盾构技术方案讨论

1、1西安地铁一号线TJSG-4标盾构机始发、过站、及过暗挖段施工方案讨论会宏润集团西安地铁一号线TJSG-4标项目经理部2提 纲 一、工程概况一、工程概况 二、工程地质及水文地质二、工程地质及水文地质 三、盾构机始发三、盾构机始发 四、盾构机枣园站吊拆、转场及车架过站四、盾构机枣园站吊拆、转场及车架过站 五、盾构机过矿山法隧道五、盾构机过矿山法隧道 3一、工程概况一、工程概况1.11.1工程范围及地理位置工程范围及地理位置西安市地铁一号线一期工程皂河段汉城段TJSG-4标，包括两个区间，即皂河站枣园站区间、枣园站区间汉城站区间的土建工程施工。皂枣区间起讫里程YDK10+873.7 YDK11+7

2、16.6，栆汉区间起讫里程YDK10+873.7 YDK11+716.6，其中右线盾构在里程YDK12+700.579YDK12+946.400采用矿山法施工，左线隧道长度1860.208单线延米，右线盾构隧道长度1614.079单线延米。（如后图1-1)1.21.2沿线地面环境与建筑物概况沿线地面环境与建筑物概况本标段线路从皂河站出发，沿枣园西路南侧东行，下穿西户铁路后，以2000m的曲线半径沿枣园西路北侧东行。斜下穿DN2200埋深3.52m的砼PS管后，以1000m的曲线半径止于枣园路站。枣汉区间内枣园东路地面交通繁忙，地下管线密集如DN1800、DN1200、DN1000、DN800、

3、DN600排水管、10KV（10001200）电缆等，且道路两侧建筑物较多，施工中应采取相应措施对建构筑物进行保护。4 本标段范围示意图本标段范围示意图汉城路站汉城路站皂河站皂河站标段起点标段起点枣园站枣园站盾构机空推盾构机空推过暗挖段过暗挖段盾构转场车盾构转场车架过站架过站盾构机推盾构机推进方向进方向标段终点标段终点右线右线左线左线右线右线左线左线盾构接收井暗挖区间右线长度为：245.815m栆汉区间左线长度为：1017.605m右线长度为：771.185m皂栆区间左线长度为：8429603m右线长度为：842.900m始发井始发井联络通道联络通道及泵房及泵房联络通道联络通道及泵房及泵房5二

4、、工程地质及水文地质条件二、工程地质及水文地质条件2.12.1区间盾构穿越地质区间盾构穿越地质 皂河站枣园站： 32古土壤、341粉质粘土、351粉土、3-6-1粉细砂、3-7-2中砂、3-4-1粉质粘土、3-7-1中砂。 枣园站汉城路站： 3-2古土壤、3-4-1粉质粘土、3-7-1中砂、3-6-1粉细砂。其中盾构在区间施工部分地段将全断面穿越3-6-1粉砂层，盾构机在砂层中掘进时，对刀盘、刀具的磨损很大。2.22.2工程水文地质条件工程水文地质条件本工程盾构穿越区间无地下水。 6三、盾构始发三、盾构始发3.13.1区间盾构始发段穿越地质区间盾构始发段穿越地质 以盾构皂河站枣园站左线始发为例

5、：皂河站枣园站盾构出洞段隧道穿越地质：3-1-1新黄土、32古土壤、341粉质粘土、3-5-1粉土。3.23.2工程水文地质条件工程水文地质条件 皂河站枣园站左线盾构始发段无地下水。 3.33.3建（构）筑物分布情况建（构）筑物分布情况根据现场实地勘察，盾构出洞段100m范围内无重要建筑物，在车站始发井东部约78m处将穿西户铁路，在盾构穿越时要引起注意。 73.4.3.4.施工部署施工部署盾构始发施工的总体施工流程安排如下图2所示： 出洞地基加固出洞地基加固 洞门复测洞门复测盾构基座安放盾构基座安放盾构机井下安装、调试盾构机井下安装、调试盾构机耐磨加强盾构机耐磨加强及盾尾刷更换及盾尾刷更换洞门

6、凿除及止水箱体安装洞门凿除及止水箱体安装后靠支撑安装后靠支撑安装出洞段监测点布设出洞段监测点布设 盾构出洞盾构出洞83.4.1 3.4.1 地基加固地基加固 盾构机在始发时，如果处理不当，地下水、砂等就会进入工作井，严重情况下会引起洞门塌方。因此端头加固工作在盾构施工中显得极为重要。(1)盾构进出洞端头土体加固的原则： 1）根据隧道埋深及盾构隧道穿越地层情况，确定加固方法和范围。 2）在充分考虑洞门破除时间和方法，选择合适的加固方法和范围，确保盾构机出洞的安全和洞门破除的安全。（2）加固要求： 1）加固后土体具有良好的均匀性、自立性、止水性。 2) 加固土体28天无侧限抗压强度 大于0.8MP

7、a。 根据地层的情况和埋深，对盾构进出洞端头左右线洞门选择为高压旋喷桩土体加固技术，高压旋喷桩设计为重叠交叉施工，即使桩间距小于桩机直径，加固见下图： 910本工程标高均以米计，尺寸均以毫米计。夹缝封闭高压旋喷桩采用二重管法，水泥用P.C 32.5级复合硅酸盐水泥，桩径800mm，相邻桩搭接距离为200mm，水泥用量450kg/m3，水泥浆液水灰比1.0。水泥使用前必须复检。压力控制：气压不小于0.5MPa,水泥浆液压力宜大于24MPa。出洞前，对加固土体进行钻孔取芯，以检测地基加固是否满足设计要求。洞门凿除前打设探孔，检验土体加固情况，探孔按“米”字型布置，探孔深度100cm，探孔直径75m

8、m。 如果探孔发生喷浆，需立即对探孔用木楔进行封堵，同时考虑压注聚氨酯或双液浆。如有较大喷浆，需暂停始发施工，立即采取补加固措施。 113.4.2 3.4.2 基座布置基座布置 始发托架为钢结构预制成榀，布置位置按设计轴线准确放样，安装时按照测量放样的基线，吊入井下就位焊接，基座上的两根轨道中心线按隧道设计轴线等距平行放置，东线隧道出洞段轴线平面为直线，高程方向为2的上坡，因此基座平面按直线放置，基座高程比设计轴线高20mm。 考虑始发托架在盾构始发时要承受纵向、横向的推力以及抵抗盾构旋转的扭矩，所以在盾构始发之前，对始发托架两侧用H型钢（300mm)进行加固8处（始发托架两侧各四处）；H型钢

9、与始发托架焊接，另侧与始发井固定牢固。 12133.4.3 3.4.3 车架下井、盾构吊装车架下井、盾构吊装 合理安排车站是施工工序，在盾构下井前，将车架直接下井安放在车站标准段内，车架随着盾构推进同步前进，无需车架转换，节约工期。两台吊车布置在始发井西北角，利用一台350T汽车吊作为主吊吊运盾构至井下进行安装。 盾构主机吊入井下后，并在盾构基座上正确就位，在井下进行组装。盾构的调试工作由项目部机电小组负责，盾构调试结束后，在盾尾钢刷之间涂抹盾尾油脂，该油脂为盾尾刷初次填充油脂。 143.4.43.4.4反力架布置反力架布置 在最后一环负环和井壁结构之间加设钢后靠，钢后靠采用2根双榀60H钢，

10、钢后靠与负环管片间如有缝隙，灌注水泥砂浆，使混凝土管片受力均匀，环面平整。后盾支撑设置完成后，在盾构推进时，应注意观察后靠的变形，防止位移量过大而造成破坏。在后靠设置变形观测点，开始时每推进一箱土测量一次，待后靠变形较稳定时每环测量一次，直至后靠稳定后方可停止观测。后靠如变形过大，应立即采取加固措施。 153.4.5 3.4.5 负环拼装负环拼装 盾构后座由8环负环管片拼装而成，均由闭口环组成，其中环宽为1500mm。第1环负环后部与型钢后靠存在的间隙，用高标号砂浆进行充填，使混凝土管片受力均匀，环面平整。第1环负环管片拼装是控制管片拼装质量的第一步，管片的环面必须按轴线高程和平面放样的位置，

11、校正到垂直于设计轴线的位置。为保证管片脱出盾尾后不产生变形，在管片外弧面加设支撑，予以固定。第一环闭口环与钢后靠之间采用4根608钢管传递轴向力。0环管片F块、L块及B块管片设置为背覆钢板特殊环管片。 163.4.6 3.4.6 洞圈密封装置安装洞圈密封装置安装 由于工作井洞圈直径与盾构外径存有一定间隙，为了防止盾构出洞时及施工期间发生渗漏引起风险，在洞圈周围安装橡胶帘布带、环板、铰链板等组成的密封装置。并设置注浆孔，作为洞口防水堵漏的预防措施，本次出洞防水装置设计为：单道铰链板、帘布橡胶板组成的防水体系，密封装置上部预留注浆孔，出洞施工中，若发生渗漏，密封装置可阻挡土体流失，又可通过上部预留

12、注浆孔压注双液浆或聚氨酯进行密封防水。此外，在钢洞圈内设置一道花纹钢板，以作应急措施。 173.4.7 3.4.7 洞门凿除洞门凿除 盾构调试完成，在确保盾构运转状态良好及冻土帷幕达到设计要求的前提下开始凿除洞门。为保证出洞安全，凿除洞门采取以下措施： 计划分两次进行凿除，盾构机下井后先凿除洞门600mm工作井围护结构,然后负环拼装过程中，继续凿除剩余400mm混凝土。洞门内围护结构全部凿除后，清理干净落在洞圈底部的混凝土碎块及钢筋，立刻将盾构靠上，洞门凿除进行连续施工，尽量缩短作业时间。施工全过程，有技术、安全员进行监督，杜绝安全事故隐患，确保人身安全，同时安排专人对洞口上的密封装置做跟踪观

13、察，采取适当保护措施确保洞门凿除过程中不损坏洞口密封装置。 18193.53.5皂河路车站左线盾构始发皂河路车站左线盾构始发 皂河路盾构左线始发由始发井始发，始发井内空间只能放入盾构主机，后配套设备放在车站标准段内，由于盾构始发井净空有限，车架必须先于盾构主机下井安装，即车架先在车站标准段内完成组装，盾构主机后在始发井内完成组装，盾构主机与后配套拖车通过相关的电器及液压管线连接。盾构组装完成后进行盾构机的调试，由专家组、监理、业主组成盾构机调试评估小组，盾构调试合格后开始盾构试掘进段工作。盾构始发另一关键问题为：如何提高盾构始发施工效率，即怎样提高盾构渣土吊运效率，在始发前我们将在距始发端头井

14、86m处预留盾构始发出土口，在盾构始发时，我们将利用始发预留出土口采用16m 土箱出土，在始发时就满足电机车一次水平运输出一环土的正常推进段效率，整个盾构始发过程节约了盾构施工工期。 32021四四. .盾构枣园站吊拆、转场及车架过站盾构枣园站吊拆、转场及车架过站两台盾构在完成皂河站枣园站区间后，将在枣园站西端头井解体后重新在枣园站东端头的盾构井进行安装，二次始发进行枣园站汉城路站区间的推进。为节约工期我们考虑车架将在枣园站内平移过站至东端头井与盾构主机连接。 4.14.1施工准备施工准备 (1)清理地面工作场地。 (2)提供施工人员下井施工的安全通道，上下楼梯不能 安置在盾构吊装井的设备吊装

15、路线上； (3)提供夜间施工用的工作井、工作场地照明； (4)工作井内有供施工用的AC380V（400A）电源或两个200A的配电箱； (5)场地与道路必须符合吊装与运输的要求。 (6)工作井及其周围，有完备的安全设施。 224.24.2车架平移前的准备工作：车架平移前的准备工作：（1）车架轨道的铺设（2）40t电机车安放在隧道内部 （3）安装车架的行走轮（4）七号车架放入500m高压电缆（5）清点所用的工具4.3 4.3 车架平移工作顺序：车架平移工作顺序： (1) 用电机车将车架拖至后方隧道内。注：1号车架与盾构平台后部定位销之间要留有足够的空间以便安装散件。（2) 依次将双轨梁、前两节皮

16、带机架子吊到井下放在固定位置。（3) 在盾构机到位以后，钳工安装车架间的连接销，将车架的位置固定好。（4）电工开始连接车架之间的线路，钳工挂葫芦安装牵引梁、歩廊、双梁。 23 (5) 钳工连接盾构与车架、车架与车架间的油管，电工连接车架与主机之间的电缆。 (6) 做高压电试后送电。注：高压电试完成后24h内必须送电。 4.44.4盾构枣园站吊拆盾构枣园站吊拆（1）盾构机拆卸总体思路 隧道贯通后，盾构机在接收架协助下移位至工作井，即进行拆卸。 拆卸顺序与组装顺序相反，后装的先拆，先装的后拆。 采用350吨吊机和140吨吊机配合吊装的方案。 拆卸之前对整机各部、各系统管路、电路与组件进行详细标识。

17、 拆卸以拆卸作业指导书为依据有序进行。 24 （2） 拆卸原则 拆卸方案以厂商原始技术资料为依据。 在不影响起吊、包装、运输及保证设备不致变形的情况下，尽可能不拆得太零散。 拆卸方案围绕二次组装来制定。 拆卸方案与拆卸记录资料妥善保存，作为二次组拼的依据。（3）拆卸顺序 先清除刀盘泥碴。 断开盾构机风、水、电供应系统。 管线与小型组件拆除。 盾构主机吊出工作井，运往指定地点再组装或拆卸、解体、检修、包装。 后配套系统分节吊出。 零部件清理、喷漆、包装、储存。 25 （4）拆卸工作注意事项： 在隧道贯通前，全面仔细复查、补全盾构机、电、液各部件的标识。 拆卸专用拖车、牵引车连接装置准备完好。 检

18、查各种管接头，堵头短缺数量、规格并补齐加工。 贯通前进行主机、后配套及其辅助设备的带负荷性能测试，以全面鉴定各机构、设备的性能状态，为拆卸后及时维护、修理和制定配件计划提供依据。 无论何种零部件储存前均需检查标识。 零件入库存放前检查零件性能状态，并对短缺损坏的零件列出配件清单。（5）盾构机拆卸流程如下图所示。 26 盾构拆卸流程图27 4.5 盾构转场盾构转场施工准备施工准备 转场前，对主要材料、设备进行一次全面的检查核实，对存在问题应及时解决。 转场接收工作井的钢平台、基座要定位准确，按轴线要求摆放到位。 盾构在基座上组装完毕后，要对盾构姿态重新进行测量复核。盾构吊装工序见下图： 28 盾

19、构吊装工序图 1 . 支 撑 环 吊 装 ， 放 于 基 座 上支 撑 环 就 位2 . 切 口 环 吊 装 ， 并 与 支 撑 环 连 接3 . 刀 盘 吊 装 ， 并 与 切 口 环 连 接 ， 并用 千 斤 顶 将 盾 构 整 体 平 移4 . 拼 装 机 、 盾 尾 下 半 部 吊 装5 . 盾 尾 上 半 环 吊 装29304.6 二次始发二次始发盾构转场后的二次始发同盾构第一次的下井组装、始发。5.盾构过暗挖段盾构过暗挖段 盾构自枣园路站始发推进，在里程YDK12+700.579YDK12+946.400处将过矿山法隧道。盾构过矿山法隧道施工顺序：5.1前期暗挖法隧道底板预埋件安装前期暗挖法隧道底板预埋件安装 为便于盾构机过暗挖法隧道施工中拉结筋定位，在暗挖法隧道底板结构施工时，预先放置20mm厚钢板预埋件，钢板