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盾构下穿民心河及民心桥安全专项施工方案

（1）《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》建质[2009]87号；

玻璃深加工产业园1#-18#厂房建设项目施工组织设计.doc（2）《城市轨道交通工程安全管理暂行办法》建质[2010]5号；

（7）和平医院站～烈士陵园站区间设计图纸；

（8）石家庄市有关环保、卫生、健康、消防、文明施工的规定和要求；

（9）石家庄地铁1号线03标段总体实施性施工组织设计；

（10）我公司现有的施工管理水平、技术水平、科研水平、机械设备配套能力和资金投入能力；

（11）施工现场调查资料。

（12）我单位在盾构施工中过障碍物的成功经验。

和平医院站～烈士陵园站区间以烈士陵园站为起点，由东向西沿中山西路敷设，掘进至和平医院站，区间左线起止里程为K7+490～K6+499.26，含0.063m短链，长990.677m；右线起止里程为K7+490～K6+499.26，长990.74m。本区间采用盾构法施工，盾构首先在烈士陵园站西端头左线始发，掘进至和平医院站接收，然后转场到烈士陵园站西端头右线始发，掘进到和平医院车站接收；和烈区间在K7+070处设1座联络通道兼排水泵站，联络通道采用矿山法施工。

区间线路地层主要为粉细砂、粉质粘土层、粉土、细中砂层、中粗砂层；。本标段在勘察深度45m范围内未能实测到地下水位，根据对本标段周边水井的调查资料及区域水文地质资料，本场地赋存一层地下潜水，埋深35～40m左右含水层为卵石⑥3层。

2.2民心河及民心桥情况

2.3盾构下穿民心河的风险

民心河位置盾构隧道与民心河桥底板净距为12.5m，隧道埋深较大，盾构掘进时对民心河桥影响很小，且该位置地质条件较好，隧道断面以上基本为粉质粘土层，盾构掘进施工风险较小。但盾构法下穿行水域、构筑物时，仍然可能会面临以下风险：

（1）产生冒顶通透水流

河水常从扰动土体的裂缝中经刀盘开口及盾尾进入盾构机，造成盾构淹水。

（2）盾构穿越民心河桥可能发生桥结构整体或单侧沉降超限，时间太长就会影响民心河桥的安全。

（3）因地面沉降过大，补浆过程中注浆压力太大造成民心河里出息冒浆情况。

通过合理的技术措施和严密的监控手段，完全可以将该风险控制在最小范围内，避免地表过大的沉降或隆起。

盾构隧道下穿民心河段长度约20米，穿越时间约3天。盾构下穿民心河工期计划安排如下表所示：

和烈区间左线盾构下穿民心河

和烈区间右线盾构下穿民心河

4、盾构下穿民心河的施工技术措施

为了保证盾构施工的安全，在盾构掘进施工前，我标段组织相关技术人员对民心河及民心河桥与隧道的平、纵断面位置关系及民心河桥的结构形式进行了详细调查，并形成调查报告，通过调查报告能有效的指导盾构下穿民心河段施工。

（1）盾构进入民心河范围的前50米距离，做好各项掘进参数、地面沉降等的数据的记录，总结经验，严格按照穿越过程中的参数进行控制，通过各项数据分析，总结出最佳掘进参数。盾构穿越民心河施工过程按照最优掘进方案组织掘进施工。

（2）在盾构机距离民心河20m时，由项目技术负责人对施工人员进行技术交底并且对盾构操作手下发详细的掘进指令单，使所有作业人员清楚了解民心河与隧道之间的相对位置以及盾构掘进的各项参数控制。

主要施工人员配置如下：

（1）对盾构有丰富操作经验的操作手：2人，主要负责盾构的掘进工作；

（2）洞内情况的监控：施工员1人+技术员1人+专职安全员1人；

（3）地面：施工员2人+测量人员4人+专职安全员1人；

（4）洞内外协调：1人。

其余相关人员为我施工单位全体员工，上述人员仅为盾构掘进及地面情况监控的人员安排。

为严格保证盾构下穿民心河期间施工的连续性，在下民心河之前应做好各项物资准备。盾构施工所需的给类材料，包括储存的管片、油脂、泡沫、膨润土等相关的施工材料必须准备充足，确保盾构机的正常运作。

4.2盾构下穿民心河的施工技术措施

盾构穿越民心河及民心桥时，必须采取切实可行的措施防止民心河及民心桥结构和地面过大的隆起、沉降，需采取以下主要措施：

盾构进入民心河范围的前50米距离进行试掘进，在盾构施工过程中做好各项掘进参数、地面沉降等的数据的记录，通过试掘进取得的相关施工参数来确定下穿民心河段的掘进参数，试掘进主要内容包括：

（1）通过试掘进掌握最佳施工参数。通过加强施工监测，不断地完善施工工艺，控制地面沉降；

（2）盾构应根据当班指令设定的参数推进，推进出土与衬砌背后注浆同步进行。不断完善施工工艺，控制地表沉降；

（3）盾构掘进施工全过程须严格受控，工程技术人员根据地质变化、隧道埋深、地面荷载、地表沉降、盾构机姿态、刀盘扭矩、千斤顶推力等各种勘探、测量数据信息，正确下达每班掘进指令，并即时跟踪调整；

（4）做好施工记录，记录内容有：

<1>隧道掘进——施工进度

油缸行程、掘进速度、掘进里程、盾构推力、土压力、刀盘扭矩和转速、螺旋机转速、盾构内壁与管片外侧环形空隙（上、下、左、右）等；

注浆压力、注浆量、稠度、注浆材料配比；

测量过程中应记录好盾构换站原始数据、地面沉降原始数据、管片姿态、实际里程等，导线复测也应根据实际情况及时的进行，确保盾构机正常的掘进。

4.2.2盾构掘进控制

（1）严格控制出土量，原则上按理论出土量出土，可适当欠挖，保持土体的密实，防止土体因超挖量过大造成的建筑空隙在盾壳上方不能及时填充，进而造成土体在盾构本体处有较大沉降，使得河水涌入隧道，故要切实做好盾构推进过程中推进速率、出土量等推进参数的控制；

（2）同步注浆量控制：盾构下穿民心河期间随时根据监测情况来调整同步注浆量和注浆压力，同步注浆量及注浆压力要控制适中，既不能因过少、过小而造成河底沉降，也不能因过多、过大而造成底板板隆起损坏，使河水涌入隧道；

（3）盾构姿态的控制：盾构在推进及管片拼装时确保姿态“三不”，即不后退、不变向、不变坡；在穿越推进过程中，连续测量盾构机的姿态偏差，盾构司机根据偏差及时调整盾构机的推进方向，尽可能减少纠偏，特别是要杜绝大量值纠偏，减少土体的扰动，从而保证盾构机平稳地从河道下方穿越。

（4）掘进速度：控制掘进速度20～30mm/min；

（5）进度控制：为保证盾构顺利过河，过河时盾构应确保盾构机连续均衡施工；

（6）设备保障：配备足够的值班维修人员，一日盾构机械发生故障，能够及时进行处理，确保盾构推进顺利进行；

（7）盾构区间施工时宜采用小推力，小转速为主，并根据实际情况调节，尽量减少对周围土体的扰动；

（8）管片尽量居中拼装，以防盾构与管片之间的建筑空隙过分增大，降低盾尾密封效果，引发盾尾漏泥、漏水。

（9）强化土体改良，保护好刀具。盾构穿越河道段过程中为确保土仓压力稳定，防止拱顶及河床沉降过大，可以利用加泥孔向前方加膨润土或泡沫剂来改良土体，增加渣土的流塑性。同时渣土改良能有效的保护好刀盘刀具减小磨损，从而保证盾构稳步向前推进，确保施工作业连续安全通过民心河。

（10）如发现同步注浆效果不理想时或沉降较大时，需进行二次补强注浆。

本标段隧道施工采用土压平衡式盾构，并辅以盾尾注浆技术，但也将对隧道围岩以及地表土体产生一定影响。确保盾构掘进过程民心河的安全是监测的最终目的。

在盾构穿越民心河掘进期间我标段成立监测小组与中铁西南科学研究院一起对地面、建筑物沉降进行监测。

我标段监测控制指标如下所示：

隧道区间监测项目的监控量测频率根据测点距开挖面的距离确定。当民心河桥沉降或地面沉降出现异常情况时，需增大监控量测频率。

20m≤掘进面距民心河≤30m时

掘进面距民心河≤20m时

盾构机盾尾过建筑物超过50m

5.5监测项目及监测方法

5.5.1现场安全巡视

（1）洞内观察及安全巡视项目

主要项目为：①管片破损情况；②管片错台情况；③管片间渗漏水/沙/泥等情况；④盾尾漏浆情况。

主要项目为：①地面裂缝；②地面沉陷、隆起；③地面冒浆，④民心河渗漏，建筑物裂缝等。

在盾构机下穿民心河期间3～4次/天，当巡视目标达到警戒时，应加密巡视，当有危险事故征兆时，则需进行加密巡视。

（1）我标段监测点布置如下表所示：

在隧道中心线位置每20m布置1个监测点；每100m一个大断面，大断面为11个监测点。

标准偏差：±0.5mm/km

距离隧道结构水平净距小于30m的重要建筑物，布置于建筑物角点、转点、结构柱等变形突出部位。

标准偏差：±0.5mm/km

管线沉降监测点沿管中心线纵向间距5~15m布点1测点；管线沉降监测点应布置在管线接头处或对应敏感部位；管线测点与区间隧道结构地面沉降监测点在同一位置附近处可以共用。

标准偏差：±0.5mm/km

民心河桥两侧布置两排监测点，共计26个

标准偏差：±0.5mm/km

观测应坚持四固原则：即施测人员固定上，测站位置固定，测量延续时间固定，施测顺序固定。以确保观测资料的真实可靠。

①测站位置处架设仪器、整平；

③按预定方向依次测量测站内各沉降点的尺面读数，最后返回基点；

④进行测站检核，检测合格后方可移站。

（1）现场量测时，首先检查测点是否完好，有无松动位移；再对测试仪器进行检查校验，确保数据的可靠性。

（2）每个测点读数时，均读三次取中值，如有个别数字偏离较大，则增加读数次数，查找原因，以便修正或去掉偏离大的数据。

（3）对变形（应力）较大的工程部位要跟踪监测，提高监测频率，并随即在现场绘出变形（应力）—时间曲线图，初步判别其发展趋势，并向现场负责人提前通报。

（4）现场监测信息做到当天处理并及时反馈，并出书面报告，根据监测成果研究地面沉降与推进参数的关系，从而优化施工参数。

（1）建立健全安全生产管理组织结构。安全保证体系框图见下图。

6.1.1安全管理措施

（3）项目部配齐国家、省、市及公司内部关于安全管理的规范、规程、标准和制度、文件，保证国家和地方政府法规以及公司内部管理规定在安全管理中得以贯彻落实，使得安全管理有法可依、有章可循。

（4）严格执行专职安全员及特殊工种持证上岗制度。

（5）建立并保存在建筑施工中所开展的安全性评价与风险性分析、技术安全交底、安全教育培训、安全检查、劳动安全监察通知书、事故调查处理报告等与安全管理有关的活动记录，为纠正不合理措施和改进安全管理方式、方法提供重要信息。

6.1.2安全检查措施

（1）建立并执行安全检查制度，定期组织各职能部门对工地进行安全检查，对本工程进行全面性和考核性的检查；检查中发现问题要定人、定措施、定整改期限，整改后由项目部安质部复检验证。

（2）专业性检查：由项目部安全、设备部门定期组织专业技术人员对电器设备等进行单项检查，对存在的隐患及时整改。

（3）安全员做好日常巡回安全检查，并做好安全检查记录；施工员在检查生产时检查安全；各班组应经常进行自检、互检和交接检查；为防止施工人员上下班时间、节前、节后纪律松懈，思想麻痹产生安全隐患，应加强安全检查活动；充分做到层层设防，级级把关，搞好安全工作。

6.1.3安全教育措施

（1）建立安全教育制度，明确项目经理、技术负责人、专职安全员、施工员、各专业操作班组负责人等相关人员在安全教育中所应承担的职责，定期组织人员进行安全教育培训。

（2）详细制订安全技术操作规程，安全技术教育的内容应主要体现在技术操作规程上，写明要领，指出安全习惯和关键问题，并尽可能把操作步骤表达清楚。建立班前活动制度，各分项工程施工前各班组负责人应做好本班组的安全教育工作，并对班前安全活动进行记录。

（3）技术负责人在施工前要进行详细可靠的安全技术交底。

6.2.1防止切口冒顶措施

（1）严格控制出土量，原则上按理论出土量出土，可适当欠挖，保持土体的密实，以河水渗透入土体并进入盾构。

（2）若出现机械故障或其它原因造成盾构停推，应采取措施防止盾构后退。

（3）控制壁后注浆的压力，以免注浆压力过高而顶破覆土。

6.2.2防止盾尾漏泥、漏水措施

（1）定期、定量、均匀地压注盾尾油脂。

（2）控制同步注浆的压力，以免浆液进入盾尾，造成盾尾密封装置被击穿，引起土体中的水跟着漏入隧道，盾尾密封性能降低。

（3）管片尽量居中拼装，以防盾构与管片之间的建筑空隙过分增大，降低盾尾密封效果，引发盾尾漏泥、漏水。

6.2.3防止隧道上浮措施

1、严格控制盾构机和管片姿态

在盾构掘进过程中，加强隧道监测是防止隧道上浮的积极措施，对盾构机和管片进行姿态控制，能够有效地控制隧道上浮：

（1）对盾构机的掘进方向进行自转测量，自转角度控制在0.3°；

（2） 利用千斤顶行程仪对千斤顶行测量，并对测量数据作演算处理、方向修正值的解析和对千斤顶的选择；

（3）测量垂直、平面位置，为了能准确测量盾构机的位置，在每推进2环进行一次检查和修正，不断将现行的位置设置在新坐标的已知点上。盾构机的垂直、平面偏差控制在±50mm以内，盾构姿态变化不可过大、过频，推进时不急纠、不猛纠，多注意观察管片与盾壳的间隙，以减少盾构施工对盾尾密封效果的影响；

（4）管片姿态须严格控制，高程和平面偏差控制在±50mm以内，每环相邻管片平整控制在4mm以内，纵向相邻管片平整度控制在5mm以内。

2、管片选型具体责任化

 利用盾构机的导向系统以及人工测量的方法，精确地测量出盾尾和最后一环管片之间的间隙值。该盾尾间隙值分别从上、下、左、右四个方向测出，在盾构过河时，严格控制每一个值均在<40mm，然后把测得的数据结合导向系统的隧道线路数据，从而选择下一环的管片类型，确保管片姿态跟随盾构机的姿态，并与盾构机尽可能地在同一条轴线上。

 提高注浆与盾构推进的同步性，使浆液能及时充填建筑空隙。

6.2.4防止形成泥饼措施

（1）中央控制室人员强化责任制

 通过现有的地质资料，详细预先分析泥饼形成的可能地段，并在盾构掘进至该地段时，要求中央控制室人员严格监测盾构机的各种参数，若发现有异常情况（排泥比重增大、流量减少，送泥压力增加和推力、扭矩的变化情况），及时判断有无形成泥饼。

（2）严格控制操作规范

严禁单纯为了进度，实行野蛮操作；严格按操作规范科学合理地进行中央操控；在掘进时，特别是在泥饼形成的可能地段，需控制好泥浆的比重，以防止或降低泥饼的形成。

如发现有异常苗头，应及时降低泥浆比重并利用高压水进行冲击，及时降低泥饼形成的机会，并化解已初步形成的泥饼。

7.1盾构推进、管片同步注浆质量保证措施

（1）加强盾构施工人员的培训工作，提高盾构操作手技术水平。

（2）加强施工测量，采取盾构机自动测量先行，人工测量随时校核的措施，确保隧道线形正确，位置精度满足规范要求。

（3）在盾构机掘进中根据不同土质和覆土厚度，结合监测信息，合理调整注浆质量，并按推力、出土量、地面监测数据的相互关系，合理控制掘进速度，保证土压平衡。

（4）严格按照设计、施工规范组织掘进，提高盾构机掘进质量。

（6）成立专业注浆作业班组。

（7）根据洞内管片衬砌变形监测，及时进行信息反馈，修正注浆参数和施工方法，发现情况及时解决。

（8）做好注浆设备的维修保养，注浆材料供应，定时对注浆管路及设备进行清洗，保证注浆作业连续不间断进行。

（9）环形间隙充填不够、结构与地层变形不能得到有效控制或变形危及地面安全时、或存在地下水渗漏区段，在必要时通过吊装孔对管片背后进行补充注浆。

（10）提高信息化管理水平，及时反馈质量信息，分析处理，指导现场施工。

7.2隧道轴线质量保证措施

（1）在掘进中，及时掌握盾构机的方向和位置DB22／T 2875-2018标准下载，严格对盾构机进行姿态控制，保证隧道轴线同设计轴线的偏差量小于规定的要求。

（2）盾构机掘进中，作到勤测勤纠，避免误差积累。

（3）在盾构法施工中由于受曲线的影响，通过选择类型合适的管片来调整盾构姿态，以保证盾构沿着设计线路中线方向推进。

（4）定期人工测量盾构机姿态，发现问题及时纠正。

（5）隧道衬砌每循环都要测量盾尾间隙。及时纠偏，以保证隧道轴线的准确性。

7.3管片拼装质量保证措施

宜昌市城乡规划管理技术规定(2018版)（宜昌市规划局2018年9月）（1）严格按规范和设计及规范要求安装管片防水材料。

（2）加强管片在下井及水平运输过程中的保护。