盾构掘进施工方案

目录

第一章综合说明 (3)

第一节施工组织设计编制说明 (3)

第二节工程概况 (5)

第二章工程重点、难点分析 (10)

第一节项目总体施工组织难度大 (10)

第二节砂卵石地层盾构施工 (10)

第三节盾构始发、到达施工 (11)

第四节盾构穿越建（构）筑物及管线施工 (11)

第五节盾构穿越河流施工 (13)

第六节盾构与现状10号线叠交 (14)

第三章总体部署、主要施工方案及工期计划安排 (16)

第一节总体部署 (16)

第二节总体目标 (21)

第三节施工组织机构 (21)

第四节主要施工方案 (27)

第五节总体施工进度计划 (27)

第四章设备配置情况 (28)

第一节盾构机配置情况 (28)

第二节其它设备配置情况 (46)

第五章劳动力计划、材料计划、资金计划 (48)

第一节劳动力计划 (48)

第二节材料计划 (50)

第三节资金计划 (50)

第六章盾构掘进施工 (52)

第一节盾构机的选型 (52)

第二节盾构施工准备 (53)

第三节盾构掘进施工工艺流程 (55)

第四节管片进场验收、存放及拼装 (100)

第五节盾构区间隧道洞内运输及外运弃土的施工方法 (105)

第七章施工监控测量 (107)

第一节施工测量 (107)

第二节施工监测 (110)

第八章风险识别与分析 (117)

第一节 D4~D5区间 (118)

第二节 D5~D6区间 (118)

第九章风险管理措施及实施细则 (119)

第一节风险管理措施 (119)

第二节风险管理实施细则 (123)

第十章事故应急处理预案 (128)

第一节盾构进出洞容易发生的一些透水、坍塌等事故 (128)

第二节盾构推进中建（构）筑物、管线变形过大，沉陷破坏事故 (128)

第三节掘进过程中突发进水事故 (129)

第十一章地下管线及周围建（构）筑物保护措施 (131)

第一节周围建（构）筑物、管线概况 (131)

第二节周围建（构）筑物、管线等的保护目标 (131)

第三节周围建（构）筑物、管线等的保护责任制 (131)

第四节周围建（构）筑物、管线等的调查方法与内容 (131)

第五节周围建（构）筑物、管线等民用、公共设施保护方案 (132)

第六节周围建（构）筑物、地下管线保护施工技术措施 (133)

第七节发生意外情况的处置措施 (134)

第十二章质量保证措施 (135)

第一节工程质量目标 (135)

第二节质量自检系统 (135)

第三节施工质量控制机构及岗位设置 (135)

第四节确保工程质量管理措施 (139)

第五节建立有关技术、质量保证的若干规章制定 (140)

第六节主要分项工程质量保证措施 (143)

第七节材料、成品及半成品供应质量保证措施 (149)

第八节计量保证措施 (150)

第九节工程质量回访服务措施 (151)

第十三章现场安全与文明施工及环保措施 (153)

第一节确保安全生产的技术组织措施 (153)

第二节确保文明施工的技术组织措施 (172)

第三节确保环境保护的技术组织措施 (180)

第十四章工期保证措施 (194)

第一节组织管理措施 (194)

第二节计划安排管理措施 (194)

第三节技术上管理措施 (195)

第四节资金保障措施 (196)

第五节工期调整措施 (196)

第六节后勤保障及紧急处理措施 (196)

第七节农忙季节、节假日及非正常天气条件的工作安排 (196)

第八节抓住关键线路保证工期 (197)

第十五章冬、雨季施工措施 (198)

第一节雨季施工主要措施 (198)

第二节冬季施工主要措施 (203)

第三节冬、雨季测量措施 (208)

第一章综合说明

第一节施工组织设计编制说明

第一小节编制依据

1、施工招标文件及图纸。

2、组织的现场勘查及答疑补充文件。

3、国家和部颁的有关施工、设计规范、规程和标准及沈阳市地方政府及业主颁布的有关法规性文件。

《中华人民共和国建筑法》

《中华人民共和国合同法》

《中华人民共和国招投标法》

《建设工程质量管理条例》国务院279号令

《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-2003）

《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2008）

《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）

《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）

《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2011）

《高分子防水材料》(GB18173.2-2000)

《工程测量规范》（GB50026-2007）

《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308-2008）

《建筑变形测量规程》（JGJ/T8-2007）

《地下工程防水技术规范》(GB50108-2008)

《地下防水工程质量验收规范》(GB50208-2011)

《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》（GB50652-2011）

《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）

国家及沈阳市其它测量规范，强制性标准等文件。

第二小节编制原则

我公司将在深刻理解招标设计的特点、难点的基础上，严格遵循招标文件、设计图纸、地质资料及国家、部委和地方政府颁布的有关技术规范、规程的规定，认真分析研究；按照“构筑精品，竭诚服务；预防治理，保护环境；以人为本，安全健康；遵章守法，管理达标；持续改进，追求卓越”的管理方针，遵循下列原则编制本标书。

1、工期保障原则

根据业主对本标段工期要求，科学组织施工，合理配置资源，使各项分部工程施工衔接有序，使本项目资源利用充分，确保总体施工计划实现，从而确保总工期。总体考虑，全面协作，选择适宜本工程条件的施工机械设备和人员，发挥设备、人才优势，认真分析，充分比较、论证，合理规划整个工程施工程序、技术措施，减小施工干扰，加强各施工工序间衔接，提高施工效率，确保施工进度。

2、技术、质量可靠性原则

根据本标段工程特点，吸收国内外盾构工程设计、施工和管理的成熟技术，结合我公司在天津地铁1号线、3号线、津滨轻轨9号线、南京地铁1号线南延线、沈阳地铁1号线等工程的成功经验的基础上，选择可靠性高、可操作性强的施工技术方案进行施工。认真贯彻执行“百年大计，质量第一”的质量方针政策，在业主和监理工程师的指导下，优质、快速、高效地完成本工程施工。

3、经济合理性原则

针对工程的实际情况，本着可靠、经济、合理的原则比选施工方案，并配备相应资源，施工过程实施动态管理，从而使工程施工达到既经济又优质的目标。

4、环保原则

在施工场地的布置、施工机械的配备、施工方案的选择方面与环保要求相结合，确保施工过程对周边环境产生尽可能小的影响。进行多方案分析比较，选择可靠的供水、供电、排水、排污、防噪、防尘方案，选择最有利于工程施工，同时又对周围环境影响最小的施工布置方案。

5、安全原则

为了保证本工程的安全施工，盾构区间工程在选择方案、施工技术方案等充分考虑其安全性，并在方案中制定详细的安全措施及突发事件的处理预案。

第二节工程概况

第一小节总体概况

中国建筑第六工程局有限公司沈阳市地下综合管廊（南运河段）工程西起青年公园，沿文艺路向东敷设，经万柳塘公园后转向东北敷设至万泉公园，设计起点里程为K4+570.158，终点里程为K8+347.158，埋深为11.6~23.6m，工程设置盾构始发井1座，接收井1座，工艺井6座，采用明（盖）挖法施工，断面为两柱三跨矩形框架，盾构区段均采用盾构法施工。

本次投标项目为D4-D5、D5-D6两个盾构区间。

第二小节区间概况

1、D4-D5区间

D4-D5区间单线长1389.09米，采用2台盾构机分别从D4（J17）盾构井始发始发，中间过J18、J19工艺井（过站方式由甲方确定），D5（J20）盾构井吊出。

本区间采用钢筋混凝土预制衬砌管片，管片外径6000mm，内径5400mm，管片厚度300mm，每环管片长度1200mm，混凝土强度等级C50，抗渗等级P10。管片采用“3A+2B+1C，错缝拼装，管片接缝采用橡胶止水条防水。

D4-D5盾构区间平面图

2、D5-D6区间

D5-D6区间单线长2198.33米，采用2台盾构机分别从D5（J20）盾构井始发始发，中间过J21、J22、J23、J24工艺井（过站方式由甲方确定），D6（J25）盾构井吊出。

本区间采用钢筋混凝土预制衬砌管片，管片外径6000mm，内径5400mm，管片厚度300mm，每环管片长度1200mm，混凝土强度等级C50，抗渗等级P10。管片采用“3A+2B+1C，错缝拼装，管片接缝采用橡胶止水条防水。

D5-D6盾构区间平面图

第三小节地质、水文概况

1、工程地质

1.1、场区地质条件

沈阳地区地貌上属于浑河冲洪积扇，地势平坦，市内最高处是东部的大东区，海拔65m，最低处是西部的铁西区，海拔36m，平均海拔约50m，地势由东向西缓慢倾斜。

本区段场地地面高程介于40.84m~49.06m之间。地面高差8.22m。地貌类型为浑河高漫滩及古河道。

1.2 、岩土体的岩性分布

①-0 杂质土：杂色，稍湿，松散，主要由黏性土、碎石、砖头等组成。

②-0 粉质黏土：黄褐色，软塑，稍湿，切面稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等，局部可见该地层。

③-0 淤泥质粉质黏土：稍密，饱和，主要有粘性土、混砾砂、圆砾堆积，有腥臭味，位于水面底部。

④-0 圆砾：青灰色，中密，湿。母岩成分以砂岩、花岗岩为主。磨圆度较好，呈亚圆形、椭圆形。一般粒径2~20mm。最大粒径80mm。充填中粗砂及粘性土，该地层局部可见。

④-1 砾砂：灰褐色、黄褐色，中密~密实，饱和，矿物成分以石英、长石为主，混粒结构。颗粒粒径一般在0.5mm-10mm之间，最大粒径80mm，黏土含量约占10%-20%，该地层局部可见。

④-2 中粗砂：黄褐色，饱和，密实，主要由石英长石质组成，分选性一般，级配一般，混粒结构，该地层局部可见。

④-3 粉质黏土：浅灰色，硬塑，湿，切面稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等，局部可见该地层。

⑤-0 砾砂：黄褐色，密实饱和，矿物成分以石英、长石为主，混粒结构。颗粒粒径一般在0.5mm-8mm之间，最大粒径80mm，黏土含量约占15%-25%，该地层连续分布。

⑤-1 中粗砂：黄褐色，饱和，密实，主要由石英长石质组成，分选性一般，级配一般，混粒结构，砾石约占3%-8%，黏性土约占15%-25%，该地层局部可见。

⑥-0 砾砂：黄褐色，密实，饱和，矿物成分以石英、长石为主，混粒结构。

颗粒粒径一般在0.5mm-8mm之间，最大粒径80mm，黏土含量约占15%-25%，该地层连续分布。

⑥-1 中粗砂：黄褐色，饱和，密实，主要由石英长石质组成，分选性一般，级配一般，混粒结构，砾石约占3%-8%，黏性土约占15%-25%，该地层局部可见。

⑥-2 粉质黏土：黄褐色，软可塑，湿，切面稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等，局部可见该地层。

⑦-0 砾砂：黄褐色，密实，饱和，矿物成分以石英、长石为主，混粒结构。颗粒粒径一般在0.5mm-8mm之间，最大粒径80mm，黏土含量约占15%-25%，该地层连续分布。

⑦-1 中粗砂：黄褐色，饱和，密实，主要由石英长石质组成，分选性一般，级配一般，混粒结构，砾石约占3%-8%，黏性土约占15%-25%，该地层局部可见。

⑧-0 泥砾：黄褐色，湿，密实，主要由黏性土、圆砾、混砾砂组成，为无层理无分选行的组合，混砾砂约占5%-10%，黏性土约占50%-60%，圆砾约占30%-40%，少量部分已风化成砂状，该地层连续分布。

2、水文地质

本次勘察期间，勘察场地局部见地表水，其中ZK4-10号钻孔为运河水上钻孔，地表水深度1.25米；见一层地下水，按埋藏条件划分为孔隙潜水，其稳定水位埋深为8.80~15.80米，标高为29.58~34.83米，水位年变幅随季节变化。

抗浮设防水位标高建议值为地面以下4米。

第二章工程重点、难点分析

第一节项目总体施工组织难度大

本次投标项目为沈阳市地下综合管廊（南运河段）工程，共 2个盾构区间，包括：D4-D5、D5-D6，区间总长度为7180m，工程规模大、施工节点工期紧、质量和环境保护要求高，如何做好施工筹划，安排好各区间、各工序的施工和相互之间的衔接，是本工程安全、优质、按期完成的首要任务。施工过程中我们将采取如下措施：

（1）成立以熟悉天津沈阳工程特点、经验丰富的项目经理部，配备公司优秀青年科技人才，成立国内知名专家顾问组，提供组织、技术、设备、物资、资金保证。

（2）在施工过程中合理配置人员、材料、设备，保证各项工序的顺利进行；并准备应急预案、抢险设备及物资，加大施工管理力度，保证方案的有效落实。

（3）合理布置施工场地，使有限的场地空间能得到最大化的利用；优化资源配置，充分利用不同工序对某些资源需求的共性特点以及同一工序的作业时间差等因素，使现场资源配置达到既能够保证施工生产，又防范和避免了不必要的资源对有限的空间的占用。

（4）减少工序衔接时间，防止设备的窝工，加强关键线路各工序的控制管理，加大机械设备及物资等资源的投入。

（5）设立阶段性里程碑工期目标，开展劳动竞赛，以实现阶段性里程碑工期来确保工期目标的实现。

第二节砂卵石地层盾构施工

区间隧道需要穿越砂卵石地层，采取的主要技术措施如下：

（1）做好盾构机选型，选择适合该地质的盾构设备。

（2）采取适当措施提高盾构设备相关部件的耐磨性及其工作能力。

（3）做好渣土改良试验，选择有效的添加剂，通过试验和检验得出有效的渣土改良配方。

（4）选择合理的盾构掘进参数，做好技术交底和人员管理控制等工作。

（5）加强施工监测，提高信息反馈速度和准确性，切实做到信息化施工。

（6）加强掘进期间盾构机的维护保养工作，保证盾构顺利掘进。

第三节盾构始发、到达施工

在盾构始发到达施工时容易发生洞门周边涌水现象，地表下沉，造成管片错台、破碎，纵缝喇叭口开裂，甚至因接缝张开太大造成涌水，影响盾构施工及周边建筑物的安全，因此盾构始发到达施工也是本工程的难点之一。

为保证盾构施工的安全，施工中将采取以下施工措施：

（1）加强始发到达加固土体的质量控制，施工前对加固土体的强度进行检测，满足设计及施工要求方能进行施工。

（2）凿除洞门前对洞门位置处土体加固情况进行检测，如仍存在渗漏水，则进行水平注浆止水加固。

（3）加强盾构机与洞门的测量复核工作，将托架位置设置精确。破除洞门后，盾构机接收托架的高程按照最后测定盾构机的实际高低来调整，适当降低接收托架的高度。

（4）在充分研究施工周边及地质情况后，可以考虑施工前在洞门加固区周围布置降水井备用，如遇到施工过程中渗漏严重等不良情况，则可进行抽水作业，将洞门位置处水头控制在洞门圈以下1m左右，过程中加强周边建构筑物变形、沉降及水位监测。

（5）为了能够更好的保护盾构始发到达阶段周边建构筑物的安全，可以考虑对重点建构筑物或管线提前进行加固处理。

（6）对盾构始发到达防水装置进行加强，可以考虑使用在内衬内部布置气囊，以增强止水效果。

（7）除明洞接收外，盾构到达严格按照地铁集团制定的强制标准采取二次接收的方法进行。

第四节盾构穿越建（构）筑物及管线施工

本标段沿线建筑物及地下管线众多，区间地层软弱，强度低、范围广，掘进扰动后变形大，稳定时间长，对周边建（构）筑物及管线很不利。其中较为重点的有：摩尼宝饭店、万泉桥、先农坛路桥。

为保证周边人民的正常工作、生活，必须根据建（构）筑物和地下管线的特点，采取科学合理的盾构掘进、监测和其它地面技术预控措施，这些不仅是工程难点技术之一，而且亦是工程环境安全的重点保护内容之一。

为保证盾构周边建（构）筑物及管线的安全，施工中将采取以下施工措施：（1）成立由项目经理、技术、监测等人员组成的保护小组。

（2）事先对建（构）筑物情况调查清楚，制定并论证保护方案，严格按方案实施。

（3）施工过程中，对周围管线及建筑物进行全方位、全天候的监测，实行信息化反馈施工。

（4）根据建筑物的结构型式及与隧道的关系，制定建筑物最大沉降和沉降差的警界值。

（5）根据前期盾构掘进参数控制与地层位移的关系，确定合理的土压力设定值、排土率及掘进速度等参数。盾构推进过程中，严格控制和调整盾构机的各项参数（主要有正面土压力、千斤顶顶力及编组、推进速度、刀盘扭矩、排土量、螺旋机转速、同步注浆压力及注浆量等），使之对周围环境的影响控制在安全、可靠的要求范围内。通过对盾掘进时地面变形曲线进行实测反馈，不断调整、优化掘进参数，以验证选择施工参数的合理性，保持盾构开挖面的稳定。

（6）通过对盾构前方的隆陷、盾构通过时的沉降、固结沉降等方面的控制，避免地层变形过大以保护建筑物。

（7）盾构在曲线推进、纠偏、抬头或叩头推进过程中，调整掘进速度与正面土压，达到减少对地层的扰动和减少地层的变形。盾构暂停推进时，可能会引起盾构后退，而使开挖面松弛造成地表沉陷，此时作好防止盾构后退措施，并对开挖面及盾尾采取封闭措施。

（8）根据建筑物的结构类型及对沉降的敏感程度、沉降的允许值，制定建筑物及地面变形警戒值，如有必要，对建筑物基础进行注浆加固，控制建筑物的下沉变形。

（9）建筑物在盾构隧道两侧且离隧道较近时，可采用设置隔离桩保护。

（10）制定好详细的应急预案、专项施工方案，一旦发现事故苗头，能够立即采取抢险措施，控制事故的进一步发展。作好抢修预案，并作好随时实施准备。

（11）制定专项的监控量测方案，根据风险评估结果制定相应的控制标准，设定相应的预警值、报警值、警戒值。对盾构管片、交通道路路面及相邻房屋均应加强施工监测，严格控制地面沉降量。在周边建筑物设置水平位移、垂直位移和倾斜的观测点。

（12）做到信息化施工，对结构上方的地下管线（尤其重力管及有压管线）和建构筑物的沉降进行监控，当变形速率或变形量超过警戒值时，及时与监理、设计、业主沟通，及时采取措施，保证周围建构筑物和管线的安全。

第五节盾构穿越河流施工

本标段需穿越的河流主要为南运河，覆土埋深最浅处约8~10m，对盾构掘进具有较高的技术要求，将是本标段的技术难点之一。

为保证盾构施工的安全，施工中将采取以下施工措施：

（1）补充地质钻孔和回声测深仪，进一步查清过河隧道的地质条件和覆土厚度，同时勘测河堤情况，为盾构机掘进参数的选取及制定相应的辅助措施提供第一手准确资料。

（2）在穿越掘进时，向土仓内考虑注入预先发酵好的钠级膨润土进行土体改良，减少刀盘扭矩，降低对河底土体的扰动。

（3）本标段使用的盾构机均采用三道加强型盾尾刷，采用优质的盾尾油脂，掘进中加强盾尾密封油脂的注入；加强中体与盾尾铰接处的密封检查，及时调节密封压板螺栓，保证其密封效果，防止地下水涌入。

（4）进入河道段掘进以前全面检查盾构机掘进姿态，及时进行纠偏调整。在河底段掘进时加强盾构掘进姿态监测及管片选型工作，减小管片接缝错台，保证较好的隧道线形，提高隧道防水质量。

（5）河底段掘进时根据开挖面的水土压力，及时调整油缸推力及推进速度，根据前期较好的施工参数控制土仓压力稳定，避免因刀盘推力波动过大对地层造成严重扰动。

（6）盾构通过河底段掘进时，适当调整同步注浆浆液配比，缩短浆液胶凝时间，必要时可通过管片预留注浆孔及时进行二次双液注浆。

（7）必要时，在过河隧道管片外弧侧粘贴海绵条以增强盾尾防水效果。

（8）加强值班管理，如发现螺旋输送机里涌水涌泥，立即关闭螺旋输送机紧急闸门，然后再进行处理。

（9）盾构穿越时，切实做好设备保障工作，配置足够的维保人员和配件。

第六节盾构与现状10号线叠交

本标段D5-D6盾构区间在里程K9+294、K9+319处与地铁10号线相交，详见下图。

为保证安全完成穿越，施工中将采取以下施工措施：

1）盾构推进控制

（1）设立试推进段

在试验段推进过程中，对各类数据进行收集，包括：正面平衡土压力设定、出土量控制、推进速度控制、管片拼装、同步注浆和二次注浆等参数，地面沉降、建筑物、管线沉降数据，然后进行分析，指导后期盾构穿越阶段的施工。

（2）平衡压力的设定

根据试推进段的试验结果，确定平衡压力。根据地面沉降监测数据对土压力进行动态调整，确保盾构切口前方的土体可以少量隆起，并且确保施工中土压力的波动不应过大。

（3）推进速度

控制合理的推进速度，使盾构匀速穿越施工，减少盾构对土体的挠动，达到控制地面变形的目的。

（4）土体改良

根据试验段的推进，摸索出针对不同粉质粘土层的最优土体改良措施，改良剂的注入率应与推进速度相匹配。

（5）盾构推力及刀盘扭矩

盾构推力及刀盘扭矩不宜过大，降低对周边土体及既有隧道的扰动影响。

（6）管片形式及管片拼装

在进入穿越段前核准里程，穿越隧道段区域均安排为增设注浆孔管片，每环增设10个注浆孔，增加至一环16个注浆孔，便于对隧道周边土体进行全面的改良加固。在盾构进行管片拼装的状态下，由于千斤顶的收缩，必然会引起盾构机的后退，因此在盾构推进结束之后不要立即拼装，等待2～3分钟之后，至开挖面土体局部应力释放后再进行千斤顶的回缩。同时减少回缩千斤顶的数量，以满足管片拼装即可。

（7）同步注浆

同步浆液应具有较低的泌水性、良好的早期抗剪强度和较高的后期固结强度，可以更好的控制地面沉降和保持隧道稳定性。且保证穿越段的同步注浆量至少为理论建筑间隙的180%以上。

（8）盾尾油脂

采用优质的盾尾油脂，掘进中加强盾尾密封油脂的注入；加强中体与盾尾铰接处的密封检查，及时调节密封压板螺栓，保证其密封效果，防止地下水涌入。

（9）盾构纠偏量

在穿越过程中，尽可能地保证盾构匀速通过，将盾构平面和高程基本控制在20mm以内，做到勤纠、少纠，减少盾构纠偏带来的地层损失。

（10）盾构穿越时，切实做好设备保障工作，配置足够的维修保障配件和人员，避免和及时处理盾构设备障碍。