泥水盾构施工简介

成都地铁1号线一期工程盾构4标盾构过火车南站施工方案汇报中铁隧道集团有限公司成都地铁盾构项目经理部2006年11月主要内容第一部分泥水盾构机简介第二部分盾构通过火车南站的措施第三部分工程实例第一部分泥水盾构简介1、盾构

外形与隧道横截面相同，但尺寸比隧道外形稍大的钢筒或框架压入地中构成保护掘削机的外壳。该外壳及壳内各种作业机械、作业空间的组合体称为盾构机，简称盾构。实际为一种既能支承地层的压力、又能在地层中掘进的施工机具。目前主要使用的有泥水盾构、土压平衡盾构等。（一）、盾构的定义1、泥水盾构的工作原理由切削刀盘掘削下来的土砂进入泥水舱，经搅拌装置搅拌后形成含土砂的高浓度泥水，经泥浆泵泵送到地表的泥水分离系统，待砂土、泥水分离后，再把滤除掘削土砂的泥水重新压送回泥水舱。如此不断循环完成掘削、排土、推进。泥水仓和刀盘前方采用泥水并施加压力使掘削面和周边土体稳定。为保持泥水压力的稳定，可采用在泥水仓中加设隔板，并加压缩空气的方式。盾构机每向前掘进一个支撑管片的宽度，停机进行管片的拼装，形成隧道的衬砌结构，依次循环完成整条隧道的衬砌施工。在盾构向前掘进的同时，向盾构前移造成的地层与管片间的孔隙内注入砂浆，进行填充。以防止地层发生坍塌和大的变形。（二）、泥水盾构的工作原理2、泥水盾构稳定地层的原理

泥水盾构开挖面土体是依靠泥水压力对开挖面上的水土压力发挥平衡作用以求得稳定。泥水压力设置时大于周边土体的水压和土压之和，泥水中的粘粒受到上述压力差作用在开挖面形成一层泥膜，起到对开挖面的稳定性的重要作用，尤其在透水性高的砂性地层中的稳定作用尤为显著。切削刀盘膨润土溶液压缩空气地层进浆管排浆管连通管气锁室膨润土液区优点：

(1)适应性强，适用范围广。可适用于砂卵石、砂层、冲、洪积土层、岩石等多种地层。适用于常压下、地下水位以下和以上、高水压力等条件下施工。

(2)由于泥水在土层中的渗透性比空气在土中的透气性小，施工中可减少地下水的移动，从而减少由此而引起的地表沉降。

(3)因采用管路排泥，井下施工作业环境能保持清洁良好，提高了作业人员的施工安全性；(4)采用气压保持泥水压力的稳定，调节速度快，压力波动小，可在覆土较浅的条件下进行盾构法隧道施工。(5)挖土及出土等可全部实现机械化、管道化水力输送，并可在地面上控制，从而改善隧道内作业条件，提高了施工效率。缺点：

(1)需要砂土分离装置，其设备费用高，占地面积大。（三）泥水盾构的优缺点

（四）泥水盾构施工管理系统1、盾构掘进系统包括泥水盾构掘进机（即主机、刀盘）和使其运转的动力设备、装载动力设备以及与掘进机同时前进的后配套拖车。刀盘主机拖车双刃滚刀切刀刮刀2、泥水加压和循环系统包括进排泥泵、保压系统、进排浆管路及相关设备。3、泥水分离处理系统

主要对泥水中携带出来的砂土进行分离。采用振动筛和旋流器进行分离。振动筛筛出大于3mm的砂土，旋流器除去大于0.074mm的砂。4、管片安装和盾尾壁后注浆系统

主要作用是为开挖后的空间提供支撑和及时充填盾构机外壳前移后留下的空间。包括管片安装机、吊机、注浆泵和相应管路。管片安装机结构示意图同步注浆示意图第二部分盾构通过火车南站的措施1、位置关系和火车南站的交通情况火车南站位于盾构井北端头30m处，铁路线路呈东西走向，地铁线路呈南北走向，地铁线路下穿火车南站股道，火车南站股道与地铁线路近垂直相交，地铁隧道顶距地面7.69m。该区间隧道右线在YCK14+461～YCK14+400，长61m，该区段下穿成都火车南站10根股道，其中股道3为正线，股道10为废弃股道，其余股道为到发线；股道1，2，3，4主要为客车通过及停靠股道，股道5，6，7主要为货车通过及停靠股道，股道8，9主要为闲置火车车箱停放股道，股道10为废弃股道，其中股道3，4，5最为繁忙。火车南站交通繁忙，每天通过该站的车次共84次。（一）、工程概况右线盾构隧道与轨道的位置图2、工程地质和水文地质情况

工程地质盾构过火车南站段隧道穿越地层为（2-5）细砂层、（3-7-1）稍密卵石层、（3-7-3）密实卵石层以及（3-4）粉砂层。上覆地层主要为（1）人工填筑土、（2-3）粉质粘土、（2-5）细砂。

车站盾构隧道水文地质地下水主要为第四系松散堆积砂砾卵石层孔隙潜水，孔隙潜水富水性较好，透水性强，渗透系数为2.31×10-4～2.89×10-4m/s，且潜水具有交替循环强烈，水位恢复迅速的特点。地下水位3.8～6.8m，丰水期地下水位正常埋深约3m，历史最高水位2m，水位年变幅约为1～2.5m；地下水自北西向南东流，水力坡度0.002。3、施工指导思想

确立“泥水压力合理、防范失水、快速掘进、注浆充分、严密监测、快速反馈”的施工原则，保证安全、连续、快速的通过成都火车南站股道。成立以项目经理为首的领导小组，协调解决过火车南站的各项事务。1.盾构掘进控制主要控制掘进参数、同步注浆和泥水质量来保证该段的施工安全。（1）通过试掘进，总结出较为合理的掘进参数。主要总结出总推力、上下推力差、推进速度、泥浆比重、泥水仓压力、盾构机转速等参数。

（2）严格控制盾构机压力波动，保持有足量的压缩空气供应，以保证掘进时有稳定的泥水压力。

（3）避免盾构机转速过大,减少盾构机对土体的扰动和对加固轨道的桩基的扰动，严格控制盾构机的转数，控制在1.5转/分。

（4）盾构机控制盾构机的推力，采用相对较小的推力，根据试掘进段调整合理的推力。（二）过火车南站的主要措施

1.盾构掘进控制（5）采用合适的掘进速度施工，速度确定为20～40mm/分钟。

（6）同步注浆浆液采用凝结时间较短的浆液，浆液的稠度小和抗稀释能力强，收缩率小，强度高。

（7）过火车股道处管片采用特殊环管片，增大管片强度。

（8）泥浆有效形成泥膜时间短，性能好，减少地层失水。（9）做好监控量测及反馈。（10）加强劳动组织，保证过火车南站时的人员、材料和设备。2、做好施工监控量测和反馈（1）监测

①合理布设监测点。地面沉降测点沿隧道中心线上间隔30m布设一个监测断面，对影响范围内所有轨道进行埋设测点，每股轨道上布设3～5个测点。②采用精密的监测方法。对于轨道的沉降观测采用精密水准测量的方法进行量测作业。③加大监测频次。掘进面前后<20m时，测1～2次/天，掘进面前后<50m时，测1次/天，掘进面前后>50m时，测1次/周。2、做好施工监控量测和反馈（2）信息反馈

①监测发现变化较大时，及时通知值班工程师和盾构司机调整掘进参数，确保地表不致因掘进而产生较大的沉降。

②监测组随时保证处于监测准备状态，每次监测结束后2小时将监测情况上报工程部，由工程部迅速传达到项目部领导及施工现场，并根据监测情况及时地调整盾构掘进参数和采取相应措施。

（3）根据理论计算和试掘进情况，预测过火车南站时的变形量，并制定相应的应对措施。3.做好联络和预案

（1）做好与车站的联络①、施工前，与成都铁路局及工务段建立良好的合作关系，便于信息的交流与沟通。②、掘进通过时，每天由专人将施工信息和轨道及路基的变形情况及时传递给成都铁路局火车南站、工务段。③、发生异常时，及时与车站沟通，寻求妥善的处理办法。

（2）做好施工预案①、成立以项目经理为首的应急领导小组。②、做好应急人员、物资和设备准备。③、制定应急标准和针对各标准的应急办法。④、应急情况发生时，及时向相关部门汇报，同时和铁路局联系，做好现场的应急工作。4、主要应对措施

通过监测发现地层变形异常时，主要采用二次补强注浆和补碴措施，保证路基和轨道的安全。（1）二次补强注浆同步注浆后使管片背后环形空隙得到填充，多数地段的地层变形沉降得到控制。在局部地段，同步浆液凝固过程中，可能存在局部不均匀、浆液的凝固收缩和浆液的稀释流失，为提高背衬注浆层的防水性及密实度，并有效填充管片后的环形间隙，根据监测结果，必要时通过管片注浆孔进行二次补强注浆。二次补强注浆材料以水泥、水玻璃等材料为主，二次补强注浆采用KBY-50/70注浆泵。二次补强注浆的注浆压力选定0.3～0.5MPa。注浆量根据监测到的空隙和监控量测的结果确定。通过二次补强注浆，可充分填充盾构掘进后管片外的孔隙，抑制地层的变形，还可使变形的地层达到一定的恢复。4、主要应对措施

（2）补碴①在施工现场准备一定数量的道碴，如果出现沉降量超过控制值时，根据现场情况，及时进行补碴作业。②指派专人与相关单位联系，并签订轨道维护委托协议，保证轨道及时维护。③如果发现线路沉降异常情况，及时向相关部门报告并根据现场情况，及时采取相应措施。④专人负责与车站值班室联系列车通过情况，并及时通报现场施工人员。同时向运输调度部门，通报现场施工情况。第三部分工程实例1、概况

广州地铁二号线越秀公园站～火车站～三元里站盾构区间隧道有165m长区段穿越广州火车站站场的十四股轨道。同时隧道要穿过四个站场下部的邮政通道和一个跨越站场的人行天桥。邮政通道距离区间隧道顶部的最近距离为4.2米，人行天桥的桩基距洞顶2.6米。

（一）、广州地铁二号线盾构下穿火车站实例所处地层情况从上至下依次为素填土、粉质粘性土、残积粘土、全风化岩石、中风化岩石、微风化岩石。2、施工措施（1）对盾构机进行全面的维保，保证刀具、各系统良好。（2）在掘进过程中加强对铰接密封、盾尾密封部位的检查与巡检，发现有涌水或砂浆露出等现象，立即进行处理，避免因水的流失或砂浆流失，产生沉降。（3）选择合理的掘进参数，控制出碴量。推力比普通段相同，压力仓压力加大0.1bar。出碴量不超过核定值。（4）掘进时保证同步注浆的压力与注浆数量，注浆压力要维持在1.5bar以上，每一循环注浆量不少于4.5m3。在管片安装过程中，提高注浆压力至2.0bar。（5）对同步注浆有异常的部位，要及时地进行二次补强注浆。先用风钻钻孔深不小于1.5m的孔，然后用40Be水玻璃与1：1的水泥净浆按照1：1的体积比，用2～3bar的压力，进行补强注浆。（6）加强监控量测。盾构到达前1次/天；盾构到达时2次/天；盾构通过后1次/1～2天。3、地层变形和对车站的影响在过站期间，左右线的典型沉降观测资料如下图所示：从右线监测结果可以看出，由于掘进参数合理、注浆饱满，一般因施工引起的地表沉降都比较小但由于左线隧道施工二次扰动，沉降速度比右线施工引起的地表沉降速度大，累计沉降量的增加也比较大。右线2001.9.8~9.28日通过165m，左线9.17~10.15日通过165m。盾构的掘进对车站的正常使用未产生任何影响。

1、概况上海市轨道交通9号线一期工程R413-盾构隧道（九亭站-七宝站）位于上海市闵行区沪松公路沿线，线路呈西东走向。区间上、下行线和东出入段线盾构隧道在区间东西岔道井之间DK20+664（=L2DK0+220）处下穿越沪杭铁路环线（铁路里程约DK31+820），铁路为双线铁路（路基宽约12m），位于隧道上方，与隧道基本正交（相交角约88°），穿越处位于沪松公路北侧。地层为杂填土和淤泥质黏土，埋深10m。（二）、上海市轨道交通9号线盾构穿越沪杭铁路

下方为盾构隧道2、施工时间和对铁路的影响

地层变形较小，在标准范围内。施工过程顺利，未对铁路的正常运行产生影响。

谢谢！内容总结成都地铁1号线一期工程盾构4标。成立以项目经理为首的领导小组，协调解决过火车南站的各项事务。（1）通过试掘进，总结出较为合理的掘进参数。（5）采用合适的掘进速度施工，速度确定为20～40mm/分钟。