湘江公路隧道江底段盾構(gòu)掘進(jìn)開挖工藝設(shè)計(jì)

1、目 錄一、工程概況21.1工程設(shè)計(jì)概況21.2工程地質(zhì)概況3二、施工方案設(shè)計(jì)62.1施工流程62.2盾構(gòu)推進(jìn)的前期準(zhǔn)備工作72.3盾構(gòu)出洞72.4盾構(gòu)初期掘進(jìn)82.5盾構(gòu)穿越大堤段掘進(jìn)102.6襯砌管片拼裝122.7盾構(gòu)同步注漿152.8隧道防水及防蝕17三、盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的有關(guān)計(jì)算183.1盾構(gòu)機(jī)直徑的確定（計(jì)算盾尾間隙）183.2盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)度的確定（計(jì)算最小轉(zhuǎn)彎半徑的超挖量）203.3盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)計(jì)算依據(jù)和計(jì)算內(nèi)容21四、過江隧道盾構(gòu)施工主要風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施224.1過江隧道盾構(gòu)施工主要風(fēng)險(xiǎn)224.2應(yīng)對(duì)技術(shù)措施224.3應(yīng)急預(yù)案22附錄：圖表目錄23一、工程概況1.1工程設(shè)計(jì)概況長(zhǎng)沙市南湖路湘江隧

2、道主線為雙向單層四車道隧道，匝道為單向單車道隧道，主線設(shè)計(jì)車速為50km/h，車道寬度為3.5m+3.5m，限界寬度4.5m，最大縱坡5.95%。主線暗挖隧道內(nèi)輪廓采用單心圓，半徑為5.05m，單洞凈寬10.10m，凈高8.35m（不含仰拱為6.55m），凈空面積54.28m2。匝道隧道內(nèi)輪廓為單心圓，半徑為4.5m，其單洞內(nèi)輪廓凈寬9.0m，凈高7.8m（不含仰拱6.2m），凈空面積46.13m2。整個(gè)工程施工分類為明挖基坑和暗挖隧道段。明挖基坑段其主要支護(hù)形式包括:a.1：1放坡開挖+噴錨，適用于基坑深度H<2mb.1:1.0 放坡開挖+噴錨防護(hù)+旋噴樁止水帷幕(80050cm)，適

3、用于基坑深度2m<H<6m；c.鉆孔灌注樁(600100cm)輔以旋噴樁止水帷幕(80050cm)，適用于基坑深度6H<10m；d.鉆孔灌注樁(800100cm)輔以旋噴樁止水帷幕(80050cm)，適用于基坑深度H10m等4種支護(hù)類型。南湖路隧道西岸基坑分布圖見圖 1-1。圖 11西岸基坑分布圖1.2工程地質(zhì)概況暗挖隧道需穿越湘江大堤、江底級(jí)圍巖段、江底斷裂破碎帶等對(duì)工程極為不利的地質(zhì)地層，同時(shí)匝道均與隧道主線相交，形成上下分層段，以及匝道與主線合流過程中自然形成了小凈距隧道、連拱隧道和大跨隧道等較難施工斷面類型。據(jù)此暗挖隧道分為陸域暗挖隧道和江底暗挖隧道兩部分，簡(jiǎn)稱為陸域

4、和江底。其中后者包括江底斷層破碎帶襯砌結(jié)構(gòu)、江底級(jí)圍巖襯砌結(jié)構(gòu)、江底級(jí)圍巖襯砌結(jié)構(gòu)和江底地下分岔部襯砌結(jié)構(gòu)。匝道暗挖段結(jié)構(gòu)型式可分為陸域暗挖段襯砌結(jié)構(gòu)、陸域地下分岔部襯砌結(jié)構(gòu)、江底暗挖段襯砌結(jié)構(gòu)和江底地下分岔部襯砌結(jié)構(gòu)。地層分布見表格1-1。表格 11 地層分布表序號(hào)地層名稱描述1雜填土（Q4ml）灰色、褐色、褐黃色，干濕，松散狀，物質(zhì)構(gòu)成以建筑垃圾及生活垃圾為主，混粘性土，局部以粘性土成分為主，具高壓縮性，軟硬不均，工程性狀差，堆填時(shí)間在10 年以上，廣泛分布于東西兩岸，厚度，重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)擊數(shù)范圍一般為15 擊。2雜填土（Q4ml）褐黃色，濕，粘性土成分為主，軟可塑狀，局部充填較多生

5、活垃圾或腐生物等有機(jī)質(zhì)，具高壓縮性，工程性狀差，堆填時(shí)間較短，一般為筑堤新近堆填，局部時(shí)間較長(zhǎng)，見于兩岸河堤及桔子洲上，厚度。重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)擊數(shù)范圍一般為46 擊。3淤泥( 淤泥質(zhì)土)（Q4h）褐灰色、灰黑色，軟可塑流塑狀，局部充填較多生活垃圾或腐生物等有機(jī)質(zhì)，具高壓縮性，工程性狀差。線路東西兩岸沿線已回填的老溝渠、池塘等位置及河堤范圍內(nèi)廣泛分布，厚度1.104.20m。4坡積粉質(zhì)粘土（Q4dl）褐灰色、黃色，可塑狀。含植物根莖，混礫石。捻面較粗糙，輕微搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低，僅見于西岸線路西端，露厚度0.50m。5粉質(zhì)粘土（Q4al）褐灰色，軟可塑狀，含黑色鐵錳質(zhì)氧化物。捻面較光滑

6、，無搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低。見于東西兩岸河堤附近范圍內(nèi)及江心洲，厚度0.807.90m。6坡積粉粘土（Q4al）褐黃色，濕，松散稍密狀，成分為石英質(zhì)，含云母，粘土充填。見于桔子洲及兩岸河堤，厚度。7圓礫（Q4al）褐黃色，飽和，中密狀。圓礫含量60%以上，成分以石英質(zhì)為主，磨圓度較好，一般粒徑0.202cm。混卵石20%以上，粒徑為4-6cm，中粗砂充填。見于東西兩岸河堤附近范圍內(nèi)及江心洲，厚度。其內(nèi)局部見粉細(xì)砂夾層。8粉質(zhì)粘土（Q2al）黃紅、褐黃色，硬塑-堅(jiān)硬狀，局部為可塑狀。具網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)，含黑色鐵錳質(zhì)氧化物。底部含少量粉細(xì)砂。捻面較光滑，無搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等。分布于東西兩岸

7、，厚度。9圓礫（Q2al）褐黃、黃色，稍濕-飽和，稍密-密實(shí)狀。圓礫含量60%，成分以石英質(zhì)為主，磨圓度較好，分選性差，一般粒經(jīng)0.2-2cm?；炻咽?，砂、粘性土充填，分布于東西兩岸，厚度。10殘積粉質(zhì)粘土（Qel）灰色、黃色、褐紅色，硬塑堅(jiān)硬狀，由板巖及泥質(zhì)粉砂巖風(fēng)化殘積形成。捻面較光滑，無搖震反應(yīng)，中等干強(qiáng)度，中等韌性。見于東西兩岸，厚度。11強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖（K）褐紅、紫紅色，巖芯呈土夾塊狀及碎塊狀，極軟巖，巖塊用手易折斷，沖擊鉆進(jìn)較困難，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為類。分布于東岸湘江大道以東，厚度。12中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖（K）紅、紫紅色，節(jié)理裂隙較發(fā)育，多呈閉合狀，節(jié)理裂隙面上可見黑色鐵錳質(zhì)浸染。

8、巖面粗糙，偶見溶蝕小孔，巖芯呈柱狀，極軟巖，敲擊聲啞，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為類。分布于東岸湘江大道以東，厚度6.30m。13強(qiáng)風(fēng)化礫巖（K）紫紅色夾灰綠色，極軟巖，巖芯為巖屑、碎石狀，膠結(jié)差，巖塊用手易折斷，沖擊鉆進(jìn)較困難，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為類。分布于東岸湘江大道以東，厚度10.20m。14中風(fēng)化礫巖（K）紫紅色，極軟巖軟巖，礫石含量60%以上，礫石成分主要為板巖，少許石英，礫石粒徑一般在2cm 以上，最大12cm，巖芯呈短柱狀、碎塊狀、碎石狀，巖塊用手不能折斷，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為類。分布于東岸湘江大道以東，厚度13.30m。15全風(fēng)化板巖（Pt）為極軟巖，巖體破碎，風(fēng)化強(qiáng)烈，結(jié)構(gòu)為松疏的砂土狀、

9、角礫狀、碎裂狀。巖芯多為巖屑、巖粉、碎石狀，少量的塊狀、短柱狀。見于桔子洲西部ZK11-14 鉆孔，厚度11.20m。16強(qiáng)風(fēng)化板巖（Pt）褐黃色、灰綠色、黃黑色、灰色，為極軟巖，節(jié)理裂隙很發(fā)育，巖芯呈碎塊狀、塊狀，用手折可斷，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為類。分布于西岸、湘江河道及東岸湘江大道附近，厚度。17中等風(fēng)化板巖（Pt）黃灰色、褐黃色、灰綠色、灰色，為軟巖，巖芯呈大塊狀、碎塊狀，少許短柱狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，裂隙間偶見黑色、褐黃色的鐵錳質(zhì)氧化物，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為類。分布于西岸、湘江河道及東岸湘江大道附近，最小厚度3.40m。18微風(fēng)化板巖（Pt）灰色、灰褐色、褐紅色、青灰色，為較軟巖，巖芯呈大塊狀

10、、塊狀，短柱狀、長(zhǎng)柱狀，錘擊聲脆，板理發(fā)育，節(jié)理稍發(fā)育，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為類。在該層中局部夾有強(qiáng)風(fēng)化板巖透鏡體。分布于西岸、湘江河道及東岸湘江大道附近，最小厚度4.20m。在該層中局部夾有強(qiáng)風(fēng)化板巖透鏡體。表格1-1中巖土參數(shù)建議取值見表1-2。表格 12巖土參數(shù)建議值表巖土分層巖土名稱天然密度(g/cm3)浮容重(g/cm3)粘聚力c(kPa)內(nèi)摩擦角(°)滲透系數(shù)（m/d）K0隧道圍巖分級(jí)素填土19910100.450.6素填土19916100.450.6淤泥(淤泥質(zhì)土)199830.30.8粉質(zhì)粘土201018150.0060.5粉細(xì)砂19951850.6圓礫201003540

11、0.5全風(fēng)化板巖22.512.550200.90.43強(qiáng)風(fēng)化板巖2313100250.2070.47中風(fēng)化板巖23.513.51000320.110.54微風(fēng)化板巖24142500380.060.54K0 為靜止側(cè)壓力系數(shù)二、施工方案設(shè)計(jì)2.1施工流程圖 21盾構(gòu)施工工藝流程圖2.2盾構(gòu)推進(jìn)的前期準(zhǔn)備工作2.2.1 盾構(gòu)基座盾構(gòu)基座為鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制成榀，盾構(gòu)基座位置按洞口實(shí)際中心位置和設(shè)計(jì)軸線準(zhǔn)確放樣，基座安裝時(shí)按照測(cè)量放樣的基線，吊入井下就位焊接。2.2.2 負(fù)環(huán)管片拼裝工作井內(nèi)尺寸為23.4m×11.36m，盾構(gòu)后座由十環(huán)負(fù)環(huán)管片拼裝而成，考慮到盾構(gòu)車架的轉(zhuǎn)接及長(zhǎng)軌道的吊運(yùn)需要，其中

12、設(shè)開口環(huán)8環(huán)、閉口環(huán)2環(huán)。第1環(huán)負(fù)環(huán)管片的環(huán)面必須符合軸線高程和平面放樣的位置，校正到垂直于設(shè)計(jì)軸線的位置，第1環(huán)負(fù)環(huán)管片的拼裝質(zhì)量是控制管片拼裝質(zhì)量的第一步。2.2.3 洞門的密封裝置安裝由于工作井洞圈直徑與盾構(gòu)外徑存有一定的間隙，為了防止盾構(gòu)出洞時(shí)及施工期間土體從該間隙中流失，在洞圈周圍安裝由橡膠簾布帶、圈板等組成的密封裝置，并設(shè)置注漿孔，作為盾構(gòu)出洞洞口出現(xiàn)有滲漏現(xiàn)象的堵漏的輔助措施。2.2.4 盾構(gòu)出洞地基加固處理為了確保盾構(gòu)出洞施工的安全和更好地保護(hù)附近建筑物、行車軌道基礎(chǔ)和施工場(chǎng)地，盾構(gòu)出洞口土體采用深層攪拌樁或旋噴樁等方法進(jìn)行地基加固。待加固強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，盾構(gòu)才能進(jìn)行出洞施

13、工，否則應(yīng)采取補(bǔ)加固措施。2.3盾構(gòu)出洞盾構(gòu)出洞是盾構(gòu)利用在端頭井內(nèi)臨時(shí)設(shè)置的鋼構(gòu)件和零食管片作后背，向前推進(jìn)。從穿墻洞口向洞外的土體中貫入，沿著設(shè)計(jì)軸線方向，向前推進(jìn)的一系列作業(yè)。盾構(gòu)出洞是整個(gè)隧道施工中技術(shù)難度大，工序較復(fù)雜，又有一定風(fēng)險(xiǎn)的施工階段。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入洞圈后馬上進(jìn)行動(dòng)圈橡膠簾的整理工作，固定鉸鏈當(dāng)班。出洞時(shí)盾尾鋼刷中必須充滿盾尾油脂。在盾構(gòu)機(jī)切口進(jìn)入簾布橡膠板85cm左右時(shí)，即可進(jìn)行穿墻洞口臨時(shí)止水鋼板樁的拔樁施工，拔樁時(shí)按照先中間厚兩側(cè)的順序進(jìn)行。鋼板樁拔除采用60KW-90KW震動(dòng)錘進(jìn)行，25cm鋼板與鋼板樁焊接牢固，拔樁時(shí)采用定型夾距將鋼板夾住，夾具上端鏈接振動(dòng)錘，用50t

14、履帶式自行起重機(jī)吊緊振動(dòng)錘，開啟震動(dòng)錘馬達(dá)，利用震動(dòng)錘的震動(dòng)破壞樁側(cè)摩阻力，收緊吊車索具，將鋼板樁緩緩拔出。鋼板樁拔除后盾構(gòu)機(jī)迅速上靠，通過格柵對(duì)土體的擠壓，使土體進(jìn)入沖泥艙內(nèi)，使用水槍沖刷破碎土體后，利用水利機(jī)械形成的真空壓力將泥漿排出。盾構(gòu)機(jī)推至鋼封門100mm處停止推進(jìn)，在盾構(gòu)機(jī)外及簾布橡膠圈狀態(tài)。拔除鋼封門時(shí)，邊拔除邊填充漿液，補(bǔ)充拔樁后形成的空隙，漿體的凝固強(qiáng)度略大于土體強(qiáng)度，便于盾構(gòu)推進(jìn)，洞口上部準(zhǔn)備回填土，鋼板樁拔除后立即回填并及時(shí)注漿加固。如此，直至全部拔除鋼封門推進(jìn)盾構(gòu)機(jī)使之嵌入土體并準(zhǔn)備試驗(yàn)段掘進(jìn)。當(dāng)盾尾脫出工作井壁后，調(diào)整洞圈止水裝置中的圓環(huán)板，并與洞門特殊環(huán)管片焊接成一

15、體，若洞口漏水現(xiàn)象嚴(yán)重則由預(yù)設(shè)壓漿管向洞圈周圍內(nèi)壓注化學(xué)漿液，以防止土體從間隙中流失而造成地面的坍陷。盾構(gòu)在加固區(qū)推進(jìn)，要保持盾構(gòu)姿態(tài)，防止盾構(gòu)姿態(tài)急劇變化，以均勻、慢速推進(jìn)為主，防止壓應(yīng)力過大。2.4盾構(gòu)初期掘進(jìn)盾構(gòu)出洞口至大堤坡腳約100m為盾構(gòu)初期掘進(jìn)階段。盾構(gòu)掘進(jìn)初期階段可視為盾構(gòu)掘進(jìn)的試驗(yàn)階段，應(yīng)在這一階段的掘進(jìn)施工中掌握施工區(qū)域的地質(zhì)條件對(duì)掘進(jìn)參數(shù)的影響，并掌握盾構(gòu)施工的各種參數(shù)，用以指導(dǎo)盾構(gòu)掘進(jìn)的施工。掘進(jìn)參數(shù)掌握盾構(gòu)初期掘進(jìn)時(shí)，為了更好地掌握盾構(gòu)的各類參數(shù)，此段施工時(shí)應(yīng)注意對(duì)推進(jìn)參數(shù)的掌握，分析地面沉降與施工參數(shù)之間的關(guān)系，并對(duì)推進(jìn)時(shí)的各項(xiàng)技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、統(tǒng)計(jì)、分析，爭(zhēng)取在較

16、短時(shí)間內(nèi)掌握盾構(gòu)機(jī)械設(shè)備的操作性能，確定盾構(gòu)推進(jìn)的施工參數(shù)設(shè)定范圍。此階段施工重點(diǎn)要求做好以下的幾項(xiàng)工作：（1）掘進(jìn)前：在隧道軸線上設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，特別在出洞30m范圍內(nèi)加密沉降觀察點(diǎn)，每1m設(shè)一觀察點(diǎn)，每10m設(shè)一觀察斷面，在盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)加大測(cè)量頻率，每日測(cè)兩次，用測(cè)量數(shù)據(jù)知道盾構(gòu)掘進(jìn)。掘進(jìn)前還應(yīng)做好各種壓漿配比以備掘進(jìn)中使用，并對(duì)盾構(gòu)儀器、儀表、設(shè)備進(jìn)行反復(fù)調(diào)試、試車，確保初推進(jìn)的成功。（2）掘進(jìn)中：在掘進(jìn)中對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)土量、前方土壓力、推進(jìn)速度、液壓泵泵力、盾構(gòu)姿態(tài)等有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察、收集并對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行同步觀測(cè)、指導(dǎo)掘進(jìn)施工、及時(shí)調(diào)整數(shù)據(jù)，保證地面沉降量控制在允許范圍內(nèi)。掘進(jìn)中還必須同步注漿、控

17、制沉降量。并備凝固速度快，堵漏迅速的雙液漿以備緊急堵漏之用。（3）掘進(jìn)后：對(duì)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)后的管片根據(jù)沉降量須進(jìn)行二次補(bǔ)漿（局部如隆起則須放漿使之回復(fù)）。在試掘進(jìn)中，掌握掘進(jìn)速度、土壓力、出泥量、盾構(gòu)姿態(tài)等有關(guān)數(shù)據(jù)，在進(jìn)入大堤段前放慢速度，報(bào)紙吸泥艙水氣平衡并重新觀測(cè)試驗(yàn)段沉降情況、襯砌變形、滲漏情況，在定量及定性指導(dǎo)下進(jìn)一步施工。上述階段，特別注意信息化施工，盡量多的收集數(shù)據(jù)，以地面沉降量、進(jìn)土量、正面土壓力等數(shù)據(jù)來覺得掘進(jìn)速度，并將收集參數(shù)進(jìn)行討論分析，重新調(diào)整，為進(jìn)入大堤段掘進(jìn)做好技術(shù)準(zhǔn)備。臺(tái)車轉(zhuǎn)換盾構(gòu)掘進(jìn)至35m長(zhǎng)度時(shí)，暫停掘進(jìn)，在隧道安裝臺(tái)車軌道，拆除工作井內(nèi)臨時(shí)管片上半部分鋼支撐，并拆

18、除滿環(huán)臨時(shí)管片后二環(huán)管片的上半部分，將臺(tái)車逐節(jié)吊下工作井安放在臺(tái)車軌道上，牽引到隧道前端，逐節(jié)連接到盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)上，是臺(tái)車與盾構(gòu)機(jī)稱為聯(lián)動(dòng)裝置。在臺(tái)車轉(zhuǎn)換的同事進(jìn)行有關(guān)設(shè)備的轉(zhuǎn)換。臺(tái)車轉(zhuǎn)換完成后，在臨時(shí)管片后端部與工作井后座墻之間安裝鋼支撐后繼續(xù)掘進(jìn)。臨時(shí)泥水輸送系統(tǒng)盾構(gòu)掘進(jìn)初期，由于臺(tái)車無法下井，導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)自身配備的臥式水力機(jī)械無法安裝，因此在井內(nèi)安裝一套臨時(shí)臥式水力機(jī)械作為臨時(shí)出泥裝置。盾構(gòu)掘進(jìn)至35m進(jìn)行臺(tái)車轉(zhuǎn)換后，拆除臨時(shí)臥式水力機(jī)械，轉(zhuǎn)而采用盾構(gòu)機(jī)自身配備臥式水力機(jī)械出泥。2.4.4后座系統(tǒng)拆除盾構(gòu)掘進(jìn)至135m長(zhǎng)度時(shí)（已穿過大堤），隧道外摩阻力已可以保證盾構(gòu)成成掘進(jìn)所需頂力要求，此時(shí)

19、暫停掘進(jìn)，將盾構(gòu)工作井內(nèi)的反力架和臨時(shí)管片全部拆除吊出，拆除后在工作井內(nèi)重新鋪設(shè)電瓶車軌道，使之與隧道內(nèi)原有軌道鏈接后在掘進(jìn)。工作井內(nèi)拆除按照以下流程進(jìn)行：暫停掘進(jìn)、臨時(shí)水力機(jī)械拆除吊出、臨時(shí)管片段電瓶車軌道拆除、臨時(shí)管片拆除吊出、反力架拆除吊出、井內(nèi)軌枕鋪設(shè)、井內(nèi)軌道鋪設(shè)、臥式水力機(jī)械安裝、恢復(fù)掘進(jìn)。2.5盾構(gòu)穿越大堤段掘進(jìn)隧道將在湘江大堤下方穿越，隧道施工可能對(duì)大堤產(chǎn)生不利的影響。穿堤段施工應(yīng)在大堤上和隧道內(nèi)布置沉降觀測(cè)點(diǎn)。采取“信息化”施工，隨時(shí)掌握隧道和大堤的沉降情況，監(jiān)理沉降報(bào)警體系。大堤沉降控制盾構(gòu)施工的難點(diǎn)是掘進(jìn)施工需穿越大堤，如施工期間堤身損害，后果不堪設(shè)想。所以在盾構(gòu)施工期間

20、保證大堤的安全至關(guān)重要。因此盾構(gòu)施工過程中，堤身的沉降控制是十分關(guān)鍵的。盾構(gòu)推進(jìn)過大堤時(shí)，確保不沖網(wǎng)格外土體，不讓盾構(gòu)拼裝管片時(shí)后退，保持氣壓平衡，控制適當(dāng)?shù)耐翂毫Γ拐嫱馏w損失達(dá)到最小量。大堤檢測(cè)和加固措施為了保護(hù)大堤安全，除了盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)在隧道內(nèi)通過襯砌壓漿孔跟蹤壓漿、二次補(bǔ)漿、以及用雙液漿形成加強(qiáng)箍在隧道周邊對(duì)土體進(jìn)行加強(qiáng)外，施工前我們擬在地面上，對(duì)大堤內(nèi)外側(cè)采取加固補(bǔ)強(qiáng)措施，最大限度減少隧道施工隊(duì)大堤影響。盾構(gòu)掘進(jìn)施工措施根據(jù)目前掌握的地質(zhì)資料，隧道基本處于淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層。因此，我們?cè)谒淼朗┕て陂g采取以下措施來控制大堤的沉降。（1）減少隧道施工隊(duì)大堤的影響最經(jīng)濟(jì)有效的手段在于精心組織

21、、科學(xué)施工。根據(jù)試驗(yàn)段掌握有關(guān)掘進(jìn)數(shù)據(jù)來指導(dǎo)大堤段掘進(jìn)，盾構(gòu)推進(jìn)經(jīng)過大堤底部區(qū)域時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制各項(xiàng)施工參數(shù)，避免欠挖和超挖，減少盾構(gòu)推進(jìn)對(duì)地層的擾動(dòng)。（2）盾構(gòu)推進(jìn)過程中，通過同步注漿和二次注漿，將盾構(gòu)通過后盾尾間隙的土體損失減少至最少。盾構(gòu)過大堤時(shí)，地表變形量嚴(yán)格控制在要求范圍以內(nèi)。（3）隧道將從大堤下穿過，隧道可能對(duì)大堤產(chǎn)生不利的影響。因此，出了與出洞段一樣同步注漿和二次壓漿以外，在大堤段掘進(jìn)時(shí)由隧道向外壓注配比強(qiáng)度較高的漿液，形成和強(qiáng)箍，該加強(qiáng)箍有三重作用：一是對(duì)由于盾構(gòu)穿越造成土體擾動(dòng)的部分大堤進(jìn)行加固；二是填充隧道以外及隧道周圍土體的間隙；三十形成止水圈，防止江水的滲透。為了保證隧道軸

22、線掘進(jìn)后的相對(duì)穩(wěn)定，在整個(gè)隧道的施工過程中，應(yīng)充分注漿，是盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)中產(chǎn)生過土體擾動(dòng)的土體得以充分加固，所形成的空隙得以充填飽滿，改善隧道下臥層軟土的壓縮性，直接減少下臥層軟土的壓縮量。（4）采取“信息化”施工。在大堤上設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)和沉降觀測(cè)斷面，采用精密水準(zhǔn)儀和數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行監(jiān)控大堤的沉降，估算大堤的殘余沉降，評(píng)估大堤殘余沉降對(duì)隧道的影響。沿軸線方向每5m布監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面設(shè)一組7點(diǎn)觀測(cè)點(diǎn)。增加每天監(jiān)測(cè)次數(shù)，根據(jù)需要可進(jìn)行與施工同步的跟蹤監(jiān)測(cè)。經(jīng)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理分析后作為及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)參數(shù)的依據(jù)。（5）加強(qiáng)隧道自身的沉降觀測(cè)，隨時(shí)掌握隧道的沉降情況，建立沉降報(bào)警體系。2.6襯砌管片拼裝

23、管片拼裝工藝流程圖 22管片拼裝工藝流程圖管片拼裝形式隧道襯砌標(biāo)準(zhǔn)段由六塊預(yù)制鋼筋混凝土管片拼裝而成，垂直頂升段由復(fù)合鋼管拼裝而成，成環(huán)形式為封頂塊縱向全插入。襯砌采用通縫拼裝。管片連接螺栓襯砌管片縱向、橫向均采用強(qiáng)度較高的螺栓連接。標(biāo)準(zhǔn)段管片環(huán)向螺栓1 M30（12只/環(huán)），機(jī)械性能等級(jí)10.9級(jí)；環(huán)向螺栓2 M30（12只/環(huán)），機(jī)械性能等級(jí)12.9級(jí)；縱向螺栓1 M30（15只/環(huán)），機(jī)械性能等級(jí)4.8級(jí)；縱向螺栓1 M30（15只/環(huán)），機(jī)械性能等級(jí)6.8級(jí)。管片拼裝作業(yè)（1）拼裝前準(zhǔn)備工作管片在預(yù)制工廠通過質(zhì)檢后，由專門的平板運(yùn)輸車將其運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)存放，以備粘貼防水橡膠條。管片

24、由桁車吊入井下。洞內(nèi)采用管片專用平車運(yùn)輸管片，每輛平車可重疊3片，一次牽引二輛平車運(yùn)輸6片至安裝部位待安裝。管片安裝采用能夠左右旋轉(zhuǎn)的全自動(dòng)安裝機(jī)。管片拼裝形式為錯(cuò)縫拼裝。盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)一環(huán)距離之后，清掃盾尾部，并確認(rèn)環(huán)間有無異物存在，即迅速組立環(huán)片。拼裝時(shí)最重要的是慎重處理管片自身，及不傷害接縫面的密封墊。在推進(jìn)前檢查管片防水密封墊是否粘牢，連接螺栓是否配齊，清查盾構(gòu)底部積水、淤泥。（2）管片起吊、移動(dòng)、就位用管片吊機(jī)將管片吊起，沿吊機(jī)梁移動(dòng)至盾尾就位。按由下而上順序拼裝，待底部管片就位后，兩側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)管片和鄰接管片交錯(cuò)拼裝，最后將封頂管片徑向安裝2/3后，最后縱向插入成環(huán)；請(qǐng)參見管片安裝順序圖。

25、（3）管片鎖緊管片在拼裝過程中盡可能保持真圓，如無法形成真圓，在拼裝下一環(huán)管片時(shí)，實(shí)施環(huán)間栓接將非常困難，且環(huán)間變形也將增大，這是造成環(huán)間接縫漏水的直接原因。為防止發(fā)生該種事故，除使用盾構(gòu)機(jī)真圓保持千斤頂輔助，在盾尾管片環(huán)拼裝成型后，進(jìn)行真圓度檢查之后，再真正鎖緊管片塊間的全部縱向螺栓，推進(jìn)千斤頂在進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，再鎖緊環(huán)間螺栓，并且在盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)后，在工作下一環(huán)拼裝前，再次予以加強(qiáng)鎖緊。圖 23管片接縫處理示意圖管片拼裝質(zhì)量控制表格 21管片拼裝允許誤差項(xiàng) 目允 許 偏 差備 注相鄰環(huán)的環(huán)面間隙1.0mm內(nèi)表面測(cè)定縱縫相鄰塊間隙1mm；+2 -0其中1mm為襯墊對(duì)應(yīng)的環(huán)向螺栓孔的不同軸度1.0

26、mm（1）成環(huán)環(huán)面控制：環(huán)面不平整度應(yīng)小于3mm；（2）鄰環(huán)高差控制：相鄰環(huán)管片高差應(yīng)控制在4mm以內(nèi)；（3）成環(huán)橢圓度：安裝成環(huán)后，在縱向螺栓擰緊前，應(yīng)進(jìn)行襯砌環(huán)橢圓度測(cè)量，當(dāng)橢圓度大于20mm時(shí)，應(yīng)作調(diào)整。（4）管片拼裝注意事項(xiàng)：a、管片在作防水處理之前必須對(duì)其進(jìn)行清理，清洗完畢晾干后，方可進(jìn)行防水橡膠條的粘貼。b、管片拼裝完畢后，應(yīng)及時(shí)將推進(jìn)油缸頂緊管片以防盾構(gòu)在工作面土壓的作用下后退。同時(shí)利用真園器對(duì)已安裝成形的管片進(jìn)行整園作業(yè)，及時(shí)擰緊連接管片的縱、橫向螺栓。待管片脫出盾尾后再次擰緊縱橫向連接螺栓。c、盾構(gòu)在推進(jìn)過程中，推進(jìn)油缸對(duì)管片施加巨大的壓力以獲得頂進(jìn)推力。為保證管片不受到擠壓

27、損壞，盾構(gòu)在推進(jìn)尤其是在隧道糾偏時(shí)，盡量使推進(jìn)力均勻作業(yè)于管片上。隧道糾偏時(shí)要控制一次糾偏的幅度，同時(shí)采取在管片與推進(jìn)油缸之間加貼部分薄型彈性材料的技術(shù)措施，防止管片局部和棱角受損開裂。2.7盾構(gòu)同步注漿注漿方式根據(jù)隧道洞身穿越的地層特點(diǎn)，為能盡早充填環(huán)形間隙使管片盡早支承地層，防止地層產(chǎn)生過大變形而危及周圍環(huán)境安全；并作為隧道結(jié)構(gòu)外防水層和結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層，采取如下充填注漿方式：（1）在地層一般地段，盾尾管片脫出一環(huán)時(shí)，先用粒徑小于10mm的豆石充填環(huán)形間隙，在距盾尾34環(huán)管片處進(jìn)行充填注漿。為提高背襯注漿層防水性及密實(shí)度，在充填注漿漿液凝固后，在距盾尾810環(huán)管片處進(jìn)行二次補(bǔ)充注漿。（2）在隧道

28、穿越斷裂帶，圍巖自穩(wěn)性差，地下水較豐富，滲透性好，以及在不穩(wěn)定地層地段，在盾尾管片脫出一環(huán)時(shí)，采用即時(shí)注漿充填環(huán)形空間，穩(wěn)定地層。為提高背襯注漿層防水性及密實(shí)度，在即時(shí)注漿漿液凝固后，在距盾尾810環(huán)管片處進(jìn)行二次補(bǔ)充注漿。注漿材料配比與性能指標(biāo)注漿材料宜選用具有料源廣，可注性強(qiáng)，經(jīng)久耐用，結(jié)石體強(qiáng)度高，對(duì)地下水和周圍無毒性污染，價(jià)格相對(duì)低廉等特點(diǎn)。各種注漿材料配比和性能指標(biāo)見表2-2。表格 22注漿材料配比和性能指標(biāo)表注漿方式注漿材料配 比性 能 指 標(biāo)水(kg)水泥(kg)粘土(kg)微膨脹劑(%)促凝劑(%)粘度(s)比重(g/cm3)結(jié)石率(%)凝膠時(shí)間(h)一天抗壓強(qiáng)度(MPa)七天

29、抗壓強(qiáng)度(MPa)二十八天抗壓強(qiáng)度(MPa)充填注漿單液水泥漿75100-025331.629720.52.510即時(shí)注漿水泥膨潤(rùn)土漿7510015025711.709920.322.5二次注漿超細(xì)水泥漿100100-025181.439520.31.510注：水泥采用525#普通酸硅鹽水泥，外加劑摻量為重量比。注漿設(shè)備豆石采用豆礫石噴灌機(jī)注入，背襯即時(shí)注漿、充填注漿和二次補(bǔ)充注漿采用風(fēng)動(dòng)注漿泵或液壓注漿泵。注漿順序?yàn)榱耸弓h(huán)形間隙能較均勻地充填，并防止襯砌承受不均勻偏壓，豆石充填、背襯即時(shí)注漿及二次注漿順序采用左右兩側(cè)交叉對(duì)稱進(jìn)行。注漿工藝流程圖 24注漿工藝流程圖2.8隧道防水及防蝕隧道防水

30、設(shè)計(jì)原則及標(biāo)準(zhǔn)以防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道防線、因地制宜、綜合治理。防水標(biāo)準(zhǔn): 區(qū)間隧道及連接通道等附屬的隧道結(jié)構(gòu)防水等級(jí)應(yīng)為二級(jí), 頂部不允許滴漏, 其它不允許漏水, 結(jié)構(gòu)表面可有少量濕漬?？倽駶n面積不應(yīng)大于總防水面積的6/1 000; 任意100m2 防水面積上的濕漬不超過4處, 單個(gè)濕漬面積不大于0.2m2。結(jié)構(gòu)自防水及防蝕結(jié)構(gòu)自防水是本, 應(yīng)采取有效措施增強(qiáng)混凝土抗?jié)B、抗裂性, 減小地下水對(duì)混凝土的滲透性。防水混凝土抗?jié)B等級(jí), 應(yīng)根據(jù)工程埋深, 按地下工程防水技術(shù)規(guī)范(GB50108-2001)確定。盾構(gòu)管片的抗?jié)B等級(jí)不小于1.2MPa。防水混凝土的保護(hù)層厚度、裂縫寬度、最小襯砌厚度, 應(yīng)

31、滿足地下工程防水技術(shù)規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定。接縫及孔洞防水（1）管片間縱、環(huán)縫必須采用耐久性好、性能優(yōu)良的防水彈性密封墊。一般至少有1-2道框形彈性密封墊和內(nèi)側(cè)嵌縫兩道防水措施, 根據(jù)地質(zhì)條件及地層透水量, 必要時(shí)可在襯砌中部加設(shè)注漿孔, 作為補(bǔ)救防水措施。（2）管片間的彈性密封墊的構(gòu)造形式應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定, 一般要求在張開量8mm時(shí)能抵抗0.6MPa水壓。（3） 盾構(gòu)出洞時(shí), 為防止泥沙及水的涌入, 需設(shè)置簾布橡膠圈。簾布橡膠由模具分塊壓制, 然后連成一整框。（4）嵌縫范圍: 進(jìn)出洞20-30m, 聯(lián)絡(luò)通道兩側(cè)各10m 處襯砌環(huán)段進(jìn)行整環(huán)嵌填, 其余區(qū)段則在拱頂45°范圍和拱底90°

32、;范圍內(nèi)嵌填。嵌縫材料可采用與基層黏結(jié)性好的材料。如氯丁膠乳水泥或其它半柔性聚合砂漿。三、盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的有關(guān)計(jì)算3.1盾構(gòu)機(jī)直徑的確定（計(jì)算盾尾間隙）1）盾尾間隙的計(jì)算盾尾間隙的計(jì)算（如右圖）D管片外徑 D=6000mm； L盾尾端至第一環(huán)管片前端的距離 L=1850mm； Ro隧道曲線半徑 Ro =350m；R隧道管片內(nèi)側(cè)曲線半徑， R= RoD/2=347m；盾尾端部至第一環(huán)長(zhǎng)度L；管片前端對(duì)應(yīng)的圓心角；=sin-1（L/R）= sin-1 （1.85/347）=0.3050b第一環(huán)管片前端相對(duì)于盾尾端部的移出量；b=R（1cos）=347×（1cos0.3050）=0.005m=

33、5mmb=5mm是曲線半徑350m時(shí)，管片在盾尾內(nèi)的最小極限間隙值，考慮到管片本身的尺寸誤差、拼裝的精度、盾尾的偏移等，通常要在這一極限間隙量上增加相應(yīng)的富裕值，按照各國(guó)常用的盾尾間隙計(jì)算公式及盾構(gòu)機(jī)外徑對(duì)應(yīng)的常用富裕值（K=30mm）,需要的盾尾間隙為：C=（bK）/2=（5+30）/2=18mm選取盾尾間隙x =25mm，因?yàn)镃=25mm>18mm，在曲線半徑為350m時(shí)，是完全能滿足施工要求的。2）盾構(gòu)機(jī)直徑D的確定D=d2（xt）d襯砌管片外徑； x盾尾間隙，x =25mm； t盾尾外殼鋼板厚度選取t= 45mm因此盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的直徑為：D=60002（2545）=6140mm3.

34、2盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)度的確定（計(jì)算最小轉(zhuǎn)彎半徑的超挖量）由于盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的最小轉(zhuǎn)彎半徑為350m，所以在盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的方案結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度決定后，需計(jì)算盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)較長(zhǎng)的那段在最小轉(zhuǎn)彎半徑處的擴(kuò)挖量，以確定盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)能否順利通過最小曲線段。1）擴(kuò)挖量的計(jì)算（如下圖）圖中：La盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)前端到鉸接中心的長(zhǎng)度，La =4650mm； Lb盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)后體長(zhǎng)，Lb=3400mmRs盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)內(nèi)曲線半徑，Rs =346.9m計(jì)算條件：每一開挖循環(huán)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)體的轉(zhuǎn)彎角度，取St=10°線路曲線半徑，R0=350m A、B、C三點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算 XA=（LbL） =（34001850） =1550mmYA= R0=350mXB=XALa cos St =15504650 cos10° =6129.37mmYB=YALa sin St =3500004650×sin10° =349192.5mm XC=XB+（D/2）sin St =6129.37+（6140/2） ×sin10° =5596.27mmYC=YB（D/2）cos St =349192.5（6140/2）× cos10° =346169.3mmCa=tan-1| XC/ YC| = tan-1|5596.27/ 349192.5| =0.9181 =3.74mm理論計(jì)算表明：在