福州地铁一号线盾构掘进100环施工小结

福州地铁一号线盾构掘进100环小结 三叉街站~白湖亭站盾构区间工程百环验收施工小结 中铁三局集团有限公司 三叉街站,白湖亭站下行线盾构百环验收施工小结 1、工程概况及验收范围 三叉街站,白湖亭站区间上下行线路均自白湖亭站北端头井出站后，沿则徐大道一路向北，在下穿下濂浦河、规划跃进河、规划道路后，至三叉街站南端头井。 区间上行线总长995.066m，线路平面最小曲线半径R-999.19m;下行线总长994.233m，线路平面最小平曲线半径R-999.926m。左右线线路纵断面均呈“V”字型，最大坡度20%，最小纵坡2‰;最小覆土厚度8.9m。在线路最低处，里程SK16+183.362处设一座联络通道及泵站。 管片衬砌环宽1200mm，外径Φ6200mm、内径Φ5500mm、厚度350mm， C55混凝土、6块/环分块形式，错缝拼装。 三叉街站,白湖亭站区间下行线从2014年4月9日施工到2014年5月30 +474,XK16+594)，现就前100环掘日已完成了前100环的掘进工作(里程XK16 进控制情况作一个简要的总结。 2、工程主要执行规范 ?、《盾构法隧道施工及验收规范》 GB 50446-2008 ?、《混凝土结构工程施工质量验收规范》 GB 500204-2002 ?、《地下防水工程质量验收规范》 GB 50208-2002 ?、《城市轨道交通工程测量规范》 GB 50308-2008 ?、《建筑变形测量规范》 JGJ 8-2007 3、工程地质及水文地质 3.1、工程地质 区间隧道通过及影响范围内地层中?1淤泥、?1淤泥质土夹细砂、?3淤泥质土为软土，流塑，易产生蠕动变形;?粉质黏土、?粉质粘土，可塑，为硬土层，性质较好;?j中砂、?2细砂夹淤泥，为饱和砂土，松软，富含承压水，易产生涌水、涌砂，极易坍塌变形。 三叉街站,白湖亭站区间前100环盾构机穿越地层为淤泥、粉质粘土。 3.2、水文地质 1 三叉街站~白湖亭站盾构区间工程百环验收施工小结 中铁三局集团有限公司 1.区域地质 拟建工程场地附近经过的断裂构造主要为场地东侧的八一水库-尚干断裂，表现为张扭性特征，为发育在花岗岩化层内部的断裂。 2.地形地貌 拟建场地于福州盆地，属闽江下游冲淤积平原，地形平坦，地面高程一般为6.80~7.60. 3.水文地质条件及其 (1).地表水 地表水主要分布于场地附近的跃进河及南端的下濂浦河，跃进河分布于场地SK16+100附近的西侧，宽约10m，水深约2.0~2.5m，通过水闸与闽江相通;下濂浦河分布于场地南端SK16+550附近，通过老式板桥横穿侧徐大道，宽约6.50m，河底高程为2.50m，河道淤积，同跃进河相通。 (2)地下潜水 第四系松散盐类孔隙潜水主要赋存于浅部的杂填土及上层黏性土、残坡积层土中，含水层介质渗透性变化大。填土层以碎块石为主时，富水性、渗透性较好;当填土成分主要黏性土混少量碎石时，富水性、透水性及渗透性相对较差;黏性土层透水性较弱，多为微透水层，含水层水量较小，水位随季节性变化，变幅一般小于1.0m，勘察期间测得稳定水位埋深为1.55~3.20m，高程为3.90~5.90m。 (3)地下承压水 场地内松散岩类孔隙承压水主要赋存于场地内的?j中砂、?2细砂夹淤泥、?j中砂，含水层主要分布于场地的中部场地上部?1淤泥、?粉质粘土为微透水层，组成?j中砂承压含水层的隔水顶板，含水层下部的?1淤泥质土夹细砂，组成该含水层的隔水板，含水层厚1.40~4.20m，该含水层承压水测压水头埋深为3.00m，高程为3.75m，为强透水层。?2细砂夹淤泥含水层位于场地中部，含水层顶板主要为?1淤泥质土加细砂，底板为?3层淤泥质土，含水层厚1.30~4.80m。承压水测压水位埋深为3.20m，高程为3.81m，属中等透水层。?j中砂承压水零星分布，?层粉质粘土、?层粉质黏土为该含水层的隔水板、底板，承压水测压水位埋深为4.06，高程为3.12m，属强透水层。 孔隙承压水主要受侧向或层间越流补给或排泄，地下水动态变化较小，水位基本不变。 2 三叉街站~白湖亭站盾构区间工程百环验收施工小结 中铁三局集团有限公司 4.对建筑材料的腐蚀性 场地地下水中潜水队混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构的钢筋在干湿交替条件下及长期浸水条件下具微腐蚀性，对钢筋结构具弱腐蚀性。地下水中的孔隙承压水对混凝土结构具强腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性，对钢结构具中腐蚀性。地基土对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋在干湿交替条件下具微腐蚀性，对钢结构具强腐蚀性 3.3、不良地质 盾构沿线在?1层淤泥、?1层淤泥质土加细砂土层中穿越。 ?1层淤泥和?1层淤泥质土夹细砂具有明显的触变、流变特性，在盾构掘进时土体结构极易破坏，同时会有一定的回弹变形。盾构施工过程中应注意调整盾构掘进参数，尽可能减少对土体的扰动，并注意及时采取二次补压浆等措施防止隧道及地面下沉。同时应加强监控量测，及时反馈信息并合理的调整盾构机的掘进参数，做到信息化施工。 j中砂、?2细砂夹淤泥层透水性强，并易发生流土现象盾构在此地层中? 施工控制不好容易发生水土喷涌现象，并造成地层沉降过大。盾构施工过程中应注意调整盾构掘进参数，尽可能减少对土体的扰动，并注意采取措施防止喷涌。同时应加强监控量测，及时反馈信息并合理的调整盾构机的掘进参数，做到信息化施工。 根据详勘资料，?1、?1、?3层的地基承载力较弱，对于盾构施工极为不利，采用增加预埋注浆管特殊管片洞内注浆的加固措施。加固里程为SK15+850~SK16+500，加固长度共669.852m(单延米)。加固位置为隧道底部120?范围内，外扩1.5m，注浆量及注浆压力由现场试验确定。浆液采用水泥浆。 4、盾构施工主要技术指标及措施 本区间隧道前100环最小覆土9.22米，为了保证盾构顺利安全掘进,根据本工程实际情况，设立了120米的试验段推进，采集优化各类施工参数，作为防漏、防浮、防沉等措施，加强地表沉降监测，确保盾构安全通过，保证工程的顺利完成。 4.1、主要质量技术指标 施工过程控制和质量评定主要按以下质量技术指标对工程进行检测，具体 3 三叉街站~白湖亭站盾构区间工程百环验收施工小结 中铁三局集团有限公司 数据详见质保资料(1,100环)。 5.1-1质量技术指标检测一览表 检测项目 检测 检测结果描述 合格率 备注 隧道轴线平面位置 士50mm 满足设计及规范 详见附表 详见轴线位隧道轴线高程 士50mm 满足设计及规范 详见附表 置记录表 相邻管片的径向错台 ?5mm 满足设计及规范 详见附表 相邻管片环面错台 ?6mm 满足设计及规范 详见附表 管片防水原材质量 满足设计及规范 检测报告 注浆原材质量 满足设计及规范 检测报告 详见附表 管片质量 合格 详见合格证 管片拼装前检查 防水粘贴、外观等 满足施工要求 详见附表 4.2、防止盾尾漏浆(防漏)措施 ?、严格控制注浆量、压力参数，提高同步注浆质量; ?、均匀足量压注盾尾密封油脂; ?、正确的盾构掘进姿态，合理的管片选型，确保盾尾间隙均匀。 4.3、防止隧道上浮(防浮)措施 ?、施工期间严格控制隧道轴线，使盾构机沿着设计轴以下30,40mm推进，每环均匀纠偏，减少对土体的挠动; ?、提高同步注浆量，要求浆液有较短的初凝时间，浆液具有一定的流动性，能均匀地布满隧道一周，及时填充建筑空隙; ?、加强隧道变形的监测，并根据监测结果进行针对性的注浆纠正。如调整注浆部位及注浆量，配制快凝及提高早期强度的浆液; ?、加强地表沉降监测; ?、加强成型管片监测。 4.4、防止地面下沉(防沉)措施 ?、设定刀盘土仓压力; ?、合理控制出土量; ?、加强地面监测，通过监测数据及时反馈盾构操作室，及时修正掘进参数。 4.5、管片拼装质量控制 4 三叉街站~白湖亭站盾构区间工程百环验收施工小结 中铁三局集团有限公司 ?、管片选型要适合隧道设计线路 管片选型要适合隧道设计线路，根据隧道中线的平曲线和竖曲线的走向，隧道的埋深和地质状况，盾尾间隙、盾构机姿态等，合理的选择合适的拼装点位。 ?、管片选型要适应盾构机的姿态 管片是在盾尾内拼装，所以不可避免的受到盾构机姿态的制约。管片平面尽量垂直于盾构机轴线，让盾构机的推进油缸能垂直地推在管片上，这样使管片受力均匀，掘进时不会产生管片破损。同时也要兼顾管片与盾尾之间的间隙，避免盾构机与管片发生碰撞而破损管片。当因地质不均、推力不均等原因，使盾构机偏离线路设计轴线时，管片的选型要适宜盾构机的姿态。 ?、管片螺栓 管片螺栓在施工过程中进行了三次紧固，紧固工具为气动扭矩扳手，在安装时先逐片初紧固，在盾构机脱出盾尾后再次紧固，同时在后续盾构掘进至下环管片拼装之前，对相邻已拼装成环的3环范围内管片螺栓进行全面检查并复紧。通过对已拼装100环管片螺栓检查，螺栓安装均符合规范设计要求。 4.6、隧道防水质量控制 ?、按防水设计要求选用优质防水材料，并安装粘贴要求将防水材料牢固粘贴。 ?、同步注浆及时跟进，严格实行“不注浆，不掘进，掘进注浆同步进行”的原则。 ?、对于局部有渗漏水的地方，在进行管片二次补浆，以彻底封堵渗漏水。 4.7、管片修补质量控制 ?、严格控制盾构机的姿态，使盾构机少纠偏，每次纠偏量不大于5毫米。 ?、严格按照管片拼装要求，从下向上安全拼装。 ?、对出现管片破损的情况认证分析原因，并采用有效的改进方案。 ?、针对已出现破损的管片采用丁二烯和苯乙烯共聚物乳液进行修补，单日强度即可达到43Mpa，七日即可达到55MPa，使修补强度达到规范要求。 5、盾构掘进施工参数 5 三叉街站~白湖亭站盾构区间工程百环验收施工小结 中铁三局集团有限公司 5.1、土压力 盾构机进入加固区内时，掌子面可以自稳，如加固土体质量较好，土压保持或控制在100Kpa以内，当盾构机出加固区后掌子面为自然土体，不能自稳，需利用土仓压力来保持掌子面稳定，根据施工当前土层进行计算土压控制在200Kpa左右。 5.2、总推力 总推力是用来克服土仓土反力和刀盘切削反力、盾构主机盾壳体与土体摩擦力、后配套台车牵引阻力等合力。主机进洞段施工:?、突进反力完全或大部分由反力架提供。?、土仓压力较低，反力较小，6000KN即可推进。当盾构机出加固区后将推力控制在6000-25000KN之间。 5.3、刀盘扭矩 6 三叉街站~白湖亭站盾构区间工程百环验收施工小结 中铁三局集团有限公司 根据盾构掘进当前土层特性及刀盘切削时贯入度，主驱动扭矩1000-2800KN*M，在盾构设计扭矩范围内。 5.4、刀盘转速 盾构机进入加固区和刚出加固区时，盾构机刀盘转速控制在1-2r/min。 5.5、出土量 7 三叉街站~白湖亭站盾构区间工程百环验收施工小结 中铁三局集团有限公司 施工中出土量也严格按照理论出土量控制(考虑到松散系数1.2)，每环出 33土控制在38.5m左右(理论出土量为37.9m)。 5.6、掘进速度 初始掘进中应保持匀速掘进，始发初期(-6,+2环)掘进速度应控制在10mm/min以内，待正常掘进后速度控制在15-45mm/min。 5.7、泡沫用量 8 三叉街站~白湖亭站盾构区间工程百环验收施工小结 中铁三局集团有限公司 盾构前期因为加固土体需改良土体，掘进时泡沫用量为3-5L/环，后期经过试验确定该盾构区间土质情况较好，以淤泥质土、粉质粘土居多，无需通过泡沫改良土体亦可掘进。 5.8、同步注浆压力及注浆量 9 三叉街站~白湖亭站盾构区间工程百环验收施工小结 中铁三局集团有限公司 同步注浆的压力控制在0.2,0.4MPa左右，局部位置由于注浆泵堵塞导致压 33力较大，注浆量控制在2.1-2.7m左右(理论注浆量1.77 m)，完全达到规范要求。 5.9、测量、监测 已制订《盾构区间测量方案》、《盾构区间监测方案》，测量、监测方法可满足本工程测量精度要求，并严格按照方案实施。 监测频率:盾构切口前20m至盾尾脱出后30m,2次/天;掘进面前后,50m时1次/2天;盾尾脱出30m后，当变形速率大于5mm/d，不少于每天2次;当变形速率在1-5mm/d，不少于每天1次;当变形速率小于0.5-1mm/d，每2天1次;当变形速率小于0.5mm/d，每周1次或更长。 施工监测预警值如下: ?、盾构下穿桥梁 15,+10mm，变形速率?施工监测沉降、变形预警值为:地表沉降、隆起- 1mm/d;桥梁结构桥桩地面处水平位移?3mm，简支梁桥相邻桥墩差异沉降?20mm内(纵向)，同一盖梁各墩台之间不均匀沉降?5mm内(纵向)，横桥向相邻桥墩柱之间不均匀沉降?2mm。盾构通时，地层损失率控制值详见相关图纸。 ?、盾构下穿规划污水干管 施工监测沉降、变形预警值为:管道沉降、隆起?20mm，变形速率?3mm/d。盾构通过时，地层损失率控制值详见相关图纸。 ?、盾构下穿道路 地表沉降量应不超过30mm，地表隆起值不超过10mm。 6、环境监测 ?、本区间工程施工通风方式将采用压入式通风，在6号台车上安装一台22kw的主风机，送风管随盾构机向前而不断延伸，以保证为盾构机前端工作面提供恒定且足量的新鲜空气，防止隧道内有害气体局部积聚，使回风顺利排除洞外。 ?、按照《铁路瓦斯隧道技术规范》的要求，结合项目部《盾构施工临时用电方案》，在隧道内布置用电设备及照明系统。 10 三叉街站~白湖亭站盾构区间工程百环验收施工小结 中铁三局集团有限公司 ?、我项目部对防火、防爆高度重视。盾构机台车上配置14个手提式二氧化碳灭火器。并由安质部对操作人员进行安全培训。 7、100环成果检查 7.1、地面沉降 盾构掘进过程中刀盘所对应位置监控点的监测值，通过测量监测数据显示，地面沉降均控制在-30mm,+10mm以内，达到规范要求。 7.2、盾构机姿态 通过盾构机的向系统，将数据进行整理，盾构姿态出现大面积大幅超标(详细说明见施工中发现的问及处理措施)。 7.3、管片姿态 11 三叉街站~白湖亭站盾构区间工程百环验收施工小结 中铁三局集团有限公司 通过测量人员的人工复测，将数据进行整理，因盾构姿态的超标直接导致管片垂直偏差超标(详细说明见施工中发现的问题及处理措施)。 8.6、管片错台 ?、对下行线隧道内管片错台进行了统计，统计数据如下: 12 三叉街站~白湖亭站盾构区间工程百环验收施工小结 中铁三局集团有限公司 通过统计，环、纵向错台均符合拼装规范要求。 ?、通过错台分析，得出管片错台出现的部位是由于盾构掘进姿态、推力不均及管片选型不理想造成，因此，我们对盾构施工人员进行专门的知识培训，提高了施工人员的质量意识，尽量避免由人为原因引起的问题。 8、施工中发现的问题及处理措施 8.1 螺旋机被钢筋卡住 2014年4月19日 1点20分盾构掘进至10环(推进行程至800mm)时，盾构机推进扭矩急剧增大，从1100KN.m增至3600KN.m，通过正、反转及人工清理将异物排除，于2014年4月20日1点恢复，异物为钢筋和混凝土块; (3)1我项目部认真对照设计图纸，发现螺旋输送机发生故障处穿越地层为淤 (4)泥质土、粉质粘土，其中淤泥质土地基承载力为40KPa，粉质粘土地基承载力为160KPa，图纸中并无硬质土体及钢筋结构，与实际掘进状况不符。 2014年4月20日6点30分盾构掘进至13环(推进行程为200mm)时，盾构机螺旋输送机无法转动，情况发生后我项目部通过采取正、反转输送机及将螺旋输送机压力增至极限压力，无效果; 通过咨询相关专家及相邻标段施工经验，初步制定如下措施: 通过缩回推进油缸减小土仓压力，观察土压是否有变化，以此来判断土体的流动性。若稳定性较好，则直接打开螺旋输送机下部观察孔，查找异物位置;若土体稳定性较差，通过向土仓内注入聚合物或聚氨酯加强土体稳定性; 13 三叉街站~白湖亭站盾构区间工程百环验收施工小结 中铁三局集团有限公司 在刀盘前方，通过高压旋喷桩加固土体，将刀盘与周边土体隔绝，防止坍塌，后打开观测孔查找异物位置。 8.2 管片破损、渗漏 三叉街站~白湖亭站区间下行线掘进过程中管片出现了较严重的破损现象(详细统计见附表一)。 该段实际地质与勘测地质严重不符，设计地质为淤泥、粉质粘土，而实际施工中出现了混凝土块及大量钢筋，导致盾构机螺旋输送机被钢筋卡住，盾构掘进段断断续续，不能能连续作业，停机时间过长，再次推进时瞬间推力过大，造成管片破损;因为施工不连续且螺旋输送机频繁的点冲钢筋，对盾构机的姿态产生影响，造成盾尾垂直偏差向上过大，导致管片姿态与盾构机姿态严重不协调，上部盾尾间隙过小，管片在脱出盾尾的过程中上部受盾尾挤压造成破损;操作司机对小松盾构机特性不熟悉，对盾构机掘进整体控制把握不好，导致单环纠偏量较大，影响盾尾间隙。 破损现象产生后，我项目部高度重视，制定了一下措施: (1)抓紧时间排除机械故障，保证盾构施工连续，减少停机时间发生; (2)推进过程中重点关注盾尾间隙及行程差，减小管片姿态与盾构机姿态间的夹角，减少应力集中现象的发生; (3)盾构掘进时要严格控制盾构机的姿态，特别是在曲线段。盾构机应缓慢掘进并控制每环的纠偏量，以防止盾构机轴线与隧道管片轴线间的夹角过大和管片四周盾尾间隙的不均匀; 经过一系列措施的实施和螺旋机不再出钢筋后，盾构可以连续掘进，自113环后盾构姿态偏差值进入设计允许范围内，只有个别管片出现小裂纹、渗水现象。 8.3 盾构机姿态偏离设计轴线值超标 因螺旋输送机频繁被钢筋卡住，造成掘进不连续，盾构机长时间停机且受螺旋机点冲钢筋影响，造成盾尾上浮，且因为掘进不连续无法及时纠偏，长时间积累造成盾尾姿态偏差超标(详细参数见附表二)。 项目部采取如下措施:(1)掘进过程中时刻关注盾尾间隙，在保证盾尾间隙的情况下均匀纠偏，使盾构姿态接近设计轴线，使偏差值进入设计允许范围内。 (2)减缓掘进速度，尽量让钢筋从螺旋机中顺出，减少螺旋机对钢筋的点冲。(3) 14 三叉街站~白湖亭站盾构区间工程百环验收施工小结 中铁三局集团有限公司 掘进停止时保持油缸顶住管片，保持土仓压力，减少因盾构机自重产生刀盘下沉盾尾上翘现象。(4)要求项目部技术人员24小时在操作室值班，对盾构姿态纠偏进行指导、监控。 自113环后盾构姿态偏差值进入设计允许范围内。 8.4 地面隆起 2014年4月30日17:00左右，我部三叉街~白湖亭站区间下行线在掘进至41环时，地面出现冒浆现象，冒浆位置为三胜实业公交站人行道位置。经我部分析主原因有以下几点: 1、此处位置为道路施工缝，回填土未压密实，导致裂隙存在，注浆过程中浆液从缝隙中流出地面。 2、由于钢筋将螺旋输送机卡死，为顺利排出渣土，土压设定略高于计算土压，造成局部鼓起。 采取措施: 1、情况发生后，我部及时采取清理措施并于当晚9点左右清理完毕，洒水车冲洗后路面卫生得到恢复。 2、盾构机停止掘进，待浆液凝固后再行推进工作。 3、进一步加强监测力度，及时反馈检测数据，确保地表沉降正常。 9、总结 通过三叉街至白湖亭区间下行线前100环的掘进施工，根据隧道成果检验得出以下: 1、施工质量控制措施有效可行，并继续坚持。 2、正确设置施工参数，并应根据地层变化及时调整。 3、针对隧道出现的不足地方，认真总结原因，并采取有效措施予以控制。 针对前100环的施工，并根据成果检验结论为后续的施工提供了有力的技术支持，并将在施工中不断发现问题，解决问题，使施工水平得以提升。 15