盾构始发含掘进专项施工方案审定稿Word格式.docx
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1、补充反力架受力计算。
已按要求进行反力架受力计算，见4.1.7.3。
2、始发推力、扭矩太大，应调小。
已经按要求对始发推力、扭矩进行调整，并减少到合理范围之内。
3、补充盾构始发测量及第三方复测工作。
已经补充始发测量及第三方复测资料，并按要求进行上报。
4、补充管片姿态的测量。
已经补充管片姿态的测量，并与监测方案一起上报监理审批。
5、补充盾构机姿态的人工测量及自动测量的核对。
已经补充盾构姿态的人工测量及自动测量的核对制度。
6、纠正幅度每环不超过5mm。
已完善资料，并把纠正幅度改为每环不超过5mm。
7、补充沿线建筑物及构造物的调查及保护措施。
已按照要求进行沿线建筑物及构造物调查，针对不同情况制定相应保护措施，并且已经上报监理审批。
8、补充完善盾构机防滚动、防栽头措施。
已补充完善盾构机防滚动、防栽头措施。
9、调整报警值为30cm的80%。
已按要求把报警值调整为30cm的80%。
10、搞好信息化施工，依据监测结果调整盾构参数。
已于盾构施工沿线地面按规范要求布置监测点，制定观测方案，方案已经上报监理审批。
11、控制好进洞速度。
进洞速度已按意见进行调整，并将严格执行，初步拟定进洞速度为0.5cm/min。
2、工程概况
2.1、XXXX地下区间工程概况
本工程为XXXX市轨道交通首期工程土建施工项目标段一（B）：
XXXX站～XXXX北站地下区间段，起点为XXXX站～XXXX北站区间过渡段路基与明挖隧道处，终点与XXXX北站接轨，左线起点左IDK30+805.101，终点里程左IDK33+556.114，全长2751.013m。
右线起点里程为右IDK30+804.900，终点里程为右IDK33+556.296，全长2751.396m。
含3座联络通道及1座中间风井。
施工总平面布置见下图。
各单位分部分项工程设计施工方法如下：
右IDK30+804.900～右IDK30+912.9（左IDK30+805.101～左IDK30+912.392）范围内采用明挖法施工（含盾构始发井），放坡开挖，土钉墙锚网喷支护方式，主体结构形式为矩形框架断面形式；
右IDK30+912.9～右IDK33+556.296（左IDK30+912.392～左IDK33+556.114）范围采用盾构法施工，左全长2751.013m，右线全长2751.396m；
中间风井及废水泵房施工采用1m厚地下连续墙围护结构；
联络通道采用矿山法施工。
本标段线路位置及走向：
线路至右IDK30+804.900处进入明挖隧道段后，采用地下线形式穿越彩云中路及两侧的山体，过呈黄立交桥以后，逐渐转至彩云南路路中，沿彩云南路走向直线行进至XXXX北站。
区间地下线呈"
V"
型坡布置，主要穿越全风化泥质粉砂岩（砂岩）层、黏土层、淤泥质粘土层、粉质黏土层、粉土层。
2.2、水文地质条件
2.2.1、地质条件
本区段上覆地层主要为：
人工填土
（1），第四系冲湖积层的粉质粘土
（2）1，粘土
（2）2，泥炭质土
（2）4，粉砂
（2）6，残积成因的粉质粘土（3）1，粘土（3）2；
揭露基岩为粉砂岩、粉砂质泥岩，根据岩体的风化程度可分为：
全风化带、强风化带、中风化带：
人工填土
（1）：
分布于大部分勘察区段，主要为人工填筑的素填土，由粘性土，砂砾及碎石组成，稍压实，密实度差异大，该层层厚0.80～13.20m。
粉质粘土
（2）1、粘土
（2）2：
区间部分钻孔揭露，呈可塑～硬塑状态，具中等强度偏低、压缩性中等偏高的工程特征，属微透水层，可视为潜水含水层中的局部隔水层。
泥炭质土
（2）4：
呈透镜体状局部分布，仅在lCK32+940～lCK33+940、lCK33+290～lCK33+495区间揭露，具有含水量较高、强度低、压缩性大、易流变等工程特征,属微透水层，可视为潜水含水层中的局部隔水层。
粉质粘土（3）1、粘土：
粉砂
（2）6：
仅在lCK31+540处分布，呈稍密状态，具中等偏低强度，稳定性较差的特性。
该层属中等透水性地层，为潜水层中的主要含水地层，因呈透镜体分布,涌水量不大，补给不丰富。
残积成因的粉质粘土、粘土（3）1、（3）2：
沿线部分钻孔揭露，呈可塑～硬塑，具中等强度偏低、压缩性中等偏高,泡水易崩解的工程特点，属弱透水性地层，为相对隔水层。
全风化层粉砂岩、泥岩（7）1：
沿线分布广泛，呈坚硬土状,具中等偏高强度及中等偏低压缩性，但遇水易软化，属弱透水性地层，为相对的隔水层。
强风化粉砂岩、泥岩（7）2：
沿线部分钻孔揭露，呈碎块状,部分岩块质较硬,具较高强度及较低压缩性，但遇水易软化；
为隧道前段穿越的主要岩土层，属弱透水性地层，局部裂隙很发育，地下水可能较丰富。
中风化粉砂岩、泥岩（7）3：
沿线少部分钻孔揭露，软化系数砂岩0.7063，泥岩:
0.35（小于0.75），具易软化的工程特征；
该层局部多突入隧道间，但层厚薄，密闭节理裂隙发育，属弱透水性地层，但局部裂隙较发育且连通性较好段，可能地下水富集。
2.2.2、水文质条件
根据区间地下水的形成、赋存条件、水力特征及水理性质，地下水可划分为以下基本类型：
松散岩类孔隙潜水、基岩裂隙承压水，局部偶有赋存于人工填土层中的上层滞水。
1、孔隙潜水
孔隙潜水主要赋存于第四系含水地层中，以冲湖积砂层砂
（2）6为主，其含水性能与砂粒含量、形状、大小、颗粒级配及粘（粉）粒含量等有密切关系。
第四系砂层，粘（粉）粒含量介于10%～40%不等，属弱～中等透水含水层。
人工填土<
1>
具弱──中等透水性，其余淤泥质土
（2）3、泥炭质土
（2）4，粉质粘土、粘土、粉土
（2）1、
（2）2、
（2）5、（3）1、（3）2、（3）3、及基岩全风化层，成分以粘粒、粉粒为主，透水性及富水性差，为相对隔水层，水量贫乏。
2、基岩裂隙水
场地内基岩岩性为寒武系（τ），裂隙较发育，地下水量较小。
主要靠上层的孔隙潜水下渗补给，基岩裂隙水较贫乏。
场地主要位于剥蚀残丘及丘间谷地区，水位变化较大。
勘察期间测得地下水稳定水位埋深4.00～46.00m，相应标高1892.73～1924.50m。
地下水位变化主要受气候的控制。
3、抗浮、设防水位
本区间所处地貌单元为XXXX冲湖积倾斜平原盆地边缘的剥蚀残丘，沟谷地貌,根据调查本区域无长期水位观测资料，根据场地水文地质条件按勘察期间实测最高稳定水位并结合场地地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定,本区间段地形起伏较大,地下水流向变化很大，lCK30+802～lCK31+580区间地下水流向南西，lCK31+580～lCK32+020区间地下水流向北西，lCK32+020～lCK32+500区间流向东南，lCK32+500～lCK33+706.203区间流向北西。
综合考虑以上因素，抗浮、设防水位按1920.00～1922.00m考虑，中间按线性插值法计算,低洼地段可按原自然地面标高考虑。
2.3、盾构始发场地概况
明挖暗埋隧道段（含盾构始发井），主体结构形式为矩形框架断面形式，设计里程为右IDK30+804.900～右IDK30+912.900（左IDK30+805.101～左IDK30+912.392），长度108m。
主体结构上设计覆土厚度为2m，盾构井上设计覆土厚度为3m。
明挖段底部埋深约为8.01～10.16m，盾构井底部埋深为12.42m。
基底工程地质及水文地质情况：
基底处于第四系残积坡积层，为泥质粉砂岩，局部为粉质粘土；
地下水位线位于基底以下，基底地基承载力均达到150kPa以上。
框架结构外框尺寸为11.445m×
6.01m～15.45m×
8.16m，顶板、边墙及底板厚度为0.6～0.8m，结构倒角均为0.4m×
0.6m；
盾构井边墙厚度0.8m，底板厚度0.9m，井顶框架梁倒角0.4m×
0.6m，井底倒角0.5m×
1.0m。
盾构法施工时，选用的是海瑞克生产的“土压平衡盾构机”。
盾构机从本标段的明挖暗埋段的盾构井始发，从XXXX北站的北端头吊出，中间要穿越中间风井。
本标段共采用两台盾构机对左右线进行施工，施工顺序为先右线后左线。
盾构机始发在明挖暗埋段结构施工完并回填完土体后进行，利用明挖结构的底板顶面作为盾构机始发的场地。
2.4、盾构始发特点、重点及难点
1、本工程盾构始发段既在平面的曲线上也在纵断面的竖曲线上，如何控制盾构始发姿态保证盾构始发工程质量是本工程盾构始发的一个重点。
2、盾构始发井南端是山体，北端是明挖段主体结构，如何选用始发掘进参数，使得对山体土扰动最少，保证施工安全，也是本工程盾构始发的重点。
3、本工程盾构井前端头施工时采用放坡开挖，玻璃纤维筋+喷射砼防护；
盾构井完成后端头加固采用的是C20素混凝土回填的方式，是本工程的特点。
4、盾构机在始发时洞身将穿越（3）1-3、（7）1-2、（7）2-2号地层，如何防止在洞门开凿时出现坍塌，加强防护，是整个盾构掘进的关键环节，是本阶段施工的一大重点。
5、通过对地表隆陷、地中位移、水位沉降变化的监控量测，来掌握始发时的推进参数和工况条件下的地层位移规律和结构受力状况，以及施工对地面环境的影响，并及时反馈调整施工参数，是确保安全顺利施工的前提，因而在初始掘进时如何通过监控量测来指导始发掘进，调整好掘进参数，控制好盾构机的掘进姿态，尤其是盾构始发时处于上坡进门槛的位置，防止盾构机出现“扎头”、“滚动”等方向偏差，是盾构始发阶段施工的重点之一。
2.5、施工要求和技术保证条件
1、负环管片脱出盾构机后，周围无约束，在推力作用下，易变形，为此将在管片两侧用型钢支撑加固，并用钢丝绳将管片和始发托架箍紧。
2、安装负环管片时，为保证管片和盾构机下部的合理间隙，在盾构机的下半部内壁沿纵向垫Φ63钢管并与盾尾点焊连接。
3、在盾构机完成始发准备后，将刀盘及时切入土体连续进尺。
4、千斤顶总推力，控制在1000t以内。
下部千斤顶推力应略大于上部千斤顶推力，推力的增加要遵守循序渐进原则。
5、当盾构机外壳脱离洞门密封圈后，及时进行同步注浆。
6、盾构穿过洞口土体加固段时，土层由硬至软，要加强盾构机的方向控制。
7、在初始掘进段，每20m布置一个沉降监测断面，监测地面位移和水压，应及时反馈分析监测结果，掌握沉降变化规律，从而优化施工参数，动态调整盾构掘进参数。
8、防止盾构旋转和上飘。
由于盾构与地层间无摩擦力，盾构易旋转，因此，应加强盾构姿态观测，如发现盾构有较大转角，可以采用大刀盘正、反转的措施进行调整。
盾构刚始发时，掘进速度宜缓慢，同时加强后盾支撑观测，防止盾构上飘。
9、初始掘进采用土压平衡施工方法，土仓压力应与地面沉降观测结果相对照。
10、初始掘进阶段要加强对盾构机的姿态的测量，随时调整盾构机的姿态，确保盾构机正确进洞。
2.6、盾构机性能参数
本工程选用的是德国海瑞克公司生产的S-589、S-590#复合式土压平衡盾构机,此盾构有以下特点：
1、设计扭矩大、推力大，可以使用于各种土层和各种硬岩层的盾构工程。
盾构机设计最大扭矩5340KN·
M，掘进推力可达40000KN，完全适应该区间地质条件。
2、刀盘驱动主轴承寿命10000小时，盾构机可掘进约10公里，并且设计有对主轴承油温、主轴承密封泄露监测等装置，能够随时发现主轴承及主轴承密封的异常情况，以采取必要的保护措施。
因此能够提高主轴承运转的可靠性。
3、当盾构进入软硬不均的地层时，刀盘上由单刃滚刀、刮刀、铲刀混合布置完全可以满足本标段地层掘进的需要。
4、有改善渣土的设计
本盾构机配备有泡沫和膨润土添加系统，可通过刀盘面板上4个孔道、土仓隔板上4个孔道，及螺旋输送机筒壁3个孔道分别或同时向开挖面、土仓、螺旋输送机内部多方位地注入泡沫或膨润土，并且在刀盘背面和土仓隔板上各安装了4根搅拌臂，用于改善碴土的塑流性和防止泥饼的产生。
5、耐磨性的加强
刀盘母体采用耐磨性、焊接性、冲击韧性极好的16MnR材料制作，在刀盘外缘设有三圈可更换的耐磨条，面板外缘和正面也用了高硬度耐磨焊丝拉网堆焊了5mm厚的保护层，极大地提高了刀盘母体的耐磨性。
另外，土仓仓壁和螺旋输送机的筒壁均采用耐磨材料制作，在螺旋输送机的入口处、叶片和轴，盾体切口环外缘等易磨损部位也都堆焊有耐磨层，大大提高了这些部位的耐磨性。
6、有良好的防水性能
本盾构机采用了轴式螺旋输送器，在卸土口处配备有双开门装置和保压泵碴装置，完全满足本工程在不良地质条件下掘进时发生涌水、涌泥时保压掘进的需要。
另外，主轴承密封、中盾和尾盾铰接处密封、盾尾密封最大设计工作压力可达4.5bar,完全满足盾构机在高水压地质条件下掘进时的防水需要。
7、有针对不良地质段掘进时加固地层的设计和装置
在盾壳前部圆周上设计有超前钻孔，在地层不稳固的地方可在管片拼装机上安装超前钻机，对位于盾构机前方的地层进行钻孔和注浆作业，进行地层的加固，确保盾构机安全可靠地通过不良地质段。
该超前钻孔向前呈外喇叭口布置，最大超前钻探距离为30m。
8、适应小曲线半径掘进的设计和满足管片拼装的要求
推进盾构的中盾和盾尾采用铰接装置，可满足较小半径曲线的推进转弯和纠偏。
该机适用最小半径可达250米。
油缸设计为可分组或单个控制伸缩动作，行程为2000mm，管片拼装机沿隧道轴线运动行程2000mm，旋转角度+/-200º
，可保证封顶块在任何位置时管片错缝拼装的需要，完全满足本工程1200mm管片的拼装要求。
盾构机主要尺寸、技术功能参数表
序号
位
置
项目名称
参数
1
盾
体
总长
8000mm（含刀盘）
尾壳厚度
40mm
盾尾间隙
75mm
前盾直径
6450mm
中盾直径
6440mm
尾盾直径
6430mm
装备最大总推力
40000KN
最大掘进速度
80mm/min
盾尾密封
三排钢丝刷，中间充满并不断加注盾尾油脂
最小转弯半径
250[m]
土压传感器
5个
2
刀
盘
型式
封闭式面板
驱动形式
液压马达数量8台
开挖、超挖直径[mm]
开挖直径：
φ6480超挖直径：
φ6580
最大转速
4.5[r/min]
2.7、盾构隧道设计参数
隧道净空：
D=5500mm。
隧道管片：
管片宽1200mm，管片厚350mm,采用平板式单层钢筋混凝土预制管片，混凝土强度等级为C50,抗渗等级P10。
每环管片由六块管片组成，采用3+2+1方式错缝拼装而成。
采用通用楔形衬砌环，通过其不同旋转位置的各种组合来拟合不同的曲线。
衬砌环纵、环缝均采用弯螺栓连接，其中每环纵缝采用12根M30螺栓，每个环缝采用16根M30螺栓。
隧道防水：
管片环缝与纵缝间采用三元乙丙橡胶密封条防水。
隧道掘进：
采用2台德国海瑞克公司生产的复合式土压平衡盾构机施工。
管片生产：
本标段管片由昆宁构件有限公司负责生产。
3、施工计划
3.1、材料与机械设备进场计划
根据施工安排，并且施工场地有限，施工所需的主要材料和机械设备分批、分时段进场，进场计划如下表示：
进场材料或设备名称
规格、型号
单位
数量
进场时间
备注
龙门吊机
MG45t/10t-22（24）m-A6
台
2010.4.23
始发架
2010.4.25
3
电瓶牵引拖车
45t
2010.5.4
4
QAY吊机
300T
2010.5.2
5
130t
6
左
线
构
5号台车
20.0t
个
2010.6.20
7
4号台车
8
3号台车
30.0t
9
2号台车
45.0t
10
1号台车
39.0t
11
设备桥
13t
12
螺旋输送机
25t
2010.6.21
13
前盾
100t
14
中盾
90t
15
刀盘
65t
2010.6.22
16
管片安装机
16t
17
盾尾
30t
18
左线反力架
2010.6.10
19
右
2010.5.3
20
21
22
23
24
25
26
27
28
2010.5.6
29
2010.5.5
30
31
右线反力架
3.2、盾构始发施工进度计划
详见“盾构始发施工进度计划横道图”。
4、盾构始发到达（含掘进）施工方案及施工方法
4.1、盾构始发施工方案及施工方法
4.1.1、盾构始发总体施工方案
本盾构区间隧道配置两台复合式土压平衡盾构机，左右线各一台，均从明挖结构盾构始发井始发，右线先行始发，左线滞后1个月始发。
4.1.2、盾构始发施工工艺流程
紧固洞门密封装置
4.1.3、始发端头的加固处理
本工程盾构井基坑开挖采用放坡开挖，土钉+喷射砼支护，待做完盾构井结构后，采用C20素混凝土回填的方式进行盾构始发端头进行加固处理。
如下图所示：
4.1.4、盾构施工运输
4.1.4.1运输总体方案
根据本工程场地布置，施工场地内吊装井口设置三个，在洞口段、人防门段及盾构始发井预留出土井口，布置一台45T龙门吊作为碴土提升设备，1200m3的临时存碴池堆放场地。
风机加高段主要作为管片堆放场地使用，盾构始发井主要作为吊装管片口使用，配备16T龙门吊作为管片及小型机具提升设备。
始发阶段垂直运输系统主要利用洞口段出土口及45T龙门吊机进行渣土提升及吊装管片；
在负环管片拆除后，16T龙门吊主要于盾构井及管片堆放场地之间吊运管片，45T龙门吊主要在人防门段垂直运输碴土。
总体运输方案为：
1、始发阶段采用单线运输轨道，在负环管片拆除后于盾构井内布设双线会车道，道岔采用6号道岔。
2、碴土运输：
盾构在向前掘进过程中，通过皮带输送机将碴土输送到5号拖车尾部的出料口，在装入碴土车后，由电瓶车牵引至明挖结构人防门处出土口，再由地面45t龙门吊机提升至地面，卸碴于1200m3的临时存碴池内，夜间由挖掘机挖装到专用封闭的运碴汽车上，倒运至指定弃碴场废弃。
3、管片运输：
管片从管片生产厂通过平板车运输到施工场地后，由16T龙门吊下车，堆放在明挖结构风机加高段顶上的管片临时堆放场地。
当需要安装管片时，由16t龙门吊机将一环管片吊装在二辆管片车上（每次吊三片），然后通过编组列车运送到盾构机盾尾位置，再通过管片运输机运到管片安装机位置进行管片安装。
4、浆液运输：
浆液由浆液搅拌站拌制（浆液搅拌站生产能力为60m3/h），在始发初期由输送管直接泵送到1#拖车上的储浆罐内使用；
在负环管片、始发托架及反力架拆除后，直接在始发井上泵送到洞内轨道上等待的浆液车上，由洞内运输系统运输至1#台车，然后通过浆液车上的泵送系统泵送到1#台车上的储浆罐。
5、轨料运输：
由于钢轨是现场拼装，需要时由45T龙门吊把钢轨和轨枕吊下井后，通过管片运输车运到盾尾进行拼装。
4.1.4.2运输轨道布置
1、运输轨道轨距为900mm，采用30kg/m钢轨；
盾构机后配套车架轨道走行在外侧轨道上，轨距为2496mm，采用30kg/m钢轨；
单根钢轨长度分别为12.5m和6.25m，6.25m长的钢轨主要用于盾构机向前方移动时的驳接段，12.5m长钢轨则用于成型地段，一般情况下每掘进十个循环更换一次12.5米钢轨，管片拼装前进行换轨工作。
2、明挖结构内轨枕采用钢板加工而成（100×
10mm），轨枕长为3400mm，轨枕间距为1000mm～1200mm；
隧道内轨枕采用H型钢加工而成（194×
150×
9mm），轨枕间距为1000mm～1200mm。
3、始发阶段采用单线运输轨道
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