1.工程概況
　　成都地鐵2號(hào)線某標(biāo)段工程由1個(gè)始發(fā)工作井和2個(gè)盾構(gòu)區(qū)間組成，主要附屬工程包括8個(gè)洞門、3個(gè)聯(lián)絡(luò)通道（不含污水泵房）、盾構(gòu)機(jī)兩次過站。區(qū)間隧道起于經(jīng)干院西端頭，止于東洪路站南端頭。線路出經(jīng)干院站后以500m的曲線進(jìn)入老成渝路，沿老成渝路向西北行進(jìn)一段，期間經(jīng)過1000m和1500m的兩個(gè)短曲線，以直線進(jìn)入東部副中心站；線路從東部副中心站出來后沿老成渝路繼續(xù)向西北行進(jìn)一段后，經(jīng)過400m和500m的兩個(gè)曲線段后，沿東洪路進(jìn)入東洪路站南端頭，盾構(gòu)始發(fā)場地位于經(jīng)干院站，工程交通條件便利；盾構(gòu)吊出位于東洪路站內(nèi)。區(qū)間隧道縱坡坡度2～28‰。隧道頂部埋深為9.8～25m，最小平面曲線半徑400m。
　　1.2.工程地質(zhì)與水文地質(zhì)
　　1.2.1工程地質(zhì)
　　（1）沿線地層條件
　　①洞身地層分布統(tǒng)計(jì)
　　本標(biāo)段盾構(gòu)隧道穿越的地層分布統(tǒng)計(jì)見表1-3，比例圖見圖1-2和圖1-3。
　　表1-3隧道洞身地層分布統(tǒng)計(jì)表
　　   

　　②洞身地層強(qiáng)度分析
　　根據(jù)洞身地層統(tǒng)計(jì)，本區(qū)間主要穿越地層為（10％以上）：<5-3>中風(fēng)化泥巖、<4-7-2>含粘土卵石和<4-2>粘土，另有少量<5-1>全風(fēng)化泥巖、<5-2>強(qiáng)風(fēng)化泥巖；其中<4-7-2>含粘土卵石、<5-1>全風(fēng)化泥巖為Ⅲ級硬土，<4-2>粘土為Ⅱ級普通土，和<5-2>強(qiáng)風(fēng)化泥巖為Ⅳ級軟石，巖層強(qiáng)度不大，容易形成泥餅；但必須充分注意，<4-7-1>含卵石粘土（3.21％）和<4-7-2>含粘土卵石（16.71％）中可能存在漂石，要求刀盤具有較大的開口率，刀具材質(zhì)韌性必須滿足要求，在遇到硬的卵石時(shí)可以經(jīng)受撞擊而不崩齒，同時(shí)要求耐磨性較強(qiáng)，可以滿足長距離施工的要求。
　　（2）不良地層及特殊巖土
　　盾構(gòu)隧道區(qū)間內(nèi)無不良地質(zhì)作用，穿越的特殊巖土為人工填土、膨脹土、膨脹巖和風(fēng)化巖、大粒徑漂石、卵石及有害氣體等。
　　①人工填土
　　區(qū)間隧道人工填筑土主要為雜填土，以卵石土和碎石土為主，充填大量建筑垃圾和生活垃圾，一般未經(jīng)壓實(shí)。
　　②膨脹土、膨脹巖和風(fēng)化巖
　　區(qū)間內(nèi)<4-2>粘土層、<4-7-1>含卵石粘土層均為膨脹土，具有遇水軟化、膨脹、崩解，失水開裂、收縮的特點(diǎn)。
　　③大粒徑漂石、卵石
　　大粒徑漂石、卵石均分布在<4-7-2>含粘土卵石層中。從鉆孔中取樣可見到少量粒徑達(dá)140mm左右的卵石巖芯，在盾構(gòu)隧道施工過程中需要針對大粒徑漂石、卵石采取有效的應(yīng)對措施。
　　④有害氣體
　　由于沿線污水管密布，填土中有較多垃圾，遺漏和產(chǎn)生的污水滲入地下，形成有害氣體，危及基坑施工。成都市政的污水井、閥門井、供水井施工中，已多次由于類似原因而出現(xiàn)傷亡事故。
　　1.2.2水文地質(zhì)
　　根據(jù)成都區(qū)域水文地質(zhì)資料及地下水的賦存條件，地下水主要有四種類型：一是賦存于粘土層之上的上層滯水，二是賦存于粘土中的裂隙水，三是第四系松散土層（含粘土卵石）的孔隙水，四是基巖裂隙水（基巖溶孔溶隙裂隙水）。其中，第四系孔隙水，主要賦存于含粘土卵石層中，具中等滲透性，地下水水量豐富，是段內(nèi)地下水的主要存在形式。其水量、水位不穩(wěn)定，大氣降水和區(qū)域地表水為其主要補(bǔ)給源。含粘土卵石層為主要含水層，對工程施工存在一定的影響。
　　
　　2.施工風(fēng)險(xiǎn)分析及對策
　　
　　2.1地面沉降過大，導(dǎo)致管線破壞和房屋倒塌
　　2.1.1風(fēng)險(xiǎn)分析：
　　經(jīng)干院站~東部副中心站區(qū)間主要沿城市道路行進(jìn)，上方地層中存在大量地下管線，如果地面沉降過大，將有可能導(dǎo)致沿線管路破裂或損壞。而且道路上有行人和車輛，一旦造成道路沉陷、坍塌，將可能造成重大人員傷亡或財(cái)產(chǎn)損失。
　　2.1.2主要對策：
　　根據(jù)盾構(gòu)施工工藝，有可能造成地層沉降（或地面坍塌）的主要因素有兩個(gè)方面，在施工中需根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行預(yù)防和控制：
　　（1）超挖
　　由于在非滿倉條件下盾構(gòu)機(jī)具有較高的效率，因此土壓平衡盾構(gòu)通常在非滿倉條件下掘進(jìn)，當(dāng)上部或前方土層不穩(wěn)定時(shí)易坍塌進(jìn)入土倉，從而引起地表沉降。這種情況表現(xiàn)為超挖，即單位進(jìn)尺出土量偏大，實(shí)際出土量超過理論計(jì)算量。
　　應(yīng)對措施：
　　①綜合考慮各地層松散系數(shù)和地下水等因素，事先計(jì)算出每一環(huán)理論出土量。掘進(jìn)時(shí)，派專人按環(huán)做好實(shí)際出土量統(tǒng)計(jì)，并與理論值對比。
　　②當(dāng)?shù)孛娉鐾亮砍�過理論值5%時(shí)，應(yīng)分析洞外、洞內(nèi)監(jiān)測數(shù)據(jù)，并通過分析土樣，判斷圍巖變化，反演地層特性。如果推斷確實(shí)屬超挖，應(yīng)調(diào)節(jié)螺旋輸送機(jī)出土速度，增加土倉土體的含量。為保護(hù)上部建筑物或管線，必要時(shí)須滿倉掘進(jìn)或加氣壓非滿倉掘進(jìn)。
　　③根據(jù)統(tǒng)計(jì)超挖位置和超挖量，通過盾尾注漿及時(shí)將超挖量回補(bǔ)，必要時(shí)在超挖部位進(jìn)行二次注漿或采用雙液漿補(bǔ)注。盾尾注漿孔口的注漿壓力應(yīng)大于隧道埋深處的水土壓力。
　　（2）注漿量不足
　　管片脫出盾尾后，管片與地層間存在一環(huán)形建筑空間，在軟巖地層中，如果不及時(shí)進(jìn)行同步注漿填充環(huán)形建筑空間，或者注漿量無法完全填充拱頂圍巖極也有可能產(chǎn)生變形引起地表過量沉降。
　　應(yīng)對措施：
　　①采用兩套注漿系統(tǒng)（同步注漿和二次補(bǔ)漿系統(tǒng)），確保注漿量滿足要求。
　　②根據(jù)理論計(jì)算，管片和圍巖間的施工空隙體積為4.05m3，根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，要達(dá)到較好的填充效果，粘土和泥巖地層中注漿量控在130～150%，含粘土卵石層至少應(yīng)保證注漿量在150%以上，即每環(huán)注漿量6.3m3以上。
　　③注漿量還應(yīng)結(jié)合注漿壓力進(jìn)行控制，注漿壓力一般控制在外界水土壓力+60～80kPa之間，若壓力明顯增大，則暫時(shí)停止注漿，以免注漿壓力擊穿地層或破壞管片。
　　
　　2.2含粘土卵石層和含卵石粘土層對盾構(gòu)機(jī)的磨損
　　2.2.1風(fēng)險(xiǎn)分析
　　由于盾構(gòu)區(qū)間線路有<4-7-1>含卵石粘土和<4-7-2>含粘土卵石地層，占約該區(qū)間隧道土層的31%。根據(jù)詳勘報(bào)告，<4-7-1>含卵石粘土呈黃、黃紅色，硬塑，局部可塑。含鐵、錳質(zhì)氧化物結(jié)核，含20%～40%的弱～強(qiáng)風(fēng)化卵石及巖屑，卵石粒徑20～50mm為主。<4-7-2>含粘土卵石呈褐黃、黃色、紅黃色，稍密，飽和。卵石成分主要為巖漿巖、變質(zhì)巖、砂巖等硬質(zhì)巖組成。磨圓度較好，呈圓形～亞圓形，分選性差、大部分卵石呈弱～強(qiáng)風(fēng)化，手可捏碎。卵石含量65～75%，粒徑以20～80mm為主。充填物主要為粘性土及圓礫，含量約20～40％。又根據(jù)東部副中心站圍護(hù)樁開挖情況了解，卵石粒徑最大可達(dá)400mm。
　　而盾構(gòu)機(jī)須在含高強(qiáng)度卵石、大粒徑漂石地層中長距離掘進(jìn)，刀盤、刀具和螺旋輸送機(jī)磨損都會(huì)較嚴(yán)重，因此盾構(gòu)掘進(jìn)施工過程中如何避免盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵部位的嚴(yán)重磨損，是本工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
　　
　　
　　        
　　
2.2.2主要對策：
　　①改造刀盤
　　（1）在刀盤前方注入泡沫，對刀盤、刀具與碴土之間全方位的潤滑作用（泡沫經(jīng)充分膨脹后擴(kuò)散到整個(gè)面板），同時(shí)在土倉內(nèi)添加適量水，全面改善碴土和易性（形成土、石、水的混合體），降低碴土粘性，形成不透水塑流性的碴土從而建立良好的土壓平衡，從而減低各部位磨損及提高掘進(jìn)效率。
　　（2）加大刀盤開口率至35％，選用鑲嵌合金塊的寬刃滾刀和重型齒刀，其中中心為雙刃滾刀，周邊為單刃滾刀；大部分碴土無須破碎即可進(jìn)倉，實(shí)踐證明能有效降低無功消耗，提高掘進(jìn)效率。
　　（3）推進(jìn)時(shí)采用土壓平衡模式掘進(jìn)，推進(jìn)速度正常值控制在20～30mm/min，刀盤扭矩正常值2500KN.m左右，推力正常值10000～13000KN左右，主要結(jié)合推進(jìn)速度和扭矩進(jìn)行調(diào)整，刀盤轉(zhuǎn)速正常值1.2～1.8rpm，須經(jīng)常轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)方向。螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速，主要保持出土量與推進(jìn)速度一致。通過嚴(yán)格控制盾構(gòu)土倉壓力、推進(jìn)速度、推力和刀盤扭矩等參數(shù)，既可保持開挖面的平衡和穩(wěn)定，又有利于保護(hù)刀具、降低磨損。
　　（4）加強(qiáng)盾構(gòu)關(guān)鍵部位的耐磨性：加強(qiáng)刀盤的整體耐磨性，在刀盤面加焊耐磨塊，重點(diǎn)加強(qiáng)1.5m半徑外的部分和進(jìn)碴口，刀盤輪緣加焊鑲嵌硬質(zhì)合金的耐磨塊；加強(qiáng)螺旋輸送機(jī)的耐磨性，螺旋輸送機(jī)殼體及葉片全部采用耐磨措施；單獨(dú)設(shè)計(jì)刀具，增強(qiáng)刀具母材及表面的耐磨性，刀圈鑲嵌合金塊。
　　（5）進(jìn)行有計(jì)劃的刀具檢查、更換，根據(jù)地鐵的施工經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)根據(jù)掘進(jìn)參數(shù)的變化判斷刀具的磨損量和適應(yīng)性。刀具的檢查、更換主要通過帶壓開倉作業(yè)。
　　（6）在盾構(gòu)施工加強(qiáng)對排出碴土和盾構(gòu)相關(guān)操作參數(shù)的分析，判斷刀盤、刀具、螺旋機(jī)等的磨損程度，指導(dǎo)施工。
　　
　　2.3刀盤泥餅處理
　　2.3.1風(fēng)險(xiǎn)分析
　　盾構(gòu)隧道經(jīng)過地段主要為泥巖、含粘土卵石層和含粘土卵石層，滲透系數(shù)都不大，泥質(zhì)含量較高，遇水軟化，極易發(fā)生“泥餅”現(xiàn)象。
　　“泥餅”形成后，刀盤主軸旋轉(zhuǎn)處被土粘牢，土倉及刀盤正反面泥土板結(jié)，推力變大，刀盤扭矩過大或過小，就會(huì)造成掘進(jìn)困難。一旦形成泥餅，將極大的影響盾構(gòu)機(jī)正常作業(yè)。如何防止泥餅的形成以及泥餅形成后如何處理是本工程的重中之重。
　　2.3.2主要對策
　　為避免泥餅的出現(xiàn)，采取如下措施：
　　（1）刀盤設(shè)計(jì)和刀具配置充分考慮預(yù)防泥餅問題，適量加大刀盤開口率，減少刀盤接觸面積；
　　（2）要求盾構(gòu)機(jī)必須具備對刀盤和土倉有高壓水（能添加粘土分散劑）清洗的功能，同時(shí)具備通過人閘系統(tǒng)進(jìn)入土倉人工清理泥餅的功能；
　　（3）通過注入泡沫對土壤進(jìn)行調(diào)節(jié)，經(jīng)過泡沫調(diào)節(jié)的土壤降低了對盾構(gòu)機(jī)的附著性，同時(shí)具有良好的流動(dòng)性和彈性，便于螺旋出土器排出；
　　（4）通過土艙噴水提高粘土的流動(dòng)性和出土效率，并防止土倉高溫高熱，有效防止泥餅形成。
　　（5）根據(jù)地質(zhì)情況，采用合適的掘進(jìn)速度和刀盤轉(zhuǎn)速。
　　（6）增加主動(dòng)和被動(dòng)攪拌棒，充分?jǐn)嚢柙�土，提高其和易性和流�?dòng)性。
　　（7）長期停機(jī)時(shí)，宜用泥漿代替部分土體充填密封土艙。
　　2.4帶壓開倉作業(yè)
　　2.4.1風(fēng)險(xiǎn)分析
　　
　　本標(biāo)段盾構(gòu)隧道穿越的地層主要為：<5-3>中風(fēng)化泥巖、<4-7-2>含粘土卵石和<4-2>粘土，根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，在這種地層中，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)刀具磨損較快，并且很容易結(jié)泥餅，須經(jīng)常進(jìn)倉更換刀具或清除泥餅。但由于隧道上部土層普遍自穩(wěn)性較差，常壓下開倉存在坍塌的風(fēng)險(xiǎn)，為了確保進(jìn)倉作業(yè)人員的安全，必須采用帶壓開倉。氣壓法進(jìn)艙作業(yè)具有較高的風(fēng)險(xiǎn)，如何保證帶壓進(jìn)艙作業(yè)的安全也本工程重點(diǎn)之一。
　　2.4.2主要對策
　　帶壓開倉作業(yè)是一項(xiàng)施工風(fēng)險(xiǎn)大、技術(shù)要求非常嚴(yán)格的技術(shù)，有帶壓開倉成熟經(jīng)驗(yàn)的承包商方可進(jìn)行帶壓開倉作業(yè)，具體措施如下：
　　（1）盾構(gòu)機(jī)配置了完整的氣壓系統(tǒng)，如雙倉式氣壓人閘，足夠氣源的電動(dòng)空壓機(jī)，呼吸氣過濾系統(tǒng)以及相關(guān)的各種儀表盤等。
　　（2）先將待作業(yè)人員進(jìn)行體檢，然后組織體檢合格人員進(jìn)行帶壓作業(yè)的操作培訓(xùn)和加減壓體驗(yàn)；并培訓(xùn)配置氣壓操倉人員。帶壓作業(yè)的人員培訓(xùn)分為理論知識(shí)培訓(xùn)、操作技能培訓(xùn)、心理培訓(xùn)。
　　（3）施工前制定嚴(yán)格的帶壓開倉作業(yè)施工方案，并根據(jù)可能出現(xiàn)的情況制定有針對性的應(yīng)急預(yù)案。嚴(yán)格執(zhí)行開倉作業(yè)的審查程序，并報(bào)駐地監(jiān)理同意后方可開倉，主要負(fù)責(zé)人須跟班作業(yè)。
　　（4）盾構(gòu)到達(dá)前，須嚴(yán)格控制土壓平衡推進(jìn)參數(shù)，以最大減少對前方、上方土體擾動(dòng)。
　　（5）掘進(jìn)的最后階段，在刀盤面采用膨潤土漿液代替泡沫，以保證在刀盤前方形成一道封閉氣體的泥膜，如圖12-1所示。
　　（6）為了防止盾尾可能大量漏氣而造成突然泄壓的情況，采取在盾體頂部注漿孔向盾體與圍巖空隙中注入聚胺脂的措施，隔斷土倉與盾尾通道。
　　（7）加壓過程中須嚴(yán)格檢查程序：掘進(jìn)到位后分階段排出土倉內(nèi)的碴土，并同步壓縮空氣代替碴土。等待30分鐘并觀察土倉能否保壓（這個(gè)時(shí)間的長短取決于壓力降低的速率，一般為0.1bar/30min），合格后可排人員進(jìn)倉觀察，觀察掌子面的穩(wěn)定情況、地下水位或滲水狀況等。
　　（8）嚴(yán)格按國家規(guī)范規(guī)定的加減壓要求和程序進(jìn)行作業(yè)，作業(yè)時(shí)間和加減壓時(shí)間要嚴(yán)格控制。作業(yè)班組為4人，3人作業(yè)、1人觀察及內(nèi)外通訊聯(lián)系。所有人員、材料、工具進(jìn)出倉須嚴(yán)格登記。
　　（9）作業(yè)完成后，作業(yè)人員要將土艙內(nèi)所有的工具拿出倉外，機(jī)電技術(shù)人員要對所有的刀具安裝質(zhì)量進(jìn)行檢查，確認(rèn)無誤后關(guān)閉土艙門恢復(fù)推進(jìn)。恢復(fù)掘進(jìn)階段，在土倉內(nèi)回填泥漿或保持氣壓，保持較高掘進(jìn)速度，直到土倉滿為止。
　　（10）做好加減壓、倉內(nèi)作業(yè)及環(huán)境的應(yīng)急措施，各種應(yīng)急設(shè)備、物質(zhì)到位。
　　
　　2.5聯(lián)絡(luò)通道施工
　　2.5.1風(fēng)險(xiǎn)分析
　　本標(biāo)段區(qū)間設(shè)置3座聯(lián)絡(luò)通道，其中【東部副中心站~經(jīng)干院站區(qū)間】設(shè)置兩座聯(lián)絡(luò)通道。【東洪路站～東部副中心站區(qū)間】設(shè)置一座聯(lián)絡(luò)通道。3＃聯(lián)絡(luò)通道所在地層主要為<5-3>中風(fēng)化泥巖，自然穩(wěn)定性較好，而1#聯(lián)絡(luò)通道所在地層為<4-7-2>含粘土卵石和<5-1>全風(fēng)化泥巖，上覆地層為<4-7-2>含粘土卵石、2＃聯(lián)絡(luò)通道所在地層主要為<4-2>粘土、<4-7-2>含粘土卵石，上覆地層為<4-2>粘土，自然穩(wěn)定性較差。采用礦山法開挖，掌子面或上部土層易坍塌，從而導(dǎo)致地面塌陷。聯(lián)絡(luò)通道主要位于城市道路下方，對地表變形有較嚴(yán)格的要求，大大增加了其施工困難，因此確保聯(lián)絡(luò)通道的安全施工是重點(diǎn)之一。
　　2.5.2主要對策
　　主要對策如下：
　　（1）提前實(shí)施地面降水，疏干地下水及增加土層穩(wěn)定性。
　　（2）管片開口之前，對旁邊的管片實(shí)施加固，保證隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
　　（3）管片開口之前，沿通道開挖外周施做密排的超前支護(hù)措施。
　　（4）開挖階段，加強(qiáng)超前支護(hù)，開挖進(jìn)尺控制在0.5m，掌子面形成斜坡，及時(shí)架設(shè)鋼架和掛網(wǎng)噴砼，并對掌子面噴砼護(hù)面封閉。如地面降水無法全部疏干地下水，在底板適當(dāng)位置設(shè)置集水坑抽水。
　　（5）待聯(lián)絡(luò)通道開挖完畢后，及時(shí)施做二次襯砌。
　　（6）施工期間做好隧道、通道及地面監(jiān)控量測。
　　
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