无锡市地铁1号线工程盾构区间工程施工设计方案.doc

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1、XX市地铁1号线工程盾构区间施工方案第一章 工程概况第一节 工程位置、范围及主要工程量一、工程位置XX市地铁1号线15标位于XX市滨湖区,包括一站三区间,即高浪路站以及市苏区间、苏高区间以及高落区间。具体位置见图1所示。图1-1 工程位置示意图二、工程范围及规模本标段共包含三区间分别是：落霞路站高浪路站区间、高浪路站苏锡路站区间和苏锡路站市民广场站区间,区间线路设计见下图。图1-2 盾构区间施工内容图表1-1 区间线路设计表区间名称落霞路站高浪路站高浪路站苏锡路站苏锡路站市民广场站区间里程SK21+391.016SK22+216.568SK22+399.068SK23+431.750SK23+

2、580.150CK24+711.034线路长度左线长825.552m右线长825.552m左线长1055.8740m左线长1032.682m短链23.192m左线长1129.277m右线长1130.884m短链1.607m联络通道兼泵房所处的位置SK2+802.500YSK22+947.500YSK23+150.000最小曲线半径本区间为直线段350m650m最大坡度242524线间距13m13m15m13m15m随顶埋深9.4514.5m9.215.65m9.7116.35m第二节 设计概况一、结构设计本标段盾构隧道设计为双线圆形隧道,隧道内径为5500mm。二、管片设计本标段盾构区间衬砌采

3、用预制钢筋砼管片错缝拼装,管片环宽1200mm,厚350mm,每环由6块组成,采用C50防水混凝土,抗渗等级大于P10。管片类型为标准环加左、右转弯环,环与环间以16根M30纵向螺栓相连,块与块之间以2根M30环向螺栓紧密相连,每环管片共16根纵向连接螺杆和12根环向连接螺杆。图1-3 盾构管片示意图三、盾构到达及始发端头地基加固盾构施工前对工作井端头一定范围内土体进行加固,加固措施采用旋喷桩配合搅拌桩,加固区域间图1-4。始发端加固长度为9m,到达端加固长度为8m,端头地下连续墙接缝处采用单排800600双管旋喷桩进行止水及补强,搅拌桩加固区采用850600三轴搅拌桩,其中A区水泥掺入量为2

4、0%,B区水泥掺入量为15%。加固宽度为管片外径两侧3米,加固深度为隧道顶部以上3米至底部以下3米。图1-4 盾构端头加固图四、联络通道本标段共设置有3个联络通道与泵站合建,分别位于三个盾构区间中部。联络通道尺寸2.52.9m,废水泵站有效容积按22.15m3。联络通道及泵站采用水平冷冻法施工。冻结法的设计和施工专门委托具有相应资质的单位进行。地层加固范围为区间上下行线隧道中心线以内,隧道顶以上3m,泵站底下3m或隧道底下3m以内。联络通道初期支护采用：钢拱架+钢筋网+250mm厚C25喷射混凝土；二次衬砌采用350mm厚的C35模筑防水混凝土。五、洞门设计区间隧道与车站、盾构井的接口处需要设

5、置洞门环梁,其内径为5500mm,外径6700mm,沿隧道方向的长度根据管片排版和实际掘进情况确定,一般控制在400mm800mm。洞门结构设计为钢筋混凝土,混凝土的强度等级为C40,抗渗等级为P10。六、防水设计要求区间隧道防水等级为二级,顶板不允许滴漏,结构表面不允许漏水,结构表面可有少量湿渍。第三节 工程条件一、施工环境标段内共包含三个盾构区间,其中落霞路站高浪路站盾构区间基本沿南湖大道走向苏锡路市民广场站盾构区间基本沿大观路走向,高浪路苏锡路站盾构区间连接南湖大道与苏锡路。南湖大道与苏锡路均为双向四车道城市主干道,车流量较大。图1-4 南湖大道图 1-5苏锡路 2、周边建构筑物本标段盾

6、构区间主要沿观山路及南湖大道布置,其中落霞路高浪路区间位于观山路下,苏锡路站市民广场站位于南湖大道下,高浪路站苏锡路站盾构区间连接南湖大道与观水路。沿线见构筑物较少,区间主要穿越沿线跨路构筑物,其中落霞路站高浪路站盾构区间下穿在建中高浪路高架桥及DN2200供水管,盾构区间距离高浪路高架桥桥墩基础最近为3.7m；苏锡路站市民广场站盾构区间北侧为新建金匮公园,内有55m高的人工堆土山,区间下穿尚贤桥及DN1200深埋污水管；高浪路站苏锡路站盾构区间下穿丽观桥。二、地质条件1、工程地质高浪路站位于南湖大道路面下,场地地形平坦,地面标高一般在3.253.83m之间。整个场地地貌单元属长江三角洲太湖冲

7、湖积平原。图1-7 尚贤桥 图1-8 丽观桥本站岩土分层特征由上至下依次为：2层素填土；灰灰黄色,该层土为路基土及绿化带内素填土,路面下0.30.4m为沥青路面,其下为三合土,以粘性土为主,混石灰,密实；路基两侧绿化带中为素填土,含大量植物根茎及虫孔,土层结构松散。该层土全场分布,工程特性差。 1层粘土第一硬土层：第四系全新统上段河湖相沉积物,黄褐色灰黄色,可塑硬塑,含铁锰质结核,夹青灰色条纹,有光泽,干强度高,韧性高。2层粉质粘土夹粉土：第四系全新统上段河湖相沉积物,灰黄色,可塑,局部软塑,含氧化铁斑点,夹青灰色条纹,稍有光泽,干强度中等,韧性中等,下部以粉质粘土为主,夹粉土博层,局部粉土含

8、量较高。厚度:1.203.50m,平均2.30m；层面标高:-3.00-0.990m,平均-1.83m；层面埋深:4.706.50m,平均5.59m。3层粉土夹粉质粘土：第四系全新统上段河湖相沉积物,灰色,很湿,稍密中密,夹薄层粉质粘土,含云母碎屑,切面粗糙无光泽,韧性低,干强度低,摇振反应。层粉砂：第四系全新统中段河湖相沉积物,灰色,饱和,中密,含云母碎屑,韧性低,干强度低,摇振反应迅速。1-1层粉质粘土：第四系上更新统上段河湖相沉积物,灰色灰褐色,可塑硬塑,含钙质结核,团块状结构,切面光滑,有光泽,韧性高,干强度高。1层粘土第二硬壳层：第四系上更新统上段河湖相沉积物,灰黄色,硬塑,局部可塑

9、含铁锰质结核,切面光滑,有光泽,韧性高,干强度高。2-1层粉质粘土夹粉土：第四系上更新统上段河湖相沉积物,黄灰色灰色,可塑,夹薄层粉土,含铁锰质氧化物,稍有光泽,干强度中等,韧性中等。2层粉质粘土：第四系上更新统上段河湖相沉积物,黄灰色青灰色,可塑,含铁锰质氧化物,切面较光滑,稍有光泽,韧性中等,干强度中等。1层粉质粘土：第四系上更新统上段滨湖河口相沉积物,灰色,软塑,夹粉土团块,含少量云母碎屑,切面光滑,稍有光泽,韧性中等,干强度中等。2层粉砂：第四系上更新统上段滨海河口相沉积物,该层土在本站点为粉土,灰色,流塑,局部软塑,含少量贝壳碎屑,切面光滑,稍有光泽,韧性中等,干强度中等。1层粉质

10、粘土：第四系上更新统下段河湖相沉积物,黄灰色,可塑硬塑,含钙质结核,切面光滑,稍有光泽,韧性中等,干强度中等。2-2层粉土夹粉质粘土：第四系上更新统下段滨海河口相沉积物,灰色,很湿,中密,夹少量粉质粘土,含云母碎屑,韧性低,干强度低。摇振反应迅速。3层粉质粘土：第四系上更新统下段滨海河口相沉积物,灰色灰黄色,可塑,含钙质结核,切面光滑,稍有光泽,韧性中等,干强度中等。4层粉砂粉土：第四系上更新统下段滨海河口相沉积物,该层土在本站点相变为粉土,灰色,很湿,中密,含云母碎屑,韧性低,干强度低,摇振反应迅速。盾构始发及到达位置地层详见图1-91-21。图1-9 落高区间右线始发地层 图1-10落高右

11、线达到地层图1-11 落高区间左线始发地层图1-12落高浪左线达到地层图1-13高苏区间右线始发地层 图1-14高苏区间右线达到地层图1-15高苏区间左线始发地层 图1-16高苏区间左线达到地层图1-17苏市区间右线始发地层 图1-18苏市区间右线达到地层图1-19苏市区间右线始发地层 图1-20苏市区间右线达到地层盾构区间洞身主要位于1-1层粉质粘土、1层粘土,局部位于3层粉土夹粉质粘土、1淤泥质粉质粘土、层粉砂,盾构上部覆土主要为2层粉质粘土夹粉土、3层粉土夹粉质粘土中、1淤泥质粉质粘土,盾构下部覆土主要为1层粘土、2层粉质粘土。区间洞身各土层所占比例见下图。图1-21 盾构区间地层比例图

12、2、水文地质XX地处江南水网区,属长江流域太湖水系,区内地表水系极其发育,内河水位主要受大气降水和太湖排水影响,并受人为控制,常年水位1.401.70m,其年变幅1.0m左右。XX地区历史最高洪水位为3.05m。 拟建场地在勘察深度范围内地下水主要为赋存于第四系全新统及上更新统中的潜层含水层、浅层弱承压水层、深层承压水层3个,对本工程施工有影响的含水层特征如下：表1-2 地下水作用评价表序号名称位置含水层描述备注1潜水主要埋藏在表填土层水位埋深约0.601.00m左右,相应标高2.852.92m左右2微承压水主要分布于3层粉土夹粉质粘土及层粉砂层中层面埋深8.309.90m,厚度4.734.8

13、3m3第承压含水岩组位于2层灰色粉砂中,水量较大稳定水位标高为-4.68m,层面埋深29.8035.90m,层厚1.102.00m根据水文地质资料,本工程施工范围内地下水对混凝土结构无腐蚀性；在长期浸水条件下,地下水土对钢筋混凝土结构中钢筋无腐蚀,在干湿交替条件下,对钢筋混凝土结构中钢筋无腐蚀性；对钢结构具有弱腐蚀性。场地微承压水对砼无腐蚀性,对钢结构有弱腐蚀性,对砼结构中钢筋无腐蚀性。3、工程地质及水文地质对施工影响的分析根据地质勘探资料,本场地在勘探深度范围内无地裂隙、岩溶、土洞、河岸滑坡及浅层活动断裂等不良地质作用存在。三、施工条件1、施工用电业主在本标段提供630KVA变压器2台,20

14、00KVA开关柜2台,可满足施工用电要求。2、施工用水业主在本标段提供DN80自来水接口2处,可满足本标段施工用水要求。本标段所处位置污水管路、雨水管路畅通,场地内排水可经三级沉淀后排放至就近的市政排水管网系统中。I / 94第二章 盾构区间施工重难点分析及对策一、如何科学组织盾构始发到达是本工程的一大重点原因分析：本工程盾构区间共包含3个区间,分别为落霞路站高浪路站盾构区间,高浪路站苏锡路站盾构区间、苏锡路站市民广场站盾构区间,盾构始发及到达次数频繁,共需6次始发6次到达。盾构始发端头主要位于33、4及51等软弱地层中,地层稳定性差,含水丰富,如何科学的组织盾构始发及到达的安全及技术管理是本

15、工程施工的一大重点及难点。主要对策： 对端头地层进行加固。针对端头地层性质,盾构端头井加固措施采用800mm600mm双重管高压旋喷桩配合850mm600mm三轴搅拌桩。加固后的土体应具有良好的均匀性、自立性、止水性,且无侧限抗压强度及渗透系数满足设计要求。 在端头地层加固施工完毕之后,对加固区域进行垂直取芯以及在洞门处均匀布置九个水平探孔,用以检测加固效果。如有问题及时进行补充加固,确保盾构进、出洞的安全。 做好洞口防水密封。盾构进出洞时,预先安装洞门圈预埋钢环,帘布橡胶板以及折叶式压板等洞门密封装置并确保其能有效使用。 盾构出洞时,在出洞前从刀盘的开口向盾构土仓内填塞土坯基本充填满土仓,可

16、使盾构机在切入掌子面时就可建立一定的土压,防止出洞时掌子面发生大面积坍塌。出洞段应根据洞门圈深度、盾构机尺寸等正确计算出盾构开始旋转刀盘以及开始同步注浆的里程,并通过同步注浆将洞门圈回填密实。 采用二次或三次到达方案,在刀盘脱出洞门前,采用水泥水玻璃双液浆对盾尾空隙进行回填； 对进洞口的10环管片采用14槽钢通过管片吊装孔进行拉紧,确保在盾构反推力较小的情况下,管片环间的缝隙不至于加大,造成管片间因密封失效而发生渗漏； 加强盾构在出洞、进洞段的掘进控制。控制好盾构姿态,在保证出碴量正常、同步注浆回填密实的前提下,尽量快速完成盾构的出洞与进洞。同时,充分考虑到由于对端头地层进行了加固处理,地层物

17、理力学性质所发生的改变,掘进时防止盾构姿态突然变化。 进出洞洞门钢圈在施工时内径有意识放大适当尺寸,确保盾构机顺利进出洞。 施工前制定详尽应急预案,提前做好资源储备。二、严格控制地表沉降、确保沿线建构筑物安全是本工程的重点原因分析：本标段区间隧道大部分敷设于观山路和南湖大道路面下,路面较宽,路两侧建筑物较少。区间隧道施工影响范围内的建筑、河流、桥梁主要有：规划高浪路高架桥、永昌桥、丽观桥、尚贤河桥和贡湖大道污水管道。其中区间盾构距离高浪路高架桥桩基最近净距仅3.75m,距离永昌桥桩基最小净距仅7.31m,距离丽观桥桩基最小净距仅3.99m,距离尚贤桥桩基最小净距仅8.46m,距离贡湖大道污水管

18、道最小净距仅3.29m。因此,区间隧道盾构法施工变形控制要求高、对沿线建筑物的保护是本工程的重点和难点。主要对策： 提前沟通,掌握沿线建构筑物参数 盾构掘进前与各建构筑物所有单位沟通,了解各建构筑物具体位置里程及设计情况,掌握建构筑物设计标准及各种性能指标,为盾构掘进速度及各种控制参数的确定提供基础资料。 控制推进速度 穿越建构筑物前对穿越里程进行准确量测,提前20环改变掘进参数,控制盾构机基本推进速度保持在2cm/min。推进过程速度保持稳定,确保盾构均衡、匀速地穿越,减少盾构推进对前方土体造成的扰动,减少对周边环境的影响。 控制正面土体压力 在盾构机机头距离桩基15m时,盾构机正面土压力设

19、定适当减小。尽可能减小盾构机掘进过程中盾构推力对桩基础的影响。 控制出土量 盾构的挖掘断面每环理论出土量pD2L/4p6.421.2/438.58m3/环。在盾构穿越建筑物过程中,应将出土量控制在理论值的98即37.8m3/环左右,保证盾构切口上方土体能有微量的隆起。 盾构姿态控制 在盾构穿越过程中,必须认真复核,确保盾构方向及姿态的准确,防止由于纠偏过于频繁对土体扰动过大,使得土体结构发生改变,使得沉降及变形超标。 控制同步注浆量及注浆压力 盾构机盾尾穿越钻孔桩后,开始同步注浆,此时同步注浆压力及同步注浆量均适当减小,在确保填充完全的通知,尽可能较小对桩基础的扰动。 盾尾油脂注入 在穿越桩基

20、础时,加大盾尾油脂的注入量,防止在穿越过程中出现漏水、漏砂。 穿越建筑物期间加强建筑物沉降变形观测,尤其是津桥和国家发展银行,穿越前增设水平位移观测点及沉降观测点,穿越时加强检测频率,对检测信息及时进行动态分析,第一时间内反馈指导施工。第三章 施工总体部署第一节 总体施工方案本标段盾构区间采用2台8号盾构及9号盾构6340土压式盾构机由高浪路站向两侧始发,其中8号盾构由高浪路站北端头右线始发,掘进至落霞路站后调头完成落霞路站高浪路站区间左线,然后盾构站外过站由高浪路站南端头左线始发掘进至苏锡路站吊出；9号盾构由高浪路站南端头右线始发,掘进至苏锡路后站外过站后由苏锡路站西端头右线始发,掘进至市民

21、广场站调头完成市民广场路站苏锡路站区间左线后由苏锡路站吊。施工程序间下图3-1图3-1 盾构掘进顺序图盾构隧道采用装配式钢筋混凝土管片衬砌,管片外径6200mm,内径5500mm,厚350mm,环宽1.2m,为3+2+1型3块标准块、2块邻接块和1块封顶块,拼装时采用错缝拼装、弯曲螺栓连接。管片接缝粘贴三元乙丙橡胶弹性密封垫。管片与围岩之间的环形间隙采用水泥砂浆同步注浆回填。盾构隧道水平运输采用38Kg/m钢轨铺设单线、35T变频电机车牵引重载编组列车运输,由2列编组列车完成材料和碴土的水平运输。垂直运输由二台45/15T门吊下料、提升与翻卸碴土。盾构始发、到达端头加固采用搅拌桩加固、搅拌桩与

22、围护之间采用旋喷桩的施工填充方法。搅拌桩桩直径850mm,环向间距600mm,平面加固为隧道轮廓外3m,剖面加固范围隧道轮廓外3m,进出洞加固区长度分别为9、8m。联络通道施工待盾构左右线均穿越通道后进行,采取冷冻法施工,施工前上报专项施工方案。洞门施工均安排在隧道掘进完成之后进行,利用调头、拆卸、吊出时安排施工,避免交叉作业。洞门施工前拆除零环管片,并凿除管片背后砂浆,人工铺设防水层,安装钢模板,泵送混凝土入模。第二节 施工总体平面布置一、施工总平面布置原则及说明本标段施工场地布置主要集中于高浪路站,由于高浪路站东侧紧邻正在开发的尚锦城大型物业开发区,车站位于南湖大道路面下,为把本项目施工对

23、周边的影响降至最低,合理利用现有施工场地,场地规划主要按以下原则布置：施工场地作为施工组织的重要资源,严格按照合同文件和设计图纸提供的施工条件和施工要点进行布置,做到合理可行。根据现场施工总体安排及交通运输的需要,施工临时用地以满足施工生产和现场管理为主,尽量少占用周边地块,同时,满足合同文件中的交通疏解要求。充分考虑市容及环境保护,施工设施布置在满足生产规模和施工工艺的要求下,做到整齐美观、安全防火。二、 施工总平面布置图本期场地布置主要为满足高浪路站2台盾构的始发及掘进,场地平面布置见图。第三节 施工进度计划一、盾构掘进进度指标盾构机组装机调试：25天盾构掘进：8环/天二、施工进度计划见图

24、3-3三、关键线路图3-2图3-3第四章 盾构区间施工方法及技术措施第一节 区间隧道施工方案概述一、本标段盾构工程施工条件 标段盾构隧道长度：在本工程中需进行盾构施工的长度约为5993单线延米；隧道覆土厚度最小约9m,最大约17m;平面最大纵坡度为25,最小坡度为2；隧道最小转弯半径：350m,掘进方向误差：不超过100mm；隧道内净空：5.5m,管片外径6.2m；计划进度：全断面皆为较地层弱底层计划掘进速度3040mm/min,平均日进度68环单线；二、环境条件本区间主要在南湖大道和观山路下穿越,盾构沿线主要穿越高浪路高架桥、永昌桥、丽观桥、尚贤河桥及贡湖大道污水管道。地表沉降量控制：盾构掘

25、进施工地表面允许隆陷值为1030mm。三 、区间地质特点盾构穿越的地层主要位于1-1层粉质粘土、1层粘土,局部位于3层粉土夹粉质粘土、1淤泥质粉质粘土、层粉砂。四、复杂周边环境及环保要求本标段施工时使用的辅助材料如油脂、泡沫等废物和弃碴运输不能对环境造成污染,对粉尘、噪声、排污、交通疏解等可能与周边环境产生干扰的问题进行控制,减少对周边环境的影响。第二节 盾构机的选型及设备配置本标段盾构穿越的地层主要位于1-1层粉质粘土、1层粘土,局部位于3层粉土夹粉质粘土、1淤泥质粉质粘土、层粉砂。根据以上分析我们拟选用小松土压平衡盾构进行本标段区间工程施工。一、盾构机主要功能及和技术性能指标1、土压平衡盾

26、构机工作原理土压平衡盾构机工作原理见下图。图4-1土压平衡盾构机的工作原理2、盾构机主要部件的几何尺寸盾构机主要部件尺寸见下表。表5-1盾构机主要部件尺寸表序号结构直径长度1刀盘6360mm3前盾6340 mm3500mm4中盾6340 mm2240mm5盾尾6340 mm2435mm6整机58.4m3、推进系统盾构机一共有22根推进油缸分成四组,油缸的具体位置及分组情况见下图4-2所示,22根推进油缸的最大行程都是2150mm,最大总推力为37730kN。盾构机掘进方向控制就是通过调节四组油缸推力大小来实现。4、铰接系统盾构机配置有前置式铰接油缸,铰接油缸分布和分组如下图4-3所示,通过控制

27、四组铰接油缸伸出长度能够实现盾构机转弯和上下坡,方便盾构机的姿态控制。通过使用铰接油缸盾构机能够通过的最小曲线半径为150m。图4-2盾构机推进油缸分布图图4-3盾构铰接油缸分布和分组示意图5、管片拼装机新型小松盾构机的管片拼装机含有6个自由度,能够实现管片左右旋转、上下伸缩、前后移动、前后摇摆、左右摇摆和左右偏转等动作,能够更灵活的控制管片姿态,提高管片拼装质量,管片拼装机的结构如图4-4所示。6、盾构机刀盘刀盘为辐条面板型,中间支持方式,如图4-5所示,在各辐条及面板上设置了切削刀具,可以顺时针或逆时针回转对开挖面进行掘削,刀盘开口度40%保障碴土顺利进入土仓,对本工程中的粉土、粘土等土质

28、都能很好地适应。图4-4管片拼装机结构示意图图4-5刀盘面板示意图在刀盘上配置安装边刮刀12把、中心刀1把、主切削刀78把、先行刀66把、周边先行刀4把、仿形刀2把及5个注入口。刀具如表4-3所示。表4-3 刀具形式主切削刀周边先行刀中心刀7、密封系统包括主轴承密封和盾尾密封。主轴承密封主要由唇形密封和MY密封组成,分为内外两道；盾尾密封为三道钢丝密封刷,在钢丝密封刷间,有12道油脂管路向盾尾密封注入专用密封油脂,以提高密封效果及可靠性。唇形密封和MY密封如图4-6所示,盾尾密封如图4-7所示。图4-6唇形密封和MY型密封图4-7盾尾密封示意图8、碴土改良系统盾构机配置有加泥系统和泡沫系统两种

29、碴土改良系统,碴土改良系统的选用主要根据地质情况确定,加泥系统适用于改良砂质土而泡沫系统适用于改良粘性土。向土仓内加泥能够增加土仓碴土中细小颗粒的含量,在砂性土层的开挖面形成泥膜增加碴土的止水性,防止涌水、涌砂的发生。向土仓加入泡沫起到润滑碴土的作用,增加粘性土的流动性,防止螺旋机堵塞和刀盘结泥饼。碴土改良系统如下图4-8所示。图4-8碴土改良系统9、同步注浆系统如图4-9所示,盾构机配置有四路注浆管路,每路管路含三根管,这三根管分别是A夜管、B液管和清水管,通过控制三根管路通断状态能实现A、B浆液注入和A、B注浆管清洗等功能,如图4-10所示。10、信息采集及监控系统盾构机上安装有大量压力传

30、感器、行程传感器、温度传感器、流量传感器等元件,这些元件检测到的信息输入到盾构机PLC进行集中处理,盾构操作人员根据盾构PLC的反馈信息进行操作,同时PLC还能将信息处理结果传输给监控单元,监控单元能够显示PLC采集和处理后的信息并且储存这些信息,盾构信息采集和监控系统如下图4-11所示。图4-9盾构机注浆管路分布图图4-10盾构机注浆管路工作图图4-11盾构信息采集及监控系统二、盾构施工配套设备选型1、轨道运输设备盾构掘进时所需要运输的主要为碴土、管片、砂浆料及其它辅助材料,每循环掘进出碴材料运输由1列列车完成,1列列车由1辆牵引机车、3节碴车、1节砂浆车、2节管片车组成,如图4-12所示。

31、1台盾构机配置2列编组列车循环使用。图4-12列车编组示意图根据计算每掘进一环需要出碴土约为38 m3,需要同步注浆的浆液量为3.5 m3,需要一环6块管片,需要使用一台35t电机车来运输。每辆碴车的容积设计14 m3,三辆碴车就能装42 m3碴土,浆车的容积设计为6 m3,两辆管片车,每辆管片车装三块管片。所以,一组列车能够满足掘进一环的需要,具备快速施工的能力。35t电机车碴量参数见下表5-4,碴车、浆车和管片车的参数见下表5-5。表4-4电瓶车主要技术参数表项目技术参数项目技术参数机车型号JXK-35持续牵引力72kN粘着重量35t持续速度10.5km/h变频器额定容量250kVA最高速

32、度25 km/h传动方式交流传动轨距900 mm电池容量620AH最小曲线半径25 m额定功率220 KW外型尺寸8.2m1.55m2.4 m起动牵引力91 kN电瓶连续工作时间10h表4-5碴车、浆车和管片参数表项目碴车浆车管片车外形尺寸35701500251048801500226034001500550工作容量14 m36 m315T轨距900mm900mm900mm2、充电机充电机的选择应根据机车电瓶容量确定,每台机车有2组电瓶,本标段隧道工程共配置4台机车共有8组电瓶,电瓶充电时间为8小时,充电电流最大100A,因此需要充电机的数量为4台,充电机规格型号为：KCA100A-380V。

33、3、垂直提升设备每台盾构机配置一台45/15t门吊。碴箱装满土的重量约为30t,三块管片的重量约为12t,所以门吊能满足使用要求。门吊布置情况请参照本施组3-2施工现场平面布置及说明相关内容,38t门吊参数见表4-6,门吊施工过程见图4-13。表4-6门吊主要技术参数表项目技术参数项目技术参数型号45t/15t副钩起升速度1.08-10.8m/min起重量主钩45t,副钩15t小车运行速度2-21m/min工作级别M6大车运行速度5-37.8m/min跨度25.2m轴距9500mm主钩起升速度15m/min20m/min总功率140kW主钩起升高度26m长宽高30.51512.5m卸料高度2.

34、5m总重量114T图5-13 门吊工作示意图4、砂浆搅拌设备砂浆搅拌设备采用JS500双卧轴搅拌机及PLD1000配料机组成搅拌站,为盾构机施工提供砂浆。每台盾构机配用一座搅拌站,生产能力为2530m3/h。每循环最大需要砂浆量为3.5m3,则生产3.5m3砂浆所需时间为T=3.5m325m3/h60min8.4min,故在碴车卸碴的同时进行砂浆的生产,就能保证盾构掘进所需的砂浆量。5、通风设备通风方式根据地铁隧道盾构施工情况选用机械压入式通风方式,风管采用1m的拉链式软风管,通过盾构风管储存箱进行延伸,将新鲜空气压入盾构机后配套设备末端,再由后配套上的二次通风设备将新鲜空气压入盾构机前端和各

35、作业空间。选用SDF-N10对旋轴流式通风机,通风机主要参数：风量1100m3/h,风压3140Pa,功率372 kw。按照每班工作人员12人,每人每小时新鲜空气需要量30m3计,则该风机远远满足施工的需要。6、碴土二次运输设备碴土外置运输采用挖掘机和自卸汽车进行装运。根据车站提供的场地条件,合理科学的在门吊出渣口附近集土坑储碴,为不影响交通,夜间再把碴土经自卸汽车外运到弃碴场。挖掘机斗容量选用0.8m3,规格为PC200；自卸汽车15辆,每辆载重15t。根据环境保护和文明施工的要求,碴车采用全封闭结构以避免碴土沿线外漏。7、其它主要设备盾构施工还需要配置其它设备,如地层处理设备、盾构组装及调

36、头设备、供水及排水设备、运输设备、注浆设备、维修保养设备等。第三节 端头加固施工方案盾构施工前对工作井端头一定范围内土体进行加固,加固措施采用旋喷桩配合搅拌桩。始发端加固长度为9m,到达端加固长度为8m,端头地下连续墙接缝处采用单排800600双管旋喷桩进行止水及补强,搅拌桩加固区采用850600三轴搅拌桩,其中A区水泥掺入量为20%,B区水泥掺入量为15%。加固宽度为管片外径两侧3米,加固深度为隧道顶部以上3米至底部以下3米。为防止始发或到达位置加固效果不理想产生渗漏水,在端头位置设置3口备用降水井。盾构端头加固已编制专项施工方案、现已施工完成并检测合格,在此不再详细论述。第四节 盾构始发施

37、工方案及工艺一、相关定义说明反力架/始发台反力架是为盾构始发提供推进反力的钢架结构；始发台是支撑盾构机并使盾构机沿其轨道向前推进的钢架结构,包括两侧支撑盾构或管片的三角支撑架。洞门防水装置指安装于洞门圈上,在盾构始发时起到止浆、止水作用的帘布橡胶板、折叶压板、钢丝刷第二道密封、注脂管等辅助施工设备。负环管片/0环管片安装在盾构井内,支撑于负环钢管片及反力架上的钢筋混凝土管片,为盾构始发掘进提供反推力的管片,其中部分位于盾构始发井内称为负环管片,部分位于洞门圈内的管片称为0环管片。二、始发条件盾构始发时要求具备下列条件：1始发井的主体结构完成,并具备足够的强度；2车站结构底板完成,具备安装轨道的

38、条件；3地面各种管线架设完成；4反力架、始发台、轨道、人行踏板等加工完成,数量足够始发使用；5电瓶车、砂浆车、管片车等运输设备安装调试完成；6盾构机主机安装调试完成、同步注浆系统安装调试完成。7各种材料、机具准备充分、到位,各种方案、预案制定并完善。8端头加固完成并经过检验。9洞门密封安装完成。三、始发端头工程地质及水文情况1始发端头工程地质情况盾构始发掘进范围内存在33粉土夹粉质粘土层、4粉砂、51淤泥质粉质粘土、61-1粉质粘土、61粘土。地层较软,含水量丰富。始发端头水文地质情况拟建场地在勘察深度范围内地下水主要为赋存于第四系全新统及上更新统中的浅层含水层、浅层弱承压水层各、深层承压水层

39、3个。四、盾构始发施工步骤及技术措施盾构始发主要内容包括：洞门凿除、始发台定位安装、洞门密封安装、洞内轨线铺设、电瓶车下井、盾构机下井拼装、反力架下井安装、负环管片拼装、开始始发等工作内容,始发流程见图4-14始发流程图。始发台定位安装轨道铺设电瓶 电瓶车下井洞内轨线铺设五号拖车下井四号拖车下井三号拖车下井二号拖车下井一号拖车下井双梁及螺旋输送机下井盾构主机下井反力架下井安装负环管片拼装洞门密封安装洞门凿除开始始发图4-14 始发流程图五、始发台的定位与安装盾构始发台底部采用钢结构,主要承受盾构机的重力和推进时的摩擦力,盾构在组装时需对主机进行前后移动,结构设计还需考虑盾构前后移动施工的便捷和

40、结构受力。本标段盾构始发台与负环管片支撑同时连接在一起组成整体结构,在钢梁上设置钢轨作为盾构机导向轨道。基座就位后通过横向和斜向进行加固,两边使用横梁与始发洞口的预埋件进行焊接加固。盾构始发台详见图4-15盾构始发台示意图。六、洞门防水装置安装洞门密封安装顺序为：洞门圈预埋钢环车站主体结构施工时已经预埋安装双头螺栓帘布橡胶板圆环板扇形折页压板垫圈螺母,如图4-16所示。安装前需检查确认的相关事项：1检查钢环与洞内预留钢筋之间焊接是否牢固；2仔细检查预埋钢环螺栓孔内是否清洁,如有杂物堵塞需进行清理；3双头螺栓丝扣是否完整,确保螺栓与钢环间连接牢固；图4-15盾构预埋钢环板帘布橡胶密封板折叶压板固

41、定螺栓固定螺栓预埋钢环板预埋钢环板固定螺栓管片折叶压板折叶压板管片注浆浆液进洞前状态盾构进洞时状态管片拼装后的状态图4-16 洞门密封安装图待确认完毕后,首先安装双头螺栓,安装结束后应保证其栓结牢固。随后进行帘布橡胶板的安装铺设及圆环板的安装,结束后安装扇形折页压板,在折页压板的安装过程中应使其沿洞门圆周均匀分布；最后配以垫片、螺母进行栓结固定,并保证其足够牢固。在始发掘进过程中,为避免刀盘在推进时损坏帘布橡胶板,可以在帘布橡胶板外侧及刀盘外边沿涂抹黄油以起到润滑作用。七、洞内轨线铺设盾构井前部负环部分内侧采用掘进段标准轨枕,盾构井后半部分通过加工型钢轨枕,与设计钢轨底表面平；后配套拖车采用I

42、38轨为临时轨道,10槽钢为临时轨枕,待负环拆除后重新配置轨道及道岔。八、反力架安装盾构始发架为钢结构预制成榀,盾构始发架位置按设计轴线准确放样,安装时按照测量放样的基线,吊入井下就位,并设置支撑加固,盾构始发架加工图见图4-17。盾构始发架下采用钢板调平坡度。反力架受力计算：1设计条件盾构推力计算：盾构断面积S：32m2单位面积推力t取42T/m2安全系数取1.4 盾构推力T=St=32*42*1.4=1880T2作用于钢后靠的荷载计算：负环管片作用于钢后靠上荷载总周长L=pD=19.5m作用于钢后靠的均布荷载为q=T/L=1880T/19.5m=96T/m与钢后靠接触的是开口环管片,由3块

43、B块组成,另外3块管片受力由p形支撑及609钢支撑传递到钢后靠上。因此,钢后靠受力情况如下图418所示：图418钢后靠受力示意图3梁A-C：梁A-C为800mm800mm20mm矩形管,管片对后靠的荷载最终全部传递到梁A-C上。取顶部斜撑至下部第一道钢支撑之间型钢支撑进行验算。上图为后靠受力模型图。求得支座反力：求得：Ra178.07T Rb105.08T Rc=547.24T最大弯矩为,见下图419后靠弯矩示意图所示。图419后靠弯矩示意图Mmax61.87Tm80080020矩形管的抗弯截面模数W为15828.8 cm3s=M/W=61.87 Tm /15828.8cm3=39.1MPas=210Mpa所以梁A-C梁满足要求,即本工程后靠体系满足要求。4刚度计算ymax=5ql4/384EIE:弹性模量210GpaI: 80080020矩形管惯性距633152cm4ymax=5ql4/384EI=5*96*2704/384*210*103*633152=0.05cm=0.5mm556c工字钢双榀支撑验算A、强度验算Ra=178.07吨截面面积A=157.78cm2