广州地铁五号线基盾构掘进施工泥浆管理方案

广州地铁五号线基盾构掘进施工泥浆管理方案内容摘要：

与 本本本 方方方 案案案 相相相 关关关 施施施 工工工 方方方 案案案 ..................................................................................... 99 广州地铁五号线【大坦沙南 ~西场站盾构区间】盾构掘进施工方案 5 167。 167。 167。 1 概概概 述述述 本标段为广州市轨道交通五号线大坦沙南～中山八站～西场站区间，明挖段及盾构始发井位于大坦沙岛待建设用地，西接大坦沙南高架区间，南邻内环路广佛放射线高架桥并与之基本平行；中山八站位于中山八路公交总站内，西北侧紧邻广三铁路；西场站位于东风西路和平南小区地段，以与东风西路基本垂直的方向横跨东风西路。 本标段主体工程由一个长约 235m 的明挖区间、 2 个总长约 4028m 盾构区间 组成，主要附属工程包括 1 根桩的托换、 8 个洞门、 3 条联络通道（含 2 个污水泵房）、四次盾构机过站（地面地下各两次）。 见图 11。 隧道内径φ 5400，外径φ 6000mm。 本工程采用泥水盾构，刀盘直径φ 6260mm。 具体见下图所示： 中山八站及存车线中山八公交场盾 构 左 线路基及明挖敞开段明挖暗埋段盾构井盾构井 盾 构 右 线珠江黄沙大道广三铁路珠江桥引道铁路专用线青年公园内环路中山八立交盾构井盾 构 左 线盾构井盾构井盾 构 右 线西场站在建西焦公园和平南小区铁路专用线铁路专用线富力新居广三铁路石基路驷马涌路基段与敞开段分界 里程ZK2+敞开段与暗埋段界 里程YK2+ZK2+ZK2+路基段与敞开段分 界里程YK2+200敞开段与暗埋段界 里程YK2+340YK2+YK2+2＃联络通道里 程YK3+2＃联络通道里程ZK3+ZK3+YK3+YDK+ZK+3＃联络通道里程ZDK4+2752＃联络通道里 程YK4+2854＃联络通道里程ZDK4+5404＃联络通道里程YK4+550ZK+YDK+2图 11 工程概况图 167。 167。 167。 2 工工工 程程程 地地地 质质质 情情情 况况况 隧道沿线主要土层及岩层情况 从地质勘察资料和补充地质勘探资料所示，隧道主要穿越地层有 6基岩全风化岩层、 7基岩强风化岩层、 8岩石中等风化岩层、 51可塑残 积土层、52硬塑残积土层等地层（共占 %），局部在 21淤泥或淤泥质土层、22淤泥质砂层、 41粉质粘土层、 32冲洪积砂层、 9岩石微风化岩层穿过（共占 %）。 左右线所需处理量（即≥ ）分别为 %，广州地铁五号线【大坦沙南 ~西场站盾构区间】盾构掘进施工方案 6 %。 隧道沿线地形地貌及周边环境 1）地形地貌 大坦沙南～中山八站区间属珠江三角洲冲积平原，本段区间所处地面为大坦沙岛、珠江、青年公园和中山八路，地形略有起伏，沿线地面标高 ～。 中山八站～西场站区间沿线为剥蚀残丘 或微台地貌，地形略有起伏，地面标高为 ～。 2）周边环境 从大坦沙南盾构始发井向东 100 米后穿越宽 260 米的珠江到达东岸的青年公园， 穿过铁路专用线、广三铁路和珠江大桥、内环路及广佛放射线、中山八立交、黄沙大道、中山八路等交通主干道。 珠江底下有 1 条φ 800 排水管，中山八路附近地下埋有 1 条φ 600 埋深 、 1 条φ 300 埋深 的给水铸铁管、 6 条电力管线和 1 条电信管线。 另外有 1 根桥墩桩基邻近 隧道范围内 ， 距离左线隧道的净空约为。 中山八站位于中山八路客运总站和广三铁路之 间。 过中山八站和存车线段后，盾构隧道沿广三铁路的东侧的规划大道北行，下穿过 11 栋 B 类和 2 栋 A 类建筑物以及市第十二中学运动场后，继续穿越广三铁路、驷马涌和铁路专用线，之后穿过广州市建材公司西焦仓库（有 1 栋 A3和 A8 的综合楼）、富力新居（有 3 栋 A9 的商住楼），接着穿过田间路、煤场及专用铁路后，进入电厂宿舍区（有宿舍楼 A A A9 各 1 栋）和平南小区，最后到达西场站。 工程特点及难点 工程范围特点 ： 本标段的工程范围所包括的主体工程有明挖段和盾构隧道；附属工程包括 3 个联络通道 (含 2 个泵房 )、 8 个洞门 、 2 个盾构过站和 1 根桩基托换。 工法多，管理难度大，特别是桩基托换地处闹市区内，点多、工序工法多，耗时长，涉及交通疏解和大量的地下管线。 泥水平衡盾构有赖于泥浆压力的控制和泥浆系统的正常工作，本工程隧道广州地铁五号线【大坦沙南 ~西场站盾构区间】盾构掘进施工方案 7 较长，泥浆管铺设的距离较长，为保证泥浆造浆和处理系统的正常工作，必须采取可靠和有效的技术措施，并加强设备的保养工作，为盾构的快速掘进创造条件。 盾构隧道穿越软弱地质时，应严格控制盾构掘进速度、泥浆比重、粘度、压力等参数与盾构机姿态，防止地层坍塌涌水，控制地面沉降，保障环境安全。 地下水基本上与河水连通，潮汐、降 水会导致河流水位频繁变化，地下水压力也会随时波动，泥浆压力必须及时、准确地调整。 盾构隧道穿越珠江： 过江段隧道最小覆土厚度约 5 米左右，覆盖层全部是淤泥或淤泥质粉砂。 这是广州地铁以往从未遇见的难题。 特别是江底掘进地层中，沙层中突出一段微风化岩石；使工程难上加难。 线路条件特点 ： 本标段线路条件对盾构施工而言相对较复杂，平面主要以曲线为主，且存在多处小半径急转弯，急转弯段地层有硬（中风化岩层）有软（砂层），对盾构掘进来说存在许多挑战，对电瓶车和后配套来说容易产生脱轨现象；纵断面的坡度也较大，最大达到 55‰，容易发生溜车事故。 沿线隧道地表环境特点 ： 大 ~中区间隧道穿越珠江和闹市区，地层自稳性极差，地表主要是交通干道，包括铁路干线、市区交通干道和立交桥高架桥等，对盾构掘进时开挖面的稳定控制等有严格要求，中 ~西区间隧道覆土厚度较大，地层稳定性稍好，但地面建筑物多，隧道从建筑物桩基底部通过，对开挖面的稳定控制也有较高的要求。 隧道围岩条件特点 ： 大 ~中区间隧道洞身穿越的地层主要为 2 22及 32等软弱地层，该地层强度低，自稳性极差，对外界扰动非常敏感。 地下水和珠江直接连通，地下水压力随珠 江水位时刻变化。 中 ~西区间隧道洞身穿越的地层主要为 9岩层，局部为 5 5 6地层，岩石最高抗压强度为 ，要求所选盾构机必须能适应硬岩地层、上软下硬地层及风化夹层等复合地层。 明挖段特点 ： 本工程明挖段几乎全部处于地下水丰富的沙层中，基岩和隔水土层埋深大。 使基坑围护结构承受较大的水土压力，必须加强风险防范意识。 在软土中施工明挖隧道，增加了许多防水、地基加固等工序，使工程管理和保证工期的难度加大。 接口及工 期特点：本标段接口较多，包括与大坦沙站、中山八站及 站后存广州地铁五号线【大坦沙南 ~西场站盾构区间】盾构掘进施工方案 8 车线明挖段、西场站的场地接口、工期接口及施工接口等，需要与多个相应的承包商进行协调组织工作。 总工期仅 个月，而接口工期又多，导致工期紧迫。 工程接口的另一个特点是：明挖及始发井段紧邻本公司承建的大坦沙站及高架区间，该接口协调工作简单化。 广州地铁五号线【大坦沙南 ~西场站盾构区间】盾构掘进施工方案 9 167。 167。 167。 3 盾盾盾 构构构 施施施 工工工 总总总 体体体 策策策 划划划 及及及 工工工 程程程 管管管 理理理 总体施工方案 本标段盾构隧道左右线各采用一台我司 现 有的 泥水平衡式 盾构机 一先一后掘进 (右线比左 线提前 1 个月始发 )，从大坦沙南盾构井始发，掘进到中山八站，用 800t 液压提升装 置将盾构机整体吊出地面，用 400t 平板车运输通过中山八站和站后存车线明挖段，再用 800t 液压提升装置将盾构机整体吊入存车线明挖段始发井中，后配套台车则以在中山八站和存车线内铺设轨道的方式通过。 其中左线盾构机下 始发 井后，需过暗挖段后始发。 过暗挖段采用 整体拖动平移过站。 本工程投入三套完整的两级处理的泥水处理设备，其中左右线盾构机各配套一套泥水处理设备，另一套泥水处理设备则作为备用。 泥水处理场地设在大坦沙南盾构始发场地的北侧，靠近珠江，废浆和渣土采用泥浆船外运。 盾构过中山八站及站后存车线明挖段后，泥浆管路及管片 运输的轨道等仍从地下往中～西区间延伸，出土和运输的盾构施工场地仍设在大坦沙。 大坦沙始发井的负环管片、托架和反力架在完成初始掘进后拆除，使始发井成为垂直运输的主要通道。 中山八站的二次始发井的负环管片、托架和反力架在完成初始掘进则不拆除，直接进行常规掘进，待盾构机到达西场站，利用等待进站的时间拆除。 根据盾构施工特点，将盾构掘进划分为三个阶段，即初始掘进段、常规掘进段和到达掘进段。 将盾构从大坦沙南盾构井始发后及中山八站存车线北端二次始发井后 81m作为初始掘进段，将盾构到达中山八站吊出井前和西场站南端到达井前 15 米段作为到达掘进段，其余地段作为常规掘进段。 由于大～中区间隧道洞身绝大部分处于 3 22等软土层中，虽然有1 根桩 对其 进行桩基托换 ，但 距离左线隧道的净空约为 ，故该区间采用改造后软岩刀盘掘进，刀具中采用可换装式贝壳刮刀。 中～西区间隧道洞身穿越的地层多为 9，则需要加强型贝壳刀和周边加强型单双刃滚刀。 盾构隧道采用管片拼装式衬砌，管片环宽 ，外径 6m， 其中， ，楔形环的楔形量为 38mm，砼量 ，可以满足水平曲线半径为 300m以上的弯道；广州地铁五号线【大坦沙南 ~西场站盾构区间】盾构掘进施工方案 10 ，楔形量均为 41mm，砼量 ，可以满足本工程水平曲线半径为 250m的弯道。 管片混凝土强度等级为 C50；钢筋为Ⅰ、Ⅱ级。 管环外径 6m，内径 ，宽 ，每环由 6 片管片组成。 管片采用 错缝拼装。 管片接缝采用三元乙丙橡胶止水。 管片 由 广州市 建筑机械施工有限公司第三构件厂 (新市构件厂 )， 管 模为上海隧道工程股份有限公司机械厂与日本都筑公司合作生产 ，为保证有足够的生产能力，满足工程总体进度要求，本标段 7 套钢模，其中包括 5 套标准环， 1 套右转弯环和 1 套左转弯环， 3 套钢模。 管片脱模前采用蒸汽养护，以提高管片质量、缩短模具周转周期，脱模后采用浸水池养， 7 天后喷淋养护。 现有盾构机的背填注浆系统将彻底改造，由现有挤压式注浆泵换成螺杆式注浆泵。 另增加一套注浆系统。 管片与围岩之间的环形间隙采用同步双液注浆模式充填快凝浆。 当掘进软弱地层和急转弯段时，两套注浆系统同时工作，增加的注浆系统用于管片补充双液背填注浆。 盾构隧道施工水平运输采用 22kg/m钢轨铺设单线、 20t 变频电机车牵引编组列车运输。 应急时，左右线电瓶车互相交相备用。 送、排泥管均采用无缝钢管（送泥管为 10 寸，排泥管为 8 寸），快速卡环接头。 垂直运输由 1 台 25t 龙门吊完成。 在办妥有关手续后，废弃泥 浆采用船只外运，碴土外运委托广州市有资质的散体运输公司完成。 洞内通风采用轴流风机和拉链式软风管压入式通风。 盾构机冷却水采用洞内铺管供水，循环热水排到专用水箱，另加冷水和工业清洗剂后，用于刀盘和土仓的高压清洗。 盾构机用电采用 10KV 高压进洞，利用排泥泵的变压器提供隧道沿线抽排水电源；沿线架设架空线，布设日光灯照明，灯间距 10m。 整个施工过程中始终 坚持以施工监测、信息反馈指导施工的方针，以地表沉陷监测、过江监测、建筑物、立交桥及铁路轨道变形监测、洞内管片变形监测等为基础，加强量测数据的分析处理，加强对地层变形的分析、预测、反馈指导施工。 盾构总体施工流程图 广州地铁五号线【大坦沙南 ~西场站盾构区间】盾构掘进施工方案 11 图 31 施工总流程 图 工 程 交 工 验 收 右线盾构始发 左线盾构始发 右线盾构机在中山八～西场站区间掘进 左线盾构机在中山八～西场站区间掘进 盾构机到达西场站 明挖段三期（始发井盖板 及其土方回填）施工 左线盾构机通过某。