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汽车城站盾构区间盾构掘进施工方案.doc
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1、 目 录第一章 设计依据及原则11.1设计说明11.2设计依据21.3设计原则2第二章 工程概况32.1工程概况32.2地质概况32.3水文概况42.4结构设计概况42.5 防水及防蚀设计概况4第三章 盾构掘进总体部署53.1盾构掘进施工总体方案53.2施工总体安排5第四章 盾构机设计选型64.1盾构机选型64.2工程特点及选型依据64.2.1各部功能描述74.2.2盾构机辅助施工设备配置7第五章 盾构区间掘进施工方案115.1.1掘进工况115.1.2盾构机下井吊装、组装及调试115.1.3盾构始发155.1.4盾构掘进205.1.5泥水循环与处理系统的管理235.1.6管片背后空隙同步注浆
2、及管片二次注浆填充315.1.7管片拼装355.1.8盾构到达385.1.9盾构机解体405.1.10泥水盾构下穿小桥施工425.1.11泥水盾构在岩溶发育地区掘进445.1.12泥水盾构上软下硬区域掘进445.1.13盾构带压开仓换刀作业455.2盾构区间隧道防水及防腐蚀施工组织及方法说明565.2.1防水原则、防水重点、防水要求565.2.2防水构造简述565.2.3防水材料的技术性能565.2.4防水施工及主要技术措施575.2.5防腐蚀措施64第六章 排水防洪方案656.1水害风险分析及排水防洪目的656.2排水防洪施工措施656.4应急准备666.5应急响应66 第七章 施工测量68
3、7.1.1地面控制测量687.1.2地下控制测量687.1.3盾构区间施工测量697.1.4施工测量方式717.1.5控制测量成果的检查与检测717.1.6施工测量的组织和管理71 飞鹅岭站花都汽车城站盾构区间盾构掘进施工方案第一章 编制依据及原则1.1编制说明在认真研究广州市轨道交通九号线【施工1标】土建工程施工项目合同文件、飞鹅岭站花都汽车城站盾构区间设计图纸、详勘、补勘资料和现场实际的基础上,针对本工程的特点,结合我部人员在城市地铁工程中的施工经验,本着“组织合理,技术先进,经济可行,优质高效,简明扼要,重点突出”的原则编制本标段工程施工组织设计。其主要内容由以下几个主要部分组成:1)工
4、程概况工程概况是在承包合同的合同条件、技术规范和施工设计图纸的基础上,结合施工现场调查情况,对于编制本部分相关的重要内容进行的综述。2)施工管理及资源配置针对承包合同所提出的安全、质量、文明施工和工期要求,根据施工组织中所涉及到的施工方法,从施工现场管理、劳、材、机等诸方面进行资源配置优化,提出既符合本标段工程特点,又体现我部优势的配置方案。3)施工组织及施工方法施工组织及施工方法是本部分的核心内容。在编制过程中,依据合同文件和施工设计图纸,结合工程特点和我部的施工能力对合同范围内涉及的各单项技术按设计、施工要求进行了细化;根据我公司的施工经验,从施工全局出发,以“技术先进、质量可靠、经济合理
5、、安全有效”为原则,策划施工方案和工期计划,确定相应施工方法。4)施工保证措施根据本标段工程施工特点,结合我部人员的施工管理经验,以安全、优质、按期、经济地完成本标段工程施工为目标,提出了各项工程目标和实现工程目标所采取的施工技术、质量、安全等保证措施。1.2编制依据1)广州市轨道交通九号线【施工1标】土建工程合同文件及有关问题澄清的函。2)广州市轨道交通九号线【施工1标】飞鹅岭站花都汽车城站盾构区间施平纵断面图。3)广州市轨道交通九号线【施工1标】飞鹅岭站花都汽车城站盾构区间隧道与车站接口设计图。4)飞鹅岭车站、花都汽车城站、出入段明挖段及盾构区间周边建(构)筑物及管线调查报告。5)地下铁道
6、工程施工及验收规范(GB502991999)2003版6)盾构法隧道施工与验收规范(GB 50446-2008)7)地下防水工程质量验收规范(GB50208-2011)8)国家及地方政府颁布的有关法律、法规。1.3编制原则1)以确保安全为前提,具有可操作性。2)选择合理施工方案,降低工程造价。3)采用先进、成熟、有效的施工方法。4)积极推广应用新技术、新工艺、新材料、新设备,保工期、保安全,优质高效地完成本标段的施工任务。5)采用ISO9002质量认证体系标准,对施工过程进行全方位质量控制。6)采用先进科学的检测手段,利用信息反馈指导施工。7)严格执行广东省、广州市有关文明工地的标准,做好文明
7、施工和环境保护。第二章 工程概况广州市轨道交通九号线施工1标土建工程飞鹅岭站花都汽车城站盾构区间以飞鹅岭站为起点,沿风神大道向东,经过花港大道路口后下穿风神桥、A007小河涌桥改建后箱涵、途中下穿两个涵洞及A013小桥后在九谭路口到达区间的设计终点花都汽车城站。2.1工程概况飞鹅岭站花都汽车城站盾构区间隧道双延米4516.69m,区间起止里程Z(Y)DK0+771.800Z(Y)DK3+029.800。线路沿双向6车道的风神大道向东前进,先后通过花港大道口、红棉大道路口后,到达位于风神大道上方的花都汽车城站。本区间线路基本沿直线前进,只有两个曲线段,在靠近飞鹅岭站附近曲线半径R=5000m的左
8、转弯曲线长149m,在靠近花都汽车城站附近曲线半径R=2000m的右转弯曲线长211m。线路两侧多为25层建筑物,大多数为天然基础。开发程度不高,对隧道有影响的建(构)筑物主要有A003风神桥、A007小桥改建后箱涵及A013小桥。飞鹅岭站花都汽车城站盾构区间线路纵断面为V形坡,最大坡度为5,线路埋深为1213.5m,隧道顶覆土67.5m。本区间隧道埋深较浅,盾构隧道主要穿越地层及隧道上部地层为粉细砂层、中粗砂层、砾砂层、可塑冲洪积粘性土层、硬塑冲洪积粘性土层。隧道底部多为残积粘性土全风化带强风化带,部分地段为可塑冲洪积粘性土层软弱地层,需要进行地面加固。线路范围内揭示大量土洞和溶洞存在。区间
9、设3个联络通道,3个联络通道均采用地面加固竖井开挖的方式施工。2.2地质概况1)地形、地貌花都区呈北高南低之势,北部为丘陵地带,南部为广花盆地,形成东北向西南倾斜的地形。本区间位于广花盆地边缘,属于河流冲洪积平原,地势平坦宽广。地面高程1020m。2)地层岩性区间范围上覆地层主要为人工填筑土(Q4ml),全新统冲洪积(Q3+4al+pl)砂层、粉质粘土、下伏基岩为泥盆系上统帽子峰组(D3m),石炭系下统岩关阶孟公坳组(C1ym)碎屑岩石强风化带、中风化带、微风化带。以石灰岩为主,岩溶发育较多,地质灾害以岩溶塌陷为主,局部为地面崩塌。局部土洞较发育,大部分呈无充填状态,虽然揭示数量不多,但是场地
10、具备形成土洞的条件,需在施工中引起重视。2.3水文概况本区间位于广花盆地,地下水主要有碎屑岩类型裂隙水及碳酸盐类裂隙水。碎屑岩裂隙水主要含水层为石炭系、第三系岩层的强风化带和中风化带中,岩性主要为泥质粉砂岩、粉砂岩、页岩、炭质页岩、泥岩、粗砂岩等。本区间地下水对混凝土结构无腐蚀性,对混凝土结构中的钢筋具微弱腐蚀性;地下水对钢结构具弱腐蚀性。稳定水位埋深在0.95m9.72m。2.4结构设计概况盾构法隧道采用圆形隧道限界为5200,管片内径5400,管片厚300mm,线路最小曲线半径R2000m,采用1.5m宽管片。管片拼装采用直线环与楔形环组合的方式。区间共设3个联通通道,均采用地面加固后竖井
11、开挖。联络通道处管片采用钢管片通缝拼装,一个联络通道左右线共需4环钢管片,区间共需要12环钢管片。2.5 防水及防蚀设计概况区间隧道防水等级为二级,每昼夜渗水量不大于0.05L/m2,任意100m2每昼夜渗水量不大于0.15L/m2。隧道贯通后,隧道顶部不允许出现滴水。其余部分仅允许结构表面偶见湿渍,隧道内表面潮湿面积2/1000总内表面积,任意100m2内表面积上的湿渍不超过3处,单个湿渍的最大面积0.2m2。管片在密封垫沟槽内设置框形弹性三元乙丙橡胶密封垫,通过被压缩实现防水。混凝土的抗侵蚀洗漱不得低于0.8,控制水灰比和水泥用量,管片结构不需做特殊处理,外露铁件需进行防腐蚀处理。第三章
12、盾构掘进总体部署3.1盾构掘进施工总体方案飞鹅岭站花都汽车城站区间左右线采用两台泥水盾构相隔一个月始发,由飞鹅岭站东端始发,花都汽车城站西端头吊出,到达花都汽车城站后吊出。区间施工工序示意图 图3.1-13.2施工总体安排本区间盾构隧道右线长度2258m,左线长度为2258.69m,长链0.69m双线共计4516.69m,盾构区间附属工程主要为3个联络通道(其中1#、3#联络通道不设废水泵房,2#联络通道与废水泵房合建)、盾构始发和到达端头加固施工以及四个洞门的施工。飞鹅岭花都汽车城站区间盾构掘进始发前完成旧桥的拆除重建、溶土洞处理、建筑物保护、软弱地层处理、端头加固和联络通道地面加固工作,盾
13、构机负环拆除后进行始发洞门施工,盾构机过联络通道加固区后进行联络通道及泵房施工,盾构机吊出后进行到达端洞门施工,同时进行隧道清理工作和预留洞口施工。盾构区间拟采用2台泥水盾构机施工,第一台盾构机于2013年5月1日始发,第二台盾构机2013年6月1日由始发。两台盾构机都由飞鹅岭站始发,到达花都汽车城吊出完成区间施工,区间掘进完工日期为2014年4月17日。第四章 盾构机设计选型4.1盾构机选型本区间盾构工程施工条件:盾构隧道长度:左线2258m,右线2258.69m;隧道覆土厚度最小约4,最大约10m;平面最小曲线半径为2000m;最大坡度为5,;隧道内净空:5400mm,管片外径6000mm
14、,管片环宽为1.5m;计划进度:左、右线平均月进度约180m。经认真研究合同文件及地质资料,采用2台泥水加压平衡式盾构机进行本区间隧道施工,具备保压系统装置、人闸气压装置,满足盾构机在各种地层下进行开舱作业的要求。4.2工程特点及选型依据广州市轨道交通九号线施工1标飞鹅岭站花都汽车城站盾构区间隧道均为两条圆形隧道,内径5.4m,左线长度2258.69米,右线长度2258米,盾构掘进机的选型与所穿越的地层及周边环境、线路走向、曲线等关系很大,选型合适与否直接关系工程的成败。1)工程特点和施工条件(1)盾构穿越地层、线路及周边环境的特点详见“工程概况”(2)地层变形要求地表变形量不大于10mm/-
15、30mm。隧道推进轴线与设计轴线偏差不大于50mm。2)选型依据和设计特点根据以上地质条件结合工期要求,用于本区段施工的盾构掘进机,必须具有稳定开挖面、平衡泥水压力、平稳穿越软硬变化较大的地层,最大限度减少地表沉陷的功能,必须具有较强的纠偏抗扭与弯道施工的能力,必须具有较好的经济性和较长的使用寿命,必须确保各项作业的安全性和可靠性。结合目前上海、广州、天津和南京地铁一号线盾构区间施工资料,选用带面板式刀盘的泥水平衡式(EPB)盾构掘进机,是目前在软土地层中,进行隧道掘进施工的一种较好机型,可以较好的控制地表的变形。综上所述,经过分析比较,并结合国内使用的经验,本标段选用德国海瑞克6280mm铰
16、接型泥水平衡盾构机。4.2.1各部功能描述1)盾体盾体钢结构设计能够承受预测的水压和土压(较差情况预测为6 bar)。盾体为分块设计。盾体采用螺栓连接,所有的法兰盘都进行了机加工以保证精度:分隔舱板将盾体分隔为两个舱室;前舱即开挖舱,包含刀盘于其中,并充满了流体;该流体通过后舱即气泡调压舱的“气垫”提供给开挖面和后舱保持“压力平衡”。两个舱室间的通道为隔板上防水门。而盾构机内部到压力舱室的通道为气闸,包括人闸和紧急气闸。工作人员通过这些通道就可以对刀盘进行维护作业。在舱板的后部有如下装置:(1)一个气闸(2)安装主驱动的机加工法兰盘(3)推进油缸前部固定装置(4)泥浆管接头(5)冲刷喷嘴(6)
17、水、压缩空气、电气设备等连接管线(7)连接到刀盘区域的排水系统的接头(8)应急电源接头(9)海瑞克公司关于减少堆积和结块的理念:(10)集成冲刷喷嘴的定子和转子(11)工作舱壁上和搅拌器上的冲刷喷嘴(12)90角圆形渐变(有利于物料流动)(13)刀盘主驱动是用机械的方式通过法兰盘与压力舱板连接的。扭矩通过驱动单元的扭矩箱直接传递到盾体上。2)刀盘刀盘设计成盘形结构且带有很宽阔的进料口。8根辐臂支撑的厚壁法兰连接主驱动装置,并作为前盾的连接基座。8根幅臂由厚壁管制成。刀具形式:(1)软土刀具(齿刀):64把(2)双刃滚刀:14把(3)双刃中心滚刀:6把(4)边缘刮刀:16把3)刀盘驱动系统刀盘驱
18、动系统用以驱动刀盘旋转,对土体进行挤压和切削。主要由大轴承、大齿圈、密封圈、减速器及马达等组成。刀盘用高强度螺栓与大齿圈连接,大齿圈即为大轴承的回转环,马达带动减速器输出轴上的小齿轮,小齿轮与大齿圈啮合,从而驱动刀盘旋转。大轴承既承受刀盘的自重,又承受盾构掘进机的推进力,是盾构掘进机的主要组成部件。为了获得最大的主轴承寿命,设置有密封装置,由加压润滑油系统来润滑。盾构掘进机在开挖软弱围岩时,采用高扭矩,低转速的工况;当盾构切削硬岩时,增大流量,采用低扭矩、高转速的工况。4)铰接装置为了使盾构掘进机适应曲线段的推进,能够灵活转向,把盾构掘进机设计成铰接式,从而易于转弯,减小曲线超挖量;并能减少顶
19、进管片的偏压,提高隧道施工质量,也易于对掘进方向随时进行修正。铰接装置使盾构掘进机分成前后两段,两段之间通过铰接千斤顶操作,可使盾构掘进机前后两段绕铰接中心沿圆弧面上下、左右回转,满足盾构掘进机顺利转弯和坡度的要求,使盾构掘进机转弯方便,减少曲线超挖量及对土体的扰动。盾构掘进机铰接处设有机械限位,以保证盾构掘进机推进时前后节绝对不会脱开,并保证达到设计转角位移要求。铰接装置设内外两道密封,以防泥水进入。5)人行闸门气压仓在盾构掘进机密封隔板处设有一道人行闸门,闸门处有一气压仓。当在泥水平衡工况下施工需要进入泥土密封仓内排除障碍或调换切削刀具时,先将泥泥水仓内充以压缩空气,用以疏干并支护开挖面土
20、体,然后人员再通过气压仓的加、减压过渡而出入泥泥水仓。6)推进系统盾构掘进机是通过沿中盾周边布置的盾构掘进机千斤顶支撑在已安装好的管片衬砌上所产生的反作用力而前进的。为了不使千斤顶端部承受管片的集中荷载,造成偏心荷重,支座设计成铰接式,并设置支板均匀地将力传递到管片的环面上。把盾构掘进千斤顶分成若干扇区,每个扇区由一只电磁比例减压阀控制,用来调节各组扇区千斤顶的工作压力,从而纠正或控制盾构推进的方向,使符合设计轴线的要求。7)盾尾密封盾尾密封用以防止地层中的泥土、泥水、地下水和衬砌外围注浆材料从盾尾间隙中漏入盾构。由三道钢丝刷和一道弹簧钢板组成。在每两道密封之间注入密封材料、油脂等,作为防高压
21、水措施,以提高密封效果,并可减少钢丝刷密封件与隧道管片外表面之间的磨擦,延长密封件的寿命。8)背衬充填与注浆系统采用盾构法施工的隧道,是沿着盾构掘进机的外壳进行开挖的,而作为衬砌的管片则是在盾尾内部组装起来的,所以当盾构掘进机推进时,围岩与管片间由于盾尾的抽脱及超挖等原因就形成了空隙,这一空隙如不加处理地搁置,不可避免上面的围岩要向下沉降,其结果是发生波及地表的沉陷,严重的会危及地表建筑物的安全,因此,及时地进行背衬充填与注浆可以起到压实松动的围岩,以防地表沉陷,提高隧道止水性,防止管片漏水,将管片与围岩一体化,确保管片衬砌的稳定。9)管片拼装机构拼装机的功能是安全且迅速地把管片组装成设计形式
22、,它具有伸缩臂、夹具前后移动以及臂回转的功能。拼装机回转由马达驱动;管片的轴向平移和封顶块的轴向移动,由平移千斤顶操作夹持器来完成;管片的提升由液压油缸操纵。这些液压缸和马达由一个独立的液压泵站供油,简化了管线布置,避免管线的机械运动。10)泥水循环泥水平衡盾构机技术是基于流体支撑和泥浆泵系统。膨润土泥浆系统把切削下来的渣土从开挖舱运输到地面上的分离设备(通过泥浆管路)。在分离厂,固体物料被从膨润土泥浆里分离出来。回收的膨润土浆泥浆经过循环管路被泵回到开挖舱和气压调节舱。在紧急状况下,使用安装在控制室的紧急停止开关可以关闭泥水回路。(1)TBM上的流量测量装置流量测量装置安装在后配套上的进浆泥
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