁施工有直接影响的是地下潜水。拟建通化门胡家庙区间场地西南侧约2.5km处有兴庆湖（水深约2m，水面高程约408m），区间东南侧约1km处有长乐公园人工湖，区间北侧约4km处有太液池（水深约1.50m，水面高程约398.80m）。2010年10月12月勘察时钻探揭露，场地内地下潜水稳定水位埋深10.4015.60m之间，相应高程为395.72399.18m。根据西安长期水位观测资料，勘察时接近平水位期。地下水年变幅2m左右。拟建场地地下水主要赋存于中、上更新统黄土、古土壤、粉质粘土层及其中的砂层夹层中，含水层的厚度大于50m。砂土夹层透水性良好，本区间揭露的砂层主要为中砂层，揭露的最大厚度5.30m，最浅埋深34.0m，主要分布在区间的两端。拟建场地的地下水主要接受大气降水及侧向地下水径流补给。潜水排泄方式主要为侧向径流排泄。地下水流向北北西。本区间南端通化门车站抗浮水位为408m，抗渗水位为406m；北端胡家庙车站抗浮水位为401m，抗渗水位399m，区间各段抗浮及抗渗水位可根据里程内插取值。本区间场地环境类型为类。区间范围内地下水对混凝土结构具微腐蚀性，在干湿交替条件下对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性。地基土对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。2.2、胡家庙石家街区间2.2.1、地形、地貌拟建胡家庙石家街区间场地地面高差较大，需穿跨越陇海线，除东二环下隧道段以外，勘探点地面高程介于400.36408.13m。本区间由南向北依次跨越槐芽岭黄土梁、莲花池洼地、劳动公园黄土梁及八府庄洼地地貌单元。2.2.2、地层岩性拟建区间50m深度内场地内地层为：地表分布有厚薄不均的全新统人工填土（Q4ml）；其下为上更新统风积（Q3eol）新黄土及残积（Q3el）古土壤，再下为中更新统风积（Q2eol）老黄土，再下为冲积（Q2al）粉质粘土、粉土、细砂、中砂及粗砂等。主要地层特征自上而下分述如下： 第四系全新统Q4：地表多为路面（地面铺砖、混凝土或沥青）及灰土碎石垫层等，以下为：1-1人工填土（杂填土）Q4ml： 杂色，松散，由粉质粘土与大量砖瓦碎片组成，结构杂乱，土质不均。本层层厚0.306.50m，层底高程397.54406.65m。1-2人工填土（素填土）Q4ml：以黄褐色为主，液性指数L =0.02，硬塑。主要为粉质粘土，含少量砖瓦片等，土质不均。本层层厚0.505.60m，层底深度0.505.60m，层底高程398.59405.81m。陇海铁路以南，区间中段人工填土厚度最大约为6.50m。 第四系上更新统Q3：根据土的性质的不同，将3-1新黄土分为二个亚层。3-1-1新黄土（水上）Q3eol：该层分布于填土底面以下。黄褐色， L =0.31，可塑。虫孔及大孔隙发育。0.0000.115，具湿陷性，区间内均有分布，v1-20.41MPa-1，属中偏高压缩性土，局部属高压缩性土，分布于区间埋深7.0m以上土层。层厚2.0010.40m，层底深度3.9012.20m，层底高程393.34400.50m。本层内CZ4-46号钻孔6.208.30m处发现一空洞。3-1-3饱和软黄土Q3eol：褐黄色，L =1.04，流塑，土质均匀，孔隙发育，含少量蜗牛壳碎片。v1-20.57MPa-1，属高压缩性土。本层主要分布于区间南段和中段地下水位附近至古土壤顶面，呈断续透镜体分布。层厚0.205.20m，层底深度8.2013.80m，层底高程391.48397.21m。3-2古土壤Q3el：棕红色，L =0.45，可塑。团粒结构，具针孔状孔隙，含钙质条纹及少量钙质结核，层底钙质结核含量较多，局部地段钙质结核富集成层。v1-20.31MPa-1,属中压缩性土。本层层厚2.605.40m，层底深度8.5018.00m，层底高程387.60393.83m。 第四系中更新统Q2：4-1-2老黄土（水下）Q2eol：根据该层土的工程性质差异，该层分为4-1-2-1及4-1-2-2两个亚层。本区间4-1-2-1缺失。4-1-2-2老黄土（水下）Q2eol：褐黄色，L =0.45，可塑。土质均匀，少量孔隙，含钙质结核。v1-20.26MPa-1，属中压缩性土。本层层厚1.009.20m，层底深度12.8025.00m，层底高程388.95391.57m。本层内XZ4-43号钻孔15.8019.00m处发现一空洞，以填土充填；本次详勘分别在该钻孔南侧和北侧距离3m处进行了补勘，在南侧的XZ4-43-1钻孔15.217.0m处揭露空洞，填土充填，在北侧的XZ4-43-2未揭示空洞。4-4粉质粘土Q2al：黄褐色、褐黄色，L =0.40，可塑，含铁锰质斑点及零星钙质结核。v1-20.25MPa-1，属中压缩性土。本层中有粉土、砂类土夹层。本次钻探未钻穿本层，最大揭露厚度22.20m，最低钻至高程351.59m。4-5粉土Q2al：灰黄色，饱和，密实，含少量砂颗粒，本层多以夹层或透镜体形式分布于4-4粉质粘土层中，本层最大揭露厚度2.90m，最浅埋深18.90m，相应高程384.20m。4-6细砂Q2al：灰黄色，饱和，密实，级配不良，矿物成分以长石、石英为主，含少量云母，局部含个别圆砾、卵石。标贯实测击数单值N=38击。本层多以夹层或透镜体形式分布于4-4粉质粘土中。本次钻探最大揭露厚度1.10m，最浅埋深21.30m，最高高程381.71m。4-7中砂Q2al：灰黄色，饱和，密实，级配不良，矿物成分以长石、石英为主，含少量云母，局部含个别圆砾、卵石，最大粒径约35cm。标贯实测击数平均值=58.3击。本层多以夹层或透镜体形式分布于4-4粉质粘土中。本次钻探最大揭露厚度9.30m，最浅埋深20.20m，最高高程385.07m。4-8粗砂Q2al：灰黄色，饱和，密实，级配不良，矿物成分以长石、石英为主，含少量云母，局部含个别圆砾、卵石，最大粒径约35cm。标贯实测击数平均值=80.6击。本层多以夹层或透镜体形式分布于4-4粉质粘土中。本次钻探最大揭露厚度7.40m，最浅埋深22.40m，最高高程380.61m。2.2.3、水文地质对本区间地铁施工有直接影响的是地下潜水。大明宫太液池在本区间西北侧，距离2.9km左右，于2010年7月5日开始蓄水，总面积为14.1万m2，湖底设置防渗层，蓄水后有无渗漏有待进一步验证。2010年10月12月勘察时钻探揭露，场地内地下潜水稳定水位埋深5.2014.00m之间（部分地段高差变化大），相应高程为392.24397.33m。勘察期间接近平水位期。地下水年变幅2m左右。拟建场地地下水主要赋存于中、上更新统黄土、古土壤、粉质粘土层及其中的砂层夹层中，含水层的厚度大于50m。砂土夹层透水性良好。本次揭露的砂层有：在地裂缝与地裂缝之间，揭露的砂层埋深在标高380.12m之下，厚度介于1.70m8.50m，在地裂缝以北，揭露的砂层埋深在382.78m之下，厚度介于1.90m6.60m。拟建场地的地下水主要接受大气降水、侧向地下水径流补给；潜水排泄方式主要为侧向径流排泄。本区间南端胡家庙车站抗浮水位为401m，抗渗水位为399m；北端石家街车站抗浮水位为399m，抗渗水位397m，区间各段抗浮水位可根据里程内插取值。本区间内的地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性。地基土对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。本区间范围内地下水对混凝土结构具微腐蚀性，在干湿交替条件下对钢筋混凝土结构中钢筋具弱腐蚀性。地下水位以上地基土对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。三、施工总体部署3.1、施工总体安排3.1.1、通化门胡家庙区间通化门胡家庙区间计划采用两台小松盾构机进行本区间盾构隧道施工，受盾构始发井和施工场地制约，左右线盾构施工计划共用一台45T龙门架及一个集土坑。由于左线暗挖隧道长度与盾构始发井位置制约，左线盾构机采用分体始发进行前20m盾构隧道施工，分体始发措施：将盾构机从四号台车与五号台车连接处断开，五、六、七号台车推至反向隧道内，因此盾构机皮带也无法安装，需采用小土斗直接在螺旋机出土口接土，完成20m掘进后再进行台车的连接，并将连接处的所有管路、线路，皮带架及皮带进行连接、安装和调试，完成后再进行正常掘进。3.1.2、胡家庙石家街区间胡石区间采用两台小松盾构机进行本区间盾构施工。左线盾构始发场地为目前胡石区间始发井暗挖施工场地，盾构施工计划由南向北进行掘进，施工场地设一台45T龙门架配合左线盾构掘进施工。胡石区间右线盾构采用反向始发，即由区间右线盾构接收井进行盾构机下井组装，由北向南进行掘进。其中盾构施工前50m由石家街站南端预留井口进行垂直吊装（出土和下管片），计划采用一台75T汽车吊进行垂直吊装，完成50m后再由胡石区间有线盾构接收井进行处置吊装，场地内设一台45T龙门架。3.2施工计划工期3.2.1、通胡区间盾构施工计划工期通胡区间盾构施工计划工期见表3-1通胡区间盾构施工计划安排（2014年9月26日场地移交）施工工序开始时间完成时间备注盾构井处导台2014年9月26日2014年10月10日左线盾构机下井2014年10月15日2014年10月30日弧形导台等强左线盾构机空推2014年10月31日2014年11月3日空推进度1215m/天左线反力架安装2014年11月4日2014年11月10日盾构机组装调试2014年10月31日2014年11月19日11月20日盾构始发盾构掘进2014年11月20日2015年03月05日4.5m/天右线盾构机下井2014年10月31日2014年11月14日右线盾构机空推2014年11月15日2014年11月21日空推进度1215m/天右线反力架安装2014年11月22日2014年11月29日右线盾构机调试2014年11月15日2014年12月5日12月20日盾构始发盾构掘进2014年12月20日2015年03月30日4.5m/天最终移交铺轨时间2014年5月5日包含清泥拆轨，嵌缝手孔封堵及盾构环梁3.2.2、胡石区间盾构施工计划工期胡石区间左右线盾构施工计划工期见表3-2、表3-3胡石区间右线盾构施工计划安排施工工序开始时间完成时间备注接收井向南19m2014年9月20日盾构始发预埋件施工暗挖设施拆除2015年2月26日2015年3月27日盾构施工场地建设2015年3月28日2015年5月1日弧形导台等强盾构机下井组装2015年4月2日2015年4月16日盾构机空推19m2015年4月17日2015年4月18日空推进度1215m/天反力架安装2015年4月19日2015年4月26日盾构机调试2015年4月27日2015年5月2日5月3日盾构始发盾构掘进2015年5月3日2015年10月17日4.5m/天最终移交铺轨时间2015年12月17日包含清泥拆轨，嵌缝手孔封堵及盾构环梁胡石区间左线盾构施工计划安排施工工序开始时间完成时间备注暗挖设施拆除2015年5月1日2015年5月30日盾构施工场地建设2015年5月25日2015年6月30日盾构机下井组装2015年5月21日2015年6月30日其中盾体6月6日完成盾构机空推106m2015年6月7日2015年6月16日空推进度1215m/天反力架安装2015年6月17日2015年6月25日盾构机调试2015年6月26日2015年6月30日7月1日盾构始发盾构掘进2015年7月1日2015年12月9日4.5m/天最终移交铺轨时间2016年2月9日包含清泥拆轨，嵌缝手孔封堵及盾构环梁四、盾构施工难点及风险点分析4.1、盾构隧道施工近距离旁穿既有建（构）筑物4.1.1、风险介绍本标段地铁隧道位于西安市东二环金花北路主干道下，地面交通量大，两侧房屋密集，建（构）筑物对盾构施工影响较大。土压平衡盾构机近距离侧向穿过沿线建（构）筑物时会扰动周边土体，产生土体沉降，甚至出现建筑物倾斜及开裂等不良情况；经项目部与监理对沿线建筑物进行详细调查后，根据沿线建（构）筑物与盾构隧道的位置关系，结合建（构）筑物本身的特点，如基础形式，结构形式，建设年代，层高以及重要程度，综合考虑以上因素，我项目部确定以下建（构）筑物为重点监控对象。盾构区间范围对工程有影响的建构筑主要如下表所示：序号名称产权单位基础类型楼层结构形式备注1东二环桥市政设施管理局桩基砼2档案楼西北电力设计院条形基础地上5层砖混建于1982年3华清立交桥桩市政设施管理局桩基桩基4陕建机仓库陕建机条形基础2层砖混4.1.2、建（构）筑物及地层分析1、通胡区间右线盾构隧道旁穿东二环长乐桥桥桩通胡区间右线隧道在里程YDK30+YDK31+365处旁穿东二环长乐桥桥桩，共计15组桥桩，盾构隧道距离桥桩外轮廓线距离为2.86.7m。承台下混凝土灌注桩长度为43m，桩径1.3m。钢筋笼长38m，5m为素混凝土。12根25主筋沿圆周均匀布置，12根25加强主筋沿圆周穿插主筋间距均匀布置。盾构隧道与东二环长乐桥桥桩平面位置、横剖面及桥桩配筋图见下：图4-1、通胡区间右线盾构隧道与东二环长乐桥桥桩平面位置关系图图4-2、盾构隧道与长乐桥桥桩剖面关系图图4-3、东二环长乐桥桥桩配筋图根据设计图纸显示，右线盾构隧道在旁穿东二环长乐桥桥桩段地层从上到下依次为：素填土，新黄土、饱和软黄土、古土壤、老黄土（水下）等，盾构穿越地层主要为古土壤和老黄土（水下），上部含有少量的饱和软黄土，盾构施工引起的沉降对其会产生一定的影响。2、通胡区间左线盾构隧道旁穿电力设计院档案馆通胡区间左线盾构隧道在里程ZDK31+361ZDK31+381 处旁穿电力设计院档案楼，左线隧道距离主楼最小距离为14.5m，距离裙楼最小距离5.5m，左右线净距5m；电力设计院档案楼建于1982年，条形基础，砖混结构，此处隧道埋深约9.5m，盾构穿越地层为古土壤和老黄土（水下）。左线盾构隧道与电力设计院档案楼平面位置关系见下图：图4-4、通胡区间左线盾构隧道与电力设计院档案楼平面位置关系图3、胡石区间左线盾构隧道旁穿陕建机仓库胡石区间左线盾构隧道在里程ZDK32+202ZDK32+300 处旁穿陕建机仓库，左线隧道距离仓库最小距离为3.537.88m；陕建机仓库为条形基础，2层砖混结构。此处隧道埋深约8.5m，盾构穿越地层为古土壤和老黄土（水下）。图4-5、胡石区间左线盾构隧道与陕建机仓库平面位置关系图4、胡石区间盾构隧道旁穿华清路立交桥桩胡石区间左线隧道在里程ZDK32+530ZDK32+547 处旁穿华清路立交桥5、6号墩台，左线隧道在里程ZDK32+566ZDK32+583 处旁穿华清路立交桥7、8号墩台每个墩台下有六根桥桩。盾构隧道边线距离桥桩外轮廓线最小距离为4.45m，此处隧道拱顶埋深12.6m(右线12.3m)，盾构穿越地层主要为古土壤和水下老黄土，桥墩盖梁和墩柱为C35混凝土，桩基为C30混凝土，桩径1300mm，长约为38m。图4-6、胡石区间左右线盾构隧道与华清立交桥桩平面位置关系图图4-7、胡石区间左右线盾构隧道与华清立交桥桩横剖面关系图4.2、盾构下穿既有建（构）筑物4.2.1、风险介绍通化门胡家庙区间左线隧道在里程ZDK30+929ZDK31+045处依次下穿建材厂家属楼（砖混6层）、西安邮政局金花路分局、建工金华酒店，左线盾隧道外边线侵入建筑物距离分别为7.8米、8.3米和4.8米。隧道拱顶埋深8.99.4米，地层为新黄土和饱和软黄土。盾构施工下穿时会扰动周边土体，由于建筑物基础类型较为薄弱，盾构施工参数控制不当极易造成上部建筑物倾斜或开裂等不良情况，并且后期地铁运营期间产生的振动还会对其上建筑物产生一定的影响，因此解决好此处建筑物的保护措施为盾构施工的重中之重。4.2.2、建筑物及地层分析序号风险源名称结构类型基础类型与工程位置关系描述1建材厂家属院砖混6层条形基础左线盾构隧道下穿该建筑物，拱顶埋深约10m2邮政局金花路分局砖混6层条形基础左线盾构隧道下穿该建筑物，拱顶埋深约10m3建工金华酒店砼9框架灰土挤密桩左线盾构隧道下穿该建筑物，拱顶埋深约10m区间左线盾构隧道连续下穿三栋建筑物，隧道拱顶埋深约10m，左右线线间距为8.811m，在施工前需核实建筑物基础与隧道距离，盾构穿越时应加强监测，及时反馈数据，以便调整盾构掘进参数，调整同步注浆及二次注浆时间。必要时须采取其他加固措施，以确保建筑物及隧道安全。盾构隧道与建材厂家属楼、西安邮政局金花路分局、建工金华酒店关系图、建筑物基础图见下：图4-8、通胡区间左线盾构隧道与建筑物平面关系图图4.9、盾构施工下穿建工金华酒店横剖面示意图图4.10、盾构施工下穿西安邮政大楼及建材厂家属路横剖面图4.3、盾构下穿陇海铁路线及整备所4.3.1、风险介绍胡家庙石家街盾构区间在里程YDK32+600YDK32+878.368处左线以R800半径、右线以R500半径曲线下穿陇海铁路线、整备所及旁穿东二环金花隧道，盾构区间隧道洞顶覆土12.5514.13m，洞顶土层主要为杂填土、素填土、新黄土、饱和黄土、古黄土。因此确保铁路运行正常及隧道顺利穿越是本工程施工难点，陇海线及整备所是本区间的特级风险与安宁，盾构隧道与陇海铁路及金花隧道关系图见图4-11、4-12。图4-11、 盾构下穿股陇海铁路及整备所关系图根据设计计算分折，盾构施工对铁路的影响较小，过铁路处的隧道管片结构，完全满足强度及裂缝宽度的要求。但为确保盾构安全、顺利的穿越铁路，仍需采取相应技术措施。图4-12、区间隧道下穿陇海铁路横断面4.3.2、地层分析盾构隧道上方主要为古土壤和饱和软黄土，隧道穿越地层主要为老黄土，含有少量古土壤和砂层， 地下水位位于隧道上方2.5m处，采用土压平衡式盾构机能有效的控制地表沉降。盾构下穿陇海线及整备所地质剖面图见图4-13、4-14图4-13、盾构区间下穿陇海铁路线及整备所地质剖面图图4-14、盾构区间下穿陇海铁路线及整备所段地质饼状图五、盾构施工难点、风险点专项施工方案5.1、盾构施工近距离旁穿沿线建筑物保护措施5.1.1、做好前期调查工作要对隧道线路沿线10m以内的建筑进行详细的调查，结合文档资料列表标明建筑物的规模、形式、基础构造，建造年代、使用状况等。并对房屋墙面和地面、楼面进行详细的观察，主要是了解结构完好程度、有无裂隙及裂隙长度、宽度等，必要时可进行拍照存档，以便在施工中对比裂隙发展情况和防止不必要的纠纷。观察结果记录在案，认真分析，为制定积极有效的保护方案作准备。摸清重点建筑物有无保护工程所需的工作场地和邻近建筑物的关系。从结构和使用功能上，确定建筑物的允许变形量。结合本盾构机特点和工作状态估算出施工可能产生的变形量，并将其与建筑物的的允许变形量作比较，以确定是否需要特殊加固处理。5.2.2、必要的加固措施如果建筑自身的条件较差，不足以抵抗盾构施工带来的差异沉降，就要对建筑物自身进行加固处理。从本标段盾构隧道沿线的建筑物的现有情况来看，可实施的建筑自身加固措施主要是以注浆处理为主，主要采取以下措施：1、对建筑物慎用预加固注浆，为确保建筑物的安全，可事先预埋袖阀管，暂不注浆，根据监测数据决定是否进行注浆，注浆采用水泥浆，水灰比为1：1，必要时采用水泥浆+水玻璃双液浆 2、盾构施工时调整盾构参数，根据试验段的成果和下穿地层的特性，选择合理的盾构施工参数，做到足量同步注浆，及时进行多次注浆，注意盾构停机时的保压工作。3、加强与建筑物产权单位的沟通，明确建筑物的允许差异沉降值，施工过程中做好监测工作，监测数据及时上报。5.2.3、盾构施工保证措施1）盾构掘进前进行全线雷达探测，查明地层地质异常区。始发时做好始发架、反力架的加固工作，并做好洞口密封工作，及时进行多次注浆；2）盾构掘进前100米设置试验段，收集盾构参数（推力、掘进速度、土压、注浆、土体改良等），掌握盾构机性能，结合试验段监测结果进行分析，确定出适应本标段盾构施工的参数；3）设置合理的土压力，控制出土量和注浆量，施工前对浆液配比进行试验，选择合理的配比；4）建立盾构掘进三级预警制度：盾构掘进轴线偏离设计轴线30mm时为预警值，盾构掘进轴线偏离设计轴线40mm时为报警值，盾构掘进轴线偏离设计轴线50mm时为警戒值；5)建立地面沉降三级预警制度：地面沉降达到-15mm时为预警值，地面沉降达到-20mm时为报警值，地面沉降达到-25mm时为警戒值；盾构掘进三级预警机制表内 容条件解决方案预警值盾构掘进轴线偏离设计轴线30mm预警，提醒盾构司机和施工人员及时按照技术指令单进行纠偏。报警值盾构掘进轴线偏离设计轴线40mm报警，项目部召开会议，讨论纠偏措施并且领导班子必须进入盾构司机驾驶室，督导盾构司机进行合理纠偏。警戒值盾构掘进轴线偏离设计轴线50mm警戒，暂停施工，项目部进行分析和研究，上报业主、监理，补充合理纠偏的方案和交底，并在驾驶室督察司机操作过程，确保盾构机姿态能调整过来。6）严格控制盾构的轴线和纠偏量，纠偏坡度控制在1以内，平面偏差控制在20mm以内，每次纠偏量不得超过5mm；7）加强盾构掘进期间地面和建筑物的24小时巡视工作；8）加强与建筑物、管线产权单位和交警大队的联系，对突发事故能进行展开洞内和地面救援；5.2.4、从加强监测方面对隧道影响范围内的建筑实施精密的沉降观测、倾斜观测和现有裂缝观测，并及时反馈到施工指挥一线。根据以往的施工经验，要在盾构掘进至距建筑物20m左右时布置沉降监测点，开始记录建筑物的沉降值并随时观察建筑物总体沉降、不均匀沉降及附近地面的情况。沉降监测点布置在建筑物的外墙角、门窗边角、建筑物突出部位及地下室地面上。在盾构穿越期间加密监测频率，暂定为每2小时1次，利用监测数据指导盾构掘进，如测得变形速率超过警戒值，立即采取相应措施保证建筑物安全。5.2、盾构下穿多层建筑物保护措施通化门胡家庙区间左线隧道在里程ZDK30+929ZDK31+045处依次下穿建材厂家属楼（砖混6层）、西安邮政局金花路分局、建工金华酒店，左线盾隧道外边线侵入建筑物距离分别为7.8米、8.3米和4.8米。隧道拱顶埋深8.99.4米，地层为新黄土和饱和软黄土。盾构下穿多层建筑物保护措施主要为隧道外施工措施和洞内施工措施两个方面：5.2.1、洞内保护措施为了确保左线盾构能够顺利穿越楼房，我们在左线进行了100m的试验段模拟掘进。通过试验段模拟数据进行分析，确定盾构掘进参数，为盾构下穿楼房提供一定的经验支持。盾构掘进主要措施有：1）合理控制土压力，防止超挖：在盾构推进的过程中，根据监测数据及时调整土压力值，从而科学合理的设置土压力值及相宜的推进速度等参数，防止超挖，以减少对土体的扰动。楼房段隧道埋深810m，考虑到楼房自身重量，根据右线盾构掘进数据及以往的施工经验，上土压控制在0.060.08Mpa之间，下土压控制在0.120.14Mpa之间，中间土压控制在0.070.09Mpa之间，推力控制在1300t1500t左右，并根据施工情况调整。2）合理控制盾构掘进速度：盾构掘进速度的控制对地面的隆沉变形有明显的影响。穿越时降低推进速度，保证平稳推进，严格控制盾构推进方向，减少纠偏，特别是大量值纠偏；穿越时的推进速度应控制在2025mm/min，确保平稳掘进，过快的推进速度和过大的土压，将增加对土体的扰动。通过试验计算出土的松散系数，每环出土量可控制在54m3左右；盾构推进速度与正面土仓压力、千斤顶的推力、土体性质等因素有关，一般应综合考虑。3）足量同步注浆；根据地质勘察报告，显示本标段盾构掘削面的地层主要以老黄土、古土壤为主，含水率20%30%，结合我单位盾构施工在类似地层中的掘进经验，拟采用以下注浆材料及配比。同步注浆材料配比和性能指标表水泥（kg）粉煤灰（kg）膨润土（kg）砂（kg）水（kg）外加剂1201602102706080779520按需要根据试验加入采用硬性浆液作为同步注浆材料，该浆材具有结石率高、结石体强度高、耐久性好和很好的防止地下水浸析的特点。注浆量的确定：盾构推进中的同步注浆和初砌壁后补注浆是填充土体与管片圆环间的建筑间隙和减少后期沉降的主要手段，也是盾构推进施工中的一道重要工序。每推进一环的建筑空隙为：（D12- D22）L/4其中：D1盾构外径6.16（m）D2管片外径6（m）L管片宽度1.5（m）每环的压浆量一般为建筑空隙的150200。二次补注浆两环一补，补浆量一般为同步注浆量的3060。盾构尾部进入土体第一环至第三环的时候，要将注浆量加大，并且采用早强注浆材料进行注浆，以降低洞口地面发生沉降。根据管片壁后环形空隙与地层有效填充的经验公式计算，根据经验通常取环形间隙理论体积的1.52.0倍，则每环1.5m壁后注浆量：Q=3.4m34.6m3。同步注浆时要求在压入口的压力大于该点的静止水压及土压力之和，做到尽量填补而不是劈裂，同步注浆压力选择为0.25 MPa。同步注浆采用注浆压力和注浆量双指标控制标准，即当注浆压力达到设定值时，则注浆量达到设计值的95%以上时，即可认为达到了质量要求。对本设计参数还需通过监控量测进行优化，使注浆效果达到更佳。4）加强二次补浆 （ 环箍补浆 ）根据地表沉降情况决定是否进行二次注浆和环箍注浆，盾构推进过后每6环进行环箍注浆(例如盾构机当前正在推进20环，则需在第14环进行一次环箍注浆注浆)，每环6个孔，每孔注入0.51.0m3，注浆损耗率以10%计，注浆压力为0.3 0.4 Mpa。盾构在穿越楼房前6环开始进行环箍注浆，穿越后6环后结束环箍注浆。为