上下重叠隧道盾构施工作业指导书

上下重叠隧道盾构施工作业指导书1、工程概况工程简介本标段隧道上下重叠部分包含在红岭站〜老街站，老街站〜晒布路站二个盾构区间隧道。红岭站〜老街站盾构区间隧道左线长1273.759m、右线长1262.7m,上下重叠隧道的最小净距为1.6m（老街站西端头处）。轨面埋深11.0m〜37.0m,隧道拱顶埋深约为6.0m〜32.0m。本区间隧道左、右线以14.0m的线间距从红岭站平行出发后，以R=400m曲线（曲线长度约为300m）,在下穿多幢房屋、宝安南路、笔架山渠后，左右线隧道在平面上线间距逐渐缩小，纵断面上轨面高差逐渐加大，在接近桂圆路时，左右线隧道变为完全上下重叠的布置型式（左线在上，右线在下）。左右线以上下重叠的结构型式、R=350m的曲线（曲线长度约330m）在下穿布吉河、星港中心和广深铁路桥后进入老街站，上下重叠及过渡线路长度约440m。老街站〜晒布路站盾构区间隧道左线长838.59m、右线长836.03m,由于受老街站的（车站采用上下重叠的侧式站台形式）控制，左右线隧道（左线在上，右线在下）以轨面高差7.6m的间距（两隧道净距为1.6）从老街站以上下重叠的形式出发后，左右线以R=350m的曲线（右线曲线长度482.545m,左线曲线长度525.008m）在下穿多幢房屋、东门老街繁华商业区后，在接近东门中路时左右线隧道在平面上线间距逐渐拉开，纵断面上轨面高差逐渐减少，左右线隧道逐渐由上下重叠过渡到左、右平行的结构形式。上下重叠及过渡线路长度约740.0m。地质条件红老区间地形稍有起伏，红岭站至变电站段属坡残积区，地势较高，变电站至老街站属冲洪积区，地势平坦，总体上红岭站端高、老街站端低，地面高程4.5m〜21.8m。线路所经处楼宇密布，商业发达。本区间线路经过地段，覆土表层为第四系人工填筑的（Q4ml）素填土、杂填土，其下为冲洪积（Q4al+pl）淤泥质土、砂层、粘性土，残积（Qel）粘性土，下伏基岩为花岗片岩（Y23）及花岗片麻岩（Zyk）。盾构隧道通过地段的地质条件复杂，地层起伏较大，主要从花岗岩的可塑状残积土、硬塑状残积土、全、强风化地层中穿越，局部地段从中、微风化岩层和砂层中穿越；且要穿过布吉河古河道，富水性、透水性均较强，对隧道施工影响较大。同时盾构通过地段有部分桩基托换后的旧桩，地面房屋密集，绝大部分为6〜8层的独立柱基础、条形基础或筏板基础，地面沉降控制严格。老晒区间穿越冲洪积平面区，地势平坦，地面高程一般5m〜6m。洞身穿过冲洪积粘性土层、残积土层、风化层，地下水较发育，地质条件复杂。本区间线路经过地段，覆土表层为第四系人工填筑的（Q4ml）素填土、杂填土，其下为冲洪积（Q4al+pl）淤泥质土、砂层、粘性土，残积Qel）粘性土，下伏基岩为花岗片岩（Y23）及花岗片麻岩（Zyk）。2、目的对于小净距隧道施工起到指导作用，通过加强监控量测，根据反馈的信息，调整施工参数，采取诸如地基改良、跟踪注浆等措施确保隧道的变形、应力变化、沉降等方面不超过控制值，确保施工安全、质量。3、编制范围适用于红岭站〜老街站，老街站〜晒布路站二个区间小净距重叠隧道盾构施工。4、编制依据深圳轨道交通二期3号线3101工程施工总承合同文件、设计图纸；深圳轨道交通二期3号线3101工程详细勘察阶段《岩土工程勘察报告》；本标段现场调查资料；国家现行有关施工及验收规范、规则、质量技术标准，以及深圳特区在安全文明施工、环境保护、交通组织等方面的规定；5、技术标准及要求建立与本工程结构、环境及地层参数相适应的模型进行数值模拟，分析隧道应力及变形规律，优选最佳施工工序。采用夹土体注浆加固、下洞移动台车支撑等技术，加强施工监控，确保下洞隧道安全。通过对盾构掘进参数的控制，保证同步注浆，并及时进行二次注浆，确保地面沉降可控，防止地面建构筑物破坏。6、施工程序和工艺流程先施工下部隧道，后行施工上部隧道。上下隧道盾构掘进的纵向距离净距不小于40环管片的距离，即60m。采用信息化反馈施工，动态调整物理、材料、空间等参数，始终合理控制推进速度，严格控制土仓压力、出土量及盾构姿态变化。6.1工艺流程框图7、施工方法下洞隧道施工盾构推进过程中，根据此段地质、覆土厚度、地面建筑情况并结合地表隆陷监测结果调整土仓压力，推进速度保持相对平稳，控制好每次的纠偏量，尽量减少对土体的扰动，为管片拼装创造良好的条件。同步注浆量要根据推进速度、出碴量和地表监测数据及时调整，将施工轴线与设计轴线的偏差及地层变形控制在允许的范围内。施工过程同正常施工。通过下洞隧道进行夹土体注浆加固小净距重叠隧道盾构施工夹土体厚度较小，受隧道开挖扰动影响严重，地层承载力不足，上洞隧道施工过程中盾构机姿态控制难度加大，易导致盾构机“栽头”现象。并且在运营阶段，上洞列车的振动也会对上下洞间所夹土体产生震动，进而引起上下洞盾构隧道变形，影响隧道的稳定性，导致管片变形、隧道位移、螺栓松动或受剪等问题。为了增强隧道间土体的抗压、抗剪能力，对上下洞间所夹土体进行了注浆加固处理，以保证重叠隧道的施工安全及后期的运营安全。具体要求：在下洞掘进过程中，首先加大同步注浆量和注浆压力，要求每环注浆量不小于7m3,以保证盾尾的土体与管片空隙及相邻土体的密实性。二次注浆浆液采用水泥-水玻璃双液浆（浆液配合比1：1;水泥浆水灰比1：1,水玻璃模数m=216,浓度35Be'）,注浆压力0.15〜1.10MPa,每孔注浆量不小于11.8m3,要求加固后的土体无侧限抗压强度不小于0.4MPa。在上洞施工中也应加大同步注浆和二次注浆量，并采用同样的方式向洞间所夹土体进行注浆，在二次注浆孔中设置一定长度的注浆管，注浆管距另一隧道的最小距离不应小于50cm。注浆管深入地层中，通过注浆管向上下洞间所夹土体进行注浆，以提高夹土体的强度，浆液采用水泥一水玻璃双浆液，注浆压力为0.5〜1MPa,每孔注浆量不小于1.8m"水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，加固范围为每环均进行，要求加固后的土体无侧限抗压强度不小于0.4Mpa。布孔及注浆范围见图7.2.1.:导剂吧百，L:导剂吧百，L兀Ie上Wft工Pt由吊找孔向至_uk'次it愿,z＜八J.£二；产蜀2辆花笆1111Hl51IUUS\/湿检IHL削吊装扎TK向东土的+蒙为顺利施工，钢花管取与预留注浆孔（即拼装螺丝孔）直径一样的“32mm无缝钢管加工制作。杆段预留800mm长的止浆端，不钻孔，顶端加工成椎形，中间每隔150mm间距梅花形布置“10mm钻孔。钢花管的长度根据上下洞隧道净距现场确定。上洞隧道施工为加强盾构掘进控制，减少下洞的隧道竖向移动和结构内力的变化，上洞盾构施工需遵循以下原则：严格以土压平衡状态土压力计算值为盾构掘进施工的土压设定值，严格以理论出土量为盾构弃土控制值；盾构机竖直方向（高程）的控制原则：严格控制盾构机竖向、水平偏差和倾角偏差，合理控制推进千斤顶行程差，避免大幅度的轴线纠偏动作。由于左、右线隧道净距非常小，为了减小盾构施工对周边土体扰动，减小对下部右线隧道施工的影响，禁止大幅纠偏，纠偏原则为“勤纠、少纠”。同步注浆及时、足量，在盾构机后方通过注浆孔及时进行了二次补浆；在未到重叠隧道段前的加固区域进行刀具的检查，确保刀具的完好性。严格控制主要掘进参数盾构推进过程中，根据此段地质、覆土厚度、地面建筑情况并结合地表隆陷监测结果调整土仓压力，减少压力波动。推进速度保持相对平稳，控制好纠偏量，尽量减少对土体的扰动，加强出土量监控，防止超挖和欠挖，为管片拼装创造良好的条件。同步注浆量要根据推进速度、出碴量和地表监测数据及时调整，将施工轴线与设计轴线的偏差及地层变形控制在允许的范围内。1）土仓压力值的选定严格以土压平衡状态下的土压力计算值为盾构掘进施工的土压设定值，根据计算上部土压为1.2bar，施工中仅可以在项目工程师认可的前提下，进行微量的调整。同时可以通过埋深、土体位移和深层沉降的监测信息，对土压设定值进行修正。2）出碴量的控制考虑到土层松散系数实际每环出碴量控制根据监控量测数据和经验来控制。一般在70方左右。严格以理论出土量为盾构弃土控制值，每环出土量偏差不得超过1m3。为了避免数量统计误差，施工中尽可能将土箱清洗干净。一旦出现超挖现象，必须如实反馈，在后续注浆施工中，将针对性地进行超量注浆。3）推进力和推进速度掘进速度太慢对土体扰动较大且不利于出渣量的控制，速度过快不利于掌子面的稳定，且易造成土仓压力的不稳定性变化。掘进速度及推力的选定以保持土仓压力为目的，根据重叠段确定盾构掘进速度为20〜40mm/min；掘进过程中，根据实际情况，及时、合理调整掘进速度及推力。盾构姿态控制由于地层软硬不均、隧道曲线和坡度变化以及操作等因素的影响，盾构推进不可能完全按照设计的隧道轴线前进，而会产生一定的偏差。当这种偏差超过一定限界时就会使隧道衬砌侵限、盾尾间隙变小使管片局部受力恶化，并造成地层损失增大而使地表沉降加大，因此盾构施工中必须采取有效技术措施控制掘进方向，及时有效纠正掘进偏差。鉴于重叠隧道上洞盾构掘进所在土体已先期扰动，且上下隧道间距较小，必须严格控制盾构掘进竖向偏差，合理选择掘进趋势，较小“栽头”风险。掘进中盾构务必保持平稳推进，适当提高贯入度，减少纠偏，减少对正面土体的扰动。因此，推进过程中将盾构DTA整体抬高3cm，垂直向趋势保持在+3,以防盾构机下沉，将施工测量结果不断地与计算的三维坐标相校核，及时调整。另外，在穿越过程中控制刀盘转向，以免对土体产生较大的扰动。同步壁后注浆盾构施工引起的地层损失和盾构隧洞周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结以及地下水的渗透，是导致地表沉降的重要原因。尤其是重叠段，为了减少和防止沉降，在盾构掘进过程中，要尽快在脱出盾尾的管片背后同步注入足量的浆液材料充填盾尾环形建筑空隙，支撑管片周围岩体；凝结的浆液将作为盾构施工隧道的第一道防水屏障，增强隧道的防水能力；为管片提供早期的稳定并使管片与周围岩体一体化，有利于盾构掘进方向的控制，并能确保盾构隧道的最终稳定。必要时要注双液浆进一步加快管片填充物的固结时间，尽快稳定地层，减少扰动与下沉量。1）注浆材料采用水泥砂浆作为同步注浆材料，该浆材具有结石率高、结石体强度高、耐久性好和能防止地下水浸析的特点。水泥采用P0.32.5,以提高注浆结石体的耐腐蚀性，使管片处在耐腐蚀注浆结石体的包裹内，减弱地下水对管片混凝土的腐蚀。2）浆液配比及主要物理力学指标根据经验，同步注浆拟采用下表所示的配合比。在施工中，根据地层条件、地下水情况及周边条件等，通过现场试验优化确定最合理的配合比。拟定同步注浆浆液的主要物理力学性能应满足下列指标：表7.3.7-1同步注浆配比表（根据现场实际情况适当调整）水泥（kg）膨润土（kg）砂（kg）水（kg）外加剂2501401200401需要根据试验加入-6-

a、胶凝时间：一般为6h,根据地层条件和掘进速度，通过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。对于强透水地层和需要注浆提供较高的早期强度的地段，可通过现场试验进一步调整配比和加入早强剂，进一步缩短胶凝时间。区固结体强度：一天不小于0.5MPa，28天不小于5.4MPa。c、浆液结石率：＞95%，即固结收缩率＜5%，浆液稠度：85cmd、浆液稳定性：倾析率（静置沉淀后上浮水体积与总体积之比）小于5%。3）注浆方法和工艺同步注浆通过同步注浆系统及盾尾的内置注浆管，在盾构向前推进盾尾空隙形成的同时进行，采用双泵四管路（四注入点）对称同时注浆，示意图见图7.3.7。图7.3.7同步注浆示意图4）设备配置搅拌站：自行设计建造的砂浆搅拌站一座，采用JS500搅拌机。同步注浆系统：配备SWHINGKSP12液压注浆泵2台，注浆能力3X12nf/h,8个盾尾注入管口（其