盾构施工筹划

1、天津地铁天津地铁6号线工程土建施工第号线工程土建施工第9合同段合同段中铁三局集团有限公司中铁三局集团有限公司天津地铁天津地铁6号线号线9合同段项目经理部合同段项目经理部2013年年8月月13日日1.1.工程概况工程概况6.6.施工中采取的措施施工中采取的措施5.5.盾构机参数及型号盾构机参数及型号2.2.水文地质情况水文地质情况4.4.盾构筹划工期安排及场地布置情况盾构筹划工期安排及场地布置情况 3 3. .周边环境及风险源情况周边环境及风险源情况一、工程概况工程概况1、工程概况、工程概况 天津地铁天津地铁6 6号线号线9 9合同段工程位于河北区，南起北站站，沿吕纬路方向向北至合同段工程位于河

2、北区，南起北站站，沿吕纬路方向向北至南口站，全线均为地下线，总长南口站，全线均为地下线，总长1181m1181m，本标段包括一个明挖车站、两个盾构区，本标段包括一个明挖车站、两个盾构区间，分别为北站站新开河站、新开河站、新开河站南口路站。间，分别为北站站新开河站、新开河站、新开河站南口路站。 区间设计为单圆盾构隧道，隧道内径区间设计为单圆盾构隧道，隧道内径5.5m5.5m，衬砌管片厚度衬砌管片厚度0.35m0.35m，环宽，环宽1.5m1.5m，单环管片由，单环管片由1 1个封个封顶块、顶块、2 2个邻接块、个邻接块、3 3个标准块组成，拼装采用错缝个标准块组成，拼装采用错缝拼装，管片连接采用

3、弯螺栓连接，衬砌环采用标准拼装，管片连接采用弯螺栓连接，衬砌环采用标准环环+ +左转弯环左转弯环+ +右转弯环组合。钢筋砼管片强度等级右转弯环组合。钢筋砼管片强度等级为为C50C50，抗渗标号，抗渗标号P10P10。 北站新开河站区间，设计里程为右线北站新开河站区间，设计里程为右线DK12+196.447DK12+196.447DK12+490.147DK12+490.147，右线区间全长，右线区间全长293.7m293.7m；左线区间全长；左线区间全长289.001m289.001m；采用盾构法施工。采用盾构法施工。2、区间工程、区间工程1）、新开河站）、新开河站北站区间工程北站区间工程新开

4、河新开河北站站盾构区间北站站盾构区间间间新开河站新开河站北北 站站海韵家园海韵家园六马路六马路南口路盾构区间南口路盾构区间间间六马路站六马路站南口路站南口路站新新开开河河 新开河站南口路站区间，设计里程为右线新开河站南口路站区间，设计里程为右线DK12+714.731DK12+714.731DK13+540.874,DK13+540.874,右线区间全长右线区间全长826.143m826.143m；左线区间全长；左线区间全长827.506m827.506m，采用盾构法施工。采用盾构法施工。2）、新开河站）、新开河站南口路站区间工程南口路站区间工程二、水文地质情况水文地质情况1、地质情况、地质情

5、况 根据勘察资料，区间场地埋深根据勘察资料，区间场地埋深50.00m50.00m深度范围内，自上而下深度范围内，自上而下包含以下土层包含以下土层: : 1 1层杂填土层杂填土; ;2 2层素填土层素填土; ;1 1层粘土层粘土; ;1 1层粉质粘土层粉质粘土; ;2 2层粉土层粉土; ;1 1层粉质粘土层粉质粘土; ;3 3层粉土层粉土; ;4 4层粉质粘土层粉质粘土; ;层粉质粘土层粉质粘土; ;1 1层粉质粘土层粉质粘土; ;2-12-1层粉砂层粉砂; ;1 1层粉质粘土层粉质粘土; ;2-22-2层粉砂层粉砂; ;1 1层粉质粘土层粉质粘土;111;111层粉质粘土层粉质粘土;112;1

6、12层粉砂层粉砂; 113; 113层粉质粘土。层粉质粘土。 北站站六马路站盾构区间隧道穿越地质有：粉质粘土、北站站六马路站盾构区间隧道穿越地质有：粉质粘土、1 1粉质粘土、粉质粘土、1 1粉质粘土、粉质粘土、1j1j粉土。粉土。 六马路站南口路站盾构区间隧道穿越地质有：六马路站南口路站盾构区间隧道穿越地质有：4 4粉质粘粉质粘土、土、1 1粉质粘土、粉质粘土、2 2粉土。粉土。2、水文情况、水文情况 第一承压含水层：第一承压含水层：2层粉土为承压含水层。该承层粉土为承压含水层。该承压含水层水头大沽标高约为压含水层水头大沽标高约为0.10m。11-1层粉质粘土为层粉质粘土为承压含水层隔水底板。

7、承压含水层隔水底板。 第二承压含水层：第二承压含水层：112层粉砂为承压含水层。该承层粉砂为承压含水层。该承压含水层水头大沽标高约为压含水层水头大沽标高约为-1.00m。113层粉质粘土、层粉质粘土、121层粉质粘土为承压含水层隔水底板。层粉质粘土为承压含水层隔水底板。三、周边环境及风险源情况周边环境及风险源情况 北站北站新开河站区间侧穿海韵家园，下穿五马路、新开河站区间侧穿海韵家园，下穿五马路、六马路。该区间三级环境风险源六马路。该区间三级环境风险源1项，四级环境风险源项，四级环境风险源3项。项。1、新开河、新开河北站区间北站区间 1、盾构区间侧穿海韵家园居民楼、盾构区间侧穿海韵家园居民楼

8、盾构隧道左线依次侧穿盾构隧道左线依次侧穿1幢幢9层居民楼、层居民楼、4幢幢6层居民楼、层居民楼、1幢幢8层居民层居民楼，盾构隧道与居民楼最小水平净距为楼，盾构隧道与居民楼最小水平净距为4.3m；盾构隧道右线依次侧穿；盾构隧道右线依次侧穿2幢幢9层居民楼，盾构隧道与居民楼最小水平净距为层居民楼，盾构隧道与居民楼最小水平净距为4.5m，风险源等级为，风险源等级为级；级； 2、盾构区间侧穿海韵家园居民楼、盾构区间侧穿海韵家园居民楼 盾构隧道左线依次侧穿盾构隧道左线依次侧穿1幢幢9层居民楼，盾构隧道与居民楼最小水平净层居民楼，盾构隧道与居民楼最小水平净距为距为13.4m，风险源等级为，风险源等级为级；

9、级； 3、盾构区间侧穿市运腾房地产开发有限公司建筑物、盾构区间侧穿市运腾房地产开发有限公司建筑物 盾构隧道右线侧穿市运腾房地产开发有限公司建筑物，该处建筑物为盾构隧道右线侧穿市运腾房地产开发有限公司建筑物，该处建筑物为1层砖混结构，盾构隧道距离建筑物最小水平净距为层砖混结构，盾构隧道距离建筑物最小水平净距为3.9m，风险源等级为，风险源等级为级；级； 4、盾构区间下穿市政管线、盾构区间下穿市政管线 盾构隧道垂直下穿五马路下方的盾构隧道垂直下穿五马路下方的1000雨水管雨水管800雨污合流管，隧雨污合流管，隧顶至管底最小水平净距为顶至管底最小水平净距为13.3m，风险源等级为，风险源等级为级；级

10、； 新开河站新开河站南口路站区间下穿八马路、新开河、志南口路站区间下穿八马路、新开河、志成路，侧穿市液力机械厂房、津裕大跨度厂房和津海大成路，侧穿市液力机械厂房、津裕大跨度厂房和津海大酒店，斜穿南口路，下穿永生里小区和酒店，斜穿南口路，下穿永生里小区和50幢幢12层建筑层建筑物。该区间二级环境风险源物。该区间二级环境风险源3项，三级环境风险源项，三级环境风险源6项，项，四级环境风险源四级环境风险源1项。项。2、新开河、新开河南口路站区间南口路站区间 1、盾构区间下穿新开河、盾构区间下穿新开河 隧道下穿河流，河底标高约隧道下穿河流，河底标高约-3.0m，隧道距河底最小竖向净距离约，隧道距河底最小

11、竖向净距离约 10.1m，风险源等级，风险源等级III级级; 2、盾构区间侧穿志成路高架桩基、盾构区间侧穿志成路高架桩基 志成路高架桩基为直径志成路高架桩基为直径1.5m的钻孔灌注桩，隧道侧穿桩基，盾构隧道于的钻孔灌注桩，隧道侧穿桩基，盾构隧道于桩基最小水平径距约桩基最小水平径距约3.46m，风险源等级为，风险源等级为III级；级； 3、盾构区间侧穿市液力机械厂、盾构区间侧穿市液力机械厂2层厂房层厂房 市液力机械厂市液力机械厂2层厂房为砖混结构，厂房基础不明，隧道侧穿厂房，最层厂房为砖混结构，厂房基础不明，隧道侧穿厂房，最小水平径距离小水平径距离0m，风险等级，风险等级III级；级； 4、盾构

12、区间侧穿天津津裕大跨厂房、盾构区间侧穿天津津裕大跨厂房 天津津裕大跨厂房为天津津裕大跨厂房为1层砖混结构，厂房基础不明，隧道下穿厂房，风层砖混结构，厂房基础不明，隧道下穿厂房，风险源等级险源等级III级；级； 5、盾构区间侧穿津海酒店、盾构区间侧穿津海酒店5层层津海酒店为津海酒店为5层砖混结构，隧道侧穿该建筑物，基础不明，最小水平径距层砖混结构，隧道侧穿该建筑物，基础不明，最小水平径距6.7m,风险源等级风险源等级IV级；级； 6、盾构区间下穿永生里、盾构区间下穿永生里5层居民楼层居民楼 永生里永生里5层居民楼为砖混结构，建筑物基础不明，隧道下穿居民楼，风层居民楼为砖混结构，建筑物基础不明，隧

13、道下穿居民楼，风险源等级险源等级II级；级； 7、盾构区间下穿第一染整厂厂房、盾构区间下穿第一染整厂厂房 第一染整厂厂房为第一染整厂厂房为1层砖混结构，条形基础，基底标高层砖混结构，条形基础，基底标高-1.5m，盾构隧，盾构隧道下穿该厂房，隧距离厂房基础最小竖向净距为道下穿该厂房，隧距离厂房基础最小竖向净距为7.9m，风险源等级，风险源等级II级；级； 8、盾构区间下穿、盾构区间下穿5处处50幢幢12层建筑物层建筑物 盾构区间所下穿的约盾构区间所下穿的约50幢幢12层建筑物均为砖混结构，隧距地面最小层建筑物均为砖混结构，隧距地面最小覆土深度约为覆土深度约为10m,风险源等级风险源等级II级；级

14、； 9、盾构区间侧穿、盾构区间侧穿4处约处约10幢幢12层建筑物层建筑物 盾构区间所侧穿的约盾构区间所侧穿的约10幢幢12层建筑物均为砖混结构，隧顶距地面最层建筑物均为砖混结构，隧顶距地面最小覆土深度约为小覆土深度约为10m，风险源等级，风险源等级III级；级； 10、盾构区间下穿市政管线、盾构区间下穿市政管线 区间垂直下穿八马路下方区间垂直下穿八马路下方18001800雨污合流管，隧顶至管底竖向净雨污合流管，隧顶至管底竖向净距约距约14m；区间垂直下穿志成路下方管线（；区间垂直下穿志成路下方管线（DN2500水管源、水管源、DN529中压燃中压燃气管、气管、DN1200输配水管、输配水管、D

15、N2600水管源、水管源、DN1200输配水管及输配水管及DN630中中压燃气管），隧顶至管底最小竖向净距约压燃气管），隧顶至管底最小竖向净距约5.8m；区间垂直下穿南口路下方；区间垂直下穿南口路下方DN1200输配水管、输配水管、1200雨污合流管、雨污合流管、1200污水管，隧顶至管底最小竖污水管，隧顶至管底最小竖向净距约向净距约9m，风险源等级，风险源等级III级；级；四、盾构筹划工期安排及场地布置情况盾构筹划工期安排及场地布置情况 盾构筹划工期按地铁三项目管理中心最新确定的工期计划进行筹备，具体工期安盾构筹划工期按地铁三项目管理中心最新确定的工期计划进行筹备，具体工期安排如下：排如下：

16、 我项目部计划投入我项目部计划投入2台盾构机用于本合同段的施工，台盾构机用于本合同段的施工，1台为中铁装备台为中铁装备6410盾构机，盾构机，1台为小松盾构机。小松盾构机用于掘进六马路北站区间的左右线及六马路南口台为小松盾构机。小松盾构机用于掘进六马路北站区间的左右线及六马路南口路左线，总掘进里程约路左线，总掘进里程约1400m。中铁装备盾构机用于掘进六马路南口路区间右线的。中铁装备盾构机用于掘进六马路南口路区间右线的800m。 总体安排为大小里程均在六马路站始发，分别在北站和南口路站接收。在六马路总体安排为大小里程均在六马路站始发，分别在北站和南口路站接收。在六马路站配备站配备2台台45吨龙

17、门吊（出土口位置）及吨龙门吊（出土口位置）及2台台16吨龙门吊（吨龙门吊（2个端头井）进行出土、管个端头井）进行出土、管片下放等相关作业。片下放等相关作业。2014年年3月月15日日2014年年5月月15日，日，61天完成六马路北站区间左线天完成六马路北站区间左线300m施工，工效施工，工效为为4.9m/天。（小松）天。（小松）2014年年6月月10日日2014年年8月月10日，日，61天完成六马路北站区间右线天完成六马路北站区间右线300m施工，工效施工，工效为为4.9m/天。（小松）天。（小松）2014年年9月月5日日2014年年12月月15日，日，100天完成六马路南口路区间左线天完成六

18、马路南口路区间左线800m施工，工施工，工效为效为8m/天。（小松）天。（小松）2014年年3月月5日日2014年年7月月25日，日，130天完成六马路南口路区间右线天完成六马路南口路区间右线800m施工，工施工，工效为效为6m/天。（中铁装备）天。（中铁装备）4.1、盾构工期筹划、盾构工期筹划新新开开河河站站南南口口站站北北站站站站右线右线右线右线左线左线左线左线盾构施工筹划图盾构施工筹划图小松小松盾构盾构小松小松盾构盾构小松小松盾构盾构中铁装备中铁装备盾构盾构4.2、盾构场地布置、盾构场地布置 在大小里程端头井各布置一台在大小里程端头井各布置一台16吨龙门吊，在出土口位置布置吨龙门吊，在出

19、土口位置布置2台台45吨龙门吊负吨龙门吊负责出土。责出土。25T T龙门吊45T T龙门吊16t管片管片及注及注浆布浆布置图置图五、盾构机型号及参数盾构机型号及参数中铁装备盾构机盾构主要参数刀盘：辐条式刀盘，开挖直径刀盘：辐条式刀盘，开挖直径6410mm，开口率为，开口率为43%；主驱动：液压驱动，总功率主驱动：液压驱动，总功率 630kW，预留，预留 945kW；刀盘转速刀盘转速 3 rpm；额定额定扭矩扭矩 5200kN.M，最大脱困扭矩最大脱困扭矩 6100kN.M；推进系统：最大推力推进系统：最大推力 4255 T，最大推进速度，最大推进速度 80mm/min；螺旋输送机：有轴式，内径

20、螺旋输送机：有轴式，内径 800 mm；中铁装备盾构机盾构主机图中铁装备盾构机刀盘开口率为43%，直径为6410mm，用于软土的盾构机刀盘均设计为大开口率，有利于降低刀盘扭矩1） 辐条式加小面板，6根辐条2） 刀盘重量35t中铁装备盾构机 本工程地质主要为粉土、粉质粘土，安装的刀具完全满足本工程的需求，单线隧道最长为827.5m，掘进过程中不需要更换刀具。 刀具刀具 先行刀先行刀 切刀切刀 先行刀数量44把 切刀数量72把 先行刀高度220/130mm 切刀宽度150mm 保径刀数量12把 切刀高度100mm 喷口保护刀数量5把 刮刀刮刀 中心刀数量1把 刮刀数量12把 中心刀高度400mm

21、刮刀宽度150 仿形刀仿形刀 刮刀高度100mm 仿形刀数量1把 仿形刀扩挖量45mm土压平衡掘进模式 设备具有可靠、灵敏的土压平衡调节能力，保证开挖面的稳定，与周围的水土压力保持平衡，控制地表、建构筑物及公路等沉降符合规范要求；被动铰接与紧急密封装置 前盾、中盾直径为6400mm，中盾长度为2806mm，盾尾长度为3750mm,厚度为40mm，中盾和尾盾采用被动铰接连接。铰接结构设计、铰接密封性能参数铰接结构设计、铰接密封性能参数中盾和盾尾之间设计有两道密封，一道为橡胶密封，一道为紧急气囊密封，如下图所示。正常情况下，橡胶密封起作用。在涌水或橡胶密封损坏需要更换时，使用紧急气囊密封。通过调节

22、调节块的螺栓可以调节橡胶密封的压缩量，从而调节中盾与尾盾之间的密封间隙。管片拼装 拼装机具有6个自由度。 管片抓举采用机械式，抓紧状态检测采用压力继电器检测，具有联锁功能。 推进油缸行程为2150mm。盾构同时具备安装1.2米和1.5米管片的能力。 盾构管片采用1.5m宽度管片，管片内径5.5m，外径6.2m，管片厚度35cm螺旋输送机 防喷涌设计：采用两道下出渣方式，两道闸门呈相反方向，当两道闸门同时开启时渣土沿曲线流动，起到一定的减压作用，从而起到防喷涌作用 当使用一道门时，另一道闸门起到备用作用，并且两道闸门可实现单独控制。内径 800 mm，最大扭矩115kNm，最高转速25r/min

23、，最大通过粒径300560mm 螺旋输送机具备自动伸缩功能，前端土仓内设置一道闸门，后端设置两道闸门，且具备断电自动关闭功能超前注浆、超前地质探测 根据超前注浆的影响区域，沿中盾盾壳圆周上半部180范围内设计6根超前注浆管，可对地质进行超前钻探、注浆加固。同时在盾体压力隔板上布置7个超前注浆孔，可通过刀盘开口往隧道正前方钻孔及加固后配套系统总长度约70m，共5个台车添加剂注入系统同步注浆系统自动导向系统（演算工房）控制系统、数据采集系统有害气体检测系统泡沫、膨润土等添加剂注入系统添加剂注入口添加剂注入口刀盘前面共设置了5个添加剂注入口，其中3个为专用泡沫口； 2个为专用的膨润土注入喷口，将泡沫

24、与膨润土同时输送到刀盘前部以利渣土搅拌，加强改良效果，减少刀具磨损。具有自动及手动控制模式，能自动控制推进力、刀盘扭矩、推进速度、土仓压力、螺旋输送机转速、闸门开度等参数控制系统同步注浆系统（内置注浆管路）单液同步注浆系统单液同步注浆系统注浆泵型式双活塞注浆泵注浆泵数量2个注浆泵功率30KW注浆能力102m3/h注浆泵出口最大压力60bar注浆口数量4个砂浆罐容量7m3搅拌器功率5.5KW自动润滑适应性分析刀盘设计和刀具布置适应天津地质条件正常掘进要求；刀盘扭矩满足掘进需求，推进系统推力满足掘进需求；螺旋输送机出碴能力满足掘进需求；同步注浆能力满足最大掘进速度的需求。中铁装备盾构机针对本项目设

25、计的盾构机，能很好的适用于本项目。小松盾构机盾构主要参数刀盘：辐条式刀盘，开挖直径刀盘：辐条式刀盘，开挖直径6340mm，开口率为，开口率为44%；主驱动：变频驱动，总功率主驱动：变频驱动，总功率 640kW；刀盘转速：刀盘转速：0 - 1.3 rpm；额定额定扭矩扭矩 5147kN.M，最大扭矩，最大扭矩 6176kN.M ；推进系统：最大推力推进系统：最大推力 37730kN，最大推进速度，最大推进速度 80mm/min；螺旋输送机：有轴式，内径螺旋输送机：有轴式，内径 650 mm；小松盾构机盾构主机图小松盾构机刀盘开口率为44%，直径为6340mm辐条式+小面板，6根辐条小松盾构机 本

26、工程地质主要为粉土、粉质粘土，安装的刀具完全满足本工程的需求，单线隧道最长为827.5m，掘进过程中不需要更换刀具。标准刀 78把保护刀 12把先行刀 66把边刮刀 16把中心刀 1把超挖刀 2把土压平衡掘进模式 设备具有可靠、灵敏的土压平衡调节能力，保证开挖面的稳定，与周围的水土压力保持平衡，控制地表、建构筑物及公路等沉降符合规范要求主动铰接前中盾长度为4515mm，盾尾长度为3635mm,厚度为40mm中盾和尾盾采用主动铰接连接，铰接油缸安装在前后壳体上、铰接处有防水密封。管片拼装 拼装机具有6个自由度。 管片抓举采用机械式，抓紧状态检测采用压力继电器检测，具有联锁功能。 更换所有短的推进

27、油缸为行程为2150mm的油缸。盾构具备安装1.5米管片的能力。 盾构管片采用1.5m宽度管片，管片内径5.5m，外径6.2m，管片厚度35cm螺旋输送机内径 650 mm，最大扭矩37.1kNm，最高转速18r/min螺旋输送机可改造为具备自动伸缩功能，并设置前后两道闸门及具备自动关闭功能，已与厂家确定改造方案。超前注浆、超前地质探测 沿切口环四周布置有径向注浆管，可对地质进行超前钻探、注浆加固。后配套系统添加剂注入系统同步注浆系统自动导向系统（演算工房）控制系统、数据采集系统增加有害气体检测系统泡沫、膨润土等添加剂注入系统具有膨润土注入系统具有泡沫注入系统刀盘有5个注入孔注入孔注入孔具有自

28、动及手动控制模式，能自动控制推进力、刀盘扭矩、推进速度、土仓压力、螺旋输送机转速、闸门开度等参数控制系统同步注浆系统按日本制式设计的盾构注浆管均为外置包管形式，日本制式盾构外按日本制式设计的盾构注浆管均为外置包管形式，日本制式盾构外径较小，因此总开挖土方、建筑间隙、注浆填充量均较欧洲制式盾径较小，因此总开挖土方、建筑间隙、注浆填充量均较欧洲制式盾构少，从而有利于减小周围土体扰动、减少地面二次沉降、提高隧构少，从而有利于减小周围土体扰动、减少地面二次沉降、提高隧道成环质量。通过控制盾构进出洞姿态，外置注浆管盾构在各地软道成环质量。通过控制盾构进出洞姿态，外置注浆管盾构在各地软土隧道施工中广泛应用，实际效果良好，能够保证工程建设质量。土隧道施工中广泛应用，实际效果良好，能够保证工程建设质量。盾构进出洞时，确保端头加固效果良好，能够保证工程安全。盾构进出洞时，确保端头加固效果良好，能够保证工程安全。同步注浆系统同步注浆A液用(PA)液用排量（L/min）28020压力（Mpa）5.51.5输出（KW）301.5电压频率VHz3805038050泵台数11箱容量（m3）8.00.6适应性分析