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杭州地铁1号线21号盾构始发与到达施工技术摘要本文通过杭州地铁1号线21号盾构隧道(建华站~红普路站区间)的施工,比较详尽地介绍了土压平衡盾构机的进出洞施工技术和盾构机调头技术,介绍了进出洞端头土体加固及始发与到达掘进的施工流程及施工难点控制。
关键词地铁施工;盾构法;始发;到达;调头;沉降中图分类号u231+.3文献标识码 a 文章编号1674-6708(2010)17-0160-021 工程概况杭州地铁建华站-红普路站区间(21号盾构)隧道总长为双线2 203.8m,用日本小松公司6340㎜土压平衡盾构机施工。
盾构机从红普路西端头左线始发,到建华站东端头后调头,进入右线进行第二次始发,到红普路西端头后调头推红普路到七堡车辆基地出入端线。
21号盾构区间隧道穿越地层主要有:③2粘质粉土、③3砂质粉土、③5砂质粉土、③6粉砂夹砂质粉土、④3层淤泥质粉质粘土。
其中③层粉土、粉砂振动易液化,易坍塌变形,在地下水作用下易产生流砂;④3淤泥质粉质粘土具高压缩性、低强度、弱透水性、高灵敏度、易产生流变和触变现象,易导致开挖面失稳或形成圆弧滑动,工程性质较差。
洞门段覆土厚度分别约6.63m和7.56m。
2 红普路站西端头始发施工要点盾构始发的主要内容包括安装盾构机始发台、盾构机组装调试、安装洞门密封、安装反力架、拼装负环管片、拆除洞门围护结构、盾构机贯入作业面始发掘进和管片背后注浆等。
下面结合图示来重点说明以下几个方面:1)辅助装置的安装(1)盾构机防扭装置盾构机刀盘切削加固区土体时产生巨大的扭矩,为了防止盾构机壳体在始发台上发生偏转,必须在始发台两侧的盾构机壳体上焊接防扭装置,见图1。
随着盾构机的前行,当防扭装置靠近洞门密封时将之割除。
1-盾构机;2-管片支撑横梁;3-防扭装置;4-始发台;5-三角支撑(2)负环管片支撑在拼装负环管片的同时,在其底部安装三角支撑。
始发时由于油缸推力较小,为防止管片位移,负环管片之间可加设槽钢拉紧,槽钢焊接在管片连接螺栓上。
目录1 编制依据 (1)2 工程概况 (1)2.1区间概况 (1)2.2端头概况 (2)2.3端头周边环境及地下管线情况 (8)2.4施工设计要求 (9)3 施工准备 (9)3.1施工平面布置 (9)3.2技术准备 (10)3.3施工机械设备 (10)3.4劳动力组织 (11)3.5主要工程量 (13)3.6施工进度计划 (14)4 搅拌桩施工 (16)4.1搅拌桩施工工艺 (16)4.2三轴搅拌桩施工程序 (16)4.3搅拌桩施工方法 (17)5 高压旋喷桩施工 (20)5.1施工工艺 (20)5.2施工方法 (21)5.3施工技术要求 (22)6 质量、安全、环境保证措施 (23)6.1质量保证措施 (23)6.2安全保证措施 (28)6.3环境保证措施 (31)7 安全预防措施及应急预案 (33)7.1物体打击事故预防及应急预案 (33)7.2机械伤害事故预防及应急预案 (34)7.3高处坠落事故预防及应急预案 (35)7.4机械侧翻事故预防及应急预案 (36)7.5触电事故预防及应急预案 (37)7.6其他事故应急救援措施： (38)8 附图一： (39)1编制依据（1）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2018）（2）《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2013）（3）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）（4）《建筑地基技术处理规范》（JGJ79-2012）（5）《地下铁道工程施工质量验收规范》（GB/T50299-2018）（6）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）（7）《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2015）（8）天津地铁8号线工程（长泰河东站～渌水道站）施工图、地勘报告等。
2工程概况2.1区间概况本区间设计起讫里程为CK33+592.383～CK35+197.487，左线区间长1618.228米，其中长链13.124米。
浅议盾构始发\到达中端头加固及辅助措施的应用摘要：盾构法隧道施工中，盾构机始发、到达往往伴随很大的施工风险，而正确的采取一些辅助措施，可有效降低盾构机始发、到达中的风险。
本文结合实际施工案例，对辅助措施在盾构始发、到达中的应用和取得的效果进行简要介绍。
关键词盾构始发、到达软弱地层辅助措施引言随着盾构法施工技术的逐渐成熟，盾构法在城市地铁、公路、电力隧道等工程中得到广泛的应用。
如何有效的规避盾构施工中的风险，已成为盾构施工关注的重点。
通过对近年来盾构隧道施工事故的统计情况看，盾构施工事故一般在盾构始发、到达阶段发生频率比较高。
发生事故轻则地表出现塌陷，重则车站、隧道被淹。
在实际施工中一些辅助措施的合理应运有助于规避部分事故的发生。
1、盾构机始发、到达端头土体加固的辅助措施由于盾构始发、到达的中存在风险较大，特别是地下水丰富、渗透性好的地层很容易出现土体坍塌、洞门涌水涌沙等险情，为了降低施工风险就要对盾构始发、到达段端头处的土体采用一些加固处理措施，也就是通常所说的端头加固，其目的主要是提高端头土体的强度、封堵地下水，保证洞门破除的时候端头土体的稳定。
1.1端头土体加固常见种类端头土体加固质量的好坏直接决定着盾构始发、到达的成败，因此在设计阶段选择端头加固处理方案时，一定要的综合考虑工程的地质、水文条件以及周边环境等因素。
在当前盾构法施工中比较常见端头土体加固措施有：注浆法、搅拌桩+旋喷注浆、素混凝土地下连续墙、冷冻等，不同的加固措施其取得的经济效益和加固效果也不尽相同，具体可见表1。
表1：端头土体辅助加固措施分析标辅助加固措施适应地层优点缺点注浆法主要适用地层为砂层、卵石层或岩层、黄土层施工成本低加固体整体性较差；一般只在注浆扩散性较好且不具备深层搅拌条件的地层使用。
三轴搅拌+旋喷注浆加固区范围内地质为砂性土、粉土及粘土层加固整体性较好施工条件苛刻，施工场地需求大，成本较高;加固体与车站围护结构处的缝隙易渗漏。
地铁区盾构隧道端头加固施工方案地铁隧道盾构施工是一项重要的工程活动，为了保证盾构施工的安全和顺利进行，端头加固是必不可少的一项施工措施。
本文将以地铁区盾构隧道端头加固施工方案为话题，详细介绍施工方案的步骤和措施。
一、施工前准备1.1了解施工区域的地质情况，包括土层稳定性、地下水位、岩石和土壤的性质以及存在的地下管线等情况。
1.2制定详细的施工方案，包括加固材料的选择、加固的方式和施工步骤等内容。
1.3确定施工人员的数量和专业技能要求，做好人员的培训和安全教育工作。
1.4采购所需的施工材料和设备，保证施工的顺利进行。
二、施工步骤2.1清理施工区域首先需要将施工区域内的杂物和垃圾清理干净，确保施工区域的整洁。
2.2准备基础材料根据施工方案的要求，准备好所需的基础材料，如钢筋、混凝土、加固带等。
2.3进行钢筋加固根据设计要求，在隧道的端头位置铺设钢筋，钢筋的数量和间距需要满足加固的要求。
2.4混凝土浇筑在钢筋加固完成后，进行混凝土浇筑。
混凝土要求均匀、密实，并且要确保填充到钢筋的空隙中，以增强加固效果。
2.5加固带的安装在混凝土开始凝固前，将加固带固定在混凝土表面，起到进一步加固的作用。
2.6混凝土养护混凝土浇筑完成后，需要进行适当的养护，以确保混凝土的强度和稳定性。
三、施工措施3.1加固材料的选择地铁隧道端头加固施工需要选择适合的加固材料，一般选用高强度钢筋和高强度混凝土作为主要材料，以确保加固的效果。
3.2施工人员的安全防护进行施工前，需要对施工人员进行安全培训，保证其了解施工风险和安全操作规程，同时要配备工作服、安全帽、安全鞋等必要的安全防护装备。
3.3监测施工过程施工过程中，需要进行实时监测，包括对土层稳定性、混凝土强度、加固材料的使用等进行监测，确保施工质量和安全可靠。
3.4施工区域的管线保护在进行加固施工时，需要注意保护周边的地下管线，避免对管线的损坏。
3.5施工后期的巡检和维护加固施工完成后，需要定期进行巡检和维护，及时处理加固材料的老化和破损等问题，确保加固效果的持久性。
地铁盾构始发与到达端头加固施工技术研究丁修恒（中铁上海工程局城轨分公司，上海，200071）【摘要】本文简述了地铁区间盾构法施工中始发与到达端头加固需要实现的工程目的，列举了北京、广州、深圳、成都、苏州几种典型的工程地质，对几种地质条件下采用的端头加固方案进行了较为详细的阐述，结合工程实际案例和已经验证的效果，提出了端头加固常用的施工技术工艺和要点以及注意事项。
本文还就技术经济分析，方案优化及新工法的应用，相关工序的风险控制等方面发表了见解，具有较好的施工指导意义。
【关键词】地铁；盾构法隧道；端头加固；施工技术一、盾构始发与到达端头加固的目的盾构始发和到达洞门破除后，端头土体暴露，端头地层受力平衡状态被破坏，土体结构、作用荷载和应力发生了变化，端头土体有可能发生潜在滑移破坏。
对于自稳时间较短的土体，如松散砂土、粉土以及饱和的软粘土，端头加固非常必要。
实施端头地层加固，是为了防止拆除临时围护结构时的振动影响，在盾构刀盘顶到掌子面并建立土压之前，能使得围岩自稳及防止地下水流失，防止开挖面坍塌，出现地表沉降过大、坍方等。
端头加固实现的工程目的主要有以下几点：（1）加固土体满足整体稳定性的要求，其中整体稳定性包括：①加固土体在振动作用下的稳定，即洞门破除时振动对加固土体的扰动影响。
②加固土体的静态稳定，包括施工期稳定和长期稳定性。
（2）加固土体满足强度的要求。
（3）加固土体满足堵水和渗透性的要求，特别对于富水砂土地层。
（4）加固土体满足变形特征的要求。
端头土体加固是盾构始发、到达技术的核心部分，端头失稳、坍塌是盾构施工中常见事故。
在对端头地质进行详细勘察，管线状况进行彻底调查的前提下，端头加固方法的选取，加固范围的确定，端头加固效果准确的判断和必要的检测是盾构始发与到达是否顺利和成功的关键。
二、端头加固范围的确定对于无水地层，盾构始发与到达的端头加固只需考虑端头土体强度与稳定性要求，而对于有水地层，端头土体加固除了满足强度与稳定性以外，还要考虑盾构几何尺寸和渗透（止水）要求。
盾构始发和到达端头加固的几何尺寸主要是根据盾构机主机的几何构造尺寸确定，加固范围分为纵向加固范围和横向加固范围两种。
根据端头地层中是否存在有地下水，或地层中是否有补水来源，将盾构始发与到达的加固范围分为四种情况：盾构无水始发、盾构无水到达、盾构有水始发、盾构有水到达。
1、盾构无水始发和到达，示意图如下：无水始发端头加固图无水到达端头加固图帘布橡胶板纵向加固范围通常为盾构机主机长度，横向加固范围中，上部通常考虑3米，左、右两侧一般为2米，底部可以不考虑加固。
2、盾构有水始发，示意图如下：帘布橡胶板a)b)有水始发端头加固图如上图a所示，在有水地层中，纵向加固范围若小于盾构机主机长度，加固区前方地层中的地下水和土体可能沿着盾壳和围岩之间的空隙进入盾构工作井，引起透水、洞门塌方等工程事故。
总结工程实践经验，通常采用图b所示，纵向加固范围为盾构机主机长度加2~3倍的盾构环管片的宽度，即L=盾构主机长度+（2~3）B，横向加固范围中，上部及左、右两侧通常考虑3米，底部考虑2米。
3、盾构有水到达，示意图如下：a)b)有水到达端头土体加固图由于盾构设备自身构造的原因，壁后同步注浆的浆液不可能完全填充盾构外壳与地层之间的缝隙，当地层中地下水埋深较浅，隧道周围地层中的地下水和砂土就会沿着盾构外壳与地层间的缝隙进入盾构接收层，造成地层缺失，引发工程事故。
如图a所示。
因此，从渗透与堵水的角度考虑，避免透水和坍塌事故的发生，端头土体的纵向加固范围必须大于盾构机主机的长度。
同有水始发类似，纵向加固范围为盾构机主机长度加2~3倍的盾构环管片的宽度，即L=盾构主机长度+（2~3）B，横向加固范围中，上部及左、右两侧通常考虑3米，底部考虑2米。
如图b所示。
鉴于盾构始发与到达施工中，具体工况的不同以及地质条件的差异性，还需有针对性的采取一些辅助工法配合，以降低工程实施的风险，确保始发和到达的安全性。
三、几种典型工程地质及端头加固实施方案以下是当前国内地铁建设规模较大城市的典型地质状况，结合工程实例对实施的端头加固方案进行阐述。
案例标段1，广州地铁3号线汉溪站~市桥站盾构区间。
主要地质条件描述：珠江三角洲平原，地层由元古界震旦系，中生界侏罗系组成，上覆第四系。
始发端地质条件从上到下依次为：（1）人工填土层（Q4ml）〈1〉以填土为主，局部杂填土，部分填土下部为耕植土。
素填土为人工堆积的粘性土，局部砂土；平均厚，标准值N=击。
（2）冲洪积上层（Qal+PL）、〈4-1〉以粉质粘土，粘土及粉土为主，局部夹粉细砂薄层，标准值N=击。
(3)河湖相淤泥质土层(Q3al)，<4-2>淤泥质土(淤泥)，流～软塑状，局部含粉细砂层，含较多腐植质，标准值N=击。
（4）混合岩硬塑状残积土（Qel）〈5Z-2〉砂质粘性土。
厚度10～12m。
标准值N=击。
(5)混合岩全风化带(Z)<6z-2>混合岩剧烈风化成。
标准值N=击。
采用的端头加固方案：该始发端头主要采用水泥搅拌桩对端头土质进行置换、固结。
由于埋深较浅，隧道上部采用水泥搅拌桩进行全部置换、固结。
洞门采用700mm厚C10素混凝土封堵。
进洞方向左侧11米处有一排洪渠，常年有水，加固范围按照有水地层处理。
案例标段2，深圳地铁2号线科技园站~红树湾站盾构区间。
主要地质条件描述：科技园站盾构始发端头从上到下依次为素填土、人工填石、淤泥质粘土、粗砂、黏土、粗砂、砾质粘性土。
盾构隧道顶板处主要为砂层，土层分布如下图所示。
地下水距离地表约。
-25-20-15-10-50-25-20-15-10-50-22.33-20.50-13.70-11.40-16.83-13.23-9.10-5.90-11.69-6.03-4.102.203.804.30-4.39-0.992.113.089-18-38-25-25-13-33-21-21-1Q Q QQQ Q QQ L R 砾砂高程图例224444elelal+pl m mmmlml C/S素填土人工填石砾质黏性土黏土层砾质黏性土砾质黏性土全风化花岗岩5-28-28-39-1科技园站盾构始发端头地质剖面图(尺寸单位:m)采用的端头加固方案：该区间始发、到达端头处于富水砂层中，端头加固采用以水平深孔前进式注浆为主，旋喷桩和素混凝土桩以及降水为辅的注浆加固方案。
案例标段3，北京地铁10号线二期角门东站~角门西站~草桥站区间。
本标段端头的主要地层有：①杂填土。
①1砂质粉土、粘质粉土、素填土。
②砂质粉土、粘质粉土，夹少量卵石、圆砾。
②1粉细砂，粉土及少量卵石、圆砾，～，不连续。
③卵石、圆砾，一般粒径2～5cm ，最大粒径约14cm ，细沙充填约30%～40%，～，连续分布。
③2细中砂，少量卵石、圆砾，透镜体分布。
④卵石，细中砂充填约30%～40%，局部含圆砾，～，连续分布。
④1粘质粉土、粉质粘土，～，不连续。
④2细中砂，褐黄色，～，透镜体分布。
⑤卵石，一般粒径2～7cm ，最大粒径约16cm ，细中砂充填约25%～35%，连续分布。
⑤1粘质粉土、粉质粘土。
⑤2细中砂。
洞门范围内所处地层基本位于：卵石、圆砾③层；粘质粉土、粉质粘土④层；细中砂④1层；卵石④层。
根据车站端头开挖对水文地质的跟踪，在22.5米时出水与隧道底埋深26.1米相差3.6米，因此洞门下半部门位于地下水位线以下。
地层照片如下图：地层地质剖面图如下：139,62244425131151洞口角门西站西端头始发地质剖面图采用的端头加固方案：角门西站地下水渗透系数大，端头加固方案主要依托于车站管井降水，将地下水有效控制。
采用素混凝土桩辅以地面袖阀管注浆。
注浆范围为隧道上部全断面。
案例标段4，成都地铁3号线熊猫大道~动物园站~驷马桥北站区间。
本标段主要地质条件是：岷江水系Ⅱ级阶地，上覆第四系全新统人工填土(Q4ml)，厚度为～；其下为第四系上更新统冲洪积层(Q3al+pl)粘土、粉质粘土、粉土，砂土，卵石土；第四系中下更新统冰水沉积层(Q2-1fgl)含粘土卵石；下覆白垩系上统灌口组(K2g)泥岩，全风化、强风化泥岩厚度为～。
区间隧道洞身主要穿越第四系上统冲洪积层(Q3al+pl)的卵石土。
卵石层分选性、均一性差，自稳性较差。
区间地下水主要为填土中的上层滞水，卵石土层中的孔隙潜水和基岩裂隙水，水位埋藏较浅，含水量十分丰富，卵石层渗透系数K=18m/d。
采用的端头加固方案：大管棚，辅以降水。
同时，车站洞口段围护桩采用玻璃纤维筋混凝土桩。
案例标段5，苏州地铁4号线及支线工程溪霞路站~龙翔路站区间。
始发端主要地质是：③2粉质粘土、③3粉土夹粉质粘土层、④1粉质粘土、⑥1粘土，隧道底层主要为④1粉质粘土、⑥1粘土。
③3粉土夹粉质粘土层为微承压水含水层，土层透水性好。
采用的端头加固方案：端头加固体及止水帷幕采用三轴搅拌桩施工，加固体采用ø850@600，搭接长度为200mm，止水帷幕与地墙接缝处采用2排单重管旋喷桩补强，在止水帷幕范围内布置降水井及观测井。
四、实施效果的分析及技术经济比较针对端头加固的具体方案，当前地铁设计中，只提出建议性意见，具体施工方案由施工单位编制后，经专家论证后实施。
在上述端头加固方案的实施中，有的取得了较好的效果，工程实践证明了方案具有较强的针对性。
有的方案在实践中证明还存在一定的不完善，加固效果有待加强。
各典型地质条件下端头加固实施效果分析一览表进一步分析上述典型地质条件下各项目端头加固的实施效果，总结如下：1、在富水砂层中，降水井、水位观测井在始发和到达端头地层处理中十分重要，是必要措施。
2、在砂卵石地层中，为防止始发和到达过程中，上部土体的变形、塌陷，近些年来普遍采用了大管棚施工，实践证明，效果较好。
3、车站围护结构的桩体，在洞门处采用玻璃纤维筋混凝土桩对洞门破除较为有利。
4、加强对端头管线的调查和保护，是端头加固实施中的重要环节。
加固过程中，注浆浆液堵塞各种管沟现象普遍，应及时清理，不能造成新生隐患。
5、注浆加固是端头加固普遍采用的方法，针对不同的地质条件，使用不同的施工工艺。
最为常见的注浆方法是：水泥搅拌桩、袖阀管注浆、高压旋喷桩和水平渐进式深层注浆。
端头加固方案的技术与经济比选建议五、技术要点和注意事项1、搅拌桩、旋喷桩、袖阀管以及水平注浆等工艺，在考虑地层的适用性的同时，注浆压力的控制是关键。
鉴于端头位置地层、管线、车站结构的复杂性，应综合考虑。
避免较大的压力对管线和既有结构造成一定的破坏作用。
水平渐进式注浆正常压力控制在3Mpa以内，最高不宜超过6Mpa。
旋喷桩注浆压力要根据加固区的埋深确定，但是靠近车站结构部分也不宜超过6Mpa，同时要对车站结构进行监测。
