[分享]盾构始发段专项建筑物保护方案

南京地铁一号线南延线南京南站站～岔路口站

                                       右线始发段专项建筑物保护方案

一、右线始发段概况

始发段线路平面为直线+缓和曲线+圆曲线，起止K8+108.711～K7+800，直线长度308.711米；线路为下坡，向南京南站方向渐低。

此段建筑物描述：盾构掘进出加固体后依次侧穿的建筑物有岔路口派出所、汽车快修厂、上元大厦、鑫泰国际（苏果超市）及下穿苏棉服饰、金陵美利佳宾馆，具体结构形式、平纵断面位置见附图。

建筑物附近隧道地质状况描述：出加固体后该处开挖隧道顶部为流塑状淤泥质粉质粘土，洞身大部分为软-可塑状粉质粘土，隧道顶部依次为流塑状淤泥质粉质粘土、可-软塑状粉质粘土。地下水位稳定埋深1.6~2.0m，盾构施工时易导致原地层强度降低，引起穿越面变形失稳。

二、盾构参数的设定

加固体长度约9.6米，采用高压旋喷桩桩，强度在1～3Mpa，起始K8+108.711～K8+099.711。

1、推进速度。加固体强度较大，推进速度控制在5～10㎜/min。每班平均推进1环，日进度控制在2环。

2、土仓压力。掘进土仓压力1#传感器控制在1.3～1.5 (此范围不允许上下浮动)bar，停机或推进结束前准备拼装管片时控制在1.4~1.7 (此范围不允许上下浮动)bar。

3、推力、扭矩。始发推力控制在8000KN即800T以下，刀盘扭矩（驱动油压）控制在120bar以下.

4、刀盘转速。转速宜慢，控制在0.8～1.0rpm 。

5、注浆：控制盾尾及洞门不漏浆，初始注浆压力1~2.0bar逐步提高到正常2.0（1#、4#注浆泵）~2.5（2#、3#注浆泵）bar，注浆量保证每换实际不少于3.5m³；盾尾刚进洞门初始注浆时用碎布、编织袋等对漏浆处进行封堵，漏浆较多或漏泥时必须注双液浆封堵。

6、盾尾油脂：在第一环（-6）负环管片拼到位后，应先注一段时间油脂再向前推进，保证盾尾油脂腔充满油脂保护尾刷，注入量控制在一桶左右，同时注意观察管片和盾体之间、第三排尾刷处漏脂情况，发现漏脂及时停注。以后每环均匀注入，每换注入量保证25公斤~35公斤。

三、注意事项

1、管片选型。直线段选择标准环，【TR】1浅埋直线段衬砌环。

洞门第1环、第2环为加强环，采用【BR】，环间设变形缝，变形缝处在密封垫外增设遇水膨胀橡胶。

洞门第9环、第10环为加强环，采用【BR】，环间设变形缝，变形缝处在密封垫外增设遇水膨胀橡胶。

2、此段施工一定注意调整盾构机的姿态，使盾构机的掘进方向尽量与设计轴线方向一致，并且要使盾构机保持水平姿态前进，掘进时的轴线偏差控制在±30mm范围内。

3、采用遇水膨胀橡胶密封圈作为连接螺栓孔密封圈。注浆孔设置二道水膨胀螺孔密封圈加强防水。

4、盾构机应连续匀速推进，直至盾体全部进入加固体内，防止洞口涌水或土体坍塌。

5、当盾尾脱出加固体后，及时紧固密封装置。

6、管片拼装时先就位底部管片，然后自下而上左右交叉安装，最后插入封顶块。封顶块原则上位于1点或15点位置。

四、技术质量要求

1、盾构机进洞推进期间加强地面监测频率，地面沉降控制在－30㎜～＋10㎜。

2、管片安装时应保证错台小于3mm。

3、从盾构隧道第一环后管片破损严重时不得使用，如有掉角缺损情况不得使用。

4、拼装完管片后随手上拧并旋紧二次注浆预留孔孔盖。

5、螺栓紧固严格分三步进行：在管片拼装完成后实施第一遍紧固；推进到管片脱出盾尾后第二次紧固当前环至向后10环；管片越过操作室进入后备台车后，进行第三遍紧固。

6、目前气温较低，管片防水粘贴必须放在白天10点~16点间进行，特殊情况需采用碘钨灯加热管片、温水加热粘合胶后，才能进行作业，确保防水粘贴质量满足要求。

7、粘贴密封条之前将管片槽内清理干净，粘贴应牢固、平整、严密，位置正确，不得有起鼓、超长和缺口现象。

8、土木工程师对管片选型要慎重考虑，对管片进洞后要再次确认才能使用。

9、土木工程师对防水材料的质量要严格把关。

10、注意盾构机防扭转及前进的挡块的及时安装与割除。

11、管片脱出盾尾后及时在拖架和管片之间塞三角木楔及用钢丝绳将管片和始发托架箍紧

12、盾构机在进洞过程中左右两侧安排专人看护，防止异常情况发生。

13、在刀盘未进洞门时，洞门圈需要加垫型钢和砂袋，保护洞门圈及防止盾构机前体进洞后栽头。

14、盾构机进洞时，要注意密封装置的压入情况，确保折页压板与帘布橡胶板正确压在管片上，发现折页压板问题及时停机处理。

15、盾构机初始切削土体至达到设定土压开始出土前，要根据千斤顶行程验证土压力变化情况，同时推进时要合理使用发泡剂，防止土仓内结“泥饼”影响刀具使用效果。

五、建筑物保护

1、盾构施工中地面沉降机理

伴随盾构推进一般会发生一定的地基变形，其发生原因可以分为以下几点：

（1）、开挖面上的土水压力不平衡导致开挖面失去稳定性。此时，若压力仓压力大于开挖面土压力和水压力会引起地基隆起，相反则会引起地基沉降。

（2）、盾构推进对围岩的扰动、盾构机壳体与围岩的摩擦、以及扰动围岩的固结。尤其在姿态修正、曲线推进时采用超挖时，会使围岩松动圈变大而加大地基的沉降量。

（3）、盾尾空隙的发生和管片壁后注浆的不足。盾构施工必然产生盾尾空隙，这一空隙会引起地基的应力释放而产生弹塑性变形。一般可通过实施壁后注浆来控制，但壁后注浆的材料、注浆时间、位置、压力、注浆量以及浆液固结收缩都会影响地基的变形量。

（4）、管片的变形和位移。管片从盾尾脱出后，受到围岩荷载作用发生一些变形或位移，造成地基沉降，但其量一般较小。

（5）、地下水位下降。由于漏水或降水引起地基沉降。

地基变形的发生过程可以分为5个阶段。第1阶段-先期沉降、第2阶段-开挖面到达之前沉降或隆起、第3阶段-通过时沉降或隆起、第4阶段-盾尾空隙沉降或隆起、第5阶段-后续沉降。

施工过程中可以通过监测结果来确认这些现象的有无及其程度，修正后续阶段的控制方法。

A、先期沉降：是盾构机在到达前发生的沉降。对于砂质土，先期沉降是由地下水位下降引起的；对于软弱粘土，先期沉降则是由于开挖面过量取土引起的。

B、开挖面前部下沉或隆起：是在盾构机即将到达之前发生的，开挖面水土压力不平衡是其发生的主要原因。

 C、盾构机通过时的下沉或隆起：是盾构机通过时的下沉或隆起，盾构机壳体与围岩发生摩擦或开挖使围岩扰动是其发生的主要原因。

D、盾尾空隙引起下沉或隆起：盾构机刚刚通过时发生的下沉或隆起。是由于盾尾空隙的产生引起应力释放或管片壁后注浆压力值及注浆量大小而引起的沉降或隆起。

E、后续沉降：由于盾构推进造成地基松弛或扰动而发生固结沉降和蠕变沉降产生的。是软弱粘土中出现的现象，一般可持续到盾构机通过后3~4个月。

2、施工措施

在盾构掘进中，选择正确掘进模式及参数是控制沉降的关键，为了控制地表沉降，在施工中拟采用以下措施：

（1）根据指令设置的参数推进。避免盾构纠偏、控制盾构机姿态，盾构在曲线推进、纠偏、抬头或磕头推进过程中，实际开挖断面不是圆形而是椭圆，从而会引起附加变形。因此，在进入建筑物桩基附近前调好盾构姿态，避免纠偏。

（2）掘进过程中要严格控制每环的出渣量，掘进过程中，根据千斤顶行程变化控制出渣量，每掘进220～250mm出渣土1斗（10m³），避免因出土超量引起沉降。通过建筑物期间，严格执行项目部交接班制度，书面记录每一环的出土量及当前掘进环交班前的出土量。当出土量当环超标15%或连续三环均出土超标时，操作手或VMT必须及时反映给值班领导，有项目总工程师分析原因，制定下一步推进方案。

（3）盾构推进过建筑物期间，适当调整砂浆配合比，以加快其凝固时间。掘进过程确保砂浆注入量不小于3.5m3/环，开挖面与管片之间的间隙能及时得到填充。严格控制砂浆的注入速度，砂浆注入过程要均匀、连续，与掘进同步进行。盾构机推进开始时注浆开始，推进完毕注浆结束。同时加强注浆管路的维护，保证注浆速度。保证每环油脂注入量不少于25Kg，专人注意观察是否漏浆，发现漏浆及时对漏浆点手动注油脂封堵。

（4）掘进过程中，注意发泡剂及水的合理使用，加强对刀具的润滑，保证掘进顺利。同时泡沫中的水有冷却刀盘作用，能有效阻止泥饼的形成。

（5）根据同步注浆情况及地面监测数据，适时进行二次补浆。尤其是管片10点至2点上半圆弧范围内的地层。管片补浆根据地质情况由注浆压力控制。管片补浆压力一般控制在0.20~0.30MPa，同时专人观察地面情况，预防地面冒浆。

（6）管片拼装时，使根据指令设定土仓压力，建立土压平衡。

（7）在土压力作用下，隧道衬砌产生的变形也会引起少量的地层损失。必须及时复紧管片螺栓，减小管片变形。

（8）提高管片拼装质量，预防管片接缝渗漏，对建筑物附近对应的管片若出现渗漏，及时堵漏处理，减少地下水的流失。管片拼装前必须按照要求清洗干净止水条侧位置，拼装第二块邻接块时必须用卷尺量测K块空间的大小（内表面大端和小端弦长分别是865±5mm和1198±5mm）是否合适，如不合适，则需重新调整B1块或B2块，严禁K块空间不合适的情况下强行将K块插入。安装K块之前，应在K块和B块的相邻边止水条涂润滑剂，以便顺利插入且不损坏止水条。管片安装时严禁将所有千斤顶同时松开，同时松开的千斤顶最多不得超过5个。千斤顶靠近管片时应放慢速度，避免冲击管片。

（9）泥饼的预防

当盾构机在泥质粉砂岩段掘进时在掘进中需要保持一定的土仓压力。当土仓内温度较长时间保持在35℃以上时，就极易压实固结形成泥饼(泥饼是指由土颗粒凝聚而成，具有整体性强并有一定强度的土团或土块)，附着在土仓面板、刀盘表面或诸如中心轴承、搅拌棒等物体上，加快刀盘面板和刀具的磨损。

当产生泥饼时，掘进速度急剧下降，大大降低开挖效率。待泥饼形成一定的体积直至完全堵塞外界土体进入螺旋机的通道时，盾构将因出土受阻而无法掘进。

施工中预防及解决泥饼问题的主要技术措施有：

A、通过合理使用加水或加泡沫，对切削下来的土体进行改良，改善渣土和易性，减小土体的粘性，降低泥饼产生的几率。

B、施工过程中应严格控制土仓（渣土、刀盘泄漏油）温度，一方面可以通过向土仓中适当加水降温；另一方面可通过调节冷却系统循环水的温度来提高降温速度；再者可实行停机冷却，待温度降至35℃以下时再继续推进。

C、加强操作控制和管理，避免误操作，对各施工参数进行优化，防止对土体的过分压缩而促进泥饼的形成；防止人为的集中出土或不均匀出土；防止注浆浆液流入开挖面或土仓内，造成土体固结等。

   （10）其他预防

注意观察掘进参数的变化，尤其是1#土压力、刀盘扭矩、推进速度的变化。对于1#土压力突然降低、刀盘扭矩突然减小、推进速度突然增大等要及时反映，（加气）保压停机分析原因，杜绝变化原因分析不明时贸然推进。

3、施工前准备

（1）安排经验丰富、操作熟练的盾构机操作手负责盾构机的操作，并配备熟练的管片拼装手及劳务工人，稳定盾构机推进速度。

（2）在左线右线同时下浆时，右线优先，在同时下管片或出碴时，右线优先，确保右线均速推进。

（3）监测频率加密，及时通报过建筑物时隧道及地面情况，在盾构机通过建筑物期间专人负责地面建筑物的巡视。

（4）项目部成立“右线始发段过建筑物应急领导小组”（附后），由项目经理任组长，小组成员由项目部各部门负责人参加，各部门选择有责任心的人参加应急小组。提前对可能出现的险情制定应急方案，预备应急物资，并事先和建筑物业主建立有效的联系，一旦出现险情，应急小组人员立即就位，各负其责，组织实施应急方案，排除险情。对出现严重险情的房屋，迅速将建筑物内人员疏散，设置安全警戒线，严禁其它人员进入警戒范围内，并马上组织对房屋进行加固。

（5）通过每一栋建筑物前，组织相关人员再次对建筑物情况进行了解，掌握房屋结构现状。对已有开裂、破损及其它重要部位做好标记，并做好记录。

（6）通过每一栋建筑物前，项目部相关人员根据具体情况制定合理的掘进参数，并对施工操作人员进行专项技术交底，介绍即将通过的状况及所处的地质条件，并对掘进注意事项作特别强调，提高操作人员思想意识，使其在思想上统一，行动上一致。

（7）通过建筑物前，隧道内配备双液注浆系统，以保证建筑物出现沉降后能够及时投入使用。

（8）做好盾构正常掘进所需油脂、发泡剂等材料的准备工作，保证盾构连续掘进。

（9）项目部仓库准备充足注浆材料，保证在需要时材料能够连续供应。

（10）做好盾构机、电瓶车、龙门吊等设备易损件的储备，以保证在设备出现故障后能够及时维修或进行更换，不给连续施工带来大的影响。

4、应急准备

（1）提前与房屋业主及使用单位进行沟通协商，并记录联系方式。

（2）盾构机掘进过程中，地面应安排人员对房屋进行观察，建立地面与隧道内联络渠道，一旦发现异常情况（如房屋产生开裂等）立即通知隧道内盾构机操作手停止掘进，并向项目领导报告情况，以便采取下步处理措施。

六、应急预案

1、右线盾构机通过建筑物期间，项目部领导实行昼夜值班制，明确值班时间和人员；

2、紧急情况发生后，现场做好警戒和疏散工作，保护现场，及时抢救伤员和财产，并由现场的项目部负责人指挥，在3分钟内电话通报到值班室，主要说明紧急情况性质、地点、发生时间、有无伤亡、是否需要派救护车、消防车或警力支援到现场实施抢救，如需直接拨打110等求救电话；

3、值班人员在接到紧急情况报告后，必须在2分钟内将情况报告到应急小组总指挥，小组总指挥组织讨论后在最短时间内发出如何进行现场处置的指令，分派人员车辆到现场进行抢救、警戒、疏散和保护现场等。

4、遇到紧急情况，全体员工特事特办、急事急办，主动积极的投身到紧急情况的处理中去，各种设备、车辆、器材、物资等应统一调遣。

5、与相关单位建立快速联系通道，以便及时处理问题，主详见相关单位联系电话见表5-1：

        6、做好应急物资、机械设备的储备，详见表6-1。

在施工过程中如发现建筑物沉降出现下列情况之一时：

1、最大累计沉降值达到-30mm；

2、同一位置24小时之内的累积沉降量达到-10mm；

3、相临两次测量的沉降量差值达到-5mm。

4、建筑物倾斜值达到以下值时：

1）、砖混结构、条形基础：

基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值：0.002；

2）、框架结构、桩基础：

0.002 L    L：相邻桩基础的中心距离（mm）。

立即采取以下应急保护措施：

1、停止盾构掘进，并按掘进指令保持上部土仓压力，地面注浆加固人员立即进场注浆加固。

2、加大盾尾注浆压力及注浆量，并在沉降区内管片背后补注浆。

3、地面建筑物周围利用袖阀管进行注浆补强，控制沉降。

4、加密地面监测频率，及时反馈数据，以调整注浆参数

若施工中建筑物出现较大的裂纹，则需在采取上述措施的同时，立即疏散建筑物的工作人员，并利用提前准备的支撑材料对危险部位进行支撑，待地表沉降稳定并已处理完成后方可继续掘进。

七、右线始发段过建筑物应急小组成员及职责

7．1 南~岔盾构区间右线始发段过建筑物应急小组组织架构