1、编号：SJHN.JZY-XX航站楼站站后始发井航站楼站区间工程隧道穿越机场试验段施工方案编 制： 审 核： 批 准： 版 本 号: ESZAQDGF001 编制单位： 编 制: 审 核： 批 准： 二XX年X月目 录第一章 编制依据07 T3航站楼站T2航站楼站复合式TBM区间施工资料；0第二章 工程概况21. 工程简述21.1. 总体概述21.2. 线路情况21.3. 衬砌结构32. 工程地质32.1. 行政区划及交通现状32.2. 气象42.3. 地层岩性42.4. 水文地质条件52.5. 特殊性岩土52.6. 岩土施工工程分级62.7. 设计参数建议值72.8. 复合式TBM隧道段工程地2、质评价72.9. 建议93. 周边环境及管线93.1. 机场滑行道、跑道及停机坪93.2. T2B航站楼指廊及综合换乘中心103.3. 机场内外埋设的管线114. 设备简介125. 试验意义135.1. 穿越机场环境保护要求高、距离长135.2. 监测方法及监测时间等受限制较多136. 试验目的14第三章 试验段施工计划151. 试验段范围与地质情况151.1. 试验范围151.2. 地质水文条件152. 组织机构163. 资源配置163.1. 人力资源163.2. 设备仪器173.3. 施工计划18TBM试验段施工计划 表3-3-318第四章 试验段掘进方案191. 掘进控制191.1 掘进3、流程与操作控制191.2 掘进管理202. 注浆控制222.1 复合式TBM掘进同步注浆控制222.2 径向注浆242.3 二次补充注浆253. 管片拼装26（3） 用管片拼装机将管片吊起，沿吊机梁移动到盾尾位置。274. 推进控制274.1 掘进方向控制284.2 姿态调整与纠偏295. TBM防水296. 换刀296.1 刀具检查296.2 换刀作业的具体步骤297. 施工监测337.1 监测量测的目的337.2 监控量测项目的选择及确定337.3 监测实施办法34第五章 试验段试验方案351. 掘进参数试验351.1 土压力351.2 掘进速度、扭矩和推力362. 注浆试验363. 刀盘4、磨损试验374. 试验段管理374.1. 数据采集37(3) 刀具磨损监测样表384.2. 分析反馈384.3. 研讨总结384.4. 试验制度394.5. 试验总结39第六章 施工应急预案401. 组织机构准备401.1 主要职责411.2 通讯联络422. 预防、预警432.1 事故预防措施432.2 信息报告433. 应急响应443.1 响应流程443.2 突发事件应急流程应遵循的原则443.3 现场救援抢险454. 施工风险的应急措施454.1 开挖面失稳应急措施454.2 盾尾密封失效应急措施464.3 较大的地层损失及不均匀沉降应急措施464.4 开挖面有障碍物应急措施46第一章 5、编制依据1 严格按照下列（但不限于）国家及XX市现行施工规范和质量评定标准：1） 复合式TBM法隧道施工与验收规范GB50446-2008；2） XX市建筑地基基础工程施工质量验收规范DBJ/T50-125-2011；3） 城市轨道交通工程测量规范GB50308-2008；4） 工程测量规范GB50026-2007；5） 混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002（2011年版）；6） 钢结构工程施工质量验收规范GBJ50205-2001；7） 地下工程防水技术规范GB50108-2008；8） 建筑地基基础设计规范GB50007-2011；9） 国家一、二等水准测量规范GB/T 6、12897-2006；10） 钢结构设计规范GB50017-2003；11） 地下防水工程质量验收规范GB50208-2011；12） 生产过程危险和有害因素分类与代码GB/T13861-2009；13） 建筑变形测量规范JGJ8-2007；14） 建筑施工安全检查标准JGJ59-2011；15） 施工现场临时用电安全技术规范JGJ46-2005；16） 建筑机械使用安全技术规程JGJ33-2012；17） 施工现场机械设备检查技术规程JGJ160-2008；18） 应急预案编制导则GB/T 29639-2013。2 民用航空总局令第191号民用机场运行安全管理规定（CCAR-140）；3 民7、用航空总局令第97号民用机场不停航施工管理规定2000年12月18日；4 关于印发的通知建质200987;5 关于印发危险性较大的分部分项工程安全管理实施细则的通知渝建发201416号；6 XX市房屋建筑和市政基础设施工程现场文明施工标准渝建发2008169号；7 T3航站楼站T2航站楼站复合式TBM区间施工资料；8 XX市轨道交通十号线T3航站楼T2航站楼区间岩土工程详细勘察报告（K31+908.065K33+745.779）；9 XX市XX国际机场第二跑道及配套设施扩建项目（A标段）岩土工程勘察报告（直接详堪）；10 XXXX国际机场第二跑道及配套设施改扩建工程飞行区场道工程（Q-08-F8、01）标段竣工图（3）设计说明、地基处理清淤换填总图、强夯总图、清淤示意图；11 XX装备CREC089/090复合式TBM组装、运行、操作等相关参数资料；12 本单位同类工程施工经验及施工管理、技术、科研、机械设备配套能力。第二章 工程概况1. 工程简述1.1. 总体概述T3航站楼站站后始发井T2航站楼站区间工程是XX市轨道交通10号线的一个重要组成部分。本工程左右线起始于XXXX机场扩建工程场地内T3航站楼站后始发井（里程K32+173.000），止于T2航站楼前停车场下的地铁十号线T2航站楼站（里程K33+745.266），单线全长1572.266m，整个区间设有联络通道三座。本工程下穿9、的XXXX国际机场是XX市三座民用机场之一，也是XX航空有限公司、XX航空有限责任公司、XX航空三家航空公司的主基地机场和XX航空、XX航空的基地机场，是XX地区三大航空枢纽之一，也是国家规划的十大区域枢纽机场之一。经过建设、设计等相关单位对施工方法的充分对比分析，为降低施工对机场正常运营的干扰，拟采用复合式TBM法替代XX地区常用的钻爆法进行施工。工程由两台复合式土压平衡复合式TBM先后从T3航站楼站后始发井下井，然后穿越机场第二跑道（宽度3600m60m）、第一跑道（宽度3200m60m）、滑行道、联络道、停机坪、机场场区内部众多管线、候机指廊B北侧端部、T2B航站楼南侧端部、机场交通换乘10、中心及航站楼高架桥最后达到地铁T2航站楼站。见图2-1-1。图2-1-1 区间线路与机场建筑平面位置关系三维示意图1.2. 线路情况线路平面：区间线路由T3航站楼站站后配线区出发穿越机场第二跑道（3600m60m）、第一跑道（3200m60m）、滑行道、联络道、停机坪、候机指廊B北侧端部、T2B航站楼南侧端部、机场交通换乘中心及航站楼高架桥最后达到T2航站楼站。隧道起点和终点段位于直线上，中段大部分位于两个半径分别为650m和1200m的S曲线上，线路左右线间距为35.4m过度至17.2m。线路纵断面：本区间隧道纵坡为16.797、4、2下坡。线路纵断面设计应结合运营、线路周边环境、机场本期建11、设情况、既有建（构）筑物基础、地质条件及施工方法等因素综合确定。区间隧道轨面埋深1640m，区间最大纵坡为16.797。1.3. 衬砌结构1.3.1 衬砌型式及结构本区间隧道衬砌采用预制管片衬砌，于高精度钢模内制作成型。区间设计分为A、B型复合式复合式TBM钢筋混凝土管片，A型管片适用于区间下穿机场跑道，滑行道等既有构筑物段，B型管片适用于临时过站或需扩挖拆除段。混凝土强度等级C50；混凝土抗渗等级根据埋深确定，但不得小于P10；隧道埋深30m,抗渗等级取P12,钢筋采用HRB400，HPB300。管片采用错缝拼装。衬砌管片内径为5900mm，外径为6600mm，厚度为350mm，环宽为15012、0mm。每环由封顶块(F)x，邻接块(L1)x，邻接块(L1)x，标准块(B1)x，标准块(B2)x，标准块(B3)x构成。x为衬砌环类型号，表示管片配筋种类，共分A、B两种。每环管片纵向共16根M30螺栓，环向共12根M30螺栓。1.3.2 衬砌防水复合式TBM隧道衬砌结构防水措施应符合下表的要求。复合式TBM地下结构防水措施 表2-1-1防水措施管片衬砌结构自防水接缝防水其他其他进出洞其他三元乙丙弹性橡胶密封垫丁晴软木橡胶垫嵌缝螺栓孔密封圈手孔封堵帘布橡胶板同步及二次回填注浆2. 工程地质2.1. 行政区划及交通现状XX市轨道交通十号线T3航站楼站T2航站楼站区间行政区划属XX市XX区，拟13、建区间线路穿越在建XX机场扩建飞行区及现有飞行区，沿线交通较方便。2.2. 气象勘查区内的气象特征具有空气湿润，春早夏长、冬暖多雾、秋雨连绵的特点，年无霜期349天左右。据市气象局资料：勘察区多年平均气温18.3，月平均最高气温是8月为28.1，月平均最低气温在1月为5.7，日最高气温43，日最低气温-1.8；多年平均降水量1082.6mm左右，降雨多集中在59月，其降雨最高达746.1mm左右，多年最大日降雨量122.9mm，日降雨量大于25mm以上的降雨日数占全年降雨日数的62%左右，小时最大降雨量可达62.1mm。2.3. 地层岩性2.3.1 填土层（Q4ml）紫褐色，灰褐色，由粘性土以14、及砂、泥岩块石碎石等组成。石英含量3540%，粒径20500mm，结构稍密密实（现有机场范围内为密实，机场扩建施工区域内未松散稍密），稍湿，堆积时间120年不等（扩建施工区域内的填土回填时间普遍小于1年，现有机场范围类为1020年），厚度015.20m，分布于扩建区施工区域内的填土将会进行分层碾压回填或进行强夯处理，现有机场范围内其填土均采用分层碾压回填并进行强夯处理。根据前期初步勘察成果，沿线的素填土对钢结构、混凝土结构、钢筋混凝土结构中钢筋具有微腐蚀性。2.3.2 残坡积层（Q4el+dl）粉质粘土：褐色，可塑，稍密光滑，摇震反应无，干强度中等，残坡积成因。厚度07m，该层零星分布于原始地15、貌为沟谷的地段。根据前期初步勘察成果，沿线的素填土对钢结构、混凝土结构、钢筋混凝土结构中钢筋具有微腐蚀性。勘察区出露的岩层为一套强氧化环境下的河湖相碎屑岩沉积建造。由砂岩砂质泥岩不等厚的正向沉积韵律层组成。以紫红色、暗紫红色泥岩、粉砂质泥岩为主，夹青灰色、灰白色中厚至厚层状砂岩。砂质泥岩：紫色，紫褐色，紫红色，粉砂泥质结构，中厚层状构造。表层强风化带一般厚度0.501.1m，强风化岩心呈碎块状，风化裂隙发育；中风化岩心呈柱状、长柱状，岩体较完整，岩质软，岩体基本质量等级为IV级，整个区间场地内均有分布。砂岩：青灰灰白色，细中粒结构，中厚层状构造，泥钙质胶结。主要矿物成分有：石英、长石等。砂岩强16、风化层厚度0.300.80m，强风化岩心呈黄灰色，碎块状、短柱状；中风化岩心呈柱状、长柱状，岩体较完整，岩质较硬，岩体基本质量等级为III级。2.4. 水文地质条件轨道交通十号线T3航站楼T2航站楼区间主要位于构造剥蚀丘陵地貌上，第四系覆盖层在沟谷地段厚度较大，基岩为砂岩和泥岩互层的陆相碎屑岩，含水相对较弱。地下水的富水性受地形地貌、岩性及裂隙发育程度控制，主要为大气降水、地面沟、塘水体渗漏补给，水文地质条件较复杂。根据沿线地下水的赋存条件、水理性质及水力特征，沿线地下水可分为第四系松散层孔隙水和基岩裂隙水。根据临近工程（XXXX国际机场第三跑道和东航站区建设工程详细勘察、XXXX国际机场航站17、区及配套设施扩建项目航站楼工程详细勘察报告、XX市XX国际机场第二跑道及配套设施扩建项目（A标段）岩土工程详细勘察报告）及XX市轨道交通十号线一期工程初步勘察报告勘察成果可知。线路沿线填土的渗透系数0.512m/d、沿线粉质粘土的渗透系数0.049m/d、沿线基岩的渗透系数0.010.032m/d（砂质泥岩渗透系数0.01m/d、砂岩渗透系数0.032m/d）。2.5. 特殊性岩土根据勘察，沿线的特殊性岩土为人工填土、残坡积土及强风化层。人工填土广泛分布于沿线地表，主要为机场建设回填形成，现有机场范围内均经夯实、碾压处理，机场扩建施工范围内勘察期间尚未经夯实、碾压处理；主要由砂岩、泥岩块碎石及18、黏性土组成，骨架颗粒粒径20300mm，含量约30%40%，结构密实，上部一般呈稍湿状，厚度加大地段的底部含地下水，呈湿润状，其厚度变化大，均匀性差，级配较好，对钢结构、混凝土结构、钢筋混凝土结构中钢筋具有微腐蚀性。区间第二跑道下部回填土示意图见下。图2-2-1 区间左线下穿第二跑道下部回填土示意图图2-2-2 区间右线下穿第二跑道下部回填土示意图2.6. 岩土施工工程分级素填土：主要分布在地表，由块石、碎石和粘性土等组成，物质成分复杂，稍密中密。力学性质不均。根据城市轨道交通岩土工程勘察规范GB50307-2012附录F，该层土为普通土，岩土施工工程等级II级。粉质粘土：零星分布，有一定的承19、载力。根据城市轨道交通岩土工程勘察规范GB50307-2012附录F，该层土为普通土，岩土施工工程等级II级。砂质泥岩：厚层状，层理及节理裂隙不发育，强度相对较低，属软岩，抗风化能力差。岩体基本质量等级IV。根据城市轨道交通岩土工程勘察规范GB50307-2012附录F，该层土为软质岩，岩土施工工程等级IV级。砂岩：厚层状、中厚层状，节理裂隙不发育，强度相对较高，抗风化能力强，为较硬岩，岩体基本质量等级III。根据城市轨道交通岩土工程勘察规范GB50307-2012附录F，该层土为次坚石，岩土施工工程等级V级。强风化层岩石全部为极软岩，根据城市轨道交通岩土工程勘察规范GB50307-2012附20、录F，该层土为硬土，岩土施工工程等级III级。2.7. 设计参数建议值设计参数建议值表 表2-2-1岩土名称素填土砂岩砂质泥岩结构面强风化中等风化强风化中等风化重度（KN/m3）20*23*24.823*25.6自然抗压强度（MPa）43.410.7饱和抗压强度（MPa）32.66.5地基承载力标准值（kPa）400*2000300*1000内摩擦角（）28*30*43.930*33.318内聚力C（kPa）197060050弹性模量（MPa）800*4500600*1200泊松比0.45*0.40*0.080.40*0.26岩土体静力侧压系数0.300.552.8. 复合式TBM隧道段工程地21、质评价该段原始地貌为丘陵斜坡，经人工改造后，该段地形总体较平坦，地质构造上位于XX向斜东翼，隧道洞轴走向与构造线走向大角度斜交，隧址地质构造条件简单，沿线无断层通过，场地稳定。岩层倾角平缓，覆盖层厚度015.1m，下伏基岩为侏罗系中统沙溪庙组砂、泥岩不等厚互层以砂质泥岩为主，地下水以基岩裂隙水为主。该段为双洞双线隧道，采用复合式TBM施工，洞跨6m，洞高6m，隧道埋深约12.733.5m，隧顶中等风化基岩厚6.431m；隧道围岩主要为砂质泥岩局部夹砂岩薄层。岩体完整性指数Kv=0.710.74，岩体较完整完整。砂质泥岩单轴饱和抗压强度4.711.3MPa，为极软岩软岩。围岩弹性纵波速度vp=322、.113.18Km/s,围岩基本分级为IV级，地下水为基岩裂隙水，正常涌水量约1.37L、10mmin，地下水状态为I级，考虑地下水状态，围岩级别建议按IV级考虑。里程K32+012.200K32+167段、K32+209K32+557段、K32+624K33+745.779段隧顶中等风化基岩厚度大于2.5倍围岩压力拱高度（9.90m)，为深埋隧道。K32+167K32+209段、K32+557K32+624段隧顶中等风化基岩厚度小鱼2.5倍围岩压力拱高度（9.90m），为浅埋隧道。隧道拱部易发生局部掉块，建议复合式TBM掘进时应作好预防工作，必要时采用土压平衡模式。环境工程影响评价：（1） 23、本区间隧道里程段K32+012.200K32+500范围位于拟建机场跑到区内、里程K32+500K33+300范围位于机场跑道区内、里程K33+300K33+560范围位于机场停机坪区域内。K32+012.200K32+500范围内建议设计与机场设计单位进行沟通并进一步收集拟建跑道区荷载情况后再进行精确计算，并根据结果进行设计与指导施工。里程K32+500K33+300范围内，里程K32+500K32+652段及K32+745K32+870段上部中等风化基岩厚约9.5m18m，小于3倍洞跨；根据工程特点并结合XX地区经验可知，上述里程段隧道的修建对于上部机场跑道的影响较大。其余里程段上部中等风24、化基岩厚约1827m,大于3倍洞跨，隧道的修建对上部机场跑道的影响较小。K32+012.200K32+500范围内上部中等风化基岩厚约2427m，大于3倍洞跨。根据工程特点并结合XX地区经验可知，本段隧道的修建对上部机场跑道的影响较小。建议设计进一步飞机跑道区荷载情况后再进行精确计算，并根据结果进行设计与指导施工（2） 里程K33+675K33+711段下穿机场换乘中心（砼2）。该建筑采用桩基础，基础底标高409413，基底与隧顶中等风化基岩厚度约2529m，约等于4.14.8倍洞跨。根据XX地区六号线隧道的施工经验，及地区经验可知，本段隧道的修建对上部机场换乘中心的影响小。（3） 里程K3325、+710K33+737段下穿机场上跨桥。该建筑采用桩基础，基础底标高401405，基底与隧顶中等风化基岩厚度约17m，约等于2.8倍洞跨。根据XX地区六号线隧道施工的经验，及地区经验可知，本段隧道的修建对于上部机场换乘中心的影响小。2.9. 建议（1） 拟建十号线T3航站楼T2航站楼区间沿线隧道围岩岩性有一定的差异，在掘进机造型及刀具选择上，应充分考虑其对地层的适宜性。（2） 本次勘察线路经过地区主要位于现有XX机场及XX机场拟扩建区域，水文地质条件较简单。沿线地下水主要为第四系松散层孔隙水、基岩裂隙水两类，总体上水量较小。场区地表水和地下水对混凝土结构为弱腐蚀性。（3） 拟建复合式复合式TB26、M暗挖隧道为深埋隧道，成洞条件较好。（4） 在进行掘进碎岩参数及刀具选择时，应充分考虑岩石强度差异。建议按砂岩天然抗压强度（55.3Mpa）的1.52.0倍作为刀具选择的依据。（5） 本报告中对隧道围岩的分级及隧道深、浅埋的划分依据勘查时获得的设计资料进行，在施工图设计时若方案发生变更，应对围岩分级、埋深分类做出校核。3. 周边环境及管线该区间复合式TBM先后穿越机场第二跑道（宽度3600m60m）、第一跑道（宽度3200m60m）、滑行道、联络道、停机坪、机场场区内部众多管线、候机指廊B北侧端部、T2B航站楼南侧端部、机场交通换乘中心及航站楼高架桥等，因此需在复合式TBM穿越前对机场的相关信27、息进行充分的调研为穿越施工提供参考和指导。3.1. 机场滑行道、跑道及停机坪左右线隧道先后穿越运行中的第二跑道（宽度3600m60m）、第一跑道（宽度3200m60m）、滑行道、联络道及停机坪。第一机场跑道经过一次“沥青混凝土盖被工程”，同时滑行道、联络道及停机坪等建造年代久远，较多资料无法查询，现道结构如下图所示。区间隧道与机场跑道及滑行道位置关系统计表 表2-3-1序号项 目地铁里程穿越长度(m)覆 土（m）穿越形式备注进入离开1第二跑道K32+552K32+6126018.419.2下穿区间左线2滑行道K32+658K32+79813919.721.3下穿3第一跑道K32+924K33+28、0007523.324.2下穿4滑行道K33+151K33+2004824.424.8下穿图2-3-1 现有跑道道面结构近几年的跑道自身的变化趋势暂无资料，复合式TBM穿越实施前利用自动沉降监测可获得短暂的变形曲线，了解飞机运行对跑道的影响，便于后期针对数据变化进行分析。3.2. T2B航站楼指廊及综合换乘中心左右线隧道先后穿越运行中的T2B航站楼指廊。左线下穿位置在设计图3-J轴、3-K轴之间，右线下穿位置在设计图3-M轴、3-N轴之间。区间线间距为17.2m，埋深为32.47m。T2B航站楼指廊为地上三层框架结构，基础形式为桩基础，桩深为4m。图2-3-2 复合式TBM下穿T2B航站楼指廊29、示意图左右线隧道先后穿越运行中的综合换乘中心。左线下穿位置在设计图5-3轴5-4轴，右线下穿位置在设计图5-1轴5-1/1轴。区间线间距为18m，埋深为32m。T2B航站楼指廊为地上三层框架结构，基础形式为桩基础。最深桩基础底部距隧道顶部约24m。3.3. 机场内外埋设的管线左右线隧道先后穿越安防电力电缆1条、安防线缆2条、排水(混凝土)管路6条、灯管电缆4条。详细情况见下表。区间隧道与机场地下管线位置关系统计表 表3-3-2序号项 目地铁里程距线路（m）穿越形式夹角备注进入离开1安防电力电缆K32+329.3K32+330.320.55下穿60机场内部2安防线缆1K32+331.6K32+330、32.620.44下穿60机场内部3排水管路1K32+421.8K32+422.816.8下穿69337机场内部4排水管路2K32+460.1K32+461.117.26下穿45124机场内部5排水管路3K32+624.2K32+625.219.32下穿109458机场内部6排水管路4K32+647K32+64819.58下穿8906机场内部7灯光线缆1K32+705.8K32+768.720.07侧穿180水平距离相距46m8安防线缆2K32+800.4K32+801.421.68下穿10216机场内部9排水管路5K32+807.9K32+808.921.4下穿1021850机场内部10灯光31、线缆2K32+894.5K32+97322.19侧穿135215机场内部11灯光线缆3K32+988.7K32+989.723.99下穿1035115机场内部12排水管路6K33+065.5K33+066.523.72下穿1025740机场内部13灯光线缆4K33+085.3K33+086.323.88下穿1012516机场内部14雨水管K33+712.1K33+712.129.91下穿89机场外部15污水管K33+718.2K33+718.229.92下穿89机场外部16综合管廊K33+726.2K33+726.228.87下穿89机场外部17给水管(铸铁)K33+726.2K33+726.32、230.12下穿89机场外部18弱电K33+729.8K33+729.830.18下穿89机场外部4. 设备简介TBM区间隧道采用2台6.885m复合式TBM施工。复合式TBM全长90m，主机长度为9.26m(含刀盘)。刀盘为六牛腿、六刀梁及刮渣口结构，开挖直径为6885mm，刀盘结构总重约60T，可双向旋转。刀盘共配置中心双联滚刀6把，单刃滚刀38把，刮刀55把，边刮刀4把，刮板160把，超挖刀1把，考虑XX砂岩对刀盘磨损大，大圆环整环贴复合钢板，切口层焊接24把合金保护刀；面板有6个泡沫改良口和2个膨润土改良口。刀盘布置见图2-4-1。图2-4-1 TBM刀盘示意图TBM布置油缸为20组，33、分组：上6下12左7右7。推进系统：采用原32根240/200-2250mm推进油缸，总推力5060T，推力比135T/m2。见图2-4-2。图2-4-2 TBM推进油缸布置示意图5. 试验意义通过试验段TBM施工的摸索和总结，初步掌握在复杂环境下砂质泥岩及砂岩地层盾构施工经验和沉降控制措施，为后续过机场及其他风险源提供可靠的依据，保证TBM施工安全。5.1. 穿越机场环境保护要求高、距离长机场跑道区的允许沉降量涉及的问题比较多，其取值直接影响工程造价和跑道使用性能。机场对跑道保护的控制值如下：1） 道面高程：施工区域与周边区域产生差异沉降 10mm；2） 道面高程沉降不大于10mm；3） 道34、面倾斜控制值：0.1%。穿越距离长：隧道处在现有机场影响范围内的距离约为1011m，其中停机坪范围约为305m，机场跑道及滑行道范围约为648m。根据目前空港一路站复合式TBM始发井的位置计算，上下行线复合式TBM在出洞后推进约406m进入机场第二跑道，依次穿越滑行道、第一跑道、停机坪等。因此在如此长距离的范围内需对机场设施进行保护，沉降控制精度高。5.2. 监测方法及监测时间等受限制较多XXXX国际机场是中国民航区域性枢纽之一，飞行区等级为4E级。目前，XX机场拥有两条跑道（其中：第一跑道长3200米、第二跑道长3600米）；两座航站楼共20万平方米（其中：国际楼2万平米、国内楼18万平米）35、；停机坪76万平方米，停机位89个，货库9万平米。2012年旅客吞吐量突破2000万大关，运输吞吐量大。XX机场现有跑道目前处于繁忙的运营中，机场内滑行道及飞机跑道属禁区,监测人员及多种常规监测方法均受机场运行限制而不能实施。根据实际情况施工监测必须满足飞机的起降限制要求，又需确保监测的覆盖面、监测的频率和精度等，为复合式TBM施工提供及时、准确的参考资料施工难度高。根据调研，每日凌晨部分停航时间可允许我方测量人员进入机场内校核测量数据。届时根据实际情况遵循机场方统一调度安排。6. 试验目的(1) 熟练掌握TBM机械设备，收集TBM在砂质泥岩及砂岩地层的各种施工参数，总结出适应XX砂质泥岩及砂36、岩地层的最优掘进参数，确保施工安全、快速掘进和对环境影响小。(2) 利用试验段的各种监测数据分析总结砂质泥岩及砂岩地层的沉降变化规律，为后续TBM施工提供预测分析，尽量减少对周围环境的影响。(3) 通过在试验段各个阶段试验掘进过程中的采集和分析处理，找出掘进参数、安全换刀等施工指标对周围环境影响的范围及大小，为安全顺利通过机场积累经验，保障其安全。第三章 试验段施工计划1. 试验段范围与地质情况1.1. 试验范围根据上述实验目的及TBM始发段地质及周边环境情况，拟确定T3航站楼站站后始发井T2航站楼站区间TBM通过始发段后的初始100米作为试验段掘进。试验段设置左右线区间里程均为：K32+2437、2.64K32+342.64。TBM始发姿态为下坡段始发，纵向坡度为1.4。图3-1-1 试验段平面示意图1.2. 地质水文条件沿线主要位于第四系构造剥蚀丘陵地貌上，隧道穿越的主要地层为砂质泥岩，局部分布有页岩及泥质灰岩。砂岩强度为33.943.7Mpa，砂质泥岩强度为7.618.2Mpa。地下水的富水性受地形地貌、岩性及裂隙发育程度控制，主要为大气降水、地面池塘水体渗漏及城市地下排水管线渗漏补给，沿线地下水主要为基岩裂隙水，含水微弱。2. 组织机构试验段施工组织结构图如图3-2-1所示：图3-2-1 试验段施工组织结构图3. 资源配置3.1. 人力资源将参与本工程全体施工人员分为管理层与作业38、层，分别组织、统一管理。其中管理层包括项目班子和五部一室实施8小时工作制。作业层按照工序组建队、班、组，实施12+12两班倒工作制。详见表3-3-1。 人员及劳动力配备表 表3-3-1序号岗位人数(名)备注1技术管理人员30包含土木及机电技术人员2材料室13安全员2每个工班另聘一名兼职安全员4掘进班76每班19人(司机1人、班长1人、注浆1人、管片安装5人、接管4人、电瓶车司机2人、接料2人、值班电工1人、值班机修工1人)5维保班10负责所有设备维修保养6门吊司机42班作业7地面管片、材料倒运、材料人员8每班2人8砂浆搅拌站12每班3人合计1433.2. 设备仪器 TBM施工设备表 表3-3-39、2 序号名称名 称规 格单位数量来 源备 注1始发井工地复合式TBM6.885m套2深圳XX装备CREC-089/090#2后配套拖车80m套2深圳3汽车起重机400T台2租赁组装TBM4冷却塔台2调拨5门式起重机45T台2调拨6通风机2*132KW台2调拨7搅拌站HZS30套1调拨8装载机ZL30(或40C)套1调拔9注浆机KBY50/70套1调拨10高压供电系统4000KVA/10KV套1新购11电气系统箱式变压器800KVA套1新购12其他设备充电机KCA01-100/275、380V台12调拨13电瓶车45T台4调拨14管片车台8调拨15砂浆车8m台6调拨16渣土车18m台20调拨1740、循环水泵台2调拨18潜水泵5.5KW台2新购19高压清洗机台2调拨3.3. 施工计划 TBM试验段施工计划 表3-3-3序号TBM工作内容开始时间完成时间备注1CREC-090#始发段施工2015年4月25日2015年5月4日2试验段掘进2015年5月5日2015年5月20日3试验段掘进参数整理2015年5月15日2015年5月20日4CREC-089#始发段施工2015年5月20日2015年5月29日5试验段掘进2015年5月30日2015年6月14日6试验段掘进参数整理2015年6月9日2015年6月14日第四章 试验段掘进方案1. 掘进控制1.1 掘进流程与操作控制TBM掘进作业工序流程41、参见图4-1-1。图4-1-1 TBM掘进作业工序流程图操作控制程序见图4-1-2。图4-1-2 操作控制程序图1.2 掘进管理1.2.1 开挖管理在掘进中，为了减少TBM掘进对地面的扰动，需要对出碴量进行监控。根据出碴量的监控，能够对掘进状态和掘进预测进行管理。但出碴不是一个单独的数据，与之相关的因素很多，包括土仓压力的设定、掘进速度的选取、地质情况、测量仪器的精确度等。在出碴失衡时，需要对相应的因素进行调整，以获得最佳的掘进模式。1.2.2 掘进参数管理（1） 掘进参数设定在砂岩或砂质泥岩中采用平衡模式掘进，按高转速、低扭矩原则选取参数，提高掘进效率。但在裂隙较为发育的岩层及岩层交界处掘进42、时，应适当降低转速和推进速度，以防刀盘因扭矩发生较大波动而卡在围岩当中。具体掘进控制参数如下：a、 总推力：900012000kN；b、 推进速度：35cm/min；c、 刀盘转速：1.51.7rpm，裂隙发育时为1.2rpm；d、 刀盘扭矩：21004000kNm，扭矩波动控制在100kNm以内。（2） 土压力设定土仓压力控制是保证掌子面稳定的关键，制定合理的土仓压力满足匀速、平稳掘进是能完全实现的。土仓压力通过采取设定掘进速度、调整排土量或设定排土量、调整掘进速度两种方法建立，维持切削土量与排土量的平衡，以使土仓内的压力稳定平衡。盾构在掘进过程中据此取得平衡压力的设定值，具体施工时根据盾构43、所在位置的埋深、土层状况及地表监测结果进行调整。根据土体静压力公式： 公式1式中 （3） 出土量控制复合式TBM掘进出土量控制在理论出土量的99%100%之间，即66.3m367 m3之间 ，每环理论出土量：/4D2L1.2=3.146.88521.51.3/4=67m3其中：D复合式TBM外径（m） L管片长度（m）复合式TBM施工过程中一旦有超挖现象，必须对该区段进行处理，包括二次补浆、地面注浆加固等措施。现场安排值班人员每天对出土量进行统计，按照出土渣斗体积进行现场量测，在渣斗上标记出土量控制线，严禁出土超限。（4） 同步注浆量与压力复合式TBM尾部空隙量计算： 公式2式中D复合式TBM44、外径，取切口位置复合式TBM外径6.885m；d 管片外径，取6.6m；l管片径向长度取1.5m。计算空隙量为4.53m。考虑复合式TBM施工地层中以泥岩、砂岩为主，实际注浆量取值为理论方量的11.5 倍，即4.536.7m/环。注浆量的最终确定要视注浆压力、隧道稳定情况以及地面沉降情况而定，以上数值仅为经验值。在100m试验段掘进时加强地面沉降、隆起监测，及时分析数据并总结整理出实际参数。1.2.3 渣土改良渣土改良的好坏直接影响复合式TBM掘进过程中对地层扰动的强弱，在地下水量较小时使用泡沫剂，泡沫剂的使用量控制在6%左右。其主要作用有：降低刀盘扭矩；降低刀盘和刀具稳定；润滑渣土便于螺旋输45、送器出土。 减少螺旋出土扭矩，确保螺旋机出土顺畅； 减少复合式TBM前方土体的挤压；及时填充刀盘旋转之后形成空挡，对控制复合式TBM前方土体压力机地面沉降有利。 大幅减低土体与刀盘摩擦系数，具有润滑保护刀盘的作用。2. 注浆控制同步注浆时必须要做到“掘进、注浆同步，不注浆、不掘进”，在同步注浆压力和注浆量方面进行双控，做到适时、足量。具体注浆参数还需通过地面沉降信息反馈来确定。2.1 复合式TBM掘进同步注浆控制复合式TBM在泥岩及砂质泥岩中时，由于刀盘的开挖直径略大于复合式TBM直径，因此盾体与围岩间有一定的空隙，因此掘进过程中的同步注浆无法一次填充管片与围岩之间的空隙，如果注浆压力过大，则46、浆液会在高压下流向盾体前方，进入土仓，从而造成浆液浪费，因此泥岩及砂质泥岩中的壁后注浆必须分两个阶段进行。图4-2-1 同步注浆流程图图4-2-2 同步注浆原理示意图第一阶段：同步注浆阶段。即在掘进过程中进行注浆，注浆压力保持在0.12Mpa左右，注浆量不小于6m。同步注浆材料配比 表4-2-1 水泥（kg）粉煤灰（kg）膨润土（kg）砂（kg）水（kg）外加剂12065219560430根据试验加入 附注：施工过程中需要根据不同地质情况进行调整。同步注浆的数量按照方案中给定数据进行控制，计量以人工计量为主，同步注浆系统为辅的办法予以控制，安排专人进行同步注浆量和浆液拌合质量的监督工作，并做好47、计量记录备查。第二阶段：二次注浆阶段。对盾尾后方78环以后的管片及时进行二次补充注浆，以填充同步注浆过程中遗留的空隙，从而保证管片与围岩之间填充密实。浆液材料：以水泥浆为主，双液浆为辅；水泥浆配比：与第一阶段同步注浆配合比一致；双液浆配比：水泥浆与水玻璃体积1:1，水玻璃用水稀释1:3，水泥浆水灰比1:1；注浆量：一般取0.51.0m3/环，适量多次注入，根据注浆压力及监测调整；注浆参数：注浆压力保持在0.150.2Mpa之间。2.2 径向注浆国内外大量的实测资料及理论分析结果表明：就单条隧道而言，沉降槽曲线似正态分布曲线。从纵向来看，沉降主要发展规律为，一是复合式TBM掘进面的前方可能产生较48、大的地表隆起，二是施工沉降除土体损失引起的沉降外，还存在盾尾空隙沉降。可见，复合式TBM在通过时的沉降比较明显。为了保证复合式TBM通过期间机场稳定，利用径向注浆孔（位于复合式TBM中部），通过复合式TBM内膨润土系统进行注浆，采用优质膨润土。这样就能填补复合式TBM掘进时刀盘与盾体之间产生的间隙，减少土体的沉降。复合式TBM盾体上设置有径向注浆孔（如下图所示），在复合式TBM掘进过程中可利用注浆孔注入适量膨润土浆液。利用注浆挤密前方土体的方法进行预加固处理，防止土体经过扰动后松散引发沉降。浆液材料：膨润土；浆液配比：膨润土浆液水土比1:1；注浆量：一般取0.51.0m3/环，根据注浆压力及监49、测调整；注浆参数：注浆压力保持在0.10.15Mpa之间。图4-2-3 复合式TBM径向注浆孔位置图2.3 二次补充注浆根据大量复合式TBM施工经验总结，复合式TBM掘进通过后的沉降为复合式TBM沉降控制的关键。沉降终值的控制重点在复合式TBM掘进通过后的沉降。因此需对复合式TBM掘进通过后的沉降认真制定措施并保证落实到位。后期沉降控制主要依靠二次补充注浆及深孔注浆来保证。二次注浆是一道重要工序，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。施工时，应根据实际情况进行壁后二次注浆，并应对注浆方法和材料等加以研究。壁后二次注浆浆液50、考虑采用双液浆，配比如下：(重量比)同步注浆材料配比 表4-2-2 A液B液32.5级水泥（kg）水（L）水玻璃（L）10001000250二次压浆时派专人负责，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。为防止浆液在注浆系统内的硬化，定时对工作面注浆系统及地面上的拌浆系统进行清洗，清洗时间根据实际情况确定。由于复合式TBM工作面的注浆管路清洗等原因将形成一定的废浆，对工作环境造成污染，所以必须利用平板车、土箱外运。图4-2-4 二次补充注浆原理示意图3. 管片拼装管片拼装是TBM施工的重要环节，其拼装质量的好坏不仅直接关系到成洞的质量，而且51、对TBM能否继续顺利推进有着直接影响。管片在拼装前要进行一次检查，确认管片种类正确、质量完好无缺和密封垫粘结无脱落，管片的吊装孔预埋位置正确，封堵盖完好无损，以及其它主要预埋件和混凝土的握裹牢固，管片接头使用的螺栓、螺母、垫圈、螺栓防水密封垫等附件准备齐全后，才允许拼装。图4-3-1 管片拼装工艺流程图管片拼装采取自下而上的原则，由下部开始，先拼装底部标准块（或邻接块），再对称拼装标准块和邻接块，最后拼装封顶块，封顶块拼装时，先径向搭接2/3，径向推上，然后纵向插入。每环管片拼装结束后要及时拧紧各个方向的螺栓，且在该环脱出盾尾后再次拧紧。具体操作步骤如下：（1） 管片在防水处理前必须对管片进行52、清理，然后再进行密封的粘贴。（2） 拼装前彻底清除盾壳部位的垃圾和积水，同时注意管片的定位需精确，尤其第一环要做到居中安放。（3） 用管片拼装机将管片吊起，沿吊机梁移动到盾尾位置。（4） 千斤顶交替收回，即拼装那段管片收回那段相对应的千斤顶，其余千斤顶仍顶紧。（5） 吊入管片，管片拼装把握好管片环面的平整度，环面的超前量以及椭圆度，还有用水平尺将第一块管片与上一环管片精确找平。（6） 第二块管片与上一环管片和第一环管片大致对准后，先纵向压紧环向止水条，再环向压紧纵向止水条，并微调对准螺栓孔。（7） 边拼装管片边拧紧纵、环向连接螺栓。在整环管片脱出盾尾后，再次按规定扭矩拧紧全部连接螺栓。对掘进过53、程中出现的管片裂缝和其他破损，要及时观察记录并提醒盾构机操作手注意，并要选择合适时间对管片进行修补。管片拼装允许误差控制详见表4-3-1。拼装允许误差表 表4-3-1 序 号项 目允许误差备 注1每环相邻管片错台10 mm内表面测定2纵向相邻管片错台15mm3管片成环椭圆度5D mm4. 推进控制由于TBM表面与地层间的摩擦阻力不均匀，地层软硬不均、隧道曲线和坡度变化以及操作等因素的影响，TBM推进不可能完全按照设计的隧道轴线前进，而会产生一定的偏差，开挖面上的水土压力以及刀盘切削地层所引起的阻力不均匀，也会引起一定的偏差，在TBM推进过程中由于不同部位推进千斤顶参数设定的偏差易引起推进方向的54、偏差。当这种偏差超过一定限界时就会使隧道衬砌侵限、盾尾间隙变小使管片局部受力增大，并造成地层损失增大而使地表沉降加大。因此，TBM施工中必须采取有效技术措施控制掘进方向，及时有效纠正掘进偏差。4.1 掘进方向控制采用VMT隧道自动导向系统和人工测量辅助进行TBM姿态监测TBM上安装了一套VMT导向系统。该系统配置了导向、自动定位、掘进程序软件和显示器等，能够全天候在TBM主控室动态显示TBM在掘进中的各种姿态，以及TBM的线路和位置关系进行精确的测量和显示。操作人员可以及时的根据导向系统提供的信息，快速、实时地对TBM的掘进方向及姿态进行调整，使其始终保持在允许的偏差范围内。保证TBM掘进方向55、的正确。该系统的组成见图4-4-1。随着TBM推进导向系统后视基准点需要前移，必须通过人工测量来进行精确定位，为保证推进方向的准确可靠性，拟每周进行两次人工测量，以校核自动导向系统的测量数据并复核TBM的位置、姿态，确保TBM掘进方向的正确。(2)采用分区操作TBM推进油缸控制TBM掘进方向根据线路条件所做的分段轴线拟合控制计划、导向系统反映的TBM姿态信息，结合隧道地层情况，通过分区操作TBM的推进油缸来控制掘进方向。图4-4-1 PPS隧道自动导向系统示意图在上坡段掘进时，适当加大TBM下部油缸的推力；在下坡段掘进时则适当加大上部油缸的推力；在左转弯曲线段掘进时，则适当加大右侧油缸推力；在56、右转弯曲线掘进时，则适当加大左侧油缸的推力；在直线平坡段掘进时，则应尽量使所有油缸的推力保持一致。在均匀的地质条件时，保持所有油缸推力一致；在软硬不均的地层中掘进时，则应根据不同地层在断面的具体分布情况，遵循硬地层一侧推进油缸的推力适当加大，软地层一侧油缸的推力适当减小的原则来操作。4.2 姿态调整与纠偏在实际施工中，由于地质突变等原因TBM推进方向可能会偏离设计轴线并达到管理警戒值；在稳定地层中掘进，因地层提供的滚动阻力小，可能会产生TBM滚动偏差；在线路变坡段或急弯段掘进，有可能产生较大的偏差。因此应及时调整TBM姿态、纠正偏差。5. TBM防水TBM法施工隧道，其防水应采取“以防为主、刚57、柔结合、多道设防、综合治理”的原则。复合TBM区间采用高精度钢模制作高精度管片，以管片结构自防水为根本，接缝防水为重点。6. 换刀根据本工程的地质情况和TBM施工的特点，TBM掘进地层主要为砂质泥岩和砂岩。为了保证拱顶岩层稳定，特别是在防止地层中的滞水造成失稳，在开舱检查前应先对开挖面进行稳定性检查。6.1 刀具检查TBM刀具检查须在一定条件下才可完成，故刀盘检查必须遵循以下条件：(1)换刀技术方案经过审批同意后方可开仓。开仓前需上报监理联合体单位、XX地铁建设指挥部、轨道公司、XXXX机场扩建指挥部航站楼项目部等相关单位。(2)必须检查刀盘内地质环境状况，确认无误后才可开始刀盘的检查。(3)58、开仓换刀需进行条件验收，待条件验收合格后方可进行下一步操作。(4)刀盘内温度较高，刀盘的检查至少由两人完成，一人检查，一人在人员仓门口记录看护。刀具检查的主要内容有滚刀刀具磨损量检测、切刀磨损检查、刮刀磨损检查、刀具螺栓检查。工作人员进入刀盘，还应检查刀盘磨损状况以便及时采取维修措施。6.2 换刀作业的具体步骤6.2.1 施工工艺流程图4-6-1 换刀工艺流程图6.2.2 开仓换刀技术方案经过审批同意后方可开仓。开仓前需上报监理联合体单位、XX地铁建设指挥部、轨道公司、XXXX机场扩建指挥部航站楼项目部等相关单位。检查落实换刀工具及物资准备到位后，下达开仓指令。开仓前需告知监测单位，并加强TB59、M所处区域的沉降观测工作。一但沉降预警立即停止开仓工作，封闭舱门加强观测。根据沉降数据采取相应的处理措施。常压开仓前应先打开人仓和土仓之间的平衡球阀（如果阀芯堵塞时用钢筋棍捅开），并用气体检测仪监测土仓内排出的空气。待气体检测仪未报警，土仓内外气压平衡，1#、2#、3#土压传感器的压力值为零时，再拆下土仓门螺丝，最后打开压板。在松开压板螺丝的过程中，要严格注意土仓内压力的变化，发现异常时，立刻拧紧螺丝，以防异常情况发生。压气作业人员进入人闸前先确认加压设备均为正常运转、土仓内渣土在3、9点位以下，当人闸内压力等于土仓内压力时打开平衡阀，使人闸与土仓的压力完全一致后打开土仓门。6.2.3 检查刀60、具土仓门打开后，先对刀盘前方土体的稳定性及地下水情况进行确认，并得出是否具备进行刀盘检查的条件，当符合条件后，方可进入刀具检查。检查刀时，操作死机锁住刀盘（操作室），到人仓内换刀控制面板上操作，转速为0.5转/分钟；如控制面板坏了，则需要操作司机与换刀负责人用对讲机沟通好，确保核实无人及其它物料时，方可转动刀盘，转速为00.5rpm。检查内容应包括： 滚刀的磨损量和偏磨量，漏油情况，滚刀刀圈的脱落、裂纹、松动、移位等，刀具螺栓的松动和螺栓保护帽的缺损情况。 刮刀的合金齿和耐磨层的缺损和磨损以及刀座的变形情况。 刀盘有无裂纹、刀盘牛腿磨损及焊缝开裂情况。 填写刀具、刀盘检查记录表。6.2.4 刀61、具更换1） 刀具运输 刀具运输过程（包括从地面下井到进入土仓后到达换刀位置的全过程）以及旧刀具的运出地面过程中，必须检查吊具、钢丝绳、木板等，确保其安全性能的前提下方能投入使用。 刀具运输过程中要保护好刀具不被碰撞，严禁刀具碰撞设备。 禁止在推进油缸和铰接油缸活塞杆上捆绑钢丝绳作为吊点。 将底部推进油缸回收，以防止刀具在运输过程中脱落碰坏油缸。2） 刀具更换标准 滚刀在刀圈产生偏磨、漏油、挡圈断裂或脱落、裂纹、松动、移位情况下必须进行更换，滚刀正常磨损时按刀盘最外3把滚刀磨损大于8mm，其余边缘滚刀磨损量大于15mm，正面滚刀磨损量大于20mm，中心滚刀磨损量大于25mm时更换。 刮刀/齿刀合62、金齿缺损和耐磨层磨损完时更换。6.2.5 刀具更换作业将45的角钢焊接在土仓壁三点位或九点位（视盾构机具体情况而定），把2块1500mm200mm40mm的木板放在角钢上搭设换刀平台。a. 将刀盘旋转到所需换刀的位置（三点位或九点位），用风镐凿刀坑，坑的位置与所换刀的位置一致，容积与刀的体积基本相等。b. 坑凿好后，把需要换的刀具转到刀坑中。c. 用滚刀夹具夹紧滚刀。d. 使用导链挂住滚刀。e. 松掉自锁螺帽。f. 移走球面垫圈，球窝及可调节压块。g. 移去楔形块，使用装配杆将滚刀撬出，如有必要，握住楔形块螺杆。h. 将滚刀拉出刀箱。i. 移走滚刀。j. 将新滚刀运至更换点。k. 安装新滚刀。63、安装之前，清洁滚刀底座，检查是否有变形。l. 装入楔形块。m. 上紧可调节压块，球面垫片，球窝及自锁螺母。n. 上紧螺母和保护盖帽。o. 拆掉滚刀夹具。填写刀具更换和刀盘修复记录表。6.2.6 关仓换完刀后，按照刀具更换和刀盘修复表的要求栏进行检查，确认是否完成。对领取的换刀工具进行清点，确保无工具和其它杂物（尤其是金属件）遗留在土仓内。关闭仓门，上紧仓门螺丝。6.2.7 恢复掘进先将刀盘空转两分钟，再由小到大逐渐增加推进掘进；恢复掘进前30cm刀的贯入度控制在5mm内，避免推进速度过大造成对刀具的损坏。6.2.8 换刀资料的整理在每次换刀完毕后，对换刀资料进行统计和分析工作，并写出分析结论，64、得出刀具、刀盘磨损的规律，以便对以后换刀和掘进提供更为科学的依据。在每次换刀和刀具维修完毕后，建立各滚刀使用、维修卡片，动态记录各滚刀在全寿命周期过程中的新购、使用、维修、保养、报废的全过程，以便对各类型和产家的滚刀进行经济性分析时提供依据。7. 施工监测7.1 监测量测的目的在隧道施工过程中，复合式TBM掘进会使地下土压力、孔隙水压力产生变化，地下土体的应力场平衡受到破坏，引起土体的位移和隆沉，从而会对地面的建筑物、构筑物、地下管线等物体的稳定产生影响。就本工程而言，机场跑道是最重要的保护对象。隧道施工引起的沉降可能会造成跑道不平坦甚至开裂，除影响跑道的使用寿命外，跑道不平坦还直接影响飞机的65、运行安全。由此需在进入下穿跑道前设置试验段，收集整理相关数据进行控制。为了解和控制复合式TBM施工可能引起的各种变形，有必要对隧道施工过程进行全面监测，监测的主要目的是：1. 通过综合的多种监测手段，及时反映工程进行中地面变化；2. 通过日常观察和分析，及时发现安全隐患并予以排除。7.2 监控量测项目的选择及确定根据方案编制原则以及机场不停航要求的特殊情况，为有效反映复合式TBM穿越过程中的扰动情况，为施工过程提供及时、准确的监测数据，采用人工监测的方案。具体项目参见设计文件要求。7.2.1 施工安全监测目的为确保工程安全，并保护周围环境，需要在施工全过程中进行监测，根据监测结果，在施工过程中66、积极改进施工方法、施工工艺和施工参数，最大限度减小地层变形。施工监测的主要目的为：(1)认识各种施工因素对地表和土体变形的影响，以便有针对性地改进TBM施工工艺和施工参数，减小地表和土体变形，保证工程安全。(2)预测施工引起地表和土体变形，根据地表变形发展趋势和沉降情况，决定是否需要采取保护措施，并为确定经济、合理的保护措施提供依据。(3)检查施工引起的地表沉降和建(构)筑是否超过允许范围，并在发生环境事故时提供仲裁依据。(4)为研究地层、地下水、施工参数和地表和土体变形的关系积累数据，为研究地表沉降与土体变形的分析预测方法等积累资料，并为改进设计提供依据。7.2.2 监测项目及测点布置根据本67、标段施工图文件，在施工过程中TBM需要进行监测的项目有：(1)土体变形监测，如地表沉降； (2)建筑(构)物监测，如房屋沉降与倾斜、地下管线沉降等；监测项目及频率根据设计图纸要求进行设置，本区间试验段地面无建筑物等，重点进行地表沉降监测。7.3 监测实施办法7.3.1 地表沉降(1)监测目的地下工程开挖后，地层中的应力扰动区延伸至地表，围岩力学形态的变化在很大程度上反映于地表沉降，且地表沉降可以反映盾构掘进过程中围岩变形的全过程。尤其是对于城市浅埋地下工程，若在其附近地表有建筑物时就必须对地表沉降情况进行严格的监测和控制。(2)监测仪器精密水准仪、铟钢尺等。(3)监测方法在施工观测地段布设变形68、监测网，并将监测网纳入统一的城市坐标系。监测基点埋设在沉降影响范围以外的稳定区域内。以基点为标准水准点进行沉降点测量，并整理出位移的变化随时间和距掌子面距离的变化曲线，根据此曲线可以判断围岩的稳定状态。7.3.2 控制标准控制标准见表4-7-1。 控制标准表 表4-7-1序号监测项目控制标准标准来源1)施工区域与周边区域产生差异沉降10mm机场要求2道面高程沉降10mm机场要求3道面倾斜控制值0.1%机场要求第五章 试验段试验方案为了全面熟悉TBM性能、掌握TBM掘进施工规律，完成TBM整机磨合负载运转；熟练TBM和配套设备各项操作，掌握TBM施工操作流程和施工顺序；检验后配套设备的匹配能力，69、如土压平衡系统、垂直运输系统和水平运输系统等；收集数据、积累经验，并合理控制地表及沿线建构筑物的变形。(1)以静止土压力、主动土压分别作为土仓压力设定的上、下限值，掘进过程中通过一定的阶差设定，结合地表沉降、环境风险点的沉降数据监测及分析，根据不同沉降控制标准、地层、覆土深度下的泥水压力设定值。(2)通过TBM总推力、切口刀盘扭矩的不同设定值，确定各地层条件下TBM总推力、切口刀盘扭矩与掘进速度之间的关系，并通过不同掘进速度下地表、环境风险点数据的监测以及其控制指标要求确定各段落下合理掘进参数及掘进速度。(3)在试验区段内，针对TBM穿越不同地质条件获得刀盘磨损数据，以合理控制掘进指标，及早设70、定刀盘换刀位置。(4)根据不同掘进速度，确定合理的施工组织。(5)选取两至三种粘稠度、配比差异的同步注浆浆材，通过不同注浆压力下的注浆量测定，结合地表及环境沉降数据分析，确定合理的注浆压力、注浆量及充盈系数。(6)根据不同地层条件下的掘进量，定期测定泥浆损失，确定单位进度指标下泥浆损失量。(7)通过观察、测定不同油脂材料下的盾尾密封情况及漏失量，确定适应的油脂材料及延米消耗量。(8)结合盾构掘进VMT导向控制系统，确定同坡度下的合理纠偏量。1. 掘进参数试验1.1 土压力土压力的设定是土压平衡TBM施工的关键。一般土压力不足，发生开挖面的坍塌的危险就会增大。对土压力管理，主要采用主动土压力和静71、止土压力的方法。一般这样考虑：作为上限值，以尽可能控制地表沉降为目的而使用静止土压力；作为下限值，在允许小量地表沉降时，但以保持开挖面稳定为目的而使用主动土压力。因此，应结合隧道覆土厚度、工程地质等条件选择合理的土压力计算方法，并通过试掘进、监测反馈等方法开展土压力的研究，同时制定TBM土压力控制的技术方法与管理措施。在试验段施工中，根据计算设定不同的土压力，通过对不同压力下地表沉降反应情况及掌子面稳定情况判断最适合本地层的土压力。1.2 掘进速度、扭矩和推力TBM施工过程中，掘进参数选择直接关系隧道掘进速度以及开挖面的稳定。主要采用工程类比、试掘进、现场监测等方法，研究确定不同地层TBM掘进72、参数，TBM试掘进过程中，根据不同地质条件、覆土厚度、地面情况以及以往的工程经验初步设定TBM掘进参数，并根据现场监测结果及时调整和优化，在正常掘进初期通过信息反馈进一步分析验证和优化，通过以上过程研究适应XX砂质泥岩及砂岩地层的最优TBM掘进参数，达到确保TBM施工安全、快速掘进和对环境影响小的目的。2. 注浆试验本工程采用同步注浆法施工，同步注浆成功与否，与注浆压力、填充率、浆液配比有关，其中浆液的配比尤为关键，因此，针对TBM施工主要穿越砂质泥岩及砂岩地层的特点，开展同步注浆材料的研究。(1)分析研究TBM施工段地层结构，对隧道同步注浆的原材料进行比选及配合比进行优化设计。根据以往TBM73、施工经验，结合本工程地层情况，同步注浆拟采用表5-2-1所示的配合比。同步注浆材料初拟配合比 表5-2-1 组别水泥(kg)粉煤灰(kg)膨润土(kg)砂(kg)水(kg)112065219560430在施工中，根据具体地层条件、地下水情况及周边条件等，通过现场试验优化确定最合理的配合比。(2)研究同步注浆工艺及参数，保证浆液在管片背后均匀压注，以保证TBM掘进过程中对周边环境影响的控制。研究与掘进参数匹配的注浆参数，包括：注浆压力、注浆量、注浆速度。当盾尾通过洞门密封后开始实施同步注浆。注浆浆液选择水泥砂浆，水泥砂浆的凝结时间在6小时左右。注浆压力应大于土仓压力0.10.2bar。注浆量应满74、足规范要求的充盈系数。理论注浆量为：V/4(6.88526.62) 1.5=4.53m3由于始发端头地层空隙率小，故实际的注浆量为理论建筑空隙的130%150%，即5.886.79m3 。3. 刀盘磨损试验为了定量分析刀具磨损对掘进性能的影响，合理设定施工参数，减少刀具磨损，确保工程顺利进行，拟选择在合理里程位置进行刀具磨损监测，通过本监测试验完成以下内容：1) 查看刀具磨损现状，为施工决策提供参考；2) 回归分析刀具磨损系数与掘进参数的数学关系；3) 总结分析刀具磨损数据，建议合理掘进参数，减小刀具磨损，增加TBM一次掘进长度，建立磨损对TBM掘进性能影响评价体系。考虑到换刀时间和监测数据的75、连续性，建议在每次带压进仓后对1辐条和6辐条共9把刀进行监测，对磨损数据和对应的施工参数进行分析，总结出掘进参数，减少刀具磨损，保证工程顺利施工。4. 试验段管理4.1. 数据采集(1)工班TBM施工信息采集表见附表。(2)监测数据采集技术结合XX十号线工程，制定具体监测方案，主要包括监测项目、监测方法、监测基准、监测测点布设等，采用常规的位移、应力的监测手段和先进的仪器设备相结合的方法，制定严格的质量管理体系，来最大限度地获取真实、有效和全面的监测数据信息。监测内容主要包括常规的位移和应力两大内容，又分地面上和隧道内监测两大块，指导原则除了日常监测外，重点在各种施工方法的隧道区段范围内各选择76、2-3个代表主断面，隧道纵向上的地表通常为地面道路，一般没有建(构)筑物，所以可以横向监测为重点，由于TBM法施工隧道区段长，可将其作为重点监测区域，要同时满足环境安全监测要求与科研需要。施工监测数据采集如何做到全面、连续和真实可靠最为关键，同时要详细记录每次监测数据信息所对应的施工状态和影响因素，以便于对监测数据进行综合分析和信息反馈，为施工方案调整优化提供有效的决策依据。(3) 刀具磨损监测样表刀具磨损监测样表 表5-2-1刀具编号监测时间前次监测刀高/mm目前刀高/mm刀具磨损值/mm磨损区间地质描述磨损区间平均推力/KN磨损区间平均扭矩/KN.m4.2. 分析反馈在取得监测数据后，要及77、时进行整理，绘制位移或应力的时态变化曲线图，即时态散点图。为确保监测结果的质量，加快信息反馈速度，全部监测数据均由计算机管理，每次监测必须有监测结果，及时上报监测报表，并按期向施工监理、设计单位提交监测月报，并附上相对应的测点位移或应力时态曲线图，对当月的施工情况进行评价并提出施工建议。监测反馈程序图见图5-4-1。监测结果位移(应力)是否超级管理位移(应力)是否超级管理位移(应力)是否超级管理继续施工综合判断暂停施工采取特殊措施图5-4-1 监测反馈程序图4.3. 研讨总结4.4. 试验制度在试验段施工过程中，定期对盾构施工参数、注浆特性参数分析、监测数据的进行分析反馈，摸索和总结出适合复杂78、环境下砂质泥岩及砂岩地层TBM施工参数。主要研讨制度有：(1)定期召开科研例会，对施工中遇到的问题进行分析总结，提出相应的处理措施，不断摸索施工经验。(2)根据施工参数、注浆特性参数对每个阶段的沉降控制、过风险源采取的措施进行分析总结。(3)必要时召开专家咨询会，对施工中遇到的难题进行充分讨论，妥善解决好通过风险源时TBM施工参数及泥浆特性参数。4.5. 试验总结通过试验段施工，全面熟悉TBM性能、掌握TBM掘进施工规律，总结出适合XX砂质泥岩及砂岩地层TBM施工技术，为后续快速施工提供依据和可靠保证。(1)通过实际施工过程中通过不同风险源时的砂浆配比及地表、环境数据监测确定不同地层下的砂浆配79、比及控制指标。(2)总结出适合TBM在砂质泥岩及砂岩地层TBM施工参数和砂浆特性参数指标，为后续快速施工提供依据。(3)总结不同掘进速度下地表、环境风险点数据的监测数据，根据评估控制指标要求确定各段落下合理掘进参数及掘进速度。第六章 (4)通过对试验段掘进地表纵向及横向沉降、拼装管片收敛观测分析，总结出不同覆土条件下TBM掘进过程的沉降周期(包括通过前沉降、通过后沉降)、沉降范围规律。第七章 施工应急预案根据TBM施工的特点，在TBM施工过程中针对本工程隧道在施工期各个环节可能潜在的各种风险进行定性定量分析，综合评价如下表6-1所示。 风险点分析综合评价表 表6-1 序号风险因素风险出现的可能80、性风险级别1开挖面失稳中等2土压力损失、地层损失、冒浆和不均匀沉降不大3盾尾密封失效不大4开挖面有障碍物较小1. 组织机构准备建立与XX轨道交通十号线项目公司应急处置体系一致的安全事故紧急应变组织机构，制定安全事故紧急应变方案及措施；事故发生后，组织本标段内专业抢险人员、物资和设备，根据各自职责，进行先期救援工作；同时向项目公司、监理单位、设计单位、本单位总部应急救援指挥机构报告事故灾难事态的发展及救援情况；按项目公司安全事故紧急应变领导小组确定的救援方案实施救援，尽快落实救援物资、营救被困和受伤人员，控制并消除事故影响。根据需要请属地公安部门维护事故现场秩序，有序地疏散事故区域人员和围观群众81、，防止意外伤害。领导小组：项目经理为组长，副经理、总工程师、安全总监为副组长，副总工程师以及各职能部门负责人为成员。安全事故紧急应变办公室设在项目部安质环保部，主任由安质环保部长担任。安全事故紧急应变办公室下设专业小组和专业抢险队等，组成项目部的紧急应变处置体系。组织机构，见下图：图6-1-1 应急组织机构图1.1 主要职责安全事故紧急应变领导小组职责研究、决定、部署项目部安全事故紧急事件的应变工作，建立和完善安全事故紧急应变预警救援机制，制定应急方案；一旦发生事故，以安全事故紧急应变办公室为基础，设立事故现场临时应急救援指挥部，负责组织、协调和指挥救援工作；负责对外救援联系，并配合政府部门进82、行伤亡人员的救护和协调善后处理。安全事故紧急应变办公室作为安全事故紧急应变领导小组常设机构，负责开展突发事件应急处置的日常管理工作。各安全事故紧急应变专业小组职责 技术专家组：负责审核抢险方案、分析监测数据；及时了解现场情况，为安全事故紧急应变领导小组提供最佳抢险技术方案。 应急监测小组：负责监测现场及毗邻区域的建筑物、管线、支撑（加固）结构、地面的稳定性和有毒有害物质的监测，及时向应急领导小组汇报监测结果。 现场抢险组：组织现场安全事故紧急抢险救援，按照安全事故紧急应变方案实施抢险、尽快落实抢险物质、营救被困和受伤人员，控制并消除事故影响；及时向安全事故紧急应变领导小组报告抢险进展情况。 现83、场保卫组：请求属地公安部门维护事故现场秩序；对需要取证的事故现场进行保护；对危害区外围的交通路口实施定向、定时封锁、阻止事故危害区外的公众进入；对事故现场周围的交通秩序进行重新组织和安排，防止交通拥堵；指挥撤出危害区的人员和车辆顺利通过，并确保事故应急抢险队伍、技术专家组和设备、物资能及时赶往现场，对重要目标实施保护，维护社会治安。 医疗救援组：负责对伤亡人员实施人道主义的救援，对伤员进行现场分类和急救处理；负责与市医疗救护中心联系，做好受伤人员的紧急护送和救护工作。紧急疏散组、后勤保障组、善后工作组：负责对危险区域人员和重要物资有序地疏散；负责为安全事故紧急应变处置人员和撤离后的群众提供生活84、办公条件；负责处理受伤害人员及其家属的善后事宜，做好社会稳定工作。1.2 通讯联络通讯联络表应包括有关责任人的联系电话及相关医疗、消防部门的联系电话，并注意及时更新。通讯联络见下表。通讯联络表 表6-1-1 姓名职务电话应变领导小组组长应变领导小组副组长应变领导小组副组长应变办公室主任应急监测组长现场抢险组长现场保卫组长医疗救援组长紧急疏散组长后勤保障组长善后处理组长应急处置电话 表6-1-2序号分类单 位电话备注1消防XX市XX区消防支队1192公安XX市公安局XX区分局XX派出所3医院XX市XX区XX医院4机场机场扩建指挥部航站楼项目部5轨道公司XX轨道公司项目管理一部6项目公司XXXX85、地铁建设指挥部建管二部7监理XX工程咨询有限公司及XX市工程管理有限公司监理联合体2. 预防、预警 2.1 事故预防措施 (1)根据施工的具体情况制定详细的方案，建立健全各项施工作业指导书，严格遵守各项操作规程。(2)始发期间值班工程师现场值班，值班领导现场盯控。(3)盾构施工前对所有参战员工特别是一线作业人员进行有针对性的专业培训。(4)进行各项应急预案的演练。(5)加强作业人员思想意识教育，杜绝思想上的麻痹大意。2.2 信息报告 (1)事故发现人员，应立即向组长(副组长)报告。必要时拨打急救电话120。(2)组长接到报警后，通知副组长、组员，立即启动应急救援系统。 (3)根据事故类别向上级86、部门报告。(4)报告应包括以下内容： - 事故发生时间、类别、地点和相关设施； - 联系人姓名和电话等；3. 应急响应 3.1 响应流程响应流程见图6-3-1。现场值班人员现场值班领导事故判断响应级别信息反馈应急领导小组组长事故应急启动应急救援抢险队信息网络开通应急资源调配应急领导小组到位救援行动应急增援事态控制申请增援北京直径线指挥部北京市安全监督站应急恢复现场清理解除警戒善后处理事故调查应急结束总结评审YNYYYN应急救援抢险队现场人员疏导医疗救护人群疏散环境保护现场监测专家支持图6-3-1 响应流程图3.2 突发事件应急流程应遵循的原则 (1)当发生事故时，现场发现人员应采取措施管制事态87、蔓延或扩大并立即报警。一旦启动本预案，相关责任人要以处置重大紧急情况为压倒一切的首要任务，绝不能以任何理由推诿拖延。各部门之间、各单位之间必须服从指挥、协调配和，共同做好工作。因工作不到位或玩忽职守造成严重后果的，要追求有关人员的责任。(2)接到事故报告后，应立即启动应急准备预案，组织有关人员、设备、设施及器材，赶赴现场采取有效措施抢救人员和财产，防止事态蔓延和扩大，与此同时：在事故调查组未进入事故现场前，应派专人看护现场，任何人不得擅自移动和取走现场物件。因抢救人员和国家财产,防止事故扩大而需移动现场部分物件时，必须做出标志，绘制事故现场图，摄影或录像并详细说明。清理事故现场，要经事故调查组88、同意后方可进行。疏通事发现场道路，保证救援工作顺利进行；疏散人群至安全地带。事故发生后，应通过传真或电话立即报告至公司安质部。任何单位和个人不得瞒报、缓报、谎报或者授意他人隐瞒、缓报、谎报。若事态不能有效控制，在应急救援小组统一指挥下，立即向当地有关部门或公司求援，必要时疏散人员。在急救过程中，遇有威胁人身安全情况时，应首先确保人身安全，迅速组织脱离危险区域或场所后，再采取急救措施。3.3 现场救援抢险首先查看现场是否有受伤人员，根据其受伤程度，决定采取合适的救治方法，同时用电话等快捷方式向当地的120抢救中心求救，并派人等侯在交叉路口处，指引救护车迅速赶到事故现场，争取医务人员接替救治。在医89、务人员未接替救治前，现场人员应及时组织现场抢救。4. 施工风险的应急措施4.1 开挖面失稳应急措施1) 刀盘停止转动，TBM向前推进顶住开挖面，同时加压力，确保土仓压力平衡。2) 严密关注该段开挖的出渣量，初步判断开挖面失稳情况，为下一步是否采取洞内超前注浆加固提供数据支持。3) 将地面进行围挡，并用装好沙土的编制袋进行封堵，以免泥浆蔓延，影响面积扩大。4) 同时组织人员进行泥浆清理，把影响降至最小。5) 对已安装成环的管片及时进行同步回填注浆和补注浆，监测组应每天加大对TBM前1020m、TBM后3050m轴线区域内的各沉降点的监测频率。以免周边的地层失稳扩大或加剧。4.2 盾尾密封失效应急90、措施1) 针对漏水、渗水、漏泥浆部位集中压注盾尾油脂。2) 发生漏水、渗水、漏泥浆部位进行注浆堵漏达到允许标准，防止由此引起不均匀沉降。3) 启动洞内配备的应急水泵，及时排水，防止洞内积水过多造成TBM相关设备设施的损坏。同时启动竖井底备用的大功率抽水机，保证排水的顺畅。4) 适当降低土仓的压力，以减小漏水处的水压，同时注意不能使压力过小，以免掌子面由于压力过小而坍塌。5) 加强地表监测，以指导施工。4.3 较大的地层损失及不均匀沉降应急措施1) 停止掘进，同时掌子面保压，保证掌子面的稳定。2) 加强补强注浆量，但压力不宜过大，以免地层隆起；3) 加强对周围道路、管线和临近建筑物的监测，并及时91、信息反馈，据此及时调整和优化施工技术参数。4) 加强对事先需要保护的关键建筑物四周布置跟踪注浆监测孔，TBM穿越时根据监控量测结果，必要时通过跟踪注浆孔进行跟踪注浆。5) 一旦出现冒浆立即用装好沙土的编制袋进行封堵，以免泥浆蔓延，影响面积扩大。并同时组织人员进行泥浆清理，把影响降至最小。4.4 开挖面有障碍物应急措施1) 立即停止掘进，以免刀盘及刀具受到损坏；2) 同时对土仓进行保压，保证掌子面稳定；3) 工作人员进仓，首先探明掌子面的障碍物，根据障碍物的特点采取不同的措施，达到将障碍物破碎的目的；4) 加强地表监测，以指导施工。附表 同步/二次注浆施工记录表编号： 轨道交通隧道盾构施工用表-92、015工程名称施工合同编号单位（子单位）工程名称施工单位分部（子分部）工程名称里 程或区段同步注浆类型二次注浆类型环号同步注浆管位注浆日期注浆时间注浆压力（Mpa）注浆量m3二次注浆孔位注浆日期注浆时间注浆压力（Mpa）压浆量m3始终始终施工单位自检意见：质检工程师： 年 月 日监理单位意见： 监理工程师： 年 月 日TBM操作检查记录编号： 轨道交通隧道盾构施工用表-012工程名称施工合同编 号单位（子单位）工程名称施工单位分部分项工程名称工 班白 班 晚 班管片选型标准环左曲环 右曲环通用管片环 号封顶块位置“K”掘进时间开始时间结束时间掘进长度 mm平均进度 mm/min管片安装时间开始93、时间结束时间开 挖 量管片壁后注浆量每环掘进出土量 千斤顶推力 旋转方向 盾尾与管片间隙仰角值旋转值前 盾后 盾超挖部位 超挖值（mm）左右偏差上部垂直偏差设计坡度左边实际坡度旋转右边掘进里程千斤顶部位左右上下下部千斤顶伸长量施工单位自检意见： 专业技术负责人： 质检工程师： 技术负责人： 年 月 日监理单位意见： 监理工程师： 年 月 日管片拼装施工记录编号： 轨道交通隧道盾构施工用表-014工程名称施工合同 编 号单位（子单位）工程名称施工单位 分部分项 工程名称验收部位日期工班白班晚班“封顶块”位置-36 检查项目指令拼装位置实际拼装位置指令拼装位置实际拼装位置管片USRLUSRLUSR94、LUSRL冲程差值 mm mm mm mm超挖R-L= mmR-L= mmR-L= mmR-L= mm仰角千斤顶速度 mm/min mm/min mm/min mm/min开挖面土压力 Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2刀具每分钟转切削刀头扭距 KN.m KN.m KN.m KN.m泥/水注入量 L L L L泡沫注入量 L L L L排土器压力 MPa MPa MPa MPa排土器转速闸门开口度 % % % %千斤顶推力 T T T T铰接冲程(推出后)顶部 mm底部 mm左 mm右 mm顶部 mm底部 mm左 mm右 mm盾壳与管片间(推出后)顶部 mm底部 mm左 m95、m右 mm顶部 mm底部 mm左 mm右 mm冲程(拼装后)顶部 mm底部 mm左 mm右 mm顶部 mm底部 mm左 mm右 mm盾壳与管片间(拼装后)顶部 mm底部 mm左 mm右 mm顶部 mm底部 mm左 mm右 mm施工单位自检意见：专业技术负责人：测量工程师：技术负责人：年 月 日监理单位意见:监理工程师： 年 月 日管片拼装检查记录编号： 轨道交通隧道盾构施工用表-013工程名称施工单位施工合同编号单位（子单位）工程名称分部（子分部）工程名称里程环号管片名称合格证编号生产日期拼装时间螺栓连接数量中线高程偏差（mm）中线平面位置偏差（mm）相邻管片平整度最大偏差（mm）管片外观质量（碎裂、渗水）封 顶 块位置环向螺栓纵向螺栓起止设计数量实际数量设计数量实际数量纵缝环缝施工单位自检意见：质检工程师： 技术负责人： 年 月 日监理单位意见：监理工程师： 年 月 日