盾构施工方案及施工方法

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1、第四章施工方案及施工方法第一节盾构施工方案1盾构选型1.1选型依据和选型原则盾构的性能及其与地质条件、工程条件的适应性是盾构隧道施工成败的关键，所以采用盾构法施工就必须选择最佳的盾构施工参数和最适宜的盾构。盾构选型主要依据武汉市轨道交通二号线一期工程越江隧道工程招标文件和招标文件说明，借鉴我公司在类似工程施工中的丰富经验，同时参考相关的盾构技术规范及国内外已有盾构工程实例。盾构选型及设计按照可靠性第一，技术先进性第二，经济性第三的原则进行，保证盾构施工的安全性、可靠性、适用性、先进性、经济性相统一。1.1.1工程基本条件（1）盾构穿越第四系全新统新近沉

2、积的松散粉细砂、中粗砂层，第四系全新统冲积的稍密～密实粉细砂、中粗砂层和卵砾石层，由于地质资料的不完整性，盾构隧道还有可能穿越白垩－下第三系砾岩和志留系泥质粉砂岩、泥岩等沉积岩层，地层富含地下水，由于其水头压力较高，盾构施工时易引起突发性涌水和流砂，而导致大范围的突然塌陷。同时，高水头压对盾构和隧道的密封及抗渗能力提出了更高要求。因此，要求盾构能适应于本工程所处饱和粉细砂质粉土地层条件、同时也能开挖岩层的需要，在饱和砂性土中推进时，将地层损失率控制到极小程度，以保证盾构安全过江、沿线邻近建筑物及公用设施不受损坏。（2）考虑到地质资料的不确定因素，盾构施

3、工可能会遇到泥质粉砂岩、泥岩互层，且上软下硬，施工困难，要求盾构具有开挖此岩层的能力。（3）能适应本工程高水压环境，最大水压达0.6MPa。（4）穿越两岸密集居民区时，能确保高层建筑和密集地下管线的安全。地表沉降应根据沿线建筑物、管线允许变形情况及其与盾构的相对位置，分析研究确定，在一般情况下，宜控制在+10～-30mm。（5）施工占地少，能适应市区道路狭窄、建筑物多、拆迁难度大的现场实际条件。（6）盾构一次掘进距离应大于3.2km。（7）施工设备价格及经济性：要求施工每延米综合价格经济合理。1.1.2盾构工程特点根据本工程的地质资料统计，隧道洞身上部

4、及通过的地层中水平渗透系数在8.0×10-10m/s至8.0×10-3m/s范围内变化，垂直渗透系数在3.0×10-9m/s至9.0×10-3m/s范围内变化。1.2盾构类型的确定不同类型的盾构适用的地质类型也是不同的，盾构的选型必须做到针对不同的工程特点及地质特点进行针对性方案设计，才能使盾构更好的适应工程。盾构的主要类型有敞开式盾构、泥水平衡盾构、土压平衡盾构等。根据武汉轨道交通二号线越江隧道工程地质、水文情况及工程特点，可选择的盾构类型只有土压平衡盾构和泥水平衡盾构。土压平衡盾构和泥水平衡盾构在稳定开挖面、地质条件、抵抗水压、控制地表沉降、碴土处

5、理、施工场地、工程成本等方面都有较大差异，有其独特的适应性，对二种盾构进行综合对比分析比较见表4-1-1。表4-1-1泥水平衡盾构和土压平衡盾构对比表比较项目土压平衡盾构泥水平衡盾构简要说明评价简要说明评价稳定开挖面保持切削土舱压力支持开挖面土体稳定良有压泥水使开挖面地层保持稳定优地质条件适应性在砂性土等透水性地层中要有特殊的措施良适应性较强优抵抗水压靠土舱压力及泥土的不透水性能抵抗水压良靠输入的泥浆在开挖面形成的不透水泥膜和泥水压力抵抗水压优高水土压力下的施工风险出口易出现喷涌，采取辅助措施影响效率较高靠密闭空间和输送管循环施工，不易发生涌水涌砂情况

6、优控制地表沉降保持土舱压力、控制推进速度、维持切削量与出土量相等良控制泥浆质量、压力及推进速度、保持进、排泥量的动态平衡优碴土处理直接外运简单进行泥水分离处理复杂施工场地占用施工场地较小良要有较大的泥水处理场地差设备费用稍低稍高工程成本减少了泥水处理设备，只需配置添加剂注入设备即可，设备及运行费用低低增加了泥水制作、输送及泥水分离设备，设备及运转费用高高1.2.1盾构类型与地层类别关系土压平衡盾构最适应于细颗粒地层，切削的碴土易获得塑性流动性和不透水性，土压力作用于工作面。而泥水平衡盾构最适应于较粗颗粒地层，在砂土地层易形成泥膜，以防止地下水喷出，泥水

7、压力作用于工作面。本工程盾构需穿越较长的砂性地层，因此从地质条件方面分析应采用泥水平衡盾构最佳。盾构类型与地层的适应性见表4-1-2。表4-1-2盾构类型与地层的适应性项目土压平衡盾构泥水平衡盾构粉质粘土层中密粉土层中密粉细砂密实粉细砂中密中粗砂密实中粗砂可塑粉质粘土层卵石层泥质粉砂岩夹砂岩、页岩能适应粘土、砂土、砂砾，岩石等各种地质。需要向开挖仓中注添加剂，改善碴土的性能，使其成为具有良好塑流性、低的摩擦系数及止水性的碴土。对于泥质粉砂岩夹砂岩、页岩开挖破碎可能会有大颗粒碴土，需要考虑螺旋输送机通过粒径能力能适应粉质粘土、粉细砂、中粗砂、卵石层，岩层

8、等各种地质。需向开挖仓中注入泥浆，适合开挖面难以稳定、滞水砂层、砂砾层、含水量高的地层及隧道上