某过江隧道项目工程施工技术

中铁隧道股份有限公司第中铁隧道股份有限公司第9页共9页PAGE9中铁隧道股份有限公司PAGE9工程总结为建好以后类似的地下隧道工程积累经验,特对本项目工程进行总结。一、工程概况xx大学城供热供冷管道过江隧道工程为xx大学城能源供应管道通过珠江的隧道工程。主体工程包括分别位于珠江南、北两岸的竖井和529m的地下（江底）隧道，附属工程包括隧道内管线支架、两个竖井与地下隧道接合的洞门、后盲洞初支及二衬、竖井楼梯及风亭等。根据目前的设计：南、北两岸竖井最小净空均为8×12m。南岸竖井距离江边约50m，竖井深25.5m，竖井结构顶设计高程为8.3m；采用44根直径1m、桩间净距为150mm的冲孔桩为围护结构，桩长为30m；桩间止水帷幕采用44根直径1m的三重管旋喷桩，旋喷桩与冲孔桩咬合200mm，深度进入全风化岩层1.5m；内支撑采用6道φ600mm的钢管撑。北岸竖井距离江边约14m，竖井深30.9m，竖井结构顶设计高程为8.3m；上部采用连续墙为围护结构，下部岩石段采用锚喷支护；内支撑采用4道φ600mm的钢管撑。南、北两岸竖井最小净空均为8×12m。南岸始发竖井采用Φ1000mm冲孔桩为围护结构，桩间止水帷幕采用Φ1000mm三重管旋喷桩；北岸到达竖井上部采用连续墙为围护结构，下部岩石段采用锚喷支护。隧道北端160m采用矿山法开挖、锚喷支护，盾构空载推进通过并拼装管片为二次衬砌；南岸始发竖井以北以矿山法开挖22m始发洞，始发洞以北为347m的盾构掘进隧道。隧道在平面上为直线，竖直方向上为V型坡，最大坡度为5％。隧道通过珠江江面段长度为450m。暗挖隧道段大部分在微风化岩层中通过，砂层距离隧道顶部大于8m；盾构隧道不穿越砂层，穿越断层及微风化段岩层共约100m，最高岩石单轴抗压强度fc＝70Mpa。本工程总工期为7个月。开工日期为xx年5月29日，竣工日期为xx年12月31日。二、工程地质与水文地质为了进一步掌握隧道穿越江底的工程地质及水文地质情况,本工程自开工便邀请了某公司进行了补充地质勘察。隧道通过地质暗挖隧道段大部分在微风化岩层中通过，砂层距离隧道顶部大于8m；盾构不穿越砂层。盾构穿越断层及微风化段岩层共约100m，根据强度试验资料判断，岩石强度在40～70Mpa段约40m，30～40Mpa段约30m，其余地段强度基本在20Mpa以下。隧道通过地质条件详见表2-4-1。详细工程地质条件见设计册“xx大学城供热供冷管道过江隧道工程地质纵断面图”。表2-4-1隧道通过地质条件详表里程上覆地层洞身地层下卧地层备注K0+013.20～K0+170.20混合岩中风化⑥3层混合岩微风化⑥4层混合岩微风化⑥4层混合岩微风化⑥4层暗挖隧道K0+170.20～K0+250.40混合岩全风化⑥1层硬塑砂质粘性土⑤2层混合岩中风化⑥3层混合岩强风化⑥2层混合岩全风化⑥1层混合岩中风化⑥3层混合岩强风化⑥2层盾构隧道K0+250.40～K0+361.00硬塑砂质粘性土⑤2层淤泥质细砂、细砂=3\*GB3③2层混合岩全风化⑥1层硬塑砂质粘性土⑤2层混合岩全风化⑥1层盾构隧道K0+361.00～K0+393.00断裂带盾构隧道K0+393.00～K0+520.200混合岩强风化⑥2层混合岩中风化⑥3层混合岩微风化⑥4层混合岩中风化⑥3层混合岩微风化⑥4层盾构隧道三、工程范围及主要工程量根据工程的环境条件、地质条件和施工方法的需要，北段隧道采用矿山法施工，长度141m；南段隧道采用盾构法施工，长度为满足施工需要，在两端设置端头井。南端头井为盾构始发井，为满足盾构始发需要，在盾构始发井后设置22m临时盲洞，采用矿山法施工。北端头井为矿山法隧道工作井，同时也为盾构到达井。两端头井皆为永久结构，既是管线出隧道的通道，还需要设置通风、排水、检修等相关设施，满足隧道运营的要求。主要工程量详见表2-2-1。表2-2-1主要工程量表项目里程数量备注主体工程竖井K0+000.000~542.200两座12.8×8.8m，分别深25.4m（北岸）；30.9m（南岸）暗挖隧道K0+013.200～K0+173.200160.0m锚喷初支，管片衬砌K0+520.200～K0+542.20022.0m盾构隧道K0+173.200～K0+520.200347.0m管片衬砌附属工程洞门K0+013.200，K0+520.200两个现浇泵站K0+170.200一座现浇临时盲洞珠江南岸始发井南侧一座长22m，净宽4.5m，净高4.2m四、工程特点：1）工期短、紧,任务重。2）隧道纵坡大（5%），施工排水困难，爆破开挖断面成形控制难度大，圆形隧道洞内运输困难。3）隧道下穿珠江，通过地层地质复杂，硬岩分布广，断裂带岩层破碎，盾构掘进及爆破施工难度大。4）防水要求高，防水等级为二级。5）盾构始发施工条件差，采取独井垂直延长管线方式实现始发。6）盾构吊出井位于珠江边约8m，隧道在珠江底埋深17m～20m，均在微风化岩中采用钻爆法开挖施工，且竖井段地面下10m均为淤泥质细砂，与珠江存在水力关系，局部围岩较破碎，施工风险较大。7）隧道施工工期短，压力大，工作面狭小，只能通过竖井提升设施进行隧道材料及岩渣等的运输。隧道施工节点工期将会对本工程总工期的顺利完成起到关键作用。五、过程质量控制一）、工程组织落实情况1、地层加固为保证盾构始发的顺利进行及连续墙施工时有充足的荷载,特对南岸和北岸地层进行加固,南岸采用秀花管法加固注浆,北岸进行搅拌桩加固。2、南、北岸竖井1)围护结构根据本工程的特点，项目部在充分认识到本工程工期的紧迫性的基础上，于xx年8月22日举行xx大学城过江隧道工程盾构过江及江底矿山法施工方案专家研讨洽商会,会上,专家们全面、系统的论述了施工方案的可行性及不良因素的影响,我项目部对此进行了认真总结,并全面筹划、精心组织、合理安排、全力以赴，力保工期。克服了作业条件差、岩石强度高、地层含水丰富等困难，于xx年5月29日开工，8月30日完成冲孔桩44根，旋喷桩44根，后盲洞21.6m,始发洞22m;北岸紧井搅拌桩16100m,连续墙12幅,竖井锚喷支护15.3m,竖井土石方开挖，9800.831m3,矿山法隧道开挖支护141m44根φ1000钻孔桩作为围护结构，钻孔深度设计为27~29m,其中约60%孔入岩深度为8~10m以上，岩层为中-微风化混合岩，岩石单轴抗压强度fc=70Mpa。施工过程中施工单位组织了8台钻孔桩机同时作业，平均每天能成孔3~4个桩，总施工时间为6月1日6月15日连续墙深度分别为14.4m和15.4m,分一期与二期施工,入岩深度为4~5m,总工期时间为xx年7月1日~7月15日,共15天。根据检验标准规定,桩基无损检测试验,取总根数的10%,共检测5根冲孔桩,全部合格;连续墙检测取总幅数的30%,共检测4幅,全部合格。xx年7月13日对南岸基底进行验收,xx年8月25日对北岸基底进行验收,结论为合格,符合勘察资料要求,准予进行下道工序施工;根据规范规定,吊出井下部锚杆及隧道洞身锚杆进行了拉锚试验,全部合格。2)竖井主体结构结构外侧设计为全包外防水，防水材料采用1.5mm厚EVA防水板+400g/m2无纺布缓冲层，井底防水板里侧铺设C15细石混凝土保护层，底板下铺C15素砼垫层。混凝土标号为C30,抗渗等级为P10与P12(不同段)。南岸主体结构于xx年7月14日开始施工,8月20日完工;北岸主体结构10月14日开始施工,xx的11月20日施工完毕。3、后盲洞与始发洞后盲洞与始发洞都采用上下台阶法施工,反铲开挖,人工修整,支护采用格栅钢架+锚杆+钢筋网+喷混凝土,于xx年8月20日~8月30日施工结束。4、盾构法施工盾构法隧道安装管片366m1)盾构段掘进为保证本工程盾构掘进施工的顺利和管片拼装施工质量，项目部提前组织了对施工方案的专题专家研讨会。在施工过程中，结合施工实际情况，合理选择掘进模式和掘进施工参数。现场值班工程师、主司机及掘进班班长及时了解掌握施工过程中出现的问题，并做好施工记录、及时分析、制定对策，顺利通过了连续全断面硬岩段、断裂破碎带和上软下硬地层段，并保证了施工质量。鉴于大学城始发场地局限，盾构机始发不能按照正常始发方案进行，盾构机部分拖车必须位于地面。以延伸管线实现始发，经过拖车转接使盾构机设备正常连接和正常掘进，进行两次始发。总体方案为：（1）第一次始发。把盾构主机、连接桥、1#拖车完全下井并组装好，然后盾构主机开始安装管片空推通过22m的始发洞，2＃、3＃、4＃、5＃拖车置于地面暂时不下井，当盾构主机抵到始发洞掌子面后，把1＃拖车拆除并吊运到地面。然后把2＃拖车下井放置于后盲洞，再把1＃拖车下井（出碴皮带驱动装置改到1＃拖车上），并连接拖车之间和拖车与主机之间的管线，完成管线连接后调试盾构机，调试完成即可进行盾构机的第一次始发。（2）拖车转接和盾构机第二次始发。当盾构机掘进50m后，把1＃、2＃拖车与主机分离后移，2＃拖车置于后盲洞中，1＃拖车置于竖井，拆除1＃拖车上的出碴皮带驱动装置后，再把1＃、2＃拖车前移与主机连接，同时将皮带驱动装置还原安装至5＃拖车，按顺序把3＃、4＃、5＃拖车下井连接，然后调试盾构机，调试完成后开始二次始发，即实现正常掘进。由于本工程地质的复杂多样性,换刀如下:(1)10月14日，盾构掘进至K0+428.23处，掌子面上部为（6-3）中风化混合岩层，下部为（6-4）微风化混合岩层，岩石强度高、完整性好、富水性强，在该位置顺利开仓并更换了全部滚刀。(2)10月28日，盾构掘进至K0+368.9处，掌子面全为（6-4）微风化混合岩层，岩石强度高、完整性较好、富水性强，在该位置顺利实现开仓并更换了部分滚刀。(3)11月14日，盾构掘进至K0+197.74处，掌子面上部为（6-3）中风化混合岩层，下部为（6-4）微风化混合岩层，岩石强度较高、节理发育、富水性强。在该位置顺利开仓并完成了局部刀具更换。(4)11月20日，盾构掘进至K0+156处，掌子面全为（6-4）微风化混合岩层，岩石强度高、富水性强。在该位置顺利开仓并完成了局部刀具更换。2）暗挖段推进盾构推进时派专人在盾构机前方检查，监测盾构机推进情况，及时发现与处理暗挖隧道侵限部分，同时，加强对盾构机姿态及管片姿态的监测，确保盾构推进安全与隧道线形质量和管片拼装质量。3）管片拼装值班工程师严格按照现场施工情况，做好管片选型，保证管片合理拟合隧道设计中线，保证隧道成形质量。管片安装采取人机配合、错缝拼装的方式进行，并严格按照三次螺栓紧固的要求进行操作。在安装每一片管片时，先进行初步紧固，安装完一环后进行第二次紧固，在管片拖出盾尾后，进行的第三次紧固。4）管片背后注浆管片背后注浆主要包括同步注浆和特殊地段二次补充注浆两种方式，同步注浆选用水泥砂浆通过盾尾注浆管与盾构掘进同步进行。同步注浆通过注浆压力和注浆量双重标准进行控制，确保填充饱满，以达到控制地表沉降、保持管片稳定和作为隧道防水第一道屏障的作用。5)管片制作管片制作为具有多年施工经验的xx市市工程水泥制品厂负责。本工程盾构管片生产总量为352环，其中标准环为280环，右转弯环36环，左转弯环为36环。管片组成形式为“3+2+1”，其中3个标准块，2个邻接块，1个封顶块。外径6000mm、内径5400mm、宽度1500mm、厚度300mm，管片混凝土设计强度等级C50，抗渗级别P12。该工程生产总混凝土量约管片进行了三环拼装试验,抗弯、抗拔试验,检漏试验等质量检测事项,全部合格。5、矿山法施工1)洞身开挖质量保证措施施工前进行复测，与设计不符时要及时提出处理措施并报监理工程师批准。隧道施工视围岩地质状况确定施工方案和支护手段，施工中认真进行地质描述和观察，加强隧道开挖后变形收敛量测，收集信息，及时反馈指导施工。隧道开挖采用光面和预裂爆破，根据围岩情况优选最佳循环进尺、最佳眼孔布置和用药参数，提高爆破质量，保证开挖断面成型圆顺，控制超欠挖在允许范围之内。隧道采用激光导向仪和断面检测仪进行快速和高精度的中线控制、开挖轮廓控制和开挖成形效果、隧道净空检查反馈，以科学的检测手段确保隧道开挖质量。隧道施工中采用超前地质钻孔,预先探知前方的地质情况,根据不同的围岩采用不同的爆破参数;加强抽排水工作,加强隧道内渗漏水点的封堵工作,加强监控量测工作与测量工作,保证工程质量安全符合设计要求。2)初期支护质量保证措施严格把好原材料进场质量关，不合格材料不准验收，保证使用的材料全部符合工程质量的要求。每种材料到工地有出厂检验单，并进行抽查，过期变质的材料不用，消除外来因素对工程质量的影响。把好工序过程质量检验关，对加工的半成品，按要求认真检查验收并报驻地监理工程师检查。，认真做好原材料的检查、试验和对砼、喷砼的质量检查工作，使其始终处于可控状态。喷锚支护做到喷料随拌随用，时间不超过规定。喷射前清理岩面，厚度较大时分层喷射，严格掌握水压、风压和喷射距离，作到厚度符合设计和安全要求，表面平顺。锚杆的间距和深度符合设计，采用系统锚杆时做到灌浆充填饱满；采用药卷砂浆锚杆时，锚杆头经过特殊加工，安装时首先将药卷浸泡2-3分钟，再装入锚杆孔后插入锚杆，用铁锤敲击入孔底。在灌筑边墙基础和仰拱前，将基底的浮石、杂物、泥浆和积水清理干净。3)隧道施工安全保证措施所有进洞人员均进行安全知识培训，与施工作业和机械设备操作有直接关系的岗位人员必须经培训后持证上岗。制定详细的安全措施并严格执行，同时严格控制各种火种。成立专门的紧急救护组。加强监控量测，及时反馈信息，通过量测指导施工，确保安全。隧道开挖采用台阶爆破，严格按爆破设计施工，严格控制用药量，保证爆破成型质量，严格按设计要求进行喷锚支护，必要时加强支护。隧道开挖过程中，及时做好地质描述和超前地质预报，提出对策和措施，每个开挖工班配一名技术人员跟班，确保施工人员、设备的安全。按《爆破安全规程》操作施工。加强监测，根据监测和地质情况及时调整爆破参数，保证爆破安全。如隧道有涌水较大段，先治水，短开挖、弱爆破、强支护、勤测量，稳步前进。制定具体的运输安全技术措施，并严格实施，确保安全。施工人员，尤其是电焊工、砼喷射手等严格按规定佩戴好