盾构过铁路施工组织设计 - 图文

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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一、编制依据与原则

1.1编制依据

（1）苏州市轨道交通四号线Ⅳ-TS-04标土建工程相关设计资料、招标文件、投标文件、合同文件、工程地质勘测资料；

（2）国家现行有关施工及验收规范、规则、质量技术标准，以及苏州地区在安全文明施工、环境保护、交通组织等方面的规定；

①《地铁设计规范》（GB50157-2003）；

②《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299-2003)； ③《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2008）； ④《地铁工程防水技术规范》（GB50108-2001）； ⑤《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）；

⑥《城市轨道交通工程测量规范》（GB5038-2008）； ⑦《城市测量规范》（CJJ8-2011）； ⑧《工程测量规范》（GB50026-2007）；

(3)本工程施工图纸、现场调研、上海铁路局关于设计方案审查意见函； (4)《铁路技术管理规程》；

(5)《铁路营业线施工安全管理办法》 铁办[2008]190号； (6)《铁路营业线施工安全管理补充办法》铁运〔2010〕51号； (7)上铁运发[2012]586号《上海铁路局营业线施工安全管理实施细则》； (8)上铁工发[2010]117号《上海铁路局营业线施工工务安全监督管理办法》； (9)上铁运函[2011]1435号文《关于公布<车站行车（监控）室管理制度>的通知；

(10)建工函[2009]260号文《大型机械临近营业线施工管理规定》； (11)沪高建[2011]70号《安全生产管理办法》、沪高建[2011]69号《关于落实重大事故隐患项目负责人现场旁站（或带班）制度的通知》；

（12）国务院令第639号《铁路安全管理条例》； （13）《铁路线路维修规则》； （14）《铁路工务安全规则》；

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（15）上海铁路局上铁运发［2012］586号《关于公布〈上海铁路局营业线施工安全管理实施细则>的通知》；

（16）上铁运[2014]359号《上海铁路局转发中国铁路总公司关于印发〈铁路营业线施工安全管理办法补充规定〉的通知》；

（17）上铁师[2014]299号上海铁路局关于重新公布<上海铁路局营业线施工、检修作业驻站安全防护办法>的通知》；

（18）上铁运函[2014]697号《上海铁路局关于明确施工管理有关事项的通知》；

（19）上铁工函[2006]915号《关于加强加强线顶管施工安全管理的通知》； （20）本工程现场考察所获取的构筑物、管线等调查资料；

（21）苏州轨道交通二号线火车站站～三医院站区间盾构穿越火车站技术措施、总结及相关经验；

(22)我公司对施工现场实地勘察、调查资料及类似工程施工经验。

1.2编制原则

为确保所穿越的火车站北广场地下空间、火车站下沉广场、南北中央联系通廊、火车站南广场地下空间、北环快速路隧道的正常运营，将地铁施工对火车站及相关配套结构的影响降至安全要求之内，保证盾构机安全、平稳、快速的下穿火车站站场，特依照以下原则编制此方案：

（1）坚决以火车站运营安全做为第一准则，制定有效防范措施及应急处置措施，确保盾构穿越过程火车站运营的安全；

（2）根据施工工况、技术条件、荷载特性、工程地质及水文地质条件，科学、合理、安全、有效的进行方案编制；

（3）依据施工设备、现场施工条件、参考国内其他盾构穿越铁路施工经验和相关技术规程进行编制；

（4）满足铁路部门对营运铁路各相关点位的安全运营指标控制要求； （5）满足业主、设计要求，达到设计及规范中铁路线路控制指标的要求； （6）参考国内其他盾构穿越铁路的技术总结，结合本工程实际情况及2号线火车站站～三医院区间穿越铁路经验总结的地层沉降规律编制。

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二、工程概况

2.1工程简介

1、苏州市轨道交通4号线区间隧道工程简介

苏州轨道交通4号线连接了相城区、姑苏区、吴中区、吴江区松陵镇等重要组团，是苏州市南北方向的骨干线路，与轨道交通2号线共同支撑城市发展副轴。

4号线苏州火车站站位于苏州站站房下方，已结合苏州站改造工程施工完成，两端预留盾构进出洞条件，苏州站改造工程已预留两端盾构区间通过条件。两端区间分别为苏锦村站～苏州火车站站区间和苏州火车站站～北寺塔站区间。

该两个区间采用盾构法施工，采用加泥式土压平衡盾构。结构断面形式如下：

图1-1 盾构隧道横断面图

单圆盾构衬砌：隧道内径为5500mm，外径6200mm，衬砌厚度350mm。采用单层装配式衬砌，衬砌环全环由六块组成，即一块小封顶块K、两块邻接块B和三块标准块A构成。环间采用错缝拼接方式，管片采用M30弯螺栓连接，环宽为1200mm。管片结构参数见下表：

表1-1 盾构管片结构参数

管片 内径 管片 外径 管片 管片 螺栓 厚度 分块 类型 环向 纵向 混凝土 抗渗 拼装 螺栓 螺栓 等级 等级 方式 C50 P10 错缝 拼装 5500mm 6200mm 350mm 6块 弯螺栓 12套 16套 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

苏锦村站～火车站站区间线路始于苏锦村站，出站后以半径350m的曲线下穿广济北路电力钢管杆，侧穿苏锦街道社区服务中心人防及平川路上的陆川桥，下穿朱家河桥，之后以半径350m的曲线下穿苏站路北城市广场及地下通道和火车站北广场地下空间后到达苏州火车站。

区间线路最小曲线半径350m，左线长796.382m，右线长796.941m，总长1591.323m。左右线路中心距13.0～17.4m。区间线路纵坡为单坡，最大坡度11.423‰，隧道埋深9.8～19.2m。

本区间施工筹划:7号盾构机从苏锦村站南端盾构井始发，先右线，到达苏州火车站站后调头掘进左线，回到苏锦村站后解体吊出。

火车站站～北寺塔站区间线路始于苏州火车站站，出站后下穿火车站南广场地下空间，通过车站风井，下穿北环快速路隧道，向东南方向以半径500m（右线520m）的曲线依次下穿外城河、平门城墙楼、铁路新村、桃坞才苑别墅群、西大营住宅楼、苏州桃花坞木刻轩年画博物馆、苏州公交公司宿舍楼，之后再以半径为360m（左线350m）的曲线下穿名人馆、官厍巷住宅楼、丝绸博物馆、绸缎炼染二厂、桃花坞大街38号商住楼，侧穿市保健筑朴园，国保建筑北寺塔等建筑，沿人民路向南，最后到达北寺塔站。

区间线路最小曲线半径350m，左线长1342.205m，右线长1344.298m，左右线总长2686.503m。左右线路中心距13.0～17.0m。区间线路纵坡呈“V”型，最大坡度25‰。隧道埋深11.3～21.0m。

本区间施工筹划：8号盾构机从北寺塔站站北端盾构井始发，先右线，到达苏州火车站站后调头掘进左线，回到北寺塔站后解体吊出。

图1-2 盾构施工组织

2、苏州火车站站场工程简介

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苏州火车站改造工程为铁路苏州站新客运用房，位于原苏州火车站位置。整个车站规模为七站台十六线（包括四条250～350KM时速正线），地下为地铁2号线和4号线上下层平面交叉设站通过。整个站区南临北环路，北临苏站路，东西侧为苏虞路和广济路。车站主站房南北长310米,东西长470米，平面功能上由南站房、北站房和中央候车大厅组成，整体建筑平面承\工\字型布局。建筑地上两层，地下三层；建筑一层中部为站台层，南北站房为进站大厅和售票大厅，层高为8.7米；二层为候车室，空间高度约13米。承\工\字型平面屋盖覆盖整个站房及部分南北站前广场。地下一层为出站大厅兼城市过街地下通道，层高为11.55米；地下二层为地铁2号线站台层和换乘厅，地下三层为地铁4号线站台层。站房建筑面积（不包括地铁）约8.7万平方米。

站房主体结构为钢筋混凝土框架结构体系。楼盖为大跨度预应力梁板体系，梁最大跨度为34米。一层架空轨道及站台部位结构为预应力混凝土箱型梁结构，箱梁跨度54.6米。站房屋盖结构为双向空间钢管桁架结构，桁架截面为菱形，菱形单元宽度为11m，高度为8m。

图1-3火车站站场平面图一

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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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土仓土压、掘进速度、总推力、刀盘转速、出土量、同步注浆量、注浆压力、浆液稠度、二次注浆压力和注浆量等施工参数，结合地面监测的沉降大小对参数进行合理的调整，最后得出盾构穿越站场时的施工参数，确保火车站站场地段的地面、建筑物的沉降满足各方的要求。对施工过程中的各项参数做好详细记录。

1、试验段控制管理

本工程选择80m～100m盾构隧道作为试验段掘进，掘进控制管理主要有八个方面，并将其做为主要的控制指标:

a、土仓压力； b、推进速度； c、总推力； d、排土量；

e、刀盘转速和扭矩； f、注浆压力和注浆量； g、浆液质量； h、盾尾油脂注入量；

为了模拟过铁路段，将特定几处拟定为铁路位置，对各种参数及功能分阶段进行测试。

假定在某阶段地表累计沉降达到控制指标，则该阶段主要通过持续的二次注浆进行控制，同时根据监测情况对注浆量及压力进行调整。如监测过程中任意单日累计沉降达到控制指标，须及时组织二次注浆,二次注浆采取多次少量的原则,直至沉降值及沉降速率得到控制。

盾构在穿越铁路前、中、后各阶段时，依据监测的实时数据和实际情况及时的采取调整注浆压力和注浆量来有效的控制土体的沉降，从而保证土体的稳定性。

为此，在施工中，应详细记录每一环的盾构参数，经过分析后及时调整下一环技术交底中的各项参数，经过不断的监测、调整循环，优化施工参数，达到试验段施工的目的。

根据试验段的掘进，对盾构机各个功能进行系统的检查和测试，确保各个系

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统运转正常、有效、可靠。根据下一阶段区间的特点，对施工过程中可能采取的措施进行阶段性试验，主要根据地面沉降情况，确定本工程的注浆量和注浆压力。

试验段掘进完成后，应立即召开技术分析会，对采集的各项参数数据进行全面分析，主要分析盾构通过时盾构姿态偏差、推力与土压力、同步注浆量和注浆压力等相关数据与地面监测日变化率、累积沉降量的对应变化关系，确定在该区间地质情况下，满足沉降控制量时的盾构施工各项参数，为盾构下穿火车站时各项参数的设定提供指导，为成功下穿站场打下良好基础。

通过试验段的盾构掘进，使施工人员进一步摸清机械性能，提高操作性能和相互间的协调与配合，提高盾构掘进时的管理水平和对突发事件的应急处置能力，真正做到以信息化管理指导施工。

2、试验段施工控制措施：

隧道施工质量控制，主要从材料进场、盾构掘进线型、管片拼装、隧道轴线、螺栓复紧、管片密封垫及传力衬垫粘贴、管片碎裂缝及渗漏水、地面沉降、原材料检查及复试情况入手，严把各道工序。

?材料进场质量控制

主要材料如管片、螺栓、拌浆材料（粉煤灰、膨润土、黄砂等）等在进场时安排技术人员把关、部分材料严格按设计及规范要求取样送检，所有材料使用前班组再进行核验。

?隧道掘进拼装质量控制

在盾构掘进、管片拼装质量控制的过程中，针对区间复杂的线型情况，加强技术监控、跟班指导，及时为现场解决管片纠偏、姿态调整、管片拼装方式等问题。

管片由管片车运到隧道内后，由技术员对管片类型、龄期、外观质量和止水条粘结情况等项目进行最后一次检查，检查合格后方可卸下。管片经双轨梁按安装顺序进行管片吊装作业。

管片选型以满足隧道线型为前提，重点考虑管片安装后盾尾间隙要满足下一掘进循环限值，盾构机的油缸行程不要差值过大，确保有足够的盾尾间隙，以防盾尾直接接触管片。

?管片防水材料粘贴质量控制

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施工掘进期间，密封垫、传力衬垫粘贴时均是贴一环盖一环用一环。安排技术人员现场旁站指导，加强监控，确保隐蔽工程满足标准及设计的要求。

?同步注浆质量控制

同步注浆是盾构掘进中必不可少的一道工序，由此，浆液稠度、注浆量、注浆孔位等重点加强质量监控。 6.3 盾构下穿铁路掘进技术措施 6.3.1 施工参数控制

严格控制施工参数，减少对土体的扰动，稳定各项施工参数，保证盾构掘进的连续性，尽量减少盾构推进中的挤压作用和同步注浆作用等施工因素对周围土体的影响。盾构施工中要求不减速施工，对沉降严格控制。

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。

控制好盾构轴线与盾构纠偏幅度，避免轴线控制引起的超挖现象。单环轴线纠偏幅度控制在+5mm之内。同时针对曲线段超挖，通过加大盾构铰接装置的使用力度，预先计算好曲线偏转量，控制曲线超挖和曲线掘进扰动，以利于沉降控制。然后根据每环的测量结果和管片四周间隙情况，对盾构机下一环的推进提供精确依据，及时调整各区千斤顶的伸长量。盾构机操作人员严格执行指令，谨慎操作，对初始出现的小偏差及时纠正，尽量避免盾构机因纠偏过大对线性产生影响，以减少对地层的扰动，并为管片拼装创造良好的条件。 6.3.2 土体改良

根据资料显示穿越火车站南广场地下空间阶段隧道下部处于⑥1粘土层，刀盘面板可能会结泥饼并且螺旋机排土可能不畅，利用刀盘、土仓壁、螺旋输送机上的加泥孔，向各处土体加入膨润土和泡沫，以改善渣土的流塑性以防止刀盘结泥饼，减少螺旋机排土扭矩。

膨润土和泡沫的作用：

① 使盾构机前方土压计反映的土压更加准确； ② 减少螺旋出土扭矩，确保螺旋机出土顺畅；

③ 减少盾构前方土体的挤压；及时填充刀盘旋转之后形成空挡，对控制

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 盾构机前方土体压力机地面沉降有利。 ④大幅减低土体与刀盘摩擦系数，具有润滑保护刀盘的作用。 ⑤加强出土控制与观察，并适当调整盾构掘进参数及渣土改良工作。 6.3.3 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，一是盾构掘进面的前方可能产生较大的地表隆起，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，见图6.3-1。 ①②③④⑤沉降曲线开挖面盾尾盾构机①先期沉降 ②盾构开挖面沉降或隆起 ③盾构通过时沉降 ④盾尾空隙引起的沉降 ⑤后续沉降 图6.3-1 盾构施工过程中地面隆陷纵断面曲线 可见，盾构机在通过时的沉降比较明显。为了保证盾构通过期间铁路稳定，利用平径向注浆孔（位于盾构机中部），通过盾构机内膨润土系统进行注浆，采用优质膨润土填补盾构机掘进时刀盘与盾体之间产生的间隙，减少土体的沉降。 图6.3-2 径向注浆示意图

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6.3.4 盾尾防漏

盾尾密封油脂是防止漏浆的关键因素，在穿越火车站站场时要控制好油脂的注入时间与注入压力，保证其连续不问断注入。如发生漏浆现象，应暂停掘进，连续泵送盾尾油脂直到不再漏浆后方可连续掘进。

我项目部选用进口知名品牌CONDAT(康达特)盾尾密封油脂。我公司在苏州轨道交通1号线、2号线多个项目使用本品牌油脂，其性能稳定，密封、润滑效果良好。在通过苏州火车站站场段油脂注入量50kg/环（正常段40kg/环），确保盾构穿越过程中盾尾密封良好。

若在掘进施工中发生漏浆现象，且暂时无法阻止漏浆，则使用现场配备的海绵条实施应急封堵。即将海绵条沿环向全周围嵌入盾尾壳体与管片间的缝隙，防止继续漏浆而造成地面沉降。海绵条单块长度=管片长度+100cm，尺寸为150x150mm。

6.3.5 同步注浆与补浆措施 ? 同步注浆

同步注浆实施对直接影响地面沉降控制效果，是地面沉降控制的根本。考虑曲线施工，提高注浆填充率至200%～240%，按照该注入率，每环注浆量为5m3左右，同时适当提高同步注浆压力，注浆压力控制在0.30MPa左右（同步注浆注浆压力应大于开挖面的土压力，按照经验值一般可控制在1.5～1.8倍的静止土压力范围内），注入操作严格按照操作规程进行，保证注浆设备工作正常、时常检修与保养。并注意注浆作业结束后对管路的清洗，避免管路堵塞现象的发生。

由于盾构机盾尾间隙75mm,因此在盾构掘进时，应注意掘进与注浆的同步性，坚持“掘进时及时注浆、不注浆不掘进、保证浆液质量和同步注浆数量和压力双控制”的原则进行同步注浆工作，减少和消除沉降的发生。

? 二次注浆与跟踪注浆

二次注浆：考虑对隧道结构影响，注浆压力控制在0.5MPa之内，注浆量随注浆压力进行控制，持续注入；

考虑到对盾尾的影响，以及注浆影响范围，二次注浆位置选取在盾尾后5环以后的位置。当盾尾脱出位置单次沉降超过1.5mm以上或盾尾发生渗漏现

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象，选取盾尾后部5～15环位置进行注浆加以控制。

跟踪注浆：根据地面沉降检测反馈，及时对沉降明显地段进行跟踪注浆，跟踪注浆位置选取在沉降位置附近，由两侧开始向中间补充注入。注浆压力控制在0.5MPa之内。跟踪注浆坚持平稳、持续的注入原则，以地面沉降检测情况为指导，保证持续对沉降进行控制，注浆压力逐步提升，先低后高、平稳注入。

同时，在铁路范围内，做好连续补浆准备，搭设移动平台，保证车架通过后同样能够及时控制，二次注浆在过铁路及特殊部位时要遵循“及时、少量多次”的原则。

? 注浆压力控制措施

严格控制注浆压力，注浆过程中，安排专人严格对注浆压力进行控制并记录并观察隧道结构变化。同时对注浆作业进行监督，避免注浆压力过大影响隧道结构造成不良后果，同时防止注浆压力过高导致浆液突窜至地面污染地表。 6.4火车站南北端头冷冻加固施工 6.4.1端头冷冻加固技术要点

本工程火车站站北端头位置处于下沉广场下方，南端头位置处于中央南北联系通道下方，顶部为国铁7、8号站台。特殊的地面环境使得盾构始发与到达风险性大，根据本工程特点及以往地铁隧道盾构始发（到达）工程施工的经验，提出以下技术要点。

（1）为保证盾构始发（到达）的安全、可靠，根据盾构掘进速度以冻结孔施工和冻结达到设计强度、冻结厚度所需时间，计算出盾构推至冻结板块处的距离，开始冻结孔的施工及积极冻结。通过检测确认冻结帷幕达到设计强度、厚度，并与槽壁完全胶结后，进行槽壁破除，拔管，盾构始发（到达）施工。

（2）在冻结帷幕外围拱顶部设置一排卸压孔，必要时进行冻胀卸压，加强对上部管线的保护。

（3）利用布置的卸压孔作为后期融沉控制的注浆孔，在盾构始发（到达）后根据监测加强对土体的注浆，防止地面沉降。

（4）加强地面检测，在加固区上方和周边管线等处设监测点，监测施工过程中的沉降变化情况。

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（5）在始发（到达）口附近管片上增设注浆孔，进行后期融沉注浆。 （6）利用管片上注浆孔进行跟踪注浆（始发与到达区域的管片增加注浆孔），减少融沉。

6.4.2 施工方法与施工主要工序 6.4.2.1施工方法

根据工程地质条件及其它施工条件，确定采用“工作井内钻孔水平冻结加固”的施工方案。即：在工作井内利用水平冻结和部分倾斜孔冻结加固地层，使盾构机外围及开洞口范围内土体冻结，形成圆柱加板块、强度高、封闭性好的冻结帷幕。详见图盾构始发(到达)土体加固帷幕图7.2-1。

图6.4-1 盾构始发(到达)土体加固帷幕图 6.4.2.2施工工序

根据工期安排，对盾构始发与到达的冷冻施工，通过测温孔观测计算，确定冻结帷幕交圈、冻土与槽壁完全胶结，并达到设计强度后，盾构推进到离圆柱冻结帷幕一定距离处，开始破除洞口槽壁0.5米，然后施工探孔，无泥、无水流出，冻结效果良好，再将槽壁完全破除，槽壁破除过程中土体继续加强冻结。

冻结站安装与钻孔施工同时进行，钻孔施工结束即可转入冻结器安装和冻

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结阶段。水平地层加固和盾构始发（到达）的主要施工工艺及顺序见图7.2-2。

冻结孔施工 施工准备 冻结站安装 冻结器系统安装 检测系统安装 积极冻结运转 槽壁破除50cm 探 孔 槽壁破除 开洞口内冻结管拔除 盾构推进 盾构到达

图6.4-2 施工工艺流程图

6.4.3冻结孔施工 6.4.3.1冻结孔的布置

根据冻结帷幕设计，冻结孔按近水平角度布置，冻结孔数54个。 圆柱体冻结孔沿开洞口φ7.5m圆形布置，开孔间距为0.76m（弧长），冻结孔数31个，长度为11.4m（南、北布设相同），冻结管规格选用φ89×10mm。靠近底板位置的冻结孔钻进空间不够，需如图所示调整。

板块冻结孔沿开洞口Ф5.1m、Ф2.7m圆形布置。其中中圈孔开孔间距为1.135m，冻结孔数为15个，冻结孔长度3.6m（南、北一样）；内圈孔开孔间距为1.172m，冻结孔数为7个，冻结孔长度3.6m（南、北一样）；开洞口中心布设1个冻结孔，冻结孔长度3.6m（南、北一样）。冻结孔的布置详见图7.3-1圆柱体水平冻结孔图和图7.3-2冻结孔施工平面图。

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图6.4-3圆柱体水平冻结孔图

图6.4-4 冻结孔施工平面图

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6.4.3.2测温孔、卸压孔等布置

共布置12个测温孔，深度为2.5米目的主要是测量冻结帷幕范围不同部位的温度发展状况，以便综合采用相应控制措施，确保施工的安全。测温孔管材选用Φ32×3.0mm20#低碳钢无缝钢管。

距上部最外圈冻结孔2.0m处分别水平布置9个卸压孔兼注浆孔，间距1.5m，深度为5米，卸压孔采用Ф32×3mm无缝钢管。具体见图7.3-2中所示。 6.4.4钻孔施工

6.4.4.1冻结孔钻孔施工工艺 如图6.4-5所示。

生产准备 钻场施工 测量定孔位 安 装 搬迁、找正 调试安装 正常钻进 纠 偏 成孔测斜 测 斜 试 压 单孔完成 图6.4-6 冻结孔钻孔施工工艺流程图

6.4.4.2定位开孔及孔口管安装

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