长沙火车南站~光达站区间盾构穿越特殊地段施工设计方案

'目录1编制依据12设计概况12.1盾构穿越卵石地层12.2盾构下穿建筑物12.3盾构穿越浏阳河23施工难点及解决措施34施工筹划45穿越特殊地段技术措施55.1穿越卵石层技术措施55.1.1设备改造55.1.2盾构推进参数设计55.1.3渣土改良105.1.4同步注浆及二次注浆115.2穿越建筑物技术措施145.2.1盾构推进参数设计145.2.2渣土改良195.2.3同步注浆及二次注浆195.3穿越浏阳河技术措施225.3.1设备检查225.1.2盾构推进参数设计235.1.3渣土改良275.1.4同步注浆及二次注浆286监测措施316.1特殊段监测布点316.1.1穿越砂卵石地层监测316.1.2下穿民房段监测326.1.3下穿浏阳河段监测336.2监测技术要求337质量、安全保证措施337.1质量保证措施337.1.1盾构掘进质量控制337.1.2同步注浆质量控制347.1.3管片安装质量控制357.1.4隧道防水工程质量控制357.2安全施工保证措施367.2.1施工场地安全管理措施367.2.2施工机械安全管理措施367.2.3施工用电安全措施378工程风险及应急措施388.1工程风险源分析398.2应急措施40 1编制依据《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）2003年版《盾构法隧道工程施工及验收规程》（GB50446-2008）《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》（JGJ28-86）《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ52-92）a、《长沙火车南站-光达站区间结构隧道平纵断面设计图、盾构管片模板图和管片配筋图》b、《长沙火车南站-光达站区间结构端头加固、建筑物保护和加固图》c、《长沙火车南站-光达站区间地质勘察报告》2设计概况根据设计蓝图，长沙火车南站-光达站区间盾构隧道盾构施工主要有穿越砂卵石地层、建筑物（主要为2层民房）以及浏阳河。2.1盾构穿越卵石地层长沙火车南站-光达站区间里程Y（Z）DK21+100.000~Y（Z）DK21+210.000段隧道下半部为强分化泥质粉砂岩地层，上半部为砂卵石地层，砂卵石地层是典型的力学不稳定地层，其结构松散、无胶结，卵石粒径大小不等，且卵石空隙多被中、粗砂充填，在无水状态下，颗粒之间点对点传力，地层反应灵敏，刀盘旋转切削时，刀盘与卵石层接触压力不等，导致破坏原来相对稳定或平衡状态的围岩，引起较大的围岩扰动，使掌子面失去约束而不稳定，从而引起较大的地面塌陷。同时，砂卵石地层扰动后的地面沉降具有滞后性，沉降监测较难发现。2.2盾构下穿建筑物长沙火车南站-光达站区间里程Y（Z）DK20+350.00~Y（Z）DK20+450.00和Y（Z）DK20+910.00~Y（Z）DK20+970.00段隧道穿越数栋1—2层民宅，为砖混结构，无基础或浅基础。覆土主要为素填土、粉质粘土、粉土、卵石及强风化泥质粉砂岩。稍有沉降，即会造成民房开裂，甚至倒塌。 区间隧道穿越民房剖面图2.3盾构穿越浏阳河（1）长沙火车南站-光达站区间里程Y（Z）DK20+350.000~Y（Z）DK20+500.000及Y（Z）DK20+850.000~Y（Z）DK21+200.000段属浏阳河河堤加固段。隧道上层覆土为强风化泥质粉砂岩、卵石、粘土、粉质粘土及素填土层，管片壁后建筑空隙易与浏阳河河底串通，形成管涌，威胁河堤安全。（2）长沙火车南站-光达站区间里程Y（Z）DK20+500.000~Y（Z）DK20+850.000段隧道穿越浏阳河。在最不利断面处YDK20+662.092，区间隧道覆土主要为卵石层及强风化泥质粉砂2种透水岩层。由于总工期要求，盾构下穿浏阳河施工在雨季，浏阳河河面宽350余米，隧道下穿段属于富水地段，地下水与地表水联系紧密，补给快，地下水流速大。区间隧道与浏阳河关系图（剖面） 3施工难点及解决措施1、盾构隧道穿越砂卵石地层。砂卵石地层中卵石颗粒主要倚靠直角的摩擦咬合作用维持区域土体稳定。盾构掘进时，刀盘会对周围土体造成一定的扰动，卵石将会松动、掉落，在刀盘切口环上方形成较大的塌落区，造成地层缺失、地面沉降。同时，砂卵石地层盾构施工，刀盘（刀具)、螺旋输送机、搅拌臂以及承压墙磨损严重。施工中，需解决刀盘（刀具）、螺旋机、搅拌臂以及承压墙的磨损严重等问题。应对措施：（1）在盾构机穿越砂卵石地层前，做好盾构机设备检修工作，对刀盘进行合理的改造处理，对切削刀具进行耐磨性改良，在进入砂卵石地层前，提前对磨损的刀具进行更换，避免在砂卵石地层中换刀。（2）设置合理的掘进参数，如总推力，刀盘转速，螺旋机转速等，保证土仓压力与掌子面侧向土压力相匹配；控制纠偏量，避免蛇形掘进，减少盾构机对土层的扰动；加强出土量控制，避免多出土。（3）做好渣土改良：加大泡沫掺入量，降低砂卵石与刀盘（刀具）、搅拌臂、螺旋机以及承压墙的摩擦力，增加设备使用寿命；掺入外加剂、控制加水量，防止砂土离析的同时，也注意控制土仓温度，防止渣土烧结产生泥饼；发现螺旋机喷涌或渣土离析时，加入发酵的膨润土进行改良，改善土体和易性，以加强出土控制及减少设备磨损。（4）加强同步注浆管理，确保管片壁后充填密实。盾构穿越后，对扰动后的砂卵石地层段进行二次注浆加固，填充砂卵石流失后产生的空洞，确保管片所处地层的稳定，避免地面塌陷。二次注浆浆液采用水泥+水玻璃混合双液浆。2、盾构下穿民房此段隧道地面为数栋1—2层民宅，为砖混结构，无基础或浅基础。地面略有沉降，可能造成房屋开裂、垮塌等事故发生。应对措施：（1）根据技术要求，设置合理的推进参数，严格控制推进速度，确保匀速推进。（2）下穿民房段，加强地面监测。及时调整推进参数，及时进行二次注浆，确保房屋安全。 （3）民房段推进时，应做好渣土改良工作，防止刀盘结泥饼，避免在下穿民房地段停机清理泥饼。（4）民房段，覆土厚度小，且存在较厚卵石层，盾构下穿民房后，立即对扰动地层进行二次注浆加固。3、盾构下穿浏阳河浏阳河河面宽350余米，河底标高约24.9m。该段属于富水地段，地下水与地表水联系紧密，补给快，地下水流较大。隧道覆土主要为卵石层及强风化泥质粉砂岩层，盾构机推进时，易产生透水、冒顶等问题。成型隧道的管片壁后土层如果不密实，河水对管片的腐蚀作用将极为严重。应对措施：（1）施工前进一步查明工程地质和水文地质条件和河床状况。（2）施工前，应对盾构机进行全面检查和处理。避免中间停机，采用可靠的耐磨刀具和盾尾密封，避免在河底换刀。并必须配备足够的排水设施。（3）设定合理的土仓压力，加强掌子面管理与掘进参数控制，防止冒浆和地层坍塌。严格控制盾构推进速度，确保匀速通过。（4）加强渣土改良，防止穿越时刀盘结泥饼。（5）加强监控量测，及时反馈信息，信息化施工。盾构通过期间，加强监测，并及时反馈到施工人员。（6）过浏阳河段（Y(Z)DK20+500.000--Y(Z)DK20+850.000），加强同步注浆，下穿完成后，对扰动地层进行二次注浆，及时稳定地层，确保隧道安全，浆液采用水泥浆液+水玻璃浆混合双液浆。浏阳河河堤段Y（Z）DK20+350～20+500和Y（Z）DK20+850～21+200盾构管片采用3孔特殊管片，对地层进行注浆加固。确保河堤安全。4施工筹划长沙火车南站-光达站区间盾构隧道沿线推进过程中，将先后穿越砂卵石地层、下穿建筑物以及下穿浏阳河。盾构始发穿越砂卵石层下穿建筑物下穿浏阳河 在穿越上述特殊地段前，应详细了解该区段的地质状况，做好应急预案措施；做好机械设备检修工作。根据地面情况，制定换刀计划，合理选择换刀位置，及时更换刀具，避免盾构机在特殊地层中长时间停留，造成地面沉降。穿越浏阳河前还应采取可靠地耐磨刀具和盾尾密封，避免在穿越过程中换刀和更换盾尾密封，并配备足够的排水设施设备。盾构机穿越这些特殊地层时，严格控制掘进参数，采用泡沫剂和膨润土等外加剂对渣土进行改良，减少盾构推进对围岩的影响，保持掌子面的稳定性。穿越砂卵石层掌子面稳定性差，采取向土仓加外加剂的方式增加土仓中渣土的流塑性以保持掌子面的稳定；严格控制出土量，加强同步注浆和二次注浆，增强围岩自稳性，减少地层的后期沉降；加强施工监测，及时反馈信息以指导施工。5穿越特殊地段技术措施5.1穿越卵石层技术措施5.1.1设备改造1、刀盘、刀具优化将刀盘开口处的连接辐条进行优化，降低卵石卡死在刀盘开口处的几率，防止进出不畅。在砂卵石地层中，刀具的磨损型式主要包括石英砂对刀具产生的磨损和卵石对刀具的撞击损伤。在这种地质条件下进行盾构施工，对刀具的的硬度、耐磨度有较高要求。针对此种地质条件，需要将盾构的刀具进行更换。滚刀将采用耐磨度及硬度较高的碳化钨合金作为刀圈材料；刮刀表面将焊接整体合金块，加强刮刀的耐磨性、耐撞击及抗疲劳性。2、渣土改良系统改造渣土改良系统中有5条管路可以对掌子面的渣土进行改良。穿越砂卵石地层时，其中3条用来注入泡沫、空气及水混合物，进行渣土改良、润滑刀具；1条管路注入外加剂，防止水土离析造成螺旋机喷涌；1条管路注入自来水，以改善渣土流塑性及降低土仓温度。5.1.2盾构推进参数设计以ZDK21+210.000断面处隧道的上层覆土的地质情况进行推进参数设计，该断面地质情况如下表：地层代号岩土名称重度凝聚力c内摩擦角土层厚度 (KN/m3)(kPa)φm静止侧压力系数ka1-4耕土17.51280.50.352-1粉质粘土18.550152.70.452-2粉土18.520180.50.552-3细砂1910203.50.402-5卵石21.50351.00.605-1强风化泥质粉砂岩21.50250.80.55稳定水位深度h=3.6m隧道顶板埋深H=34.6－（23.341-0.86）-6=6.2m土在水中的浮容重为γ土浮=γ土－γ水土的平均重度γ土浮=<17.7×0.5+18.5×2.7+18.5×0.5+（19-10）×3.5+（21.5-10）×1.0>/（0.5+2.7+0.5+3.5+1.0）=13.54KN/m3。由于洞顶埋深＜2D（D为盾构直径），按全部松土压力作用于盾体上，根据水土分算法，加上土层的静水压力即为洞顶压力：隧道顶部正压力：P顶=P土+P水=γ土H土+γ水H水=13.54×6.2+10×(6.2-3.6)=96.55KN/m2隧道顶部侧压力：P顶侧=P土×ka+P水=13.54×6.2×0.4+10×(6.2-3.6)=59.58KN/m2（细砂层侧压系数ka=0.40）隧道中心侧压力：P顶侧=P土×ka+P水=13.54×（6.2+3.12）×0.6+10×(6.2+3.12-3.6)=132.92KN/m2（卵石层侧压系数ka=0.60）底部侧压：P底侧=γ土×(H土+D)×ka+γ水(H+D)水=13.54×(6.2+6.25)+10×(6.2-3.6+6.25)=144.12KN/m2底部抗力：P底抗=P顶+Wg/(DL)=96.55+3430/(6.25×7.5)=169.72KN/m2式中：Wg-盾构及附属物总重=350t=350×9.8=3430KN；D-盾构机盾体外径；L-盾构机盾体长度。1、土仓压力 盾构穿越砂卵石地层过程中，严格控制土仓压力，尽量减少土仓压力的波动，以降低对周边围岩的扰动。土仓压力控制如下表：土仓压力表1#2#、3#4#、5#土仓压力控制值（bar）0.81.31.5盾构在穿越施工中均可参照以上方法来求取平衡压力的设定值。由于砂卵石地层无建筑物，具体穿越时可控制土仓压力略低于设计压力0.1～0.2bar，实施适当的欠压推进，保证推进速度的同时，降低盾构总推力，刀盘削切土体时的摩擦力也因此随之降低。2、盾构推力①、土压平衡模式掘进时土层对盾构机的摩擦阻力:F1=μ磨·π·D·L·(P顶+P顶侧+P底侧+P底抗)／4=0.3×3.14×6.25×7.5×(96.55+59.58+144.12+169.72)/4=5188.03KN②、盾构支撑土体所受的轴向阻力F2=S×P中=(3.14×6.252/4)×132.92=4075.87KN③、盾尾刷与管片之间的摩擦阻力（以2环管片计算）：F3=μ磨·2W管=0.5×2×200=200kN④、后部拖车的牵引阻力F4=μ磨·W拖=0.5×1700=850kN⑤、切土所需推力刀盘配置40把正面刮刀及8把边缘刮刀，8把边缘刮刀效果相当于80把正面刮刀，每把刮刀切土的压力需要5.6KN；因此，土压平衡掘进时:F5≈(80+40)×5.6=672kN土压平衡掘进时盾构所需的总推力为：F=F1+F2+F3+F4+F5=5188.03+4075.87+200+850+672=10985.9KN3、盾构扭矩盾构总扭矩： T=T1+T2+T3+T4+T5+T6+T7+T8+T9式中：T1—盘形滚刀切削土体所需的扭矩T2—由于刀盘自重所产生的抵抗旋转的扭矩T3—刀盘正面推力所产生的抵抗旋转的扭矩T4—刀盘密封装置抵抗旋转的扭矩T5—刀盘正面的摩擦扭矩T6—刀盘周边的摩擦扭矩T7—刀盘背面的摩擦扭矩T8—刀盘开口处切削碴土所需的扭矩T9—土仓内的搅动力矩①、盘形滚刀切削土体所需的扭矩：T1=0.28×Dc·n·f·k=0.28×6.28×20×34×0.12=143.49KN.m式中：Dc—开挖直径，6.28mn—滚刀数量，34把f—每把滚刀上的力，20tk—刀具系数，0.08～0.12，取1.2②、刀盘自重所产生的抵抗旋转的扭矩：T2=G·g·R·μ2=65×9.8×3.14×0.004=8.0KN.m式中：G-刀盘自重，65tR-刀盘半径，3.14μ-刀盘系数③、刀盘正面推力所产生的抵抗旋转的扭矩：T3=Wr·R2·μ2=2878.22×2.54×0.004=29.24KN.m式中：Wr—刀盘正面的推力，按下式计算Wr=ξ·π·Rc2·P中+(π/4)(d22－d12)Pw=0.67×3.14×3.142×132.92+(3.14/4)(2.072－1.262)×57.2 =2878.22KN④、刀盘密封装置抵抗旋转的扭矩：T4=2π·μ3·Fs(ns1·Rs12+ns2·Rs22+ns3·Rs32)=2×3.14×0.2×1.47×(3×2.222+3×2.282+1×2.282)=65.7KN.m⑤、刀盘正面的摩擦扭矩：T5=2/3·ξ·π·μ1·Rc3·P中=2/3×0.67×3.14×0.10×3.143×132.92=577.16KN.m⑥、刀盘周边的摩擦扭矩：T6=Rc2·2π·LK·μ·Pr=3.142×2×3.14×0.6×0.10×135.83=504.63KN.m式中：Pr=(96.55+132.92+144.12+169.72)/4=135.83KN/m2LK-刀盘宽度⑦、刀盘背面的摩擦扭矩：T7=2/3·ξ·π·μ1·Rc3·Pch/2=2/3×0.67×3.14×0.15×3.142×106.34=346.31KN.m假定密封仓内碴土压力值为刀盘正面侧向土压值的80%，即Pch=0.8×P中=0.8×132.92=106.34KN，土仓内渣土高度为土仓的一半。⑧、刀盘开口处切削碴土所需的扭矩：T8=2/3·π·τ·Rc3(1-ξ)·1/2=2/3×3.14×35.62×3.143×(1-0.67)×1/2=380.9KN.mτ—碴土的抗剪强度，因碴土在密封仓与泡沫等添加剂搅拌后饱和含水，故抗剪强度较低，可取其C=0，取内摩擦角φ=15.0o，σ=P中τ=C+σ·tanφ=0+132.92×tan15o=35.62KN/m2⑨、土仓内的搅动力矩T9=2π(r22-r12)Lcτ/2=2×3.14×(2.42-1.922)×0.6×45.42×1/2 =177.44KN.m盾构总扭矩：T=T1+T2+T3+T4+T5+T6+T7+T8+T9=143.49+8+29.24+65.7+577.16+504.63+346.31+380.9+177.44=2232.87KN.m4、出土量控制盾构机刀盘开挖直径为6280mm，掘进进尺为每环1500mm，所以每环土方量：V＝π/4×D2×L×K＝π/4×6.282×1.5×1.3＝60m3式中：D：刀盘直径，6.28m；L：掘进进尺，1.5m；K：渣土松散系数，取1.3。5、隧道轴线控制盾构轴线控制偏离设计轴线不大于±50mm，每环纠偏量不大于10mm；地面沉降量控制在-30mm～+10mm，速率≤±3mm/12小时，达到报警值时，停机注浆处理。参数项目控制值1#土仓压力0.8bar总推力10985.9KN刀盘扭矩≤2245.87KN.m推进速度15～30mm/min刀盘转速1.0～1.2r/min螺旋机转速根据土仓压力调整出土量60m3/环线性控制±50mm5.1.3渣土改良 盾构穿越砂卵石地层，往往会出现刀盘扭矩增大、掌子面失稳、出土难控制、渣土离析、螺旋机喷涌、螺旋机出土不畅等现象。根据以往穿越砂卵石地层的施工经验，注入泡沫可以有效的改善土体的流塑性及透水性，达到稳定掌子面的效果，同时泡沫膨化土体、润滑刀具，可以有效的降低刀盘扭矩、保护刀具；根据渣土性状，适时的注入外加剂可以很好的改善渣土离析现象，防止螺旋机喷涌、出土量无法控制的现象出现；同时，防止渣土过于粘稠，导致螺旋机出土不畅，可以通过第5根改良管路注入自来水，进行补救性改良。具体改良参数如下：项目泡沫管路12345空气流量（L／min）200～250200～250200～250外加剂6～8m3加水7～9m3混合液流量（L／min）25～3025～3025～30泡沫浓度3.0%FER10～15FIR13%～16%5.1.4同步注浆及二次注浆1、同步注浆参数的确定（1）注浆压力p=γh/980+（0.12～0.13）式中p：浆液出口压力（MPa）；h：隧道上部覆土厚度（m）；γ：覆土层的平均容重（KN/m3）。同步注浆压力应略大于各注入点位置的静止水土压力，并避免浆液进入土仓中。注浆压力过大，会导致地面隆起和管片变形，还易漏浆；注浆压力过小，则浆液填充速度赶不上建筑空隙形成速度，又会引起地面沉陷。注浆压力可取大于静止水土压力0.5～1.0bar。根据体育公园站～杜花路区间施工经验，1#、4#注浆孔注浆压力取2.5bar左右，2#、3#注浆孔注浆压力控制在3.0bar左右。（2）同步注浆配合比采用水泥、粉煤灰、膨润土、细砂为配置同步注浆浆液的主要材料。水泥调控浆液凝固的强度，粉煤灰主要做为调节浆液的初凝时间、浆液和易性的材料，膨润土用以减缓浆液的离析以及降低浆液泌水率，细砂作为填充材料。砂卵石地层同步注浆浆液要求具备以下几个性能：①、良好的和易性，便于压送；②、适当的初凝时间，以适应盾构隧道长距离输送的要求； ③、良好的充填性能，凝固后体积收缩率小，泌水率低；④、凝固后，有较好的不透水性能。根据体育公园站～杜花路区间的施工经验及砂卵石地层对浆液的的特殊要求，经实验验证，同步注浆配合比采用以下配合比：同步注浆配合比（/m3）配合比水泥（Kg）砂（Kg）粉煤灰（Kg）水（Kg）膨润土（Kg）初凝时间泌水率A3006404005001006.8h1.83%（3）注浆量控制盾构机刀盘直径6280mm，管片外径6000mm。建筑空隙体积：V=π×（D2-d2）×L/4=4.05m3式中：D：刀盘直径；d：管片外径；L：管片宽度。同步注浆量：Q=K×V式中：K：浆液填充系数，取值1.5～2.5，砂卵石地层确定充填系数为2.0。砂卵石地层注浆量控制：Q=8.0m3若实际施工中，出现以下情况：①、掌子面塌方、导致盾构机多出土；②、盾构机发生较大纠偏导致土体损失；③、曲线地段推进超挖引起的土体损失。则需加大同步注浆量。2、二次注浆在穿越砂卵石地层时，地层加固二次注浆量：Q=V*n*α*(1+β)，其中：V为注浆加固土体的体积；n为地层孔隙率，为确保加固效果不小于50%；α为地层填充系数，取0.8；β为浆液消耗系数，取0.2。二次补注浆加固方式见下图：二次注浆示意图 是否达到注浆要求进行浆液配比试验注浆材料进场水泥浆拌制压入注浆泵单项注浆逆止阀注入停止水玻璃液拌制压入注浆泵否是否（1）二次注浆施工工艺二次注浆采用人工手动控制。注浆顺序根据实际情况确定，同一环管片严格按“先拱顶后两腰，两腰对称”的方法注入。每个循环结束后立即用水对注浆管进行清洗，使注浆管路的管壁润滑良好，防止浆液凝固造成堵管现象。（2）二次注浆配合比二次注浆浆液采用双液浆（水泥浆+水玻璃）。水泥浆液水灰比0.7，水玻璃波美度为38°Bé。水泥浆与水玻璃浆液体积比1：1。 （3）二次注浆控制标准(1)、注浆压力达到0.6～0.8MP。(2)、注浆量达到设计注浆量,注浆效果达到注浆的目的。(3)、当发现管片有明显变形，应停止注浆。5.2穿越建筑物技术措施5.2.1盾构推进参数设计以ZDK20+950.000断面处隧道的上层覆土的地质情况进行推进参数设计，该断面地质情况如下表：地层代号岩土名称重度(KN/m3)凝聚力c(kPa)内摩擦角φ土层厚度m静止侧压力系数ka1-3素填土17.51081.300.302-1粉质粘土18.550152.300.452-2粉土18.520203.600.452-5卵石21.50354.000.605-1强风化泥质粉砂岩21.50253.200.555-2中风化泥质粉砂岩22.520035至底板以下0.65稳定水位深度h=8.00m隧道顶板埋深H=15.29m土在水中的浮容重为γ土浮=γ土－γ水土的平均重度γ土浮=<17.5×1.30+18.5×2.30+18.5×3.60+21.5×0.8+（21.5-10）×3.2+（21.5-10）×3.20+22.5×0.89>/（1.30+2.30+3.60+4.00+3.20+0.89）=15.87KN/m3。洞顶埋深大于2D（D为盾构直径），按静止土压力计算，根据水土分算法，静止土压力加上土层的静水压力即为洞顶压力：隧道顶部正压力：P顶=P土+P水=γ土H土+γ水H水=15.87×15.29+10×(15.29-8.00)=315.55KN/m2隧道顶部侧压力：P顶侧=P顶×ka=315.55×0.3=94.66KN/m2 （中分化泥质粉砂岩侧压系数ka=0.3）隧道中心侧压力：P中侧=P中×ka=【15.87×（15.29+3.12）+10×(15.29-8.00)】×0.3=109.52KN/m2（中分化泥质粉砂岩侧压系数ka=0.3）底部侧压：P底侧=【γ土×(H土+D)+γ水(H+D)水】×ka=【15.87×(15.29+6.25)+10×(15.29-8.00)】×0.3=124.42KN/m2（中分化泥质粉砂岩侧压系数ka=0.3）底部抗力：P底抗=P顶+Wg/(DL)=315.55+3430/(6.25×7.5)=388.72KN/m2式中：Wg-盾构及附属物总重=350t=350×9.8=3430KN；D-盾构机盾体外径；L-盾构机盾体长度。1、土仓压力盾构穿越建筑物地层过程中，严格控制土仓土压力，尽量减少土仓压力的波动，以降低对周边围岩的扰动。土仓压力控制如下表：土仓压力表1#2#、3#4#、5#土仓压力控制值（bar）1.01.31.6盾构在穿越施工中均可参照以上方法来求取平衡压力的设定值。具体穿越时可控制土仓压力略高于设计压力0.1～0.2bar，实施适当的高压推进，使地面呈微隆起状态，以弥补盾构穿越后产生的后期沉降。2、盾构推力①、土压平衡模式掘进时土层对盾构机的摩擦阻力:F1=μ磨·π·D·L·(P顶+P顶侧+P底侧+P底抗)／4=0.3×3.14×6.25×7.5×(315.55+94.66+124.42+388.72)/4=10192.92KN②、盾构支撑土体所受的轴向阻力F2=S×P中=(3.14×6.252/4)×109.52=3358.33KN③、盾尾刷与管片之间的摩擦阻力（以2环管片计算）：F3=μ磨·2W管=0.5×2×200=200kN④、后部拖车的牵引阻力F4=μ磨·W拖=0.5×1700=850kN ⑤、切土所需推力刀盘配置40把正面刮刀及8把边缘刮刀，8把边缘刮刀效果相当于80把正面刮刀，每把刮刀切土的压力需要5.6kN；因此，土压平衡掘进时:F5≈(80+40)×5.6=672kN土压平衡掘进时盾构所需的总推力为：F=F1+F2+F3+F4+F5=10192.92+3358.33+200+850+672=15273.25KN3、盾构扭矩盾构总扭矩：T=T1+T2+T3+T4+T5+T6+T7+T8+T9式中：T1—盘形滚刀切削土体所需的扭矩T2—由于刀盘自重所产生的抵抗旋转的扭矩T3—刀盘正面推力所产生的抵抗旋转的扭矩T4—刀盘密封装置抵抗旋转的扭矩T5—刀盘正面的摩擦扭矩T6—刀盘周边的摩擦扭矩T7—刀盘背面的摩擦扭矩T8—刀盘开口处切削碴土所需的扭矩T9—土仓内的搅动力矩①、盘形滚刀切削土体所需的扭矩：T1=0.28×Dc·n·f·k=0.28×6.28×20×34×0.12=143.49KN.m式中：Dc—开挖直径，6.28mn—滚刀数量，34把f—每把滚刀上的力，20tk—刀具系数，0.08～0.12②、刀盘自重所产生的抵抗旋转的扭矩：T2=G·g·R·μ2=65×9.8×3.14×0.004 =8.0KN.m式中：G-刀盘自重，65tR-刀盘半径，3.14μ-刀盘系数③、刀盘正面推力所产生的抵抗旋转的扭矩：T3=Wr·R2·μ2=2392.85×2.54×0.004=24.31KN.m式中：Wr—刀盘正面的推力，按下式计算Wr=ξ·π·Rc2·P中+(π/4)(d22－d12)Pw=0.67×3.14×3.142×109.52+(3.14/4)(2.072－1.262)×57.2=2392.85KN④、刀盘密封装置抵抗旋转的扭矩：T4=2π·μ3·Fs(ns1·Rs12+ns2·Rs22+ns3·Rs32)=2×3.14×0.2×1.47×(3×2.222+3×2.282+1×2.282)=65.7KN.m⑤、刀盘正面的摩擦扭矩：T5=2/3·ξ·π·μ1·Rc3·P中=2/3×0.67×3.14×0.10×3.143×109.52=475.55KN.m⑥、刀盘周边的摩擦扭矩：T6=Rc2·2π·LK·μ·Pr=3.142×2×3.14×0.6×0.10×230.84=857.59N.m式中：Pr=(315.55+94.66+124.42+388.72)/4=230.84KN/m2⑦、刀盘背面的摩擦扭矩：T7=2/3·ξ·π·μ1·Rc3·Pch/2=2/3×0.67×3.14×0.10×3.143×87.616/2=190.22KN.m假定密封仓内碴土压力值为刀盘正面侧向土压值的80%，即Pch=0.8×P中=0.8 ×109.52=87.616KN⑧、刀盘开口处切削碴土所需的扭矩：T8=2/3·π·τ·Rc3（1-ξ)/2=2/3×3.14×39.15×3.143(1-0.67)/2=418.64KN.mτ—碴土的抗剪强度，因碴土在密封仓与泥浆等添加剂搅拌后饱和含水，故抗剪强度较低，可近似地取其C=9.8KN/m2，取内摩擦角φ=15.0o，σ=P中τ=C+σ·tanφ=9.8+109.52×tan15o=39.15KN/m2⑨、土仓内的搅动力矩T9=2π(r22-r12)Lcτ/2=2×3.14×(2.42-1.922)×0.6×39.15/2=152.95KN.m盾构总扭矩：T=T1+T2+T3+T4+T5+T6+T7+T8+T9=143.49+8+24.31+65.7+475.55+857.59+190.22+418.64+152.95=2336.45KN.m4、出土量控制盾构机刀盘开挖直径为6280mm，掘进进尺为每环1500mm，所以每环土方量：V＝π/4×D2×L×K＝π/4×6.282×1.5×1.3＝60m3式中：D：刀盘直径，6.28m；L：掘进进尺，1.5m；K：渣土松散系数，取1.3。5、隧道轴线控制盾构轴线控制偏离设计轴线不大于±50mm，每环纠偏量不大于10mm；地面沉降量控制在-30mm～+10mm，速率≤±3mm/12小时，达到报警值时，停机注浆处理。参数项目控制值1#土仓压力1.0bar总推力≤1600KN刀盘扭矩≤2400KN.m 推进速度15～30mm/min刀盘转速1.3～1.5r/min螺旋机转速根据土仓压力调整出土量60m3/环线性控制±50mm5.2.2渣土改良盾构穿越建筑物时，根据以往的施工经验，注入泡沫可以有效的改善土体的流塑性及透水性，达到稳定掌子面的效果；同时，防止渣土过于粘稠，导致螺旋机出土不畅，可以通过第5根改良管路注入自来水，进行补救性改良。具体改良参数如下：项目泡沫管路12345空气流量（L／min）200～250200～250200～250200～250加水10～13m3混合液流量（L／min）25～3025～3025～3025～30泡沫浓度3.0%FER10～15FIR13%～16%5.2.3同步注浆及二次注浆1、同步注浆参数的确定（1）注浆压力p=γh/980+（0.12～0.13）式中p：浆液出口压力（MPa）；h：隧道上部覆土厚度（m）；γ：覆土层的平均容重（KN/m3）。同步注浆压力应略大于各注入点位置的静止水土压力，并避免将浆液进入土仓中。注浆压力过大，会导致地面隆起和管片变形，还易漏浆；注浆压力过小，则浆液填充速度赶不上建筑空隙花路区间施工经验形成速度，又会引起地面沉陷。注浆压力可取大于静止水土压力0.4～0.8bar。根据体育公园站～杜，1#、4#注浆孔注浆压力取3.0bar左右，2#、3#注浆孔注浆压力控制在3.3bar左右。（2）同步注浆配合比 采用水泥、粉煤灰、膨润土、细砂为配置同步注浆浆液的主要材料。水泥调控浆液凝固的强度，粉煤灰主要做为调节浆液的初凝时间、浆液和易性的材料，膨润土用以减缓浆液的离析以及降低浆液泌水率的作用，细砂作为填充材料。同步注浆浆液要求具备以下几个性能：①、良好的和易性，便于压送；②、适当的初凝时间，以适应盾构隧道长距离输送的要求；③、良好的充填性能，凝固后体积收缩率小，泌水率低；④、凝固后，有较好的不透水性能。根据体育公园站～杜花路区间的施工经验，经实验验证，同步注浆配合比采用以下配合比：同步注浆配合比（/m3）配合比水泥（Kg）砂（Kg）粉煤灰（Kg）水（Kg）膨润土（Kg）初凝时间泌水率B2506404805001007.3h2.01%（3）注浆量控制盾构机刀盘直径6280mm，管片外径6000mm。建筑空隙体积：V=π×（D2-d2）×L/4=4.05m3式中：D：刀盘直径；d：管片外径；L：管片宽度。同步注浆量：Q=K×V式中：K：浆液填充系数，取值1.5～2.5，过建筑物确定充填系数为2.0。过建筑物注浆量控制：Q=8.0m3若实际施工中，出现以下情况：①、掌子面塌方、导致多盾构多出土；②、盾构机发生较大纠偏导致土体损失；③、曲线地段推进超挖引起的土体损失。 则需加大同步注浆量，。2、二次注浆在盾构穿越建筑物时，地层加固二次注浆量：Q=V*n*α*(1+β)，其中：V为注浆加固土体的体积；n为地层孔隙率，为确保加固效果不小于50%；α为地层填充系数，取0.8；β为浆液消耗系数，取0.2。二次补注浆加固方式见下图：（1）二次注浆施工工艺是否达到注浆要求进行浆液配比试验注浆材料进场水泥浆拌制压入注浆泵单项注浆逆止阀注入停止水玻璃液拌制压入注浆泵是否是否二次注浆流程图二次注浆采用人工手动控制，注浆顺序根据实际情况确定，同一环管片严格按“ 先拱顶后两腰，两腰对称”的方法注入。每个循环结束后立即用水对注浆管进行清洗，使注浆管路的管壁润滑良好，防止浆液凝固造成堵管现象。（2）二次注浆配合比二次注浆浆液采用双液浆（水泥浆+水玻璃）。水泥浆液水灰比0.7，水玻璃波美度为38°Bé。水泥浆与水玻璃浆液体积比1：1。（3）二次注浆控制标准(1)、注浆压力达到0.6～0.8MP。(2)、注浆量达到设计注浆量,注浆效果达到注浆的目的。(3)、当发现管片有明显变形，应停止注浆。5.3穿越浏阳河技术措施5.3.1设备检查在正式下穿浏阳河前，需对盾构机进行全面的检查，确保机械性能正常，避免在下穿浏阳河过程中因机械问题影响正常推进。1、刀具检查在下穿浏阳河前，需开仓检查刀具的磨损情况，磨损严重的刀具应及时进行更换。同时彻底清理已经附着在刀盘、刀具上的渣土，避免其在下穿期间的较高土压推进模式下结成泥饼。2、密封检查（1）对盾尾密封进行检查。对经常漏浆的地方的盾尾刷进行更换，避免下穿期间漏浆，导致上层覆土沉降，发生透水事故；（2）对螺旋机密封进行检查。螺旋机闸门是易损件，经常出现关闭不严、无法闭合等情况发生，导致螺旋机闸门漏气、漏水、漏渣，土仓压力无法保证。所以在下穿前，对螺旋机闸门进行仔细检查，发现有磨损严重的，及时进行更换。3、渣土改良系统改造渣土改良系统中有5条管路可以对掌子面的渣土进行改良。下穿浏阳河时，其中4条用来注入泡沫、空气及水混合物，进行渣土改良、润滑刀具，1条管路注入自来水，以改善渣土流塑性及降低土仓温度。 4、螺旋机处的泡沫注入管路改装成加注高分子聚合物管路，螺旋机喷涌时，注入高分子聚合物，加强渣土流塑性。5.3.2盾构推进参数设计以YDK20+662.092断面处隧道的上层覆土的地质情况进行推进参数设计，该断面上层覆土地质情况如下表：地层代号岩土名称重度(KN/m3)凝聚力c(kPa)内摩擦角φ土层厚度m静止侧压力系数ka水103.82-5卵石21.50350.80.605-1强风化泥质粉砂岩21.50255.20.555-2中风化泥质粉砂岩22.5200351.7340.65稳定水位深度h=9.8m隧道顶板埋深H=7.734m土在水中的浮容重为γ土浮=γ土－γ水土的平均重度γ土浮=<（21.5-10）×0.8+(21.5-10)×5.2+22.5×1.734>/（0.8+5.2+1.734）=13.97KN/m3。中风化泥质粉砂岩按照不透水土层计算。由于洞顶埋深＜2D（D为盾构直径），按松土压力作用于盾体上，根据水土分算法，加上土层的静水压力即为洞顶压力：隧道顶部正压力：P顶=P土+P水=γ土H土+γ水H水=13.97×7.734+10×9.8=206.04KN/m2隧道顶部侧压力：P顶侧=P顶×Ka=206.04×0.65=133.93KN/m2（中风化泥质粉砂岩侧压系数ka=0.65）隧道中心侧压力：P顶侧=P土中×ka=<13.97×（7.734+3.12）+10×9.8>×0.6=162.26KN/m2（中风化泥质粉砂岩侧压系数ka=0.65）底部侧压：P底侧=P土底×ka=<13.97×(6.2+6.25)+10×9.8>×0.65=176.75KN/m2底部抗力：P底抗=P顶+Wg/(DL)=206.04+3430/(6.25×7.5)=279.21KN/m2式中：Wg-盾构及附属物总重=350t=350×9.8=3430KN； D-盾构机盾体外径；L-盾构机盾体长度。1、土仓压力盾构下穿浏阳河过程中，土仓压力控制如下表：土仓压力表1#2#、3#4#、5#土仓压力控制值（bar）1.31.61.8由于浏阳河段盾构隧道上层覆土为强风化泥质粉砂岩地层，具体穿越需严格控制土仓压力，避免土压波动，减少对围岩的扰动。2、盾构推力①、土压平衡模式掘进时土层对盾构机的摩擦阻力:F1=μ磨·π·D·L·(P顶+P顶侧+P底侧+P底抗)／4=0.3×3.14×6.25×7.5×(206.04+133.93+176.26+279.21)/4=8780.91KN②、盾构支撑土体所受的轴向阻力F2=S×P中=(3.14×6.252/4)×162.26=4967.59KN③、盾尾刷与管片之间的摩擦阻力（以2环管片计算）：F3=μ磨·2W管=0.5×2×200=200kN④、后部拖车的牵引阻力F4=μ磨·W拖=0.5×1700=850kN⑤、切土所需推力刀盘配置40把正面刮刀及8把边缘刮刀，8把边缘刮刀效果相当于80把正面刮刀，每把刮刀切土的压力需要5.6KN；因此，土压平衡掘进时:F5≈(80+40)×5.6=672kN土压平衡掘进时盾构所需的总推力为：F=F1+F2+F3+F4+F5=8780.91+4967.59+200+850+672=15470.5KN3、盾构扭矩 盾构总扭矩：T=T1+T2+T3+T4+T5+T6+T7+T8+T9式中：T1—盘形滚刀切削土体所需的扭矩T2—由于刀盘自重所产生的抵抗旋转的扭矩T3—刀盘正面推力所产生的抵抗旋转的扭矩T4—刀盘密封装置抵抗旋转的扭矩T5—刀盘正面的摩擦扭矩T6—刀盘周边的摩擦扭矩T7—刀盘背面的摩擦扭矩T8—刀盘开口处切削碴土所需的扭矩T9—土仓内的搅动力矩①、盘形滚刀切削土体所需的扭矩：T1=0.28×Dc·n·f·k=0.28×6.28×20×34×0.10=119.57KN.m式中：Dc—开挖直径，6.28mn—滚刀数量，34把f—每把滚刀上的力，20tk—刀具系数，0.08～0.12，取0.10②、刀盘自重所产生的抵抗旋转的扭矩：T2=G·g·R·μ2=65×9.8×3.14×0.004=8.0KN.m式中：G-刀盘自重，65tR-刀盘半径，3.14μ-刀盘系数③、刀盘正面推力所产生的抵抗旋转的扭矩：T3=Wr·R2·μ2=3513.54×2.54×0.004=35.70KN.m式中：Wr—刀盘正面的推力，按下式计算Wr=ξ·π·Rc2·P中+(π/4)(d22－d12)Pw =0.67×3.14×3.142×162.26+(3.14/4)(2.072－1.262)×57.2=3513.54KN④、刀盘密封装置抵抗旋转的扭矩：T4=2π·μ3·Fs(ns1·Rs12+ns2·Rs22+ns3·Rs32)=2×3.14×0.2×1.47×(3×2.222+3×2.282+1×2.282)=65.7KN.m⑤、刀盘正面的摩擦扭矩：T5=2/3·ξ·π·μ1·Rc3·P中=2/3×0.67×3.14×0.10×3.143×162.26=704.55KN.m⑥、刀盘周边的摩擦扭矩：T6=Rc2·2π·LK·μ·Pr=3.142×2×3.14×0.6×0.10×169.75=630.64KN.m式中：Pr=(206.04+133.93+162.26+176.75+)/4=169.75KN/m2LK-刀盘厚度，0.6m⑦、刀盘背面的摩擦扭矩：T7=2/3·ξ·π·μ1·Rc3·Pch·1/2=2/3×0.67×3.14×0.10×3.143×129.81×1/2=281.83KN.m假定密封仓内碴土压力值为刀盘正面侧向土压值的80%，即Pch=0.8×P中=0.8×162.26=129.81KN，土仓中渣土高度为土仓的一半。⑧、刀盘开口处切削碴土所需的扭矩：T8=2/3·π·τ·Rc3(1-ξ)·1/2=2/3×3.14×43.48×3.143×(1-0.67)×1/2=464.94KN.mτ—碴土的抗剪强度，因碴土在密封仓与泥浆等添加剂搅拌后饱和含水，故抗剪强度较低，可取其C=0KN/m2，取内摩擦角φ=15.0o，σ=P中τ=C+σ·tanφ=0+162.26×tan15o=43.48KN/m2 ⑨、土仓内的搅动力矩T9=2π(r22-r12)Lcτ×1/2=2×3.14×(2.42-1.922)×0.6×53.38×1/2=208.54KN.m盾构总扭矩：T=T1+T2+T3+T4+T5+T6+T7+T8+T9=119.57+8+35.70+65.7+704.55+630.64+281.83+464.94+208.54=2519.47KN.m4、出土量控制盾构机刀盘开挖直径为6280mm，掘进进尺为每环1500mm，所以每环土方量：V＝π/4×D2×L×K＝π/4×6.282×1.5×1.3＝60m3式中：D：刀盘直径，6.28m；L：掘进进尺，1.5m；K：渣土松散系数，取1.3。5、隧道轴线控制盾构轴线控制偏离设计轴线不大于±50mm，每环纠偏量不大于10mm；地面沉降量控制在-30mm～+10mm，速率≤±3mm/12小时，达到报警值时，停机注浆处理。参数项目控制值1#土仓压力0.8bar总推力10985.9KN刀盘扭矩≤2519.47KN.m推进速度15～30mm/min刀盘转速1.3～1.5r/min螺旋机转速根据土仓压力调整出土量60m3/环线性控制±50mm5.3.3渣土改良盾构下穿浏阳河段，隧道所处地层为中风化泥质粉砂岩，上层覆土为卵石及强风化泥质粉砂岩地层。根据体育公园站～杜花路站区间 的施工经验，注入泡沫可以有效的改善土体的流塑性及透水性，泡沫膨化土体、润滑刀具，可以有效的防止刀盘结泥饼；同时，为防止渣土过于粘稠，导致刀盘扭矩增大、螺旋机堵塞等现象，可以通过第5根改良管路注入自来水，进行补救性改良。具体改良参数如下：项目泡沫管路12345空气流量（L／min）180～220180～220180～220180～220加水10～13m3混合液流量（L／min）18～2518～2518～2518～25泡沫浓度3.0%FER8～12FIR12%～16%5.3.4同步注浆及二次注浆1、同步注浆参数的确定（1）注浆压力p=γh/980+（0.12～0.13）式中p：浆液出口压力（MPa）；h：隧道上部覆土厚度（m）；γ：覆土层的平均容重（KN/m3）。同步注浆压力应略大于各注入点位置的静止水土压力，并避免将浆液进入土仓中。注浆压力过大，会导致地面隆起和管片变形，还易漏浆；注浆压力过小，则浆液填充速度赶不上建筑空隙形成速度，又会引起地面沉陷。注浆压力可取大于静止水土压力0.5～1.0bar。1#、4#注浆孔注浆压力取2.8bar左右，2#、3#注浆孔注浆压力控制在3.2bar左右。（2）同步注浆配合比采用水泥、粉煤灰、膨润土、细砂为配置同步注浆浆液的主要材料。水泥调控浆液凝固的强度，粉煤灰主要做为调节浆液的初凝时间、浆液和易性的材料，膨润土用以减缓浆液的离析以及降低浆液泌水率的作用，细砂作为填充材料。同步注浆浆液要求具备以下几个性能：①、良好的和易性，便于压送；②、适当的初凝时间，以适应盾构隧道长距离输送的要求； ③、良好的充填性能，凝固后体积收缩率小，泌水率低；④、凝固后，有较好的不透水性能。根据体育公园站～杜花路区间的施工经验及下穿浏阳河段对浆液初凝时间的特殊要求，经实验验证，同步注浆配合比采用以下配合比：配合比水泥（Kg）砂（Kg）粉煤灰（Kg）水（Kg）膨润土（Kg）初凝时间泌水率C3506403805001005.6h1.53%（3）注浆量控制盾构机刀盘直径6280mm，管片外径6000mm。建筑空隙体积：V=π×（D2-d2）×L/4=4.05m3式中：D：刀盘直径；d：管片外径；L：管片宽度。同步注浆量：Q=K×V式中：K：浆液填充系数，取值1.5～2.5，过浏阳河确定充填系数为2.0。注浆量控制：Q=8.0m3若实际施工中，出现以下情况：①、掌子面塌方、导致多盾构多出土；②、盾构机发生较大纠偏导致土体损失；③、曲线地段推进超挖引起的土体损失。则需加大同步注浆量，。2、二次注浆在穿越浏阳河河堤段时（Y（Z）DK20+350.000~Y（Z）DK20+500.000及Y（Z）DK20+850.000~Y（Z）DK21+200.000），地层加固二次注浆量：Q=V*n*α*(1+β)，其中：V为注浆加固土体的体积；n为地层孔隙率。为确保加固效果不小于50%；α为地层填充系数，取0.8；β为浆液消耗系数，取0.2。二次补注浆加固方式见下图： （1）二次注浆施工工艺是否达到注浆要求进行浆液配比试验注浆材料进场水泥浆拌制压入注浆泵单项注浆逆止阀注入停止水玻璃液拌制压入注浆泵是否是否二次注浆流程图二次注浆采用人工手动控制，注浆顺序根据实际情况确定，同一环管片严格按“先拱顶后两腰，两腰对称”的方法注入。每个循环结束后立即用水对注浆管进行清洗，使注浆管路的管壁润滑良好，防止浆液凝固造成堵管现象。 （2）二次注浆配合比二次注浆浆液采用双液浆（水泥浆+水玻璃）。水泥浆液水灰比0.7，水玻璃波美度为38°Bé。水泥浆与水玻璃浆液体积比1：1。（3）二次注浆控制标准(1)、注浆压力达到0.6～0.8MP。(2)、注浆量达到设计注浆量,注浆效果达到注浆的目的。(3)、当发现管片有明显变形，应停止注浆。6监测措施6.1特殊段监测布点穿越特殊地层施工时，需加强监控量测，及时反馈测量信息，指导盾构施工。穿越特殊段总体监测布点图如下：监测布点图6.1.1穿越砂卵石地层监测（1）地面监测当穿越砂卵石层时，沿线路走向每隔5m布设一个监测面，每个监测面宽38m（隧道中线外侧各12m），每天监测2次。若出现沉降较大，加大监测频率，每隔1小时监测一次，并及时反馈信息，指导推进参数优化。（2）洞内监测 穿越砂卵石地层段，加强洞内管片监测，对每环管片的上浮量进行测量，指导优化同步注浆浆液的配比，对于上浮较大的，应及时进行二次注浆，防止因上浮过大导致管片错台、管片破损。监测设计基准值见下表：监测设计基准值监测项目允许位移控制值报警值位移最大速率控制值地表下沉30mm25mm3mm/d上浮量20mm15mm3mm/d6.1.2下穿民房段监测1、沉降监测（1）测点布设当盾构机下穿建筑物时，一般监测点按照线路走向布设，在下穿房屋的基础上需埋设相应的沉降监测点。基准点的埋设数量不少于3个，距离观测点30~50米。（2）监测方法在隧道掘进过程中，每次沉降监测从水准控制点出发，按二等水准测量的要求，测量各监测点的高程。测量闭合差小于±0.5mm×N1/2（N为测量站数）。2、裂缝监测（1）测点布设根据调查情况对结构既有裂缝设置相应的裂缝监测点，监测点布设根据具体情况采用石膏标志法和薄铁皮标志法等两种方法。前者将石膏涂盖在裂缝上，长约250mm，宽约50～80mm，厚约10mm，石膏干后用色漆在其上标明日期和编号。后者采用两片厚约0.5mm的铁片，首先将一方形铁片固定在裂缝的一侧，使其边缘与裂缝边缘对齐。然后将另一矩形铁片的一端固定在裂缝的另一侧，另一端压在方形铁片上约75mm，将两张铁片全部涂上红漆，然后在其上写明设置日期和编号。每一条裂缝需设置两个标志，其中一个设在裂缝最宽处，另一个设在裂缝的末端处，并将其位置表示在平面图上，注上相应的编号。（2）监测方法裂缝监测采取裂缝仪或卡轨进行测量。施工前进行初测值，以后施工期间的测量值与初值比较即为裂缝变化量。 6.1.3下穿浏阳河段监测（1）地面监测当盾构机下穿浏阳河时，安排专人密切观查浏阳河水流情况，一旦发现盾构穿越段水利有气泡冒出或有漩涡出现，立刻通知应急小组，采取应急措施。（2）洞内监测在隧道穿越浏阳河的推进过程中，严格控制出土量，测量人员密切监控管片上浮情况，每环监测。当发现管片上浮较大时，加强监测频率，应及时进行二次注浆，防止因上浮过大导致管片错台、管片破损。6.2监测技术要求1测量精度沉降观测：±0.01mm水平位移观测：±1.0mm2报警值序号监测项目累计变化量报警速率报警1地表沉降25mm3mm/d2管片上浮15mm2mm/d3建筑物沉降、倾斜10mm2mm/d3监测频率在盾构切口进入特殊地段至盾尾脱出之间监测频率为1天1次。出现报警值后，监测频率1小时1次。对于盾构施工中沉降变化量大的点，根据实际情况加密监测频率，必要时进行跟踪监测，并及时进行分析及反馈。7质量、安全保证措施7.1质量保证措施7.1.1盾构掘进质量控制掘进质量是指盾构机能按设计方向掘进，保证隧道线路的准确性，主要的控制措施有：（1）掘进前明确设计线路的各项参数，通过测量，判断出盾构机的当前位置，并根据掘进前的各项监测成果，确定下次掘进的各项参数；在确认各项准备工作完成后，才能根据指令开始掘进。 （2）盾构操作手严格按照规程进行操作，严禁违规操作；严格按主管工程师的指令进行参数的选择和操作，遇有突发事故，立即停止掘进并迅速向值班工程师报告，没有新指令前，不得擅自开始掘进。加强对盾构机操作手的培养和选拔，对不合格者不得使用。（3）掘进过程中，值班工程师全过程监视盾构机的掘进，根据实际情况随时发出指令。特殊地层施工必须有主要技术人员现场值班，以保证随时解决问题。掘进速度较快时或对盾构机方向有疑问时，要加密人工测量，对自动测量结果和人工测量结果经常进行比较，以确认其准确性。（4）每环推进过程中，严格控制平衡土压力，使切口正面土体保持稳定状态，以减少对土体的挠动。采取信息反馈的施工方法对盾构推进进行质量控制，在盾构推进过程中进行跟踪沉降观测，并及时反馈沉降数据，为调整下阶段的施工参数提供依据。通过对实测数据与施工参数的收集和整理，形成一套较为完善的盾构施工智能数据库来指导施工。（5）必须及时地掌握盾构机的方向和位置，严格控制盾构机姿态，确保到达段施工隧道偏差控制在50mm以内。推进测量管理应在每推进一环后进行，通过对测量数值的分析计算，及时地发布操作指令，通过调整盾构千斤顶的组合适时纠偏。（6）根据不同的情况，通过优化盾构掘进参数。穿越砂卵石地层，需注意刀盘的磨损报警，及时调整推进参数；下穿民房时，地面监测数据及时反馈，指导盾构掘进参数优化；下穿浏阳河段，加大地面监测频率，盾构掘进严格控制土仓压力，防止冒顶或透水情况发生。7.1.2同步注浆质量控制同步注浆质量是指在盾构机推进时能及时把足够数量符合要求的材料压入建筑空隙，保证地表沉降控制在限差之内。主要的控制措施有：（1）注浆前进行详细的浆液配合比试验，选定合适的注浆材料及浆液配比，满足设计施工要求；检查盾尾的密封性，保证浆液不泄漏；保证注浆管路的畅通。所用砂必须是细砂。（2）做好注浆设备的维修保养，注浆材料的供应，保证注浆作业顺利连续不中断的进行。针对不同的地质情况选择不同的注浆压力和注浆量。注浆跟推进同步进行，且注浆速度应与推进速度相适应，四个泵同时注浆；注浆饱满程度由注浆压力和注浆量双重控制。 （3）停止注浆后，应及时清洗浆液运输车、储浆罐、浆液输送管路，保持管壁润滑良好，防止残留的浆液凝结引起管道堵塞等。每一特殊地段完成施工后，二次注浆必须及时跟进。对于下穿浏阳河地段，发现有渗水处，立即停机进行二次注浆堵漏，防止透水情况发生。7.1.3管片安装质量控制管片安装质量指满足要求的管片安装到了准确位置，主要控制措施有：（1）管片运输中要轻吊轻放，避免碰撞。（2）安装前专人检查管片及其防水材料：止水条的位置种类是否正确，止水条与管片是否连接牢固，管片是否有不合要求的裂缝、破损等缺陷，管片的类型是否正确（标准环或左、右转弯环），管片的标志是否齐全，是否已达龄期。（3）根据高程和平面的测量报表和管片间隙，及时调整管片拼装的姿态，并严格控制管片成环后的环、纵向间隙。安装管片时要缓慢、均匀，对好位置后才能上螺栓，如果插入螺栓困难时，要分析原因，仔细调整位置，切忌大幅度移动，强行插入；另外应避免损坏止水条，避免管片间有较大错台。（4）直线段采用管片环面上粘贴楔形低压棉胶板的方法进行隧道衬砌纠偏，使直线段管片成为微量楔形轴线和设计轴线拟合。（5）对衬砌连接螺栓采取一次紧固，三次复紧的工艺。分别为：管片拼装完成后、盾构推进过程中、管片脱离盾尾。7.1.4隧道防水工程质量控制本盾构隧道工程防水等级为二级，隧道采用高精度钢模制作高精度管片，以管片结构自防水为根本，接缝防水为重点进行质量控制，主要措施如下：（1）管片在满足龄期、达到设计强度及出厂检验合格后方可运至施工现场，安装前须检查管片的完好性和防水材料的粘贴情况（弹性密封垫是否粘贴牢固，材料的种类和位置是否符合要求），确认完好后按工艺要求进行安装连接。（2）管片的防水材料避免受潮。吊装和拼装过程中应防止剥离、脱落或损伤弹性密封垫。封顶块插入时两侧的密封垫表面涂抹水性润滑剂，并及时拧紧和复紧连接螺栓，确认止水垫圈的完好性，保证管片间的连接牢固。嵌缝防水施工须在隧道沉降变形稳定后进行，嵌填时应先涂刷基层处理剂，并保证密实平整。及时对管片背后的空隙进行回填注浆，注浆结束后封固注浆孔。 （3）根据管片渗漏水的不同部位、不同形式，采取各种具体处理措施。对于浏阳河段，发现渗漏立即封堵。7.2安全施工保证措施7.2.1施工场地安全管理措施1、工地现场设评讲台，每班组上班前必须进行安全教育。2、所有操作人员必须持证上岗，无证者不得进行操作。3、施工人员正确佩戴有标识、标记的合格安全帽，特殊工种作业落实防护措施。如：粉尘作业戴好纱布口罩或过滤式防尘口罩；电焊作业佩戴有色防护墨镜；高噪音区戴好听力保护装置等。4、施工人员遵守劳动纪律，无违章指挥违章作业行为。5、各工种进行上下交叉作业时，不准在同一垂直方向操作，下层作业的位置必须处于根据上层作业高度确定的可能坠落的半径之外。6、盾构工作井四周设立安全栏杆及安全挡板，防止发生井边物体堕落打击事故。夜间施工井口必须有足够的照明度。7、盾构开始掘进前，需对盾构机、行车等设备进行检查，保证始发过程中不出现故障。8、吊车、行车指挥人员必须站在操作人员视线能够看到的地方，指挥信号规范、明确。9、施工现场配备必须的消防器材。10、井下人员在吊装过程中不能站在吊物的垂直下方。11、施工现场合理安排、使用材料和设备，做到工完料尽落手清。12、坚持文明施工，场地内材料堆放按标准化管理要求合理堆放并挂牌。7.2.2施工机械安全管理措施1、各种机械操作人员和车辆驾驶员，必须取得操作合格证，；不准将机械设备交给无操作证的人员操作，对机械操作人员要建立档案，专人管理。操作人员必须按照本机说明书规定，严格执行工作前的检查制度，在工作中随时注意观察以及工作后的检查保养制度。驾驶室或操作室应保持整洁，严禁存放易燃、易爆物品，严禁酒后操作机械，严禁机械带病运转或超负荷运转。用手柄起动的机械应注意手柄倒转伤人，向机械加油时要严禁烟火。2、机械设备在施工现场停放时，应选择安全的停放地点，夜间应有专人看管。 3、定期组织机电设备、车辆安全大检查，对检查中查出的安全问题，按照“三不放过”的原则进行调查处理，制定防范措施，防止机械事故的发生。4、严格坚持定期保养制度，做好操作前、操作中和操作后设备的清洁润滑、紧固、调整和防腐工作。所有施工设备和机具在投入使用前均由机械技术人员组织进行检查、维修保养，各种保险、限位、制动、防护等安全装置齐全可靠，确保状况良好。严禁对运转中的机械设备进行维修、保养、调整等作业。5、大型和专用机械的操作人员必须经过培训并经考核取得合格证后方能持证上岗，严格按规程操作，杜绝违章作业。6、指挥施工机械的作业人员，必须站在可让人看见的安全地点，并应明确规定指挥联合信号。7、使用钢丝绳的机械，在运转中严禁用手套或其他物体接触钢丝绳，用钢丝绳拖、拉机械重物时，人员应远离钢丝绳。料索具要定期检修发现缺陷及时调换。8、起重作业应严格按照《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33-86)和《建筑安装工人安全技术操作规程》规定的要求执行。龙门吊、起重机、混凝土泵送设备和盾构机等的操作由专人持证进行，做到定机定人。大型设备起重机吊钩超高限位器、力矩限制器、吊钩保险，起重量指示器等齐全、灵敏、有效、灯光、喇叭(警铃)完好有效。各制动器、离合器动作灵敏可靠、各种仪表完好，显示准确。机械连接件紧固牢靠，润滑良好；油路系统的液压油箱油液充足无渗漏。钢丝绳规格、强度符合要求、正确使用、吊钩、吊环无裂纹、变形、破口和补焊、磨损不超标。起重机的作业场地平整、坚实。吊车、龙门吊有专人指挥。做到定机、定人、定指挥，指挥准确。操作、指挥人员及时、如实地做好班前例保记录和班后运转记录。起重机的工作臂范围内严禁站人。7.2.3施工用电安全措施1、建立安全用电责任制项目经理是安全用电的总责任人，项目副经理具体组织实施各项用电安全措施和安全制度，项目总工程师负责编制和审核专门的用电安全技术措施，进行用电安全一级技术交底。 2、施工现场的专职安全员，负责日常用电安全教育、管理和监督、检查等工作，并及时向项目经理报告用电安全生产执行情况。机电员和安全监控员协同专职安全员工作。现场所有接拉电线及电器设备均由持证电工操作。每个施工作业人员经用电安全教育后都应具有较强的用电安全责任性，掌握一定的安全用电常识。3、定期由项目经理组织有关人员进行用电安全的抽检和全面检查，发现问题及时整改。发生事故隐患，按安全用电“二不放过”原则及时处理。做好临时用电工程检查验收记录。电工作业维修记录。设备定期检修等记录。4、经常检修现场电箱，保证箱内各类电器装置灵敏有效，完整无缺、绝缘良好，无外露带电部分，且安装牢固，布置接线规范。进、出线口设在箱体的下底面。电箱装设在干燥、通风、常温以及无杂物、无液体浸溅和易受撞击的场所，周围有足够二人同时工作的空间和通道，并采用设防雨蓬等防雨措施。5、动力、照明线路分路设置；并选用合理的额定漏电动作电流的漏电保护器，进行分级配合，严格执行“一机一闸”制，并选用与用电设备相匹配的漏电开关。6、作业场所及通道处设置照明设备。现场照明一律采用软质橡皮护套线并有漏电开关保护、照明导线不随便地拖拉或缠绑在脚手架等设施架上。具体措施如下：在通道要用40W荧光灯以每8m间隔进行布置；在作业场所增加照明设备以加强照明；对照明设备经常进行维修检查；出入口、阶梯、通道等必要场所设紧急照明设备；隧道内设置应急灯；隧道内设置紧急情况撤离方向标志及报警装置。7、所有电气设备绝缘做到良好；所有电气设备都安装漏电保护装置并接地。非指定人员不动用电气设备，所有电气设备由专人负责检查保养。对每台电气设备建立档案。8、工具软电缆插头做到不任意拆除、调换。软电缆做到不任意加长。9、配电间设警告标志并有专人管理。施工现场不使用拖线板。10、电动机械及手动工具均设二级漏电保护装置。电焊机、切断机等设备一律装随机控制交流接触器或铁壳开关，并接保护零线，不使用倒顺开关。11、设备使用前，先检查电源、电机及电器的绝缘是否良好等，确保一切正常后，方才操作。8工程风险及应急措施结合盾构特殊地层施工实际，在编制专项施工方案的基础上，完善相应地各种意外情况下的各类应急救援预案和详细的汇报流程，落实应急救援需要的人员、设备、材料等资源配置，建立应急救援领导机构，明确参建员工的职责和任务，健全紧急信息沟通渠道，加强单位间的协作与配合，提高协同处理突发事件的能力。 8.1工程风险源分析1、盾构隧道穿越砂卵石地层。盾构穿越砂卵石地层施工时，可能发生卵石颗粒与刀盘、刀盘(刀具)、螺旋输送机、搅拌臂以及承压墙发生较严重磨损，影响机械使用寿命；同时，砂卵石地层掌子面不稳定，容易坍塌导致地面沉降。应对措施：（1）在盾构机穿越砂卵石地层前，做好盾构机设备检修工作，对刀盘进行合理的改造处理，对切削刀具进行耐磨性改良，在穿越前，对磨损的刀具进行更换，避免在砂卵石地层中换刀。（2）设置合理的掘进参数，如总推力，刀盘转速，螺旋机转速等，保证土仓压力与掌子面侧向土压力相匹配；控制纠偏量，避免蛇形掘进，减少盾构机对土层的扰动；加强出土量控制，避免多出土。（3）做好渣土改良：加大泡沫掺入量，降低砂卵石与刀盘（刀具）、搅拌臂、螺旋机以及承压墙的摩擦力，增加设备使用寿命；注入外加剂，控制加水量，防止砂土离析的同时，也注意控制土仓温度，防止渣土烧结产生泥饼；发现螺旋机喷涌或渣土离析时，加入发酵的膨润土进行改良，改善土体和易性，以加强出土控制及减少设备磨损。（4）加强同步注浆管理，确保管片壁后充填密实。盾构穿越后，对扰动后的砂卵石地层段进行二次注浆加固，填充砂卵石流失的空洞，确保管片所处地层的稳定。二次注浆浆液采用水泥+水玻璃混合双液浆。2、盾构下穿民房下穿民房段地面为数栋1—2层民宅，为砖混结构，无基础或浅基础。地面略有沉降，就会造成房屋开裂、垮塌等事故发生。应对措施：（1）根据技术要求，设置合理的推进参数，严格控制推进速度，确保匀速推进。（2）下穿民房段，加强地面监测。地面有沉降反应时，应及时调整推进参数，加强注浆，必要时停机进行二次注浆。（3）下穿民房段推进时，应做好渣土改良工作，防止刀盘结泥饼，在避免下穿地段停机清理泥饼。 （4）民房段覆土厚度小，且存在较厚卵石层。盾构穿越后，及时进行二次注浆加固，稳定地层、控制沉降。3、盾构下穿浏阳河盾构下穿浏阳河段隧道覆土主要为卵石层及强风化泥质粉砂岩层，盾构机推进时，易产生透水、冒顶等问题。应对措施：（1）施工前进一步查明工程地质和水文地质条件和河床状况。（2）施工前，应对盾构机进行全面检查和处理。避免中间停机，采用可靠的耐磨刀具和盾尾密封，避免在河底换刀。并必须配备足够的排水设施。（3）设定合理的土仓压力，加强掌子面管理与掘进参数控制，防止冒浆和地层坍塌。严格控制盾构推进速度，确保匀速通过。（4）加强渣土改良，防止穿越时刀盘结泥饼。（5）加强监控量测，及时反馈信息，信息化施工。（6）过浏阳河段（Y(Z)DK20+500.000--Y(Z)DK20+850.000），穿越浏阳河河堤段时（Y（Z）DK20+350.000~Y（Z）DK20+500.000及Y（Z）DK20+850.000~Y（Z）DK21+200.000），加强同步注浆管理，下穿完成后，对扰动地层进行二次注浆，及时稳定地层，确保隧道安全。二次注浆浆液采用水泥浆+水玻璃浆混合双液浆。8.2应急措施1、加强地面沉降监测，及时反馈地面沉降情况；2、严格控制出土量，对土方进行现场验方。盾构每100mm的行程进行一次土方量测，及时反馈出土情况，控制出土量。3、对于渗漏，及时进行注浆堵漏；对于喷涌，及时调整渣土改良参数。4、准备好各种应急物质和设备，如：双快水泥、水玻璃、麻袋、钢板、水泵等。盾构到达前由专人对各项设备、物质准备情况进行逐一检查落实。应急物资设备统计表序号名称规格数量备注1发电机100KW2根据施工进度可增加配备2抽水机30m3/h以上12根据施工进度可增加配备3防汛车辆11座1经理部人员接送车辆，出现险情时专用 4指挥车辆5座1平时领导用车，出现险情时专用5灭火器干粉若干按防火规定配备，出现险情全部投入6对讲机47担架2工区配备1套8急救药箱2工区配备1箱9人员运输车辆20座以上2人员撤离时运输用车10水泥10t注浆堵漏11水玻璃8桶注浆堵漏12沙袋5m35、对施工人员进行详细技术交底，并开展应急演练。加强人员值班，并保证联络畅通。6、成立应急反应指挥部。详细如下：应急反应指挥部总指挥刘俊应急救援小组联络调度孙锡山应急处理技术组权永华应急处理监测组李志强应急处理物资设备组胡泽文李志强应急处理保卫组于国林李志强医疗救护队李亮义务消防安全员杨志军抢险突击队长邢志发撤离组织队李志宏'