盾构过铁路施工组织设计

盾构穿越火车站施工组织设计

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中铁一局集团苏州市轨道交通4号线Ⅳ-TS-04标项目经理部

二0一四年十月

苏州市轨道交通4号线IV-TS-04标 盾构过火车站施工组织设计

目 录

一、编制依据 ........................................................ 1 二、工程概况 ........................................................ 3

2.1工程简介 .................................................... 3 2.2渉铁情况说明 ............................................... 16 2.3参建单位 ................................................... 16 2.4工程地质和水文地质 ......................................... 17 三、施工总体安排 ................................................... 18

3.1施工组织管理 ............................................... 20 3.2劳动力需求 ................................................. 21 3.3设备与物资管理保障 ......................................... 21 3.4施工协调管理 ............................................... 22 四、项目总体施工方案及渉铁施工安排 ................................. 23

4.1本工程施工重点 ............................................. 23 4.2总体施工方案及步骤 ......................................... 23 4.3列车通过措施 ............................................... 24 五、施工计划 ....................................................... 28

5.1施工进度计划 ............................... 错误！未定义书签。 5.2劳动力计划 ................................. 错误！未定义书签。 六、施工方案 ....................................................... 29

6.1盾构施工工艺 ............................................... 29 6.2盾构施工方法 ............................................... 30

6.2.1施工准备 ............................................. 30 6.2.1.1技术准备 ........................................... 30 6.2.1.2物资设备准备 ....................................... 31 6.2.1.3人员准备 ........................................... 31 6.2.1.4应急准备 ........................................... 31 6.2.2主要施工参数设定 ..................................... 32

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6.2.2.1掘进模式选择 ....................................... 32 6.2.2.2土压力设定 ......................................... 32 6.2.2.3出土量控制 ......................................... 34 6.2.2.4同步注浆 ........................................... 34 6.2.3 试验段掘进与参数调整 ................................. 35 6.3 盾构下穿铁路掘进技术措施 ................................... 38

6.3.1 施工参数控制 ......................................... 38 6.3.2 土体改良 ............................................. 38 6.3.3 径向注浆 ............................................. 39 6.3.4 盾尾防漏 ............................................. 40 6.3.5 同步注浆与补浆措施 ................................... 40 6.4火车站南北端头冷冻加固施工 ................................. 41

6.4.1端头冷冻加固技术要点 ................................. 41 6.4.2 施工方法与施工主要工序 ............................... 42 6.4.2.1施工方法 ........................................... 42 6.4.2.2施工工序 ........................................... 42 6.4.3冻结孔施工 ........................................... 43 6.4.3.1冻结孔的布置 ....................................... 43 6.4.3.2测温孔、卸压孔等布置 ............................... 45 6.4.4钻孔施工 ............................................. 45 6.4.4.1冻结孔钻孔施工工艺 ................................. 45 6.4.4.2定位开孔及孔口管安装 ............................... 45 6.4.4.3孔口密封装置安装 ................................... 46 6.4.4.4冻结孔施工 ......................................... 46 6.4.4.5测斜 ............................................... 46 6.4.4.6密封试验 ........................................... 46 6.4.5冻结施工 ............................................. 47 6.4.5.1冻结参数确定 ....................................... 47

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6.4.5.2需冷量和冷冻机选型 ................................. 48 6.4.5.3冻结系统辅助设备 ................................... 48 6.4.5.4管路选择 ........................................... 48 6.4.5.5冷冻站布置 ......................................... 48 6.4.5.6拔管 ............................................... 49 6.4.6盾构穿越冻结区的保证措施 ............................. 50 6.4.6.1温度控制 ........................................... 50 6.4.6.2打设槽壁探孔 ....................................... 51 6.4.6.3槽壁凿除 ........................................... 51 6.4.6.4冻结效果的监测及完成的参数指标： ................... 52

七、施工过程监测 ................................................... 52

7.1监测目的 ................................................... 52 7.2监测内容 ................................................... 52 7.3监测方法 ................................................... 53

7.3.1有棱镜全站仪自动监测方法 ............................. 53 7.3.2自动监测系统构成 ..................................... 54 7.4监测点布置 ................................................. 55

7.4.1 监测测点布置原则 ..................................... 55 7.4.2线路监测点 ........................................... 56 7.4.3 全站仪观测支架 ....................................... 57 7.5监测技术要求 ............................................... 58

7.5.1 测量精度 ............................................. 58 7.5.2 测量仪器 ............................................. 59 7.5.3 报警值 ............................................... 59 7.5.4监测频率 ............................................. 59 7.6监测步骤 ................................................... 60

7.6.1 布点 ................................................. 60 7.6.2 观测 ................................................. 60

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7.6.3信息数据的采集与处理 ................................. 61

八、应急预案 ....................................................... 61

8.1.施工中可能出现异常情况及技术措施 ........... 错误！未定义书签。

8.1.1螺旋输送机发生喷涌时的预案 ........... 错误！未定义书签。 8.1.2盾构机停机的处理 ..................... 错误！未定义书签。 8.1.3构筑物沉降过大，铁路轨道变形应急措施 . 错误！未定义书签。 8.1.4机械设备漏水、管片漏水应急措施 ....... 错误！未定义书签。 8.2建立应急组织机构 ........................................... 61 8.3事故信息报告 ............................................... 63 8.4事故应急处置 ............................................... 65

8.4.1应急响应 ............................................. 65 8.4.2主要工作流程 ......................................... 65 8.4.3主要应急工作 ......................................... 65 8.5保障措施 ................................................... 67

8.5.1抢险力量的保障 ....................................... 67 8.5.2运转经费保障 ......................................... 67 8.5.3技术支持保障 ......................................... 67

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往苏锦村站 往北寺塔站 图1-4苏州火车站站场平面图二

3、地铁隧道与苏州火车站站场的相对关系

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地铁区间隧道下穿苏州火车站站场可分为四个部分，自北向南分别为火车站北广场地下空间、火车站下沉广场、火车站中央廊道（南北联系通道）及上方普速铁路桥和火车站南广场地下空间，其相对关系分别如下：

（1）区间隧道与火车站北广场地下空间的相对关系

苏州火车站北广场地下空间为地下二层，局部地下一层，4号线区间隧道下穿地下一层中央廊道。地下空间抗拔桩桩位已预留4号线盾构空间，抗拔桩采用钻孔灌注桩，桩径0.85m，桩顶最高标高为-7.77m，桩底最低标高为-41.702m。盾构隧道与地下空间最近桩基的水平净距约1.12m。隧道与北广场地下空间的关系图如下图所示。

图1-5 隧道与火车站北广场地下空间及下沉广场桩基平面关系图

图1-6 隧道与火车站北广场桩基剖面关系图

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（2）区间隧道与火车站下沉广场的相对关系

火车站下沉广场其抗拔桩桩位已预留4号线盾构空间，抗拔桩采用钻孔灌注桩，桩径为1.25m, 桩顶最高标高为-7.40m, 桩底最低标高为-72.95m。盾构隧道与下沉广场最近桩基的水平净距约1.15m。区间隧道与下沉广场的剖面关系如下图所示。

图1-7 隧道与火车站下沉广场桩基剖面关系图

（3）区间隧道与苏州火车站站场关系

苏州火车站地下一层为中央通廊，通廊宽度约为52m，底板顶标高为-6.9m，底板厚1m，承台处厚2m，底板底为直径1.25m钻孔灌注桩，其中抗拔桩桩长45m，承压桩桩长为45～67m。

火车轨道为单跨简支桥梁结构，桥跨为56.2m，桩基采用直径1.25m钻孔灌注桩，桩长为59～72m，墩台下方采用群桩基础，单个墩台下方单桩数量为20～28根。

区间隧道与火车站站场关系如下图所示。

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向南 图1-8 区间隧道与火车站站场桩基及结构平面图

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图1-9 区间隧道与火车站站场纵剖面图一

图1-10 区间隧道与火车站站场纵剖面图二

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图1-11 区间隧道与火车站站场断面关系图

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中央通廊 区间隧道 图1-12 区间隧道与中央廊道上方单跨简支箱梁及桩基断面关系图

中央廊道与下客楼梯之间设置变形缝，具体设置情况如下图所示。

图1-13 中央廊道与楼梯连接处变形缝平面图

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图1-14 中央廊道与楼梯连接处变形缝详图

（4）区间隧道与南广场地下空间的相对关系

区间隧道在火车站南广场地下空间下方穿过，南广场地下空间已预留四号线盾构通过条件。隧道顶至地下空间结构底的竖向净距约8.70～9.00m，抗拔桩采用钻孔灌注桩，桩径0.85m，桩顶最高标高为-6.976m，桩底最低标高为-53.243m，隧道与南广场地下空间最近桩基的水平净距约1.175m。区间隧道与火车站南广场地下空间的相对关系如下图所示。

图1-15 隧道与火车站南广场地下空间桩基平面关系图

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图1-16 隧道与火车站南广场地下空间剖面关系图

（5）穿越苏州火车站站场的现场实景如下图所示。

(b) 北广场地下空间

(a) 火车站北广场

(d) 南广场地下空间

(c) 北下沉广场

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(e) 南北联系通道 (f) 南站房既有线

图1-17 盾构穿越火车站站场穿越节点实景图

4、端头加固设计

苏州火车站站两端均位于苏州火车站站房中央廊道底板下方，不具备地面加固条件。根据工程地质情况、施工条件及已有工程经验，采用洞内水平冻结法进行加固。冻结加固区为杯形，加固杯体尺寸为杯底厚度3.5m，杯壁厚度2m，杯长不小于10m。经加固的土体无侧限抗压强度不小于3.6MPa，抗拉强度不小于2MPa，抗弯强度不小于1.6MPa。

图1-18 端头冻结加固平面图

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图1-19 端头冻结加固立面图

具体冻结加固需由具有相关资质的专业设计和施工队伍完成。

2.2渉铁情况说明

本工程下穿苏州火车站（京沪线苏州普速场1、2、3、4、5、6、7、8道），线名里程为：京沪下行线1368km161m至1368km261m、上行线1368km171m至1368km071m。

根据现阶段施工进度安排及计划，于2014年11月20日～2014年11月30日及2015年1月15日～2015年1月30日盾构施工下穿火车站，施工期间，车辆上下行正线车速应进行限制，其中，货车60km/h、客车80km/h。 2.3参建单位

本工程参建单位如下：

建设单位：苏州轨道交通工程有限公司 监理单位：江苏盛华工程咨询监理有限公司

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设计单位: 中铁第四勘察设计院集体有限公司 施工单位: 中国中铁一局集体有限公司 2.4工程地质和水文地质

区间沿线浅范围揭露的地基土除表层为全新统人工堆积物外，均为第四系全新统～中更新统的冲湖积相、海陆交互相沉积物，岩性主要为粉土、粉质粘土、粉（砂）土等。

苏火区间隧道洞身穿越地层主要为：④2粉砂或粉土层、⑤1粉质粘土层。区间底板主要位于⑤1粉质粘土层。隧道穿越的土层④2粉砂或粉土层为微承压含水层，水量较丰富，且具微承压性，微承压水对盾构施工有直接影响，盾构施工对设备密封性要求高。

火北区间隧道洞身穿越地层主要为：⑤1粉质粘土层、⑥1粘土层，局部有④1粉质粘土层、④2粉砂或粉土层。区间底板主要位于⑤1粉质粘土层、⑥1粘土层。隧道穿越的土层④2粉砂或粉土层为微承压含水层，水量较丰富，且具微承压性，微承压水对盾构施工有直接影响，盾构施工对设备密封性要求高。

根据区间地质报告显示，本区间地下水按埋藏条件主要为孔隙潜水、微承压水和承压水三种类型。潜水含水层主要由填土层组成，填土层由粘性土夹碎石组成，其透水性不均匀。微承压含水层由 ④3粉土或粉砂层、④5a粉土夹粉质粘土层 组成属弱透水层。承压含水层为⑥粉土夹粉质粘土层，埋深32.50m左右，对盾构施工基本无影响。

区间隧道施工穿越的地层主要有：④2粉砂或粉土层、⑤1粉质粘土层、⑥1粘土层，局部有③2粉质粘土、③3粉土层、④1粉质粘土层。③3粉土层和④2粉砂或粉土层富水性较好，为透水土层，在水头差作用下易产生喷涌现象，施工时候应加强盾构掘进控制，防止喷涌事故的发生，以保证施工安全。

根据地质报告本工程沿线场区地表水对混凝土有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋有微腐蚀性。潜水对混凝土有微腐蚀性，长期浸水环境中对钢筋混凝土结构中钢筋有微腐蚀性，干湿交替环境中对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性。微承压水对混凝土有微腐蚀性，长期浸水环境中对钢筋混凝土结构中钢筋有微腐蚀性，干湿交替情况下有微腐蚀性。场地土（包括地下水位以下及地下水位以上土体）对混凝土有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋有微腐蚀性。

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三、施工总体安排

3.1施工总体思路

总体安排原则：“技术领先、设备先进、施工科学、组织合理、措施得力、突出重点、预案在先、规避风险、安全通过”。

本工程下穿火车站南北广场地下空间，抗拔桩围护结构分布密度大，进出洞位置处于地下负一层车站中央南北联系通道下方，人流量大，影响范围广，采取地面处理措施很难实施，所以经多方讨论研究，拟采用严格控制盾构机掘进参数及控制洞门加固施工和进出洞技术等相关处理方法通过火车站站场。

? 盾构施工前，结合区间地质勘察报告，做好全区间地质补勘工作，进一步查明地层分布、地下水和地下障碍物情况，采取相应的施工措施。

? 本工程采用两台海瑞克土压平衡盾构机进行施工，编号分别为7、8号。7号盾构机施工北寺塔站～火车站站区间，已于2014年5月从北寺塔站右线始发，计划于2014年11月20日～11月30日穿越普速铁路到达火车站站南端头井接收，2015年1月14日盾构调头始发（1月15日～1月30日穿越普速铁路）于2015年4月到达北寺塔站解体吊出。8号盾构机施工苏锦村站～火车站站区间，已于2014年8月从苏锦村站右线始发穿过北广场地下空间等构筑物，2014年11月底到达火车站站北端头井接收，2015年1月完成调头从火车站北端头左线始发，2015年3月底到达苏锦村站解体吊出。

? 火车站南广场风井施工时已经预留4号线盾构通过条件，风井地下连续墙盾构穿越部分采用玻璃纤维混凝土取代钢筋混凝土，降低了盾构穿越地下连

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续墙的难度。地下连续墙迎土侧均按设计施工了3m宽三轴搅拌桩进行土体加固改良，风井内已回填粘土并进行压密注浆加固，盾构穿越时采用闷推施工，降低盾构穿越带来的漏水漏砂等风险。

? 轨道交通4号线盾构通过南广场风井后进入南北联系通道正下方，隧道顶部距离南北联系通道底板距离为6.5m～7m。南北联系通道结构与南广场地下空间主体结构相连，通道底板下设计4排连续抗拔桩，桩底距离地面深度为45米，“桩+板”方案保证了盾构在南北联系通道下方穿越时，对火车站1～9号站台及轨道的扰动减至最低。

? 4号线火车站站南、北端头井始发与到达加固体均采用冻结法施工，该方案在2号线火车站站～三医院站区间盾构穿越运营高速铁路时取得了良好的效果，本次我部将进一步优化盾构施工参数，确保盾构安全穿越此区间。

? 盾构机在始发后进入火车站站场前100m隧道施工设为试验段，按控制下穿火车站站场的沉降标准对地面沉降进行控制，以确定合理的下穿盾构掘进参数。

? 进行下穿火车站站场施工时，盾构机采用土压平衡模式，均衡、连续、匀速通过。严格控制盾构掘进各项施工参数，结合地质情况，及时调整土仓压力，千斤顶推力，出土量等施工参数，确保盾构机安全下穿铁路。

? 严格控制盾构机的姿态，平稳掘进，尽量做到小纠偏，减少对周围土体的二次扰动。

? 利用盾构机的渣土改良系统和泡沫添加系统，通过刀盘和螺旋输送机上的注入口，对开挖面和螺旋输送机内的土体进行适当改良，提高土体的和易性和保压的效果。

? 严格控制同步注浆，保证同步注浆的数量和注浆压力，同时利用盾体上的径向注浆孔，对盾体和土体之间的空隙进行注浆填充，减少土体沉降量。

⑴ 盾构掘进过程中和结束后，根据地面监测结果，及时进行洞内二次注浆，消除后期沉降。

⑵ 在盾构机下穿火车站站场前，对盾构机进行全面检修维护，同时根据盾构机的使用情况，备足盾构机易损件，确保盾构机运行正常。

⑶ 盾构施工期间需加强对地面沉降，隆起的监测。及时向设计、业主、洞

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内施工管理人员反馈周边环境的动态变化信息，以便能迅速调整，优化施工方法，确保隧道施工和火车站运营安全。当存在严重影响道路安全且隧道内无法处理的问题时，需申请业主与铁路部门协调处理。

⑷ 将盾构机穿越火车站站场后50米做为沉降控制区，继续按照火车站站场沉降控制要求进行盾构掘进，继续加强铁路群的沉降变形监测，继续采取跟踪注浆措施，直至地表沉降变形稳定。

3.2施工组织管理

针对本工程施工，我部做如下相关组织安排：

盾构穿越铁路群期间成立以项目经理为第一责任人的施工组织机构，下设六个主要部门及4个盾构队。左右线各设置一位项目副经理担任盾构施工负责人，每个负责人管理2个盾构施工队。施工组织机构图如图3-1所示。

中铁一局集团有限公司中铁一局集团有限公司标项目经理部项目经理苏州安全总监项目总工程师项目副经理项目副经理施工技术部物资设备部安全质量部计划合同部财务部综合部盾构一队盾构二队盾构三队盾构四队地面保障队测量监测组端头冷冻队伍图3-1 盾构施工组织机构图

结合盾构法施工的特点，项目经理部全员统一思想，确定以下施工原则： ? 以人为本，盾构法隧道施工是一种大型设备的精细化作业，其系统性强、流水作业的特点决定了只要有一个工序环节出现问题就会导致整个盾构施

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工停滞，要保证盾构施工顺利进行，无论是项目部管理层还是盾构队必须有良好的团队精神，项目经理部在整个施工过程中将不断磨合，致力于良好的团队精神的建立和维持。

? 以设备为本，盾构隧道施工主要就是盾构机的作业，与盾构机设计及制造厂家提前联系，组织召开盾构机使用、维修、保养培训班，在设备的使用过程中厂家提供技术和配件支持，保证盾构设备顺利安全完成本工程施工。

? 以地质为本，盾构隧道施工属于地下工程，施工管理人员、技术人员及工班必须对地质及水文条件有一个清晰的认识，包括地层的厚度、稳定性、均匀性、孔隙率及渗透性等，项目部组织相关地质图的读图分析的学习，同时做好对作业工班的地质交底工作，配置业务能力强、责任心强的土建工程师，在盾构掘进全过程，尤其是掘进通过火车站站场过程中对盾构机前方的地质情况做好严密的监控和预测，指导盾构机掘进。 3.2劳动力需求

盾构施工共需150人。其中：项目部管理人员30人，盾构作业人员108人，盾构技术管理人员12人。每台盾构机设队长一名，由副经理兼任，下设两个盾构队，各队设置副队长，盾构司机和土建工程师一名，队长由副经理兼任，每队设两副队长，盾构维修保障人员10人及其他相关人员。

表3-1 劳动力计划表

序号 1 2 3 4 5 6 相关施工人员 项目管理人员 盾构技术管理人员 盾构作业人员 盾构维修保障人员 测量监测人员 端头冷冻人员 人数（人） 30 12 108 10 12 30 备注 3.3设备与物资管理保障

（1）涉铁施工前对设备进行检查，确保涉铁施工过程中设备的完好率； （2）涉铁施工前，准备好充足的应急保障物资及设备维修更换配件；

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（3）我公司与徐工集团凯宫重工南京有限公司（盾构机场）签了盾构机维修服务协议，施工期间，盾构机场派专人对此台盾构机进行驻场维修。

针对以上准备，确保施工过程中，由于设备故障及物资不到位所引起的一些突发情况，确保20min内到场及时解决处理。

3.4施工协调管理

(1)领导值班制度

在盾构穿越苏州火车站站场施工过程中，成立现场领导小组，全天实行施工单位、监理、业主、多方值班制度，具体要求如下：

表3-2 各方值班人员要求

单位 值班人员 值班要求 每天监管 每天监管 施工单位 项目经理、总工、项目副经理、安全总监至少二名 监理 总监、总监代表至少一人 业主 项管部主任、副主任、项目工程师至少一人 每天监管 （2）日讲评制度

早晚接班前半小时对班组人员进行点名并讲评，主要就上班存在情况、下班注意事项进行说明。

（3）日检制度

机修班每日对相关的设备进行检查，并做好检查记录，保证设备的正常运转。

（4）项目部技术研讨会

项目部定期由总工组织盾构司机、技术员、拼装手对阶段施工情况进行总结，对施工中容易出现的问题进行讨论和细致的分析避免问题发生。

（5）碰头会

定时召开碰头会，业主、监理、施工单位总工、盾构副经理、工程部、测量队、在会议室召开会议，分析监测数据、施工各项参数，根据监测数据和实际情况确定下一步的施工工序及措施，保证施工合理性及有序性。

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（6）信息化管理流程制度

对出现异常情况进行现场确认，确保铁路正常运营，并针对穿越施工出现的问题进行分析并加以控制，以达到预期的效果。加强信息沟通以及与各部门的配合工作，确保穿越期间地面、通道及铁路的运营安全。

图3-2 盾构穿越铁路施工过程信息化管理流程图

四、项目总体施工方案及渉铁施工安排

4.1本工程施工重点

工程下穿苏州火车站（京沪线苏州普速场1、2、3、4、5、6、7、8道）施工，施工期间确保铁路行车安全、施工和人身安全、铁路设备设施安全是本工程的控制重点，施工前与铁路单位签订安全协议，上报安全监督计划，严格按路局文件规范施工，并做好施工监测。 4.2总体施工方案及步骤

本工程总体施工步骤分为以下5个阶段： 第一阶段：准备工作

编制施工方案后报监理单位、上海东华及建设单位审批，审批通过后与上海铁路局签订安全协议，并确定第三方监测单位进场布置监测点，开始高铁监测。 第二阶段，盾构涉铁施工阶段 （1）盾构机的选型

苏锦村站～火车站站，火车站站～北寺塔站区间盾构选型主要依据本标段盾

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构区间招标文件、岩土工程勘察报告及苏州市轨道交通2号线盾构穿越房屋段盾构机验收标准，结合我公司杭州盾构过桩、苏州2号线盾构施工和天津盾构穿越铁路工程实例及相关的盾构技术规范，按照适用性、可靠性、先进性、安全性相统一的原则进行盾构机的选型。

针对本工程地质、水文条件、地上建筑物、地下构筑物及周边环境等情况，本标段选用2台德国海瑞克公司生产的土压式平衡式盾构机。盾构机刀盘开口率为28%，满足了粉土、粉质粘土、粉土夹粉砂的软土地层掘进，并优化开口布置，对不具有开仓换刀条件的刀具优化布置，以适用于软土地层，同时也满足过切割玻璃纤维等障碍物要求。

（2）盾构参数控制

施工期间严格按施工方案执行，根据涉铁监测数据及时调整施工参数，确保施工安全。

（3）超前注浆管

为了提前预防地面沉降，在盾构机中盾上预先布置了16个超前注浆管路，当盾构机前方出现较大沉降时，可以通过超前注浆管进行二次注浆加以控制。超前注浆管在必要时可以用于超前探测。

图4-1超前注浆管

（4）后期补浆

待盾构穿越后，线路、路基下沉是一个缓慢的过程，在盾构过轨后线路路基沉落整修期间（三个月），根据监测情况，及时进行二次注浆进行补浆，确保车行安全。

4.3列车通过措施

1、根据上海同济工程咨询有限公司关于《苏州轨道交通四号线盾构下穿苏

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州火车站站场设计方案咨询报告》，执行国家、铁路行业标准与规范及有关技术要求，施工过程中，严格执行施工方案及报告中相关技术规范要求（如：盾构土仓压力、推进速度、轴线控制、同步注浆、背后注浆等），确保铁路轨道线路及建（构）筑物的安全稳定；

2、盾构隧道推进穿越铁路施工条件

苏州轨道交通4号线盾构隧道顶进穿越施工由施工主体单位中铁一局负责，上海工务段负责线路慢行设置、检查养护等。

在盾构隧道顶进穿越铁路施工期间，京沪线上下行正线施工地段客车80km/h,货车60km/h（具体以路局批准下达正式施工计划为准）。站线按既有允行速度正常施工。

3、线路轨面几何状态控制范围

施工监护期间的铁路轨道几何状态控制目标值：按路局关于地铁盾构隧道顶进施工要求，沉降或隆起、方向偏移，每一小时不得超过3mm；每昼夜累计不得超过8 mm；一个月累计不得超过30 mm；如超过上述标准范围，应立即通知施工单位停止施工，分析原因，采取有效措施后方可重新施工。同时，组织人员立即进行整修，确保铁路行车安全。

4、盾构隧道推进穿越铁路施工条件

苏州轨道交通4号线盾构隧道顶进穿越施工由施工主体单位中铁一局负责，上海工务段负责线路慢行设置、检查养护等。

在盾构隧道顶进穿越铁路施工期间，京沪线上下行正线施工地段客车80km/h,货车60km/h（具体以路局批准下达正式施工计划为准）。站线按既有允行速度正常施工。

具体要求：

①按规定与车站办理线路限速命令的登、销记手续，现场设置和撤销限速防护信号，并要求限速信号设置牢固，保持正常使用（不能出现倾斜和倒塌现象）。

②施工安全防护图

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移动减速信号牌（灯） T字牌 减速防护终端信号牌（灯） 下行K1368+211 上行k1368+121 下行出站信号机 K1368+650 1400m 800m 800m 京沪下行 上行出站信号机 K1367+673 减速防护地段终端信号牌（灯） 施工区域 京沪上行 T字牌 移动减速信号牌（灯） 1400m 800m 800m T字牌 5、配合施工前期准备（需上海铁路局配合）

?在穿越铁路施工前3-5天，根据路局批准的有关施工组织方案和技术资料，工程建设单位和施工单位组织工务段有关安全、业务科室、苏州线路车间及工区到现场进行施工交底，了解掌握盾构隧道穿越铁路的具体位置，施工主要技术概况、工艺要求、施工工期。明确主要施工及配合监护的职责，掌握通讯联系方式，保持信息沟通。根据双方签订的“安全协议”，明确双方责任，制定对策措施，落实相关事宜。

?对线路轨面标高进行全面的测量，做好油漆标记和记录。同时，备好施工监护和抢修所需的机具和材料。

?成立施工安全领导小组，结合工作内容，做到分工明确，各负其职，实行动态管理，做到有序可控。

?切实加强同各方面的联系，密切配合，使地铁盾构推进穿越铁路施工与地面铁路正常运输的干扰减少到最低程度，确保铁路安全与盾构施工两不误。

6、盾构推进穿越铁路配合施工（需上海铁路局配合）

?在每条盾构隧道穿越铁路线路之前，制定出隧道穿越施工计划，并提前告知上海铁路局并进行施工交底后方可实施。

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?在推进到达铁路影响范围前60m左右时，按照穿越铁路的各种推进参数进行施工，并且根据地面沉降和铁路轨面几何状态变化情况来不断地调整推进参数，以达到理想的参数推进配置，为今后盾构隧道穿越铁路取得试验数据。

?工务段监护人员要严格按照路局批准的施工方案实施，随时掌握、控制施工进度和质量，并监督施工人员执行各项安全规定，消除不安全因素。主要监护措施如下：

①线路车间按规定到车站办理施工限速登销记，现场设置和撤销限速信号防护，并要求限速信号设置牢固，保持正常使用（不能出现倾斜和倒塌现象）。

②线路车间选派责任性强的职工担任昼夜24小时三班制的线路监护和养护工作，待抢修人员不少于10人。

③每班监护人员携带监护备品：双面信号灯1盏/人，喇叭1个，红色信号旗2面，黄色信号旗2面，短路铜线2条以及无线电对讲机。

④监护人员负责检查盾构施工边线两侧各50m范围内的线路。事先应设定好固定观察点，便于测量数据的准确性。

⑤对线路设备的几何状态检查：在顶进施工时必须不间断的对线路（包括道岔和曲线须严格检查）进行检查，确保顶进施工时线路几何状态和结构良好；顶进过后的线路每2小时检查一遍；并同时检查线路爬行及横移情况，对每次的检查结果都要有书面监测记录。

⑥加强线路动态添乘检查。线路科对京沪上下行正线每星期添乘3次，线路车间每月不少于2次添乘；恶劣天气增加添乘检查，不断掌握线路动态质量，指导线路养护工作。

⑦监测人员加强对线路附近的监测，尤其是在人行电梯下箱涵附近10m内的薄弱环节进行重点监测。对检查出的线路病害，应及时通知工地养护班，由养护班对病害进行及时消灭。线路、道岔动静态容许偏差管理值按铁运[2006]146号《铁路线路维修规则》标准办理，详见附表。

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⑧监测人员应提高责任性对顶进施工中发现行车安全隐患时（如轨面突然变高或变低），应及时通知顶进施工人员停止顶进同时通知养护人员对线路进行养护，确保行车安全。

⑨监护人员交班时应建立交接班记录，写清楚当班时的情况。

⑩监护人员在检查线路时必须设好防护，来车时及时下道；夜间检查时穿好反光背心，特别注意人身安全。

?所有施工机具、材料、设备和车辆等均不得侵入铁路限界。

?工务人员负责昼夜巡查、养护，并测量线路轨面的变化量，一旦发现其轨面的变化超出《维规》所允许的范围，必须立即做好轨面恢复工作。若发生险情，必须立即向有关部门通报情况，以便迅速采取应对措施。

7、盾构过轨后线路沉落观测检查整修（包括三个月）

盾构穿越后，线路、路基下沉是一个缓慢的过程，在盾构过轨后线路路基沉落整修期间（三个月）工务段工区人员要继续负责巡查、养护工作，并测量线路及路基的变化量，及时消灭设备病害，确保铁路正常使用和行车安全。

五、施工计划

根据现阶段施工进度安排及计划，本工程采用两台海瑞克土压平衡盾构机进行施工，编号分别为7、8号。7号盾构机施工北寺塔站～火车站站区间，已于2014年5月从北寺塔站右线始发，计划于2014年11月20日～11月30日穿越普速铁路到达火车站站南端头井接收，2015年1月14日盾构调头始发（1月15日～1月30日穿越普速铁路）于2015年4月到达北寺塔站解体吊出。8号盾构机施工苏锦村站～火车站站区间，已于2014年8月从苏锦村站右线始发穿过北广场地下空间等构筑物，2014年11月底到达火车站站北端头井接收，2015年1月完成调头从火车站北端头左线始发，2015年3月底到达苏锦村站解体吊出。

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六、施工方案

6.1盾构施工工艺

盾构施工工艺流程图如“图6.1-1土压平衡盾构掘进作业程序”所示。

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开始设定土仓压力值 设定刀盘扭矩、转速设定泡沫、膨润土注入参数设定千斤顶速度设定螺旋输送机转速调整泡沫及膨润土注入参数是掘进刀盘扭矩为上限否土压力 1调整螺旋输送机转速及出料口仓门0 与 1是否相符是否否渣土塑流性满足要求是否调整掘进参数盾构机姿态正确是调整掘进参数或进 行二次注浆否地表沉降在允许范围内是继续掘进图6.1-1土压平衡盾构掘进作业程序

6.2盾构施工方法 6.2.1施工准备 6.2.1.1技术准备

土压平衡盾构机操作控制程序盾构施工前，制定盾构下穿火车站站场专项施工方案，组织专家对方案的

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可行性进行评审，待评审通过后，做为指导施工的技术性文件。

在盾构机通过该区域过程中，向铁路相关部门申请，邀请铁路专业人员及时检查铁路线路轨距、方向、水平、高低等几何姿态，判断盾构隧道影响范围内的铁路是否完好。与监测单位及时沟通，保证盾构监测数据实时可靠。

结合其他项目成功穿越铁路的经验，通过对试验段的数据进行分析，制定合理的掘进参数指导后序盾构施工，保证盾构顺利安全通过站场。

穿越期间要保证盾构机附属设备完好，匀速、连续施工，尽量减少对土层的扰动，以达到最小沉降。

穿越火车站站场期间成立一个注浆班，对沉降区域进行二次注浆，保证穿越期间施工连续性，并且不影响施工进度。 6.2.1.2物资设备准备

对盾构及后配套设备进行一次全面、细致的检修。对存在故障隐患的部位及时排除。特别是对注浆管路进行清洗疏通，避免输送管在盾构下穿站场时堵塞，导致浆液供应中断，从而造成盾构机停机，同时对盾尾密封系统进行检测，确保下穿站场时不发生漏浆现象，从而保证注浆量。

检修前制定详细的设备检修计划，并安排经验丰富的机修人员对设备进行彻底的检修，确保盾构过铁路施工中所有设备均处在最佳工作状态。

加强材料的供应量，对一些常有材料加强管理力度，保证盾构机在穿越站场期间不因材料问题影响盾构顺利掘进。 6.2.1.3人员准备

盾构掘进至站场附近时，加强人员的管理力度，重视强化作业层作用。由于盾构施工的特殊性，每台盾构机都配有相应的作业人员，作业人员掌握了盾构施工技能，对项目质量、进度等有很大的影响，对于关键岗位人员，穿越火车站站场阶段禁止请假，保证盾构掘进安全顺利。 6.2.1.4应急准备

为保证盾构掘进顺利安全，我项目成立下穿施工应急领导小组，采取项目领导值班制，加强现场指挥协调。

做好应急物资的采购、储备和保管工作，保证各种设备到位，包括双液、单液注浆设备各两套，提前准备二次注浆设备以及注浆材料。

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在进入铁路群前，组织人员进行一次应急演练，邀请铁路部门和参建各方加入演练队伍，保证出现险情时，各部门人员到位。 6.2.2主要施工参数设定 6.2.2.1掘进模式选择

根据火车站站场区域的工程地质条件，采用土压平衡模式进行隧道掘进。该模式的工作原理就是盾构机在土压平衡状态（作业面水土压力与土仓中的泥土压力平衡）下进行隧道掘进。刀盘开挖下来的碴土充填满泥土仓，并被装在切削刀盘后面及隔板上的搅拌臂强制搅拌，借助盾构推进油缸的推力通过隔板进行加压，产生泥土压，这一压力作用于整个作业面，使作业面稳定，刀盘切削下来的碴土量与螺旋输送机向外输送量相平衡，维持泥土仓内压力稳定在预定的范围内。

在盾构通过火车站站场过程中采用匀速、连续、均衡施工。掘进过程中始终保证土仓压力与作业面水土压力的动态平衡，同时利用螺旋输送机进行与盾构推进量相应的排土作业，掘进过程中始终维持开挖土量与排土量的平衡，以保持正面土体稳定。

另外，做好掘进、拼装等各工序的衔接以及盾构队作业班的交接工作，尽量减少非工作时间。在掘进过程中，各关键岗位(盾构司机、管片拼装工、电瓶车司机、龙门吊司机)选用有丰富施工经验的人员，定岗定人。在施工过程中加强对机械设备的维修保养，尽量保证不因机械故障而停机，保证盾构机连续掘进。

6.2.2.2土压力设定

盾构在穿越火车站站场过程中需下穿火车站北广场地下空间、下沉广场、火车站南广场地下空间、北环快速路隧道等地下构筑物。下穿施工中需根据不同的地段选择不同的土压平衡模式，掘进过程中始终保证土仓压力与作业面水土压力的动态平衡。

土压力计算公式如下： P?K0?Hi?i?Q?whw

式中K0为静止土压力系数，一般通过试验确定，无试验资料时，可按参考

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值选取；粘性土取0.5～0.7。?为土的有效重度，单位KN/m3，H为计算点土层厚度。Q为渗透系数粘性土取0.3～0.5，?w为水的容重，h为水位深度。

w本工程计算取渗透系数Q为0.4，

根据北广场地下空间及下沉广场、南站房站场既有线及南广场地下空间各个工程节点的土层参数及隧道埋深的具体情况，计算四个工点的土仓压力。考虑到土质渗透系数较小，采用水土合算方法进行计算：

P0?K0?H

取静止土压力系数K0=0.6。

火车站北广场地下空间隧道隧顶埋深为17.9m，此段土仓压力为：

P0?0.6?(19.4?2?19.9?2.5?19.3?1.7?19.7?3.6?19.4?3.8?19.1?7.4)

?244.404kN/m2 =0.24MPa；

北下沉广场隧道隧顶埋深为19.7m，此段土仓压力为：

P0?0.6?(19.4?2?19.9?2.5?19.3?1.7?19.7?3.6?19.4?3.8?19.1?9.2)

?265.032kN/m2 =0.27MPa；

南站房站场既有线隧道隧顶埋深为19m，此段土仓压力为：

P0?0.6?(19.4?2?19.3?4.8?19.1?2?19.4?3?19.1?6?20.3?4.3)

?257.838kN/m2

=0.26MPa；

火车站南广场地下空间隧道隧顶埋深为21.5m，此段土仓压力为：

P0?0.6?(19.4?2.6?19.9?2.3?19.3?4.6?19.1?1.8?19.4?1.4?19.1?8?20.3?3.9)

?287.1kN/m2

=0.29MPa；

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在实际施工中，一般取1.1～1.2倍的静止土压力，因此土仓压力设定在0.26MPa～0.32MPa之间。在本工程实施过程中，根据实际情况和出土量及监测数据，土压力设定值可作适当的动态调整调整。 6.2.2.3出土量控制

盾构施工每环理论出土量计算公式为：

S=π/4×D×L

其中：D—盾构开挖外径（m） L—管片长度（m）

故本工程出土量S=3.14×6.41×1.2/4=38.72m

2

3

2

盾构掘进出土量控制在理论出土量的99%～100%之间，即38.34m～38.72 m之间。3 3

根据以往其他区间下穿铁路的成功经验，出土量严格控制在38m3左右。盾构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，严禁出土超线。 6.2.2.4同步注浆 盾构施工根据刀盘开挖直径和管片外径计算出每环理论施工空隙量，如图6.2-1所示。 盾尾注浆管 盾尾 浆液注入范围 图6.2-1 同步注浆示意图 空隙量计算公式为： 苏州轨道交通四号线IV-TS-04标 盾构下穿火车站站场专项施工方案

Q=π/4×L×（D-d2）

其中：D—盾构开挖外径（m） d—管片外径（m） L—管片长度（m）

故本工程计算建筑空隙量Q=（6.412-6.22）×3.14×1.2/4=2.50m3 计算每环建筑空隙量为2.50m3，因本工程盾构施工地层中以④2粉砂或粉层和⑤1粉质粘土层为主，同时依据我公司在苏州及类似地层的施工经验，实际注浆量取值为理论方量的200%～240%，即5.0m3～6.0m/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。在穿越地段掘进施工要加强地面沉降隆起监测，及时分析数据，调整盾构机掘进参数和注浆压力。

根据苏州2号线盾构施工经验，同步注浆浆液拟采用下表所示的准厚浆浆液配比。在施工中，根据地层条件、地下水情况及周边环境等，通过现场试验优化确定。同步注浆浆液的主要物理力学性能应满足下列指标：

表6.2-1 同步注浆准厚浆浆液配合比

3

2

序号 体积 1m3 消石灰粉煤灰膨润土黄砂水（Kg） （Kg） （Kg） （Kg） （Kg） 60 45 70 53 400 300 300 225 70 53 67 50 800 600 930 700 400 300 400 300 减水剂（Kg） 2 1.5 3 2.3 A 0.75m3 1m3 B 0.75m3 如上表所示，浆液分A型、B型两种配比，A型为正常段掘进注浆配比，B型为盾构始发段及接收段注浆配比。注浆量统计以人工计量为主，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，并做好计量记录备查。 6.2.3 试验段掘进与参数调整

通过试验段的掘进，调整好机械设备和后配台车、地面站场的配合一致性，确保盾构施工的安全性和连续性，并熟悉该段地质情况。按照设定的施工

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