盾构穿越新泾港及程家桥专项施工方案

1、1施工概况1.1工程简述动物园站龙溪路站区间隧道工程是上海轨道交通10号线工程10标段的一个重要组成部分。区间隧道上行线里程为SK5+009.987SK5+957.706，单线长947.719m（790环），下行线里程为XK5+009.987XK5+957.706（短链8.422m），单线长939.297m（783环），在SK5+425.000（XK5+419.544）处设有联络通道（不含泵站）一处。区间隧道最大坡度12，平曲线最小转弯半径650m。区间隧道采用一台IHI盾构由上海动物园站东端头井始发进行下行线掘进，沿线穿越新泾港（程家桥）、哈密路、程家桥路、剑河路，最后到达龙溪路站西端头井。

2、进洞后将盾构吊运至上海动物园站东端井上行线，完成上行线掘进。根据区间隧道设计蓝图，区间隧道里程约SK5+080.018 XK5+099.961 （XK5+080.031 XK5+099.304）时，以切口到达及盾尾脱出为标准，也即上下行线52环78环时，上下行线盾构都将穿越新泾港，河宽约20m。河床底标高约为-0.5m，水面标高约+2.82m，隧道顶标高为-4.18m,河底距离隧道顶部距离约为4.68m。上下行线共穿越河岸四次。另外，根据改造后的程家桥结构情况来看，上下行线盾构机将在里程约SK5+068.479 XK5+111.501 （XK5+068.484 XK5+111.522）时穿越程

3、家桥，以切口到达及盾尾脱出为标准，对应环号为上行线42环87环，下行线43环87环。1.2程家桥改造新泾港上方为程家桥，原有程家桥桥宽30.2米，桥长23.66米，单跨。从上而下依次为沥青桥面、钢筋混凝土铺装层、预应力混凝土空心板、现浇混凝土承台，老桥承台下桩基为220mm×280mm的钢筋混凝土方桩，长桩长10米，管线承台下桩基为180×200的钢筋混凝土方桩，桩长5米。桥梁在虹桥路与哈密路交叉口，虹桥路是市区通向西南方向的主要干道，该路段车流量较高。虹桥路两侧管线十分复杂，有电力、电话、路灯等电缆，还有雨水、污水、上水、燃气等各类管线。由于老承台桩基为群桩结构，盾构推进

4、方向与程家桥走向基本一致，盾构要从程家桥的承台基础桩群中穿越，为确保盾构无障碍推进, 既有程家桥须进行改建，原承台的桩基必须拔除。 经改造施工后新承台基础开挖深度约为6m，围护结构采用水泥土搅拌桩重力式挡墙与拉森钢板桩围堰的组合围护结构形式。顺河道方向的陆上段为6m宽水泥土搅拌桩重力式挡墙，搅拌桩深度自+5.0m-12.5m，并在靠近河道一侧隔一插一形式插入500×200型钢，型钢长度为12m，插入隧道区间范围内约为2.3m（隧道顶标高-4.18m）；其余三侧基坑采用打设双排12m长4#拉森钢板桩，插入隧道区间范围约为2.8m，钢板桩内回填水泥土。陆地上重力式挡墙的500×

5、200型钢拔除后，采用水泥浆对型钢空隙进行灌浆充填，以阻断地表水对盾构施工的影响。另外，根据资料，动物园站至龙溪路站区间盾构顶部覆土较浅，且由于河床底部为大量轻质淤泥，在拉森钢板桩拔除后，存在盾构螺旋机与河水贯通的风险。因此板桩拔除后的桩孔填充是一个至关重要的施工环节。为使土体密实，防止桩孔渗水，采取注浆措施对桩孔进行封堵。由南往北、由内往外，每拔3根进行一次注浆，每孔下一根注浆管，首先将注浆管插入桩底标高，将浆液压注进桩孔内进行充填。浆液采用纯水泥浆，水灰比为0.5，为防止大量孔口冒浆影响注浆效果，注浆前用粘土封堵孔口，注浆压力控制小于0.3Mpa。注浆时每隔0.3m提升一次，压注约20秒，

6、再次提升，直至河床面，结束本孔压浆，进入下一孔。所有程家桥改造工作由上海隧道工程股份有限公司浦东分公司负责实施，目前已完成下行线区域程家桥的的改造，盾构具备穿越条件。1.3其它潜在桩基情况本次程家桥改造为85年桥的改造，由于程家桥前后经过多次改造，为确保盾构无障碍穿越新泾港，确保顺利穿越，我们在穿越前对穿越区域程家桥桩基进行调查，根据上海城建档案馆获取的资料，1956年程家桥为三跨结构形式（目前为单跨结构形式），新泾港河当中存在两排木桩（80220300断面，长8m），木桩底标高7.6m，隧道顶标高为4.18m，也即木桩侵入隧道约为3.42m。由于新泾港目前不具备木桩拔出条件，按照最不利情况，

7、程家桥东西两排木桩（单排3根下行线盾构穿越过程中将先后两次切除木桩。区间隧道与新泾港及程家桥的相对位置关系详见附图01隧道与新泾港及程家桥相对位置关系图。1.4工程地质盾构穿越新泾港覆土区，最浅覆土约为4.68m，盾构断面处于层灰色淤泥质粘土中，穿越的土层由上至下分别为填土层、1褐色粘土层、灰色淤泥质粉质粘土层、灰色淤泥质粘土层、1灰色粘土层，第灰色淤泥质粉质粘土层、1灰色粘土层局部有粉土夹层。、1层含水量高、孔隙比大、强度低、压缩性高、渗透性弱，且具有明显的触变、流变特性，在动力作用下土体结构易破坏，造成土层流动以致开挖面失稳各地层特征描述及物理力学性质指标如下表：土层序号土层名称土层描述层

8、厚含水量W重度YO固快峰值粘聚力Uk内磨角k(%)KN/m3Kpa度1填土上部为碎砖、石子与粘性土混杂，下部以灰黄色粘性土为主，土质松散1.002.061褐黄色粘土含铁锰质斑点、云母，夹粉砂团块，稍显光滑、高干强度，高韧性0.701.7733.518.322.414.4灰色淤泥质粉质粘土含云母、有机质，夹粉土，粉砂团块，土质不均。稍显光滑、中等干强度，中等韧性1.405.8843.917.113.710.2灰色淤泥质粘土含云母、有机质，夹粉土，粉砂团块，夹贝壳碎屑，土质尚均匀。光滑、高干强度，高韧性3.908.5745.917.114.210.21灰色粘土含云母、有机质，夹粉土薄层或粉砂团块，

9、夹半腐植物根茎，少量贝壳碎屑，图纸均匀，光滑、高干强度，高韧性4.205.5141.517.415.312.22.主要施工技术措施在本次施工时，为确保盾构顺利穿越新泾港及程家桥，参照我公司以往经验制定以下盾构穿越新泾港施工的技术措施。2.1穿越前的准备工作1、 在盾构机穿越新泾港及其程家桥前，对其及周边环境进行详细的调查。重点摸清河底和河岸防汛墙、程家桥承台等的结构情况。2、如有需要，则在穿越前办理相关的手续，以便接受监督。3、在施工前，对施工人员进行交底。4、对机械设备，特别是盾构机进行维修保养，确保在穿越施工中，机械设备的情况良好。尤其是盾尾密封装置和螺旋机闸门等要确保能够随时有效发挥作用

10、。5、为了更好地减小盾构机穿越的影响，建立试推阶段，检索相应数据，更好地控制施工。除了按常规布置沉降观测点外，在河岸及其附近的盾构轴线外侧布置深层测点，在盾构机穿越前、穿越中和穿越后对土体的变形进行监测，并根据监测数据对施工参数进行合理的调整。2.2盾构推进和地层变形的控制本工程采用土压平衡式盾构掘进机，其利用压力仓内的土压力来平衡开挖面的土体，从而达到对盾构正前方开挖面支护的目的。平衡压力的设定是土压平衡式盾构施工的关键，维持和调整设定的压力值又是盾构推进操作中的重要环节，这里面包含着推力、推进速度和出土量的三者相互关系，对盾构施工轴线和防汛墙变形量的控制起主导作用，所以在盾构施工中要根据不

11、同土质和覆土厚度，配合监测信息的分析，及时调整平衡压力值的设定。同时要求推进中盾构姿态保持相对的平稳，控制每次纠偏量不过大，减少对土体的扰动，并为管片拼装创造良好的条件。同时根据推进速度、出土量和地层变形的监测数据，及时调整注浆量，从而将轴线防汛墙、及承台变形控制在允许的范围内。2.3主要参数设定1、平衡压力值的设定原则盾构在穿越新泾港及程家桥前后存在覆土的突变，因此在盾构掘进前根据覆土深度的变化，必须对平衡压力设定的差值有一个理论上的认识，在盾构穿越新泾港及程家桥前后，及时对设定平衡压力进行调整。根据地质情况及隧道埋深等情况，进行理论计算切口平衡压力：正面平衡压力：P=k0ghP：平衡压力（

12、包括地下水）g：土体的平均重度h：隧道中心埋深k0：土的侧向静止平衡压力系数盾构在掘进施工中均可参照以上方法来取得平衡压力的设定值。具体施工设定值根据盾构埋深、所在位置的土层状况以及监测数据进行不断的调整。2、推进出土量控制每环理论出土量p/4×D2×Lp/4×6.342×1.237.86m3/环。盾构推进出土量控制在98100之间。即34.07m3/环37.86m3/环。推进过程中应观察螺旋机出土口的土质变化情况及出土箱数3、推进速度在穿越新泾港程家桥的过程中，由于程家桥承台的桩基础和河底与隧道的净距均较小，因此盾构推进速度不宜过快，以12cm/min

13、为宜，避免由于推进速度过快造成对土体的过分挤压，从而导致盾构切口与江底贯穿。盾构推进过程速度保持稳定，确保盾构均衡、匀速地穿越，减少盾构推进对前方土体造成的扰动，减少对河底、防汛墙及承台结构的影响。在上行线穿越过程中，北侧将切削部分加固土体，为保证盾构姿态，盾构推进速度应严格控制在1cm内。另外，由于下行线将两次切削1956年老桩基，为保证盾构姿态及保证新改造好程家桥的安全，盾构推进速度也应严格控制在1cm内。4、盾构轴线及地面沉降量控制盾构轴线控制偏离设计轴线不得大于±50mm；地面沉降量控制在10mm30mm。2.4同步注浆和壁后压浆盾构推进中的同步注浆是充填土体与管片圆环间的建

14、筑间隙和减少后期变形的主要手段，也是盾构推进施工中的一道重要工序。浆液压注要及时、均匀、足量，确保其建筑空隙得以及时和足量的充填。每推进一环的建筑空隙为：1.2×p（6340262002）/41.65m3盾构外径：6340mm；管片外径：6200mm。每环的压浆量一般为建筑空隙的180250，即每推进一环理论同步注浆量为3.3 m34.12m3，根据穿越前试推进段地表沉降数据，确定最终穿越新泾港的同步注浆量为5m3每环，泵送出口处的压力应控制在0.3MPa左右。同步注浆采用可硬性浆液，发现沉降变化较大则进行二次注浆。二次注浆一般采用纯水泥浆，特殊情况如遇涌水情况时可化学注浆。二次补压

15、浆遵循“少量、多次、均匀”的原则，单孔单次二次补压浆量不超过0. 2m3，二次压浆时必须指派专人负责，对压入位置、压入量、压力值均作详细记录，并根据地层变形监测信息及时调整，确保压浆工序的施工质量。严格控制每环的压浆量，并确保同步注浆浆液的质量。防止注浆不足或者超量引起土体沉降，对防汛墙结构、承台结构造成破坏。注浆时，必须严格控制注浆压力，避免由于注浆压力过高而击穿上层覆土。上层覆土被顶破后会造成如下两方面的危害：1、 上覆土层顶破后，江水与正在施工的隧道之间形成一个通道，江水可能通过盾尾、管片接缝进入隧道，给隧道施工带来危险；2、 浆液通过这个通道进入河道，会对河水造成污染。2.5盾尾油脂及

16、集中润滑的压注为了保证盾构设备的正常运转，在盾构掘进过程中须不定时地进行集中润滑油脂的压注，避免由此造成的轴承和其他设备的损坏，影响盾构推进施工。在隧道掘进施工中，盾尾密封功能特别重要。盾构在整个穿越新泾港及其防汛墙、程家桥承台过程中，必须切实保证盾尾内充满油脂并保持较高的压力，以免果河水万一贯穿河床通过盾尾进入隧道。2.6二次补压浆当盾构穿越过后，承台桩基可能会有不同程度的后期沉降。因此必须准备足量的二次补压浆材料以及设备，根据后期沉降观测结果，及时进行二次补压浆，以便能有效控制后期沉降，确保安全。2.7隧道垂直及水平向变形监测及收敛变形监测河中段土中的含水量较高，再加上新泾港潮汐的影响，隧

17、道稳定性较差，需对隧道垂直及水平向变形监测以及对隧道收敛变形进行监测。监测项目布 置 原 则已建隧道垂直及水平向变形监测每5环上布置1个沉降监测点、布设在隧道底部位置；布置2个位移监测点、布设在隧道的腰部中心位置。已建隧道环径（收敛）变形监测每5环的布置4个收敛监测点，布设在1：30、4：30、7：30及10：30位置。注：实际监测点布设可根据实际施工情况及有关单位要求及时进行调整。2.8盾构纠偏控制结合防汛墙段施工，对防汛墙段施工参数进行分析、整理，用以指导刚进入河中段的盾构施工。在河中浅覆土段施工中，严格控制盾构的设定平衡压力、注浆量、注浆压力、出土量等参数，控制好盾构的姿态，施工中隧道轴

18、线、环面平整度或倾斜度需予以纠正时，采用专门楔料（丁腈软木片），一次纠偏量最大不超过5mm。减少对土体的扰动，防止江底的土体发生剪切破坏，造成河底漏水危害。2.9盾构推进其他预防措施盾构穿越河中浅覆土层，可能发生切口冒顶、盾尾漏泥、漏水，对施工构成威胁，因此我们在该段施工中对可能发生的不利情况要充分估计，采取相应的对策，防止、解决类似情况。2.9.1防止切口冒顶措施1、严格控制出土量，原则上按理论出土量出土，可适当欠挖，保持土体的密实，以免新泾港河水渗透入土体并进入盾构；2、若出现机械故障或其它原因造成盾构停推，应采取措施防止盾构后退；3、每环推进结束后，关闭螺旋机闸门方可进行拼装；4、在螺旋

19、机的出口设置防喷涌设施，在发生漏水情况时关闭螺旋机出口，将水堵在盾构外。螺旋机出口处加装一道手动闸门，发生紧急状况时，只要旋转手柄，闸门即能关上，和原闸门一起构成双保险。5、控制壁后注浆的压力，在注浆管路中设置安全阀，以免注浆压力过高而顶破覆土。 2.9.2盾尾发生泄漏现象时的对策 1、防止盾尾漏泥、漏水措施（1）定期、定量、均匀地压注盾尾油脂；（2）控制壁后注浆的压力，以免浆液进入盾尾，造成盾尾密封装置被击穿，引起土体中的水跟着漏入隧道，盾尾密封性能降低；（3）管片尽量居中拼装，以防盾构与管片之间的建筑空隙过分增大，降低盾尾密封效果，引发盾尾漏泥、漏水；（4）为防止盾尾漏泥、漏水，在江中段推

20、进过程中，将根据情况，在管片拼装时，在盾尾整圈垫放海绵用以止水，封堵管片与盾构间的间隙；（5）在盾构工作面配置适量的双快水泥、木楔、回丝、海绵等堵漏材料及工具；（6）在盾构施工至河中段时，聚氨脂的跟踪压注是必不可少的，可根据实际情况，每隔一定的距离压注一圈，做为止水保护圈。2. 盾尾发生泄漏现象时的对策（1）针对泄漏部分集中压注盾尾油脂。（2）配制初凝时间较短的双液浆进行二次注浆。（3）利用堵漏材料进行封堵。（4）如上述措施效果亦不好时，可根据实际情况停止推进，在特殊位置进行聚氨脂压注，进行封堵。2.9.3螺旋机防喷装置为了确保施工安全，防止紧急情况下螺旋机闸门由于被异物卡住或机械原因无法正常

21、启闭，因此在螺旋机外加设一道闸门，与原有闸门组成双保险，在江中段施工时，一旦发生喷涌现象，立即关闭闸门。2.9.4防止隧道上浮及保持纵向稳定的对策在河中段，土中的含水量较高，土的渗透系数大，加上新泾港潮汐的影响，隧道不可避免地存在上浮的现象，且这段隧道为曲线段，对周围土体的扰动较直线段推进时明显加大，对于隧道的稳定更加不利。为了减少隧道的上浮量，使隧道尽快稳定，采取下列措施：1、竖曲线段施工期间严格控制隧道轴线，使盾构尽量沿着设计轴线推进，上坡时千斤顶对管片有一个向下的分力，可控制高程在2030mm内，以减少后期上浮；2、每环均匀纠偏，减少对土体的扰动；3、加强隧道纵向变形的监测，并根据监测的

22、结果进行针对性的注浆纠正。如调整注浆部位及注浆量，配制快凝及提高早期强度的浆液。2.10下行线切削木桩专项技术措施在下行线盾构穿越桩基的过程中，考虑到尽量减少桩基自身整体位移情况的发生，在盾构穿越桩基前后10环，放慢推进速度，以0.51cm/min速度推进。为确保盾构的正常出土，在盾构的刀盘正面压注膨润土来改善开挖面的土体的和易性，从而降低刀盘扭矩，保证盾构机穿越时有均衡的推进速度，同时有助于桩体碎块从螺旋机顺利排出。在盾构机尾部脱出桩基区域后，随即对该处进行二次补压浆，通过二次补压浆使得隧道与桩体之间的空袭及时得到补充。在盾构穿越桩基时，由于刀盘受力不均，容易引起盾构推进轴线发生偏差，所以必

23、须执行每环测量的施工步骤，同时，根据穿越的情况，将盾构姿态测量频率提高到2次/环，确保盾构轴线与设计轴线相符。3、监测方案3.1监测施工技术依据1、城乡建设环境保护部颁布的(CJ8-99<<城市测量规范>>)2、<<工程测量规范>> (GB5002693)3、国家一、二等水准测量规范 (1289791)4、隧道设计平面图5、精密工程测量规范 (GB/T1531494)6、甲方提供的有关图件3.2沉降监测点的布设1、 地表监测点布设：沿轴线每4环布设一个监测点，穿越程家桥段共布设8个监测断面，上下行线断面交叉布置，横向监测断面以隧道轴线为中心，距离

24、轴线1、3、5、9m各设置一点，共9点（包括隧道轴线上一点）。2、 承台监测点布设：在每个承台对角点布设测点，测点布设采用电锤成孔，安装监测标志，用水泥封牢。在上述区域内布设沉降监测点时,视不同环境地质情况宜采用不同的布设方法。详见附图02 程家桥监测点布置图3.3监测方法1、平面控制测量在盾构推进区域内布设二级导线网，采用全站仪或光电仪与甲方提供的平面控制点进行联测，所布设的二级导线点作为工作点。 2、轴线放样 利用二级导线控制点进行导线加密，用全站仪或光电仪采用极坐标法或交会法放出隧道轴线。3、高程控制测量本监测工程采用隧道高程系统。在远离施工影响区处沿推进方向布设若干个工作基准点，用精密

25、几何水准测量方法按国家二等水准测量要求测定各测点的高程值作为各测点的初始值；比较相邻周期高程值的差值即为本次变化量，与初始值比较为累计变化量。水准路线按闭合或附合形式进行，闭合差或附合差不大于0.5n mm，其中n为测站数。3.4监测频度 1、 在盾构推进至防汛墙前50米，测量好测点初始值，正常情况下一天2次。2、 在盾构推进至防汛墙前20米为一天3次。3、 盾构穿越防汛墙期间进行跟踪监测，根据施工工况增加测量频度，原则上为推进一环测量一次。4、 盾构穿越防汛墙后，根据监测变化量调整监测频度，直至稳定停止监测。3.5监测仪器全站仪：拓普康 GTS 302型,精度为测角2,测距22ppm水准仪：

26、采用瑞士WILD NA2水准仪，配GPM3测微器，精度为±0.7MM/KM，测微器最小值读数为0.1MM，估读到0.01MM。水准标尺：2M铟钢标尺记录设备：PC-E500电子手簿3.6监测技术及质量保证措施1、 严格按照各种测量规范及仪器操作规程进行野外数据采集与室内资料处理, 做到精心组织、精心施工。2、 加强监测全过程的质量检查监督，做到有人监测就有人检查，提交监测资料须经过自检、互检、专检无误后提交给有关各方。3、 认真做好施工工况记录，结合施工及监测数据，及时总结分析与预测环境变形趋势与安全性，积极配合信息化施工。4、 严格按照设计、房管部门及管线监护要求的报警值及时报警，

27、出现报警后进行跟踪监测，并及时把监测情况，采用速报形式提交给有关单位。5、 为确保监测资料的连续性与完整性，保护好各测点及监测设施。6、 监测施工区域处于闹市，来往车辆及行人较多，应避开高峰施测。7、 树立安全施工、文明施工意识，穿着、佩带醒目标志以消除安全隐患，加强安全教育，为重点工程树立良好的文明窗口。4应急预案4.1技术组织措施1、盾构过新泾港前对施工人员进行交底，做到精心施工；2、加强值班管理，保证现场24小时有人值班；3、盾构过新泾港时实行24小时连续推进，减少河底停顿。4、螺旋机发生喷涌时应急措施：立即关闭液压闸门；若闸门受外力作用变形、闸门口被异物堵住等使闸门无法关闭，则关闭手动

28、闸门；5、盾尾发生泄漏时应急措施：通过八个盾尾油脂孔压注盾尾油脂；如不奏效，则用海绵、回丝和木头等进行封堵；若还是泄漏，则在后3环压注聚氨酯。6、在穿越新泾港前对所有设备进行全面的检修，彻底消除隐患。以确保盾构在穿越新泾港时保证良好的状态。大刀盘驱动马达保持良好状态、推进、拼装系统处于稳定状态。盾尾油脂八个点畅通，油脂泵工作处于稳定状态。螺旋机闸门处于良好状态。以上内容的保养检查将协同盾构设备保驾单位一起进行，确保盾构在穿越段处于最佳状态。对水平运输系统的检查保养，对轨枕、轨道作重点检查，电机车进行一次二级例保。垂直运输系统的检修保养，主要针对32T行车进行一次全面保养。对供电系统高低压配电间，进行一次检查，如发生外部停电，应在30分钟内完成二路供电转换。4.2材料的配备相应的配备足够的材料，一旦发生意外，可第一时间投入使用。具体的材料有：水泥、水玻璃、聚氨酯、砂、海绵、木头等。4.3机械设备配备现场配备足够的机械设备，一旦发生意外，可第一时间投入工作。具体设备如下：序号设备名称规格数量单位性能用途1压浆泵海纳式2台良好压浆2电焊机2台良好焊接3排泥泵PUMP2台良好排污4空压机1台良好4.4应急指挥机构及分工1、领导小组人员分工项目经理：全面负责、处理、