杭州地铁号线工程红普路站（21号盾构） 盾构穿越管线专项方案一、工程概况：1.1概况简述建华站红普路站区间从红普路站西端头井始发，基本沿西向直行，主要通过红五月村、建华村，沿线路均分布农田及低层民居，在里程K25+603.862K25+574.551处下穿DN1000上水管和2根DN2200排水管，在里程K24+870.21区段下穿五号港，K24+560下穿建华路，到达建华站进站调头，返回至红普路站结束。区间最小平面曲线为R=600m，线间距由11m变化至42m。红普路站七堡车辆段出入段线区间从红普路站出发，在建华站红普路站两正线间穿行至七堡车辆段，并且将再次穿越上述3根管线，盾构掘进至接收井吊出。区间最小平面曲线为R=5700m。区间隧道起终点里程区间长度（米）最小平曲线半径（米）最大纵坡（）埋深范围（米）建华站红普路站K24+533.913K25+634.697（左K25+639.969）左线1103.056右线1100.78460022.29.7815.1红普路站七堡车辆段C1RK0+114.638C1RK0+400（单线）285.3625700342.88.85其中建华站红普路站区间在里程K25+123处设1座联络通道兼泵房。本工程隧道为单圆隧道，区间隧道的外径为6200mm，内径为5500mm，钢筋砼衬砌的厚度采用350mm。衬砌环全环由一块封顶块、两块邻接块及三块标准块构成。衬砌环宽1200mm，采用有一定接头刚度的单层柔性衬砌，错缝拼装。 1.2工程地质条件杭州地铁1号线工程建华站红普路站区间位于市东面，钱塘江北岸，属钱塘江冲海积平原地貌单元。区间线路为西南至东北走向。工程场区内地势平坦，拟建场地自然地面较平坦，地面标高4.55.5m。本区间隧道掘进主要在2粘质粉土、3砂质粉土、5砂质粉土、6粉砂夹砂质粉土、3层淤泥质粉质粘土。隧道盾构施工范围内层粉土、粉砂振动易液化，易坍塌变形，在地下水作用下易产生流砂；3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。地基土层划分表层 号地质时代土层名称顶板标高(m)顶板埋深(m)层厚(m)分布情况1Q杂填土4.825.6800.202.80大部分分布2素填土3.945.350.01.500.301.80大部分分布2Q砂质粉土2.654.830.302.800.703.00全区分布3砂质粉土夹粉砂1.113.971.304.201.405.90全区分布5Q粉砂夹砂质粉土-3.260.084.808.700.802.80局部分布6粉砂夹砂质粉土-4.06-1.346.409.508.8011.70全区分布3Q淤泥质粉质粘土-13.42-11.7416.8018.704.208.80全区分布4粘质粉土夹砂质粉土-21.69-16.5522.0026.501.508.30部分分布2Q淤泥质粉质粘土-27.52-18.6524.1032.401.407.15局部分布3粉砂夹砂质粉土-21.02-18.8324.1026.300.403.10部分分布2Q粉质粘土夹粘土-32.97-19.5824.5038.351.5010.80全区分布2粉质粘土-33.68-21.4926.6038.500.8011.20全区分布2含砂粉质粘土-35.26-30.0434.8040.700.303.60部分分布3粉砂夹粉质粘土-35.68-32.5538.0041.000.902.20部分分布1Q粉细砂-35.69-32.5037.5040.501.605.50大部分分布4圆砾-37.76-35.5340.4043.20/部分揭露1.3区间穿越管线概况及影响范围区间与上水管水平/垂直距离与污水管水平/垂直距离左线80米/9米109米/5.5米右线30米/9米51米 /5.5米明挖出入段线49米/8.42米72米 / 4.43米本标段区间，红普路站建华站区间隧道左线、右线、明挖出入段线在里程K25+603.862K25+574.551处（25环至91环间）将下穿DN1000上水管和2根DN2200排水管。盾构推进至该区段时，应特别注重对污水管的安全。相对位置如图： 穿越管线平面图 穿越剖面图 由于3根管线都位于隧道上方，此次穿越2200管径最大，与隧道净距最小，穿越难度最大，因而以2200污水管的穿越为控制代表，作为我们的盾构穿越保护说明。1.4污水管概况2200mm污水管是杭州市七格污水处理厂主干管线，担负着杭州市50%以上的污水处理任务，因此关系非常重大。2200mm污水管管底距离地面5.7m,隧道左线与污水管净净距5.5米，与出入线段区间垂直净距4.83米。污水管为预应力钢筒混凝土管（即PCCP管），接口形式为双胶接口，支墩混凝土为C15，垫层为C10，管基处于砂性粉土层。日流量约为30万吨/根，压力为2公斤。在车站基坑开挖施工前，我项目部已在1000上水管和2根2200污水管上各设置了3个直接点，方法是在管线上方利用高压水冲方式，埋设直径为700的钢套管，注水冲出管内淤泥后在套管中插入直径40的钢制水管（抗弯性较好）。外侧以轻重力固定套管，使得套管底部与管线顶部尽量密合，防止泥土进入，内侧以柔性材料固定水管在套管中的相对位置，并确保其在套管中在垂直方向的自由移动。水管高出套管5cm以便观测。此方法施工简单，监测成果较为可靠。目前上水管均匀沉降2.5cn，污水管均匀沉降3.0cm。在施工过程中以精确放样或触探等方法探明管线具体位置，保证测点的居中布设；尽量挖去测点布设位置周遍的覆盖土层，以减少套管、水管的长度和弯曲程度；避免测点区域的土体施工和重型机械的来往，以保证套管的垂直程度；水管底部做尖锐处理，以减少套管底部渗入的泥、水对监测成果的影响1.5隧道情况1.5.1隧道衬砌（1）衬砌采用预制钢筋混凝土管片，错缝拼装。（2）衬砌环全环由封顶块、两块邻接块、三块标准块构成，环宽1200mm。（3）管片强度等级为C50、抗渗等级为S10。管片环与环之间用16根M30的纵向螺栓相连接。每环管片块与块间以12根M30的环向螺栓连接。1.5.2工期筹划本区间左线盾构拟定于2009年2月27日在红普路站西端井出洞始发，按每天8环计算，计划影响日期为2009年3月14日2009年3月19日。 二、施工技术难关和风险点1施工距离近，明挖出入段线与污水管最近距离仅为4.43米，并且三次需要穿越，特别是第二次、第三次穿越，因层粉土、粉砂振动易液化，易坍塌变形，在地下水作用下易产生流砂，因此在第一次穿越时土体已经被扰动，施工难度加大。2平衡压力的设定是土压平衡式盾构施工的关键，维持和调整设定的压力值又是盾构推进操作中的重要环节，这里面包含着推力、推进速度和出土量的三者相互关系，对盾构施工轴线和地层变形量的控制起主导作用。而本次区间左线在盾构出洞后80m处就将下穿上水管线，盾构正在始发阶段调整土层参数过程中的穿越也大大增加了施工难度。3. 本次盾构右线穿越污水管后将直接进洞，隧道盾构将在层粉土中穿越，此层土质摇振反应强，易液化，易坍塌变形，在地下水作用下易产生流砂，特别是进洞时已是第2次穿越，周边土体已经被扰动，万一进洞时产生涌水涌砂现象将直接影响到2根2200污水管线，因此要确保红普路站右线的进洞安全。三、盾构隧道法施工在红普路站建华站的区间推进过程，从K25+603.862至K25+574.551将进入本区间的一个重点推进范围上水管线与2根污水管的穿越，对于此范围的推进，要求精心组织，精心施工，切实落实“质量第一”的企业方针策略，以高度负责精神，严把质量关，确保盾构安全穿越此范围内的管线。3.1 盾构推进主要参数设定3.1.1 平衡压力值的设定原则 正面平衡压力：P=k0gh P: 平衡压力（包括地下水） g：土体的平均重度（KN/m3） h：隧道埋深（m） k0：土的侧向静止平衡压力系数盾构在掘进施工中均可参照以上方法来取得平衡压力的设定值。具体施工设定值根据盾构埋深、所在位置的土层状况以及监测数据进行不断的调整。k0值也要根据现场实际情况来确定。3.1.2 推进出土量控制每环理论出土量p/4D2Lp/46.3421.237.88m3/环。盾构推进出土量控制在98100之间。即37.13m3/环37.88m3/环。3.1.3推进速度正常推进时速度宜控制在24cm/min之间。过管线时推进速度宜控制在0.5cm/min1cm/min左右。3.1.4盾构轴线及地面沉降量控制：盾构轴线控制偏离设计轴线不得大于50mm；地面沉降量控制在10mm30mm。3.2 盾构推进时的同步注浆3.2.1同步注浆的目的盾构推进中的同步注浆是充填土体与管片圆环间的建筑间隙和减少后期变形的主要手段，也是盾构推进施工中的一道重要工序。盾构推进施工中的注浆要选择和易性好、泌水性小，且具有一定强度的浆液进行及时、均匀、足量压注，确保其建筑空隙得以及时和足量的充填。将地表变形和管片偏移控制到最小，并防止管片接缝漏水。每推进一环的建筑空隙为： （63402-62002）/41.2=1.65m3盾构外径：6340mm；管片外径：6200mm每环的压浆量一般为建筑空隙的140%200%，即每推进一环同步注浆量为2.3m33.3m3。泵送出口处的压力应控制在0.3MPa左右。3.2.2同步注浆材料的选择条件在选用同步注浆材料时，需考虑以下条件：（1）注浆材料要充分填充到盾尾间隙的每一个角落。（2）填充后，要能在早期取得与土体相当或以上的强度。（3）硬化后，体积的缩小量要小、止水性要好。（4）由于地下水造成的稀释要小。（5）要能够进行长距离压送。（6）要能够控制压浆量。（7）施工管理要方便。（8）要不产生污染。3.2.3同步注浆材料的确定根据上述要求，本标段隧道盾构推进施工中的同步注浆浆液采用惰性浆液，材料为粉煤灰、砂、膨润土和水，注浆后24小时的浆液强度不低于0.3MPa。压浆量和压浆点视压浆时的压力值和地层变形监测数据而定。压浆属一道重要工序，须指派专人负责，对压入位置、压入量、压力值均作详细记录，并根据地层变形监测信息及时调整，确保压浆工序的施工质量。浆液配比表如下：（每立方所用材料，单位kg）膨润土粉煤灰砂水1004006804303.3 盾尾油脂的压注为了能安全并顺利地完成区间隧道的掘进任务，必须切实地做好