盾构区间重难点分析及对策

盾构区间重难点分析及对策（一）合理的盾构选型是盾构施工的重点盾构穿越地层岩性分布较为复杂，穿越地表沉降控制标准高，复杂的地质环境对盾构的选型要求高，要求盾构机能适应本工程所处地层条件，在该地层中推进时，将地层损失率控制到最小，保证沿线邻近建筑物及公用设施不受损坏。合理的盾构选型对保证施工安全及施工顺利起关键性作用。主要应对措施如下：1、认真研究工程地质和水文地质条件，针对工程特点，明确工程施工对盾构机性能和功能的要求，盾构机设备配置考虑突发事故的处理。2、通过补充地质勘探，进一步查明盾构隧道地层特性等地质条件，为盾构选型提供尽可能详实的地质资料。3、邀请国内盾构施工方面的专家、国内外盾构生产单位等进行现场考察、研究，针对实际情况选配盾构设备及配套设施，采用较为先进设备，同时具备耐磨、耐压、不易损耗等特点。4、在盾构机选型时充分考虑地质勘测资料不准确性的影响，各功能参数选择留有一定余地。（二）盾构施工穿越部分构筑物，如何保证施工安全是重点盾构隧道穿越多座构筑物，地质情况复杂，风险控制将贯穿整个项目施工全过程。主要应对措施如下：1、盾构施工前（1）做好地质补勘工作及沿线详细施工调查，选择合理的盾构设备。（2）由项目部根据施工区段情况制定详细的施工方案，制定合理的盾构掘进参数，制定有针对性的各项施工措施，并下发至每个施工班组。（3）成立以项目领导班子成员为主的应急小组，制定应急救援预案，并对应急材料进行准备。2、盾构穿越过程中（1）根据掘进状况优化掘进参数，调整土仓压力，严格控制出渣量，适当加大注浆量，防止地表沉陷。（2）当地下水含量较大时，可通过盾构机上自带膨润土系统，向土仓内注入一定浓度的膨润土，并通过泡沫系统，向土仓内加入高分子聚合物等减水外加剂，以改良渣土状况，防止螺旋输送机喷涌。（3）加强施工监测，重点部位实行24小时监测，随时将监测数据反馈给项目部相关部门，以指导掘进。3、盾构穿越后根据地表沉降监测情况，及时进行管片背后的二次补强注浆，减少地表后期沉降量。（三）盾构始发、到达应对措施盾构始发及到达普遍为盾构施工的关键控制点，本工程盾构始发及到达端头加固数量多，加固效果较难保证，对始发洞门防水密封要求较高，无疑增大了盾构施工的安全风险。通过采取以下措施可以将盾构始发、到达的风险得到最好的控制：1、盾构始发、到达前（1）编制详细的始发、到达施工方案及应急预案，成立以项目经理为组长的应急小组，准备充足的应急物资。（2）根据各个端头不同的地质情况，采取相应的地层加固措施，各车站端头采用素混凝土连续墙+袖阀管注浆加固方式进行加固。严格控制始发、到达端头地层的加固质量，在盾构机始发、到达前监测地层加固质量，若未达到设计要求应及时补充加固，并进行降水施工。（3）做好盾构始发、到达洞门密封工作，确保临时密封装置起到良好止水效果。在帘布橡胶上涂抹黄油等润滑剂，以免刀盘挂坏帘布橡胶板，影响密封效果。2、盾构掘进过程中（1）严格控制主要掘进参数，减少压力波动，采用低速均匀推进，避免对土体大的扰动，加强泥浆管理和出土量监控，防止超挖和欠挖。（2）加强土压平衡、盾构姿态、同步壁后注浆及监控量测等管理。3、盾构通过后由于盾构始发和到达时几环管片不能进行同步注浆，故在盾构后采用二次注浆方式进行注浆，同时对整个始发和到达段进行二次注浆。（四）盾构下穿、旁穿应对措施高地层损失率将导致地层（地面）下沉，不均匀沉降将导致地层土体的变形，以上两方面是导致地面变形及破坏的根本原因。主要应对措施：1、盾构施工前（1）做好道路、建筑物和管线调查。项目部成立专门的道路、建筑物和管线调查小组，对照设计图，对隧道通过段的地表情况进行详细的调查，准确绘制出道路及两侧建筑物和管线与盾构隧道的位置关系特别是建筑物基础与盾构隧道的位置关系。（2）根据道路、建筑物、管线与盾构隧道的垂直和水平关系，对在盾构施工中对其的影响进行分析、评估、分类。（3）根据评估分类结果，对盾构施工对其影响较大的道路、地面建筑物、管线等分别制定施工时的保护措施，根据建（构）筑物的结构形式及其与隧道的关系，制定其最大沉降和沉降差的警界值。（4）做好协调工作。将盾构预计到达建筑物（包括道路、建筑物、管线等）的时间和可能对建筑物产生的影响告知建筑物的所有者和使用者，与建筑物的所有者一起做好建筑物保护工作。2、盾构施工期间（1）设置试验段，通过试验段施工积累掘进参数，使正常掘进时掘进参数达到最优化，并通过信息反馈对盾构土仓压力进行适时调整。（2）建立完善的变位监制系统，在隧道的两侧埋设沉降观测点，进行系统、全面的跟踪测量，实行信息化施工。根据监测结果及时调整盾构的掘进施工参数，以验证选择施工参数的合理性，保持盾构开挖面的稳定；从盾构施工工艺上控制地层损失，减少建筑物变形。（3）加强盾构推进过程中切口土压、推进速度、推力及扭距等主要技术参数的控制，防止波动过大。（4）加强盾构设备的保养与维修，避免盾构发生故障。（5）严格盾构纠偏量等姿态控制，使盾构均衡匀速施工，减少土压波动对地层的影响。（6）在曲线段，为减少盾构轴线与隧道轴线偏角过大，造成因超挖及地层损失过大而引起的地面变形。采取放慢掘进速度，及时进行纠偏、加大注浆量等工作。（7）在盾构通过时，及时压浆及二次注浆，在衬砌环脱出盾尾的同时，及时同步压浆，并适当加大压浆量，填充隧道和地层间的建筑空隙。在盾构后约10环处再向衬砌背面进行二次注浆，以弥补同步压浆的不足。（8）当采用以上措施后，根据监测信息，当建（构）筑物沉降较大并接近临界值时，应停止盾构掘进。从地面在基础下方布置袖阀注浆管，根据量测反馈资料进行跟踪注浆，其具体做法如下：在建（构）筑物周边地面设置竖直或斜向袖阀注浆管，使注浆管前端位于受影响的基础下方，根据量测资料，对于临近警界值的部分进行跟踪注浆。每次注浆后，应及时冲洗注浆管，以便能多次重复注浆。注浆浆液可采用水泥浆。3、盾构通过后根据监测情况，对沉降量较大地段进行管片背后的二次补强注浆，并继续做好建筑物后期沉降、变形的监测。（五）盾构下穿浏阳河朝阳站～晚报大道站区间，CK33+700～CK33+900下穿浏阳河，隧道顶板距水道底面8.00～10.00m，顶板处为全风化砾岩，全风化砾岩直接交临上部第四系砂卵石层（较薄），施工难度大。1、应对措施：（1）编制盾构下穿浏阳河专项施工方案；编制施工专项应急预案，提前进行各项演练并储备应急物资；做好各项方案及预案交底工作，并在作业前向作业层人员进行施工风险交底和培训；实行领导带班制度。（2）盾构下穿时采用土压模式；提前对盾构机及后配套设备进行检测和维保，确保盾构机机况良好；选用优良的渣土改良材料，采用可靠的渣土改良工艺和配合比，确保渣土改良效果；提前进行试验段掘进，收集相关数据，确定最佳掘进参数，报指挥部组织专家核准，掘进参数调整须由项目总工程师审核；同步注浆量不得低于施工方案确定数量，二次注浆必须在管片脱出盾尾后三环内完成，洞内跟踪注浆根据监测数据及时实施。制定并严格实施专项监测方案，动态调整施工参数，确保安全。（3）需要编制的方案：盾构下穿营盘路隧道专项施工方案、专项监测方案等。2、盾构机下穿浏阳河控制要点（1）在进入区间CK33+700～CK33+900施工之前50m，对刀盘、盾尾密封刷、螺旋输送器、铰接、密封油脂系统、注浆系统等进行一次全面的检查、维修；在进入这两处施工之前20m再次对盾构机进行一次全面的检查，并队盾构机的掘进状态及时进行纠偏调整。

（2）采取土压平衡工况掘进,及时调整土仓压力,确保土压平衡,同时采取措施防止拼装管片时盾构出现后退,保证工作面的土体定。

（3）适时调整掘进参数,防止出现过大的方向偏差。

（4）掘进过程中向土仓内注人泡沫,防止螺旋输送机堵塞和水涌入隧道。合理使用外加剂如稠膨润土和泡沫。加入土仓内的稠膨润土一方面能提高土仓内渣土的易搅拌性，另一方面可和泡沫共同作用降低掌子面处土体的渗透性。如果这样仍不能有效解决土仓内水量较大的问题，采取向土仓内添加其他高分子吸水材料的方法加以解决。

（5)

连续掘进,对地表和建筑物连续监测。及时注浆充填管片与地层之间的环形间隙,防止土体塑性区的扩大,控制地表沉陷。

(6)水压较大时,为防止盾尾被击穿,要及时在尾刷处注油脂。掘进中加强盾尾密封油脂的注入，确保盾尾密封效果；加强中体与盾尾铰接处的密封效果，防止地下水涌入；具体措施为定期、定量、均匀地压注盾尾油脂；合理确定同步注浆的压力，以免浆液进入盾尾；

(7)

严格控制管片拼装质量，保证拼装好的管片与盾壳之间的间隙；盾构推进过程中合理的利用铰接千斤顶；加强盾构掘进姿态监测和管片选型工作，确保管片脱出盾尾后的防水效果和较好的隧道线型.(8)加强对地面和隧道的监测，坚持信息反馈法施工，通过信息反馈优化掘进参数。

加强监测力度，采用声纳法或水中设立观测桩法进行江底沉降监测；对江堤进行人工布点及时监测，确保盾构过江的安全。

（六）盾构穿越溶洞盾构区间溶洞多，地铁车站～晚报大道站区间据勘察揭露，部分砾岩、钙质砾岩、灰砾岩及泥灰岩中揭露溶洞，M5Z1-031号孔于强风化泥质粉砂岩中揭露溶蚀空洞；M5Z2-A073号孔于卵石～中风化钙质砾岩之间揭露溶蚀空洞。开元西路站～万家丽北路站区间勘察M5Z2-073揭露溶蚀空洞，埋藏深度16.0~31.8m，纵穿隧道洞身，且该处结构底板下仍有9.2m深的溶蚀空洞。针对溶洞等不良地质，采取以下措施：1、盾构通过不良地层段之前进行地质雷达探测，对存在风险部位进行打孔注浆及优化掘进参数等相关措施。隧道主要位于圆砾层中时，盾构掘进对盾构刀盘磨损较严重，同时圆砾半径普遍在1-2cm，应重点考虑盾构出土顺畅。复合式土压平衡盾构机向土舱内注入泥土、泥浆或高浓度泥浆，经搅拌后塑流性提高，不渗水，稳定掘削面容易；并且还可通过检测土舱内压控制推进量，以及往掘削面上和土舱内注入添加剂（膨润土或高效发泡剂）来确保掘削面稳定。2、岩溶段掘进施工时，对结构底板下5m、侧壁3m范围溶洞进行处理。无填充溶洞和半填充溶洞:对洞径大于2m的无填充溶洞和半填充溶洞，先采用吹砂处理，后采用注浆加固的方法；对小于2m的无填充溶洞和半填充溶洞，可采用注浆填充。根据每个钻孔溶洞的情况，对不同的溶洞采取不同的处理方法。

采用压力注浆的方法进行填充加固，注浆压力从低到高，间歇、反复压浆，采用以下注浆方式：

（1）花管注浆：隧道两侧已埋设花管的钻探孔

（2）PVC袖阀管注浆：溶洞填充均匀，加固位置可控性强，主要是新增加钻孔和隧道中间钻探孔。

（3）注浆材料

周边孔：纯水泥浆+水玻璃；

中央孔：纯水泥浆。

（4）注浆间歇时间

每次间隔6~10小时。（5）注浆终止标准

注浆终压达到设计终压，注浆量达到设计注浆量的80%

；或虽未达到设计终压,

但注浆量已达到设计注浆量,

即可结束本孔注浆。3、施工注意事