长江隧道盾构掘进方案.doc
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1、上海长江隧道工程盾构江中段推进施工组织设计 1 目目 录录 1 1、编制说明、编制说明1 1.1、编制依据 1 1.2、编制目的及要解决的问题 1 1.3、前期准备工作 1 1.4、编制内容及主要结论 1 1.5、本方案组成 2 2 2、工程概况、工程概况3 2.1、工程简况 3 2.2、施工环境 3 2.3、工程规模 4 2.4、地质状况 6 2.5、工程难点 7 3 3、施工筹划、施工筹划9 3.1、施工工艺流程 9 3.2、工程场地布置 9 3.3、进度计划 9 3.4、人员配置(一条隧道) 9 3.5、主要施工设备(一条隧道) 10 3.6、主要材料(东线 3333 环、西线 3334
2、 环) 11 4 4、江中段盾构推进、江中段盾构推进12 4.1、控制标准 12 4.2、主要技术参数确定 13 4.3、泥水管理 15 4.4、泥水输送(输送状态)16 4.5、同步注浆 17 4.6、盾尾油脂及集中润滑材料的压注 18 4.7、管片接缝防水涂料的制作 19 4.8、管片拼装及防水 20 4.9、管片修补与堵漏方案 21 4.9.1、工地现场地面管片修补与止水材料、传力材料的粘贴.22 4.9.2、井下管片修补.22 4.9.3、管片渗漏水的封堵.24 4.10、轴线控制 24 4.11、地面沉降控制 25 4.12、隧道抗浮 26 4.13、施工运输 26 4.14、同步结
3、构施工 28 4.14.1、同步施工流程.28 4.14.2、预制构件制作.28 4.14.3、预制构件安装.29 4.14.4、道路结构现浇.29 上海长江隧道工程盾构江中段推进施工组织设计 2 4.15、隧道断面布置 29 4.16、盾构机的日常保养 30 4.16.1、盾构设备保养.30 4.16.1、盾构设备维修.31 5 5、工程难点的对策、工程难点的对策32 5.1、隧道通风及防火 32 5.2、刀具更换和轴承密封 34 5.3、盾尾钢丝刷更换 35 5.4、隧道内防火与救援 35 5.4.1、火灾的预防.36 5.4.2、防火材料的存储.37 5.4.3、焊接和切割.39 5.4
4、.4、电器设备的防火.40 5.4.5、应急疏散.40 5.5、连接通道施工 40 5.6、交通运输 41 6 6、施工测量与监测、施工测量与监测43 6.1、施工测量 43 6.1.1、平面控制测量.43 6.1.2、高程控制测量.43 6.1.3、联系测量.44 6.1.4、盾构姿态测量.44 6.1.5、地下平面控制测量.46 6.1.6、地下水准测量.47 6.2、施工监测 47 6.2.1、隧道沉降监测.47 6.2.2、西线隧道施工对东线隧道的相互影响监测.48 7 7、质量保证措施、质量保证措施49 7.1、质量方针 49 7.2、质量目标 49 7.2.1、工程质量目标分解.4
5、9 7.3、质量保证体系 50 7.3.1、质量组织保证体系.50 7.3.2、质量管理责任制.50 7.3.3、质量保证计划.56 7.3.4、制度保证体系.60 7.3.5、施工现场质量控制.61 7.3.6、原材料质量保证措施.67 7.3.7、计量保证措施.67 7.4、质量保证技术措施 68 7.4.1、平面控制网测设的技术要求与措施.68 7.4.2、施工质量保证措施.69 8 8、安全生产、文明施工与环境保护、安全生产、文明施工与环境保护70 上海长江隧道工程盾构江中段推进施工组织设计 3 8.1、安全生产 70 8.1.1、安全生产目标.70 8.1.2、安全管理组织.70 8
6、.1.3、安全生产管理.71 8.1.4、施工现场的安全生产措施.73 8.1.5、检查、检验的控制.77 8.1.6、事故隐患的控制.78 8.1.7、预防和纠正措施.78 8.2、文明施工 79 8.2.1、创建目标.79 8.2.2、管理组织.79 8.2.3、文明施工措施.79 8.2.4、保障措施.80 8.3、环境保护 81 8.3.1、全面运行ISO14001环境管理体系.81 8.3.2、环境方针.81 8.3.3、对持续改进和污染预防的承诺.81 8.3.4、对环境保护的管理措施.81 9 9、消防与防汛、消防与防汛( (洪洪) )防台防台85 9.1、消防措施 85 9.2
7、、防汛防台措施 86 1010、工程风险防范及应急预案、工程风险防范及应急预案87 10.1、工程风险分析 88 10.2、应急抢修材料设备 88 10.3、突发事件风险分析及措施 89 上海长江隧道工程盾构江中段推进施工组织设计 1 1 1、编制说明、编制说明 在认真总结东、西线隧道始发初推进的情况下,以科学性、可行性、可靠性 和经济性为指导原则进行编制。本方案用于指导上海长江隧道工程东线、西线两 条隧道江中段推进施工。内容包括江中段工程实施的施工筹划、施工方案,以及 工程质量、职业健康安全、文明施工、环境保护、消防与防汛(洪)防台、工程风 险防范及应急预案等措施。 1.11.1、编制依据、
8、编制依据 (1)、上海长江隧道工程设计图纸(上海隧道工程轨道交通设计研究院编制) (2)、上海长江隧道工程施工方案(投标书) ; (3)、现场调查成果资料; (4)、盾构机相关资料; (5)、ISO9001施工质量管理体系; (6)、ISO14001环境管理体系; (7)、GBT28001职业安全健康管理体系; 1.21.2、编制目的及要解决的问题、编制目的及要解决的问题 本方案的编制目的是为了能确保质量、安全的完成盾构江中段推进。连接通 道、盾尾检修更换、刀具更换、主轴承密封检测、施工阶段纵向通风防火救援等 具体见各专项方案。 1.31.3、前期准备工作、前期准备工作 根据东西线盾构出洞试推
9、进的情况,我们对施工中碰到的问题进行了认真研 究,为江中段施工提供了保障。在本方案编写前,我们深入研究了江中段的各类 相关基础资料,根据试推进的施工经验,并根据工程区域等资料,使本方案更为 切实可行。 1.41.4、编制内容及主要结论、编制内容及主要结论 根据相关要求,并结合本次江中段盾构推进的范围、内容和特点,本方案涵 盖以下内容: (1) 编制说明 上海长江隧道工程盾构江中段推进施工组织设计 2 (2) 工程概况 (3) 施工筹划 (4) 施工准备工作 (5) 江中段盾构推进施工技术 (6) 施工测量及监测 (7) 质量保证体系 (8) 安全生产、文明施工与环境保护 (9) 消防与防汛(洪
10、)防台 (10) 工程风险防范与应急措施 1.51.5、本方案组成、本方案组成 本方案由施工方案说明书和施工方案设计附图两部分组成。 附图主要包括: CJ/D/140/001/A 隧道平纵剖面图 CJ/D/140/002/A 盾构施工工艺图 CJ/D/140/003/A 现场施工总平面图 CJ/D/140/004/A 隧道高压电缆布置图 CJ/D/140/005/A 长江隧道 T2 标组织机构图 CJ/D/140/006/A 隧道土层断面图 CJ/D/140/007/A 圆隧道路面及内衬横断面图 CJ/D/140/008/A 隧道通风设备布设图 上海长江隧道工程盾构江中段推进施工组织设计 3
11、2 2、工程概况、工程概况 2.12.1、工程简况、工程简况 上海长江隧道设计为六车道双管双向隧道,施工采用两台 15430mm 的泥水 气压盾构,由浦东五号沟出发,两台盾构出洞前后间距 3 个月,向长兴岛推进一 次性穿越长江南港水域。隧道坡度平缓,最大坡度为 2.9,最小平面曲率半径为 R4000m。江中段隧道呈 W 型,江底最浅覆土约 14m,最深覆土约 21m。 长江隧道东线隧道和西线隧道之间每隔 830 米左右设置一条连接通道,共设 8 条连接通道,每处连接通道位置设置 4 环钢管片。在东线隧道最低点 SK2380.488、SK6830.978 以及西线隧道最低点 XK2380.498
12、、XK6830.526 处分别设江中泵房,共 4 座,采用球墨铸铁管片。 2.22.2、施工环境、施工环境 本工程水域部分主要是通航中的南港水道,属河床地貌类型,是长江流域地 区通往我国沿海地区和世界各大洋的重要通道。长江口系感潮河段,为中等强度 的潮汐河口。河口外为正规半日潮,河口内受潮波变形影响,为非正规半日浅海 潮。 根据崇明越江通道南港隧道段(水域部分)岩土工程勘察报告 ,工程沿线 附近存在两条沉船。该两条沉船在 2005 年 3 月已打捞出,并进行了相应的土方回 填。 隧道沿线长江底埋设有 2 条光缆。其中 1 号光缆铺设于 2003 年 3 月,埋深为 现自然河床下 3m 左右。该
13、条光缆基本上位于隧道的西侧,在浦东一侧于五好沟附 近入江,距隧道约 1500m,向北逐渐向隧道方向靠近,在距长兴岛岸线约 240m 附 近(里程约 K7+170)从隧道上方穿过至隧道的东面,并在长兴岛新开港以西约 350m 处登陆。 2 号光缆为海军于 1997 年进行铺设,据了解,当年的埋深亦为河床下 3m 左右。 该条光缆物探实测位置与竣工位置有所差异,尤其是在离浦东岸线 1400m 到 2600m 一段差异较大,应以光缆实测位置为准。该条光缆于五好沟附近入江,距隧道约 1300m,入江后方向先为近东北向,至离浦东段岸线约 2600m 处光缆改向为近北方 上海长江隧道工程盾构江中段推进施工
14、组织设计 4 向,与隧道走向基本一致,并由隧道的西面逐渐至隧道的东面,并在长兴岛新开 港以西约 300m 处登陆。 从地质图上看,两条沉船所在位置在隧道推进轴线附近,而隧道将有部分穿 越海军光缆。为了安全起见我们已成功打捞隧道附近的两艘沉船;由于隧道挖掘 是在光缆底部覆土近 20 米处,所以穿越时将不会对海军光缆的使用造成影响。 详见附图详见附图 CJ/D/140/001/ACJ/D/140/001/A 隧道轴线平、剖面图隧道轴线平、剖面图 2.32.3、工程规模、工程规模 (1)江中段隧道长度:东线 6740m;西线 6727m。 (2)轴线描述 东线江中段平面曲线设计表 表 2.3-1 序
15、号里程桩号圆曲线半径(m)长度(m) 1SK0+683.14 SK0+799.76R=4419.9116.62 2SK0+799.76 SK2+815.66 直线 2015.9 3SK2+815.66 SK3+760.52R=6015.2944.86 4SK3+760.52 SK4+095.84 直线 335.32 5SK4+095.84 SK5+343.49R=5984.81247.65 6SK5+343.49 SK7+404.61 直线 2061.12 7SK7+404.61 SK7+423.14R=602518.53 西线江中段平面曲线设计表 表 2.3-2 序 号 里程桩号 圆曲线半径
16、 (m) 长度 (m) 1XK0+681.87 XK2+812.82 直线 2130.95 2XK2+812.82 XK3+762.91R=5984.8950.09 3XK3+762.91 XK4+088.04 直线 325.13 4XK4+088.04 XK5+342.39R=6015.21254.35 5XK5+342.39 XK7+409.36 直线 2066.97 上海长江隧道工程盾构江中段推进施工组织设计 5 东线江中段隧道纵坡、竖轴线设计表 表 2.3-3 竖曲线(m) 序 号 变坡点桩号 变坡点 高程 凸半 径 凹半 径 切线长外距 坡度 (%) 变坡点 间距 (m) 竖曲线 间
17、直坡 段长 (m) -2.900801.860485.240 1SK1+285.00-36.46220000230.9521.333 -0.5901050.0001050.000 2SK2+335.00-42.66040000190.6200.454 +0.3603255.0001062.490 3SK5+590.00-30.85040000239.1580.715 -0.8301365.0001365.000 4SK6+955.00-42.22012000223.9782.090 5SK7+954.79-13.226 +2.900999.790449.610 西线江中段隧道纵坡、竖轴线设计表
18、 表 2.3-4 竖曲线(m)序 号 变坡点桩 号 变坡点 高程凸半 径 凹半 径 切线长外距 坡度 (%) 变坡点间 距(m) 竖曲线间 直坡段长 (m) 1XK0+481.87-13.210 -2.900803.130423.230 2XK1+285.00-36.46220000230.4931.328 -0.5901050.0001050.000 3XK2+335.00-42.66040000190.6200.454 +0.3603255.0001060.560 4XK5+590.00-30.85040000237.6420.706 5XK6+955.00-42.11612000223.
19、5222.082 -0.8301365.0001365.000 上海长江隧道工程盾构江中段推进施工组织设计 6 6XK7+951.23-13.226 +2.900996.230530.400 (3)隧道管片和防水密封垫 隧道管片:外径 15000mm,内径 13700mm,环宽 2000mm,管片厚度 650mm,楔 形量为 40mm。 隧道衬砌采用单层管片,为通用环楔形管片,每环由 10 块管片构成。其中标 准块 7 块(B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7),邻接块 2 块(L1,L2),封顶块 1 块(F)。 普通环管片由钢筋混凝土管片构成,混凝土强度等级为 C60,抗渗等级为 1.
20、2MPa,钢筋采用 HPB235 级、HRB335 级钢。采用全圆周错缝拼装工艺,在加强隧 道整体性的同时,可以通过通用环楔形管片的旋转,来满足隧道轴线和推进施工 的需要。 管片环与环之间用 38 根 M30 的纵向斜螺栓相连接,每环管片块与块间以 2 根 M39 的环向斜螺栓连接,环向斜螺栓共 20 根。采用微量内八字的小封顶,拼装时 纵向搭接 1200mm、径向推上,然后纵向插入。为增强管片抗剪能力和减小踏步, 在连接通道及江中泵房范围内管片上增加了剪力销。 (4)圆隧道道路结构 圆形隧道的车道板结构采用预制构件和现浇钢筋混凝土相结合的形式。预制 部分为道路中间的一块“口”字形预制件,两侧
21、道路为现浇结构。 2.42.4、地质状况、地质状况 (1) 勘查工作背景 水域隧道段详勘及长兴岛陆域段初勘工作于 2003 年 8 月完成;浦东陆域试验 段详勘工作于 2003 年 12 月完成;在取消原江中 2 号井后的补充勘察初步设计后, 由于补充线路方案调整,进行必要的补充勘察以满足施工图设计及施工要求。根 据业主要求,补勘资料与已有资料汇总后,于 2005 年 10 月 21 日出具全线报告。 (2) 地质勘查报告 根据地质勘探报告,本掘进区段范围内的地质资料从上至下依次为:1人工 填土、2江底淤泥、3灰黄色砂质粉土、3灰色砂质粉土、1灰色淤泥质粉 质粘土、灰色淤泥质粘土、1灰色粘土、
22、2灰色粘质粉土、3灰色粉质粘土、 上海长江隧道工程盾构江中段推进施工组织设计 7 3t灰色粘质粉土、1-1灰色粘质粉土、1-2灰色砂质粉土层、2f灰色粉细砂, 其中2灰色粘质粉土层含微承压水,1-2灰色砂质粉土层含承压水。 详见附图详见附图 CJ/D/140/001/ACJ/D/140/001/A 隧道轴线平、剖面图隧道轴线平、剖面图 (3) 浅层气和沉船探测 根据物探报告,在 XK1+400XK2+100 区域可能存在浅层气,弥散状分布于 层中下部,而在 XK2+350、XK1+500 附近水域江底存在两条沉船。针对存在的浅层 气我们在补勘的该段沿线路中轴线布置了浅层气释放孔,孔距为 50m
23、,孔深为 30m,共 15 个。综合该区域浅层气释放孔和勘探孔的施工情况,勘探孔内未发现 有浅层气溢出现象。 两沉船处已作爆破处理。为查明沉船位置处浅部土层的沉积状况,在两沉船 位置处各布置 3 个浅部土层鉴别孔,孔深为 15m,以便进行观测。 (4) 盾构在勘探土层中可能遇到的问题及应对 1) 、1、1 和3 等软粘性土在盾构施工开挖时土体将会有一定的回 弹;并具有明显触变及流变特性,易破坏,因此在盾构掘进过程中应适当控制速 率,避免对土体产生过大的扰动,以减少施工后的沉降。 2) 、3、2、2、3t 及1-1 等粉性土透水性强,在一定的动水力作用 下易产生流砂现象,导致掘进面不稳定;且土层
24、突发性的涌水和流砂易引起地面 沉降。施工时可采取控制泥水压力波动范围及泥浆比重等措施加以预防。 3) 、当盾构穿越软硬不均的土层时,易引起盾构工作面压力的不稳定,设计 施工应合理采取相应的措施加以防范。 4) 、2 层为微承压含水层,其下的、层为承压含水层,在盾构施工时应 防止承压水突涌现象的发生。勘探施工过程中,无明显的天然气溢出现象,但施 工时仍需予以注意,必要时采取适当的应对措施。 5) 、盾构掘进过程中应加强对长江大堤、光缆等的监护,确保区间盾构的结 构及周围环境的安全。 2.52.5、工程难点、工程难点 江中段盾构施工存在以下几个难点: (1) 隧道通风。本隧道直径大、距离长且纵坡面
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