[PPT]盾构机通过地铁车站的施工技术

1、空间 系统 平衡广州市xxxxxx研究院盾构技术研究所广州xxxxxx监理有限公司x x x盾构机通过地铁车站的施工技术盾构机过车站施工主要内容及常用方法盾构机过车站主要步骤及施工控制要点几种主要过站方法的案例分析广州地铁二号线越三区间：托架下垫滚杆法广州地铁三号线沥大区间：整体吊装过站法广州地铁四号线仑大区间：托架下垫钢板法广州珠江新城集运系统线：先隧道后车站法广州地铁三号线客大区间：暗挖隧道内调头主要交流内容人环 境自 然 盾构机过站的主要内容盾构机主体过站后配套设备过站设备维护检修（刀具更换）由于盾构法施工需要始发井和接收井，考虑到施工的经济性和工期的合理性，盾构施工标段的划分往往包括两

2、个区间隧道之间的过站。 盾构机过站的主要方法依盾构机移动的动力：卷扬机牵引式千斤顶顶推式依盾构机托架与车站底板之间的滑移方式：托架下垫滑动托板式托架带轮行走式滚杠移动式等依车站提供的过站条件限制：整体吊装过站（转场）先隧道后车站主体结构尚未施工完成（门式支撑） 盾构机过车站的主要步骤一、盾构到站前的准备工作端头加固洞门凿除托架安装与固定洞门密封安装掘进参数的调整掘进方向的控制到站段的掘进贯通后步上始发托架渣土清理 盾构机过车站的主要步骤一、盾构到站前的准备工作凿除洞门临时墙 盾构机接收托架(可调高度，导轨高度) 盾构机过车站的主要步骤二、盾构到达车站 盾构机过车站的主要步骤 当盾构掘进进入洞门

3、加固体时，进行洞门破除工作，先破除洞门维护结构一半厚，当盾构推进至洞门约2m时，以快速破除剩余洞门部分 盾构机过车站的主要步骤南京盾构机进入车站（正常坍塌） 深圳盾构机进入车站（异常坍塌） 盾构机过车站的主要步骤二号线进鹭江站错台7厘米（应力松弛、注浆压力、管片选型） 盾构机过车站的主要步骤盾构机右侧喷砂盾构机左侧喷砂喷砂喷砂 广州三号线大沥区间：此前在加固体两肩处曾加设8根袖阀管深层注浆，以期堵住加固体外的地下水，2005年4月11日盾构机破土而出，露出了久违一年的刀盘。然而4月18日在盾尾仅余1 m左右时，在盾体周围出现了意想不到的喷砂现象。 盾构机过车站的主要步骤三、盾构机通过车站盾构接

4、收基座的安装、固定盾构步进至接收基座上主机与后配套解体主机和基座就位固定主机准备顶推盾构机过站设备检修及部件更换盾构机始发就位铺设后配套行走轨道后配套过站连接盾构机及后配套盾构机过站完成 盾构机过车站的主要步骤四、盾构机通过车站后的二次始发1、盾构二次始发的施工方法与盾构始发的施工方法相同2、由于受车站的结构形式影响只是反力架的安装形式有所变动 盾构机过站各个阶段的施工控制要点（1） 做好进站前的测量工作。隧道贯通时其刀盘中心偏差允许值为：平面20 mm ,高程30 mm，盾构坡度较设计坡度略大0.2%。并对洞口的直径进行检查。（2） 调整好盾构机的姿态。破洞门前盾构机允许偏差10 ，仰角允许

5、偏差范围控制在2/m，避免出现俯角姿态。SLS-T导向系统所显示的盾构机位置偏差控制在20 以内，倾向偏差控制在34 /m以内。同时做好铰接千斤顶的行程控制，避免千斤顶出现最大和最小行程的极限状态。（3） 注浆应及时、足量，必要时需根据注浆速度决定掘进速度；注浆压力0.10.12 MPa，注浆量6.07.0 m3/环。同时应具实际情况及时进行补注浆，以便保证管片壁后填充密实。（4） 盾构机到达时根据刀盘不能旋转或推力上升等机械状态的变化,可知盾构机已推抵达洞门临时墙体。通过从洞门的临时墙钻探或测量,确认盾构机的位置。推进停止后,为防止拆除临时墙时出现涌水等现象,必须进行管片背后注浆。一、准备阶

6、段及到站阶段的控制要点 盾构机过站各个阶段的施工控制要点（5） 提早进行洞门破除。但不宜提早过多，以免洞门破除后岩体暴露时间过长产生坍塌。进行洞门破除，可预先分块凿除洞门临时墙内侧的2/3厚度，保留1/3墙厚度，待盾构机刀盘顶住临时墙时,再通过人工凿除混凝土和切断钢筋。在凿除洞门临时墙前要确认洞门外侧的地下水或流沙的情况，避免洞门凿开后大量泥水或流沙涌进车站接收井内。可采用洞门范围内探孔的方法进行检查。（6） 安装好洞门密封。盾构到站前安装好有关的扇形压板、环形板和帘布橡胶密封板。（7）安装盾构机接收托架，铺设盾构机移动托架的轨道。（8）在接受井内准备砂袋、水泵、水管、方木、风镐等应急材料或工

7、具。一、准备阶段及到站阶段的控制要点 盾构机过站各个阶段的施工控制要点（1） 洞口的临时墙，一般不具备可使盾构机一直用通常开挖方法到跟前的强度，应根据临时墙结构来调整土舱压力、推力、掘进速度，注意不要损伤洞门临时墙。（2） 盾构机进入进洞段后，首先减小推力、降低推进速度和刀盘转速，控制出土量并时刻监视土舱压力值，避免较大的地表隆陷。（3） 在盾构机刀盘距离贯通面小于5 m时，在条件允许的情况下，由盾壳上的预留孔向盾壳外部注入化学聚合物或膨润土，用于阻止盾构机后部的水向洞口流动。（4） 在盾构机进洞时，很有可能因为刀盘旋转，损坏帘布橡胶板或使扇形压板发生移位。所以要注意对帘布橡胶板的防护，并及时

8、调整洞口扇形压板。（5） 增加盾构机测量次数,不断校准盾构机的掘进方向。确保盾构机机头高出设计轴线30 mm为宜。（6）加大地面监测频率，并依据监测结果及时调整掘进参数。对盾构接收井内洞口位置进行监视。一、准备阶段及到站阶段的控制要点 最后几环管片的掘进 盾构机过站各个阶段的施工控制要点（1） 在刀盘前方的预定位置，设置支挡，以防盾构机刀盘向前滑动。（2） 靠近洞口段10环管片的2点、4点、8点和10点钟位置附近均用型钢通过焊接连接拉紧，将管片拉成一个整体，并保证管片间的止水条压缩到位。（3） 管片安装完毕需用风动扳手拧紧所有纵向和横向螺栓，且在下一环掘进完毕后再次紧固螺栓。（4） 严格按照操

9、作规程拼装管片，保证管片特别是封顶块的安装质量，同时防止管片之间出现错台。（5） 管片安装前应保证止水条不损坏、不预膨胀，并及时清理干净管片上因注浆掉落的碴土和砂浆等。管片安装完毕应将注浆塞拧牢固。（6） 待盾尾离开洞口密封环后，迅速重新调整洞口扇形压板，用快速凝固的砂浆进行注浆，保证洞口的管片衬背注浆迅速凝结。为加强管片防水和防止管片背后的砂浆突然从洞口冒出，在完成每一环管片的推进和管片安装且待砂浆凝固2小时后，再进行下一环管片的推进。一、准备阶段及到站阶段的控制要点 最后几环管片的拼装 盾构机过站各个阶段的施工控制要点 车站主体过站条件（站台板、轨顶风管、净空、预埋件等等） 车站的预留或预

10、埋件的处理 顶进中的推力、拉力和稳定性控制 设备的检修进度（尤其是主要部件） 安全控制二、过站阶段的控制要点 盾构机过站各个阶段的施工控制要点三、过站后二次始发的控制要点 （）严格控制始发台、反力架和负环的安装精度和稳定性。（）要在管片两侧用型钢支撑加固管片环，管片脱离盾尾前用钢丝绳将管片环箍紧。（）始发前基座定位时，盾构机轴线与隧道设计轴线保持平行，适当抬高约20mm。（）千斤顶总推力控制在1000 kN以内（不超过反力架的设计载荷）。（）密切注意密封装置的压入情况，若有可能弹出，则停止推进对其采取加固措施。盾构机过站各个阶段的施工控制要点三、过站后二次始发的控制要点 （）确保盾尾密封油脂的

11、注入达到压力要求，以保证盾尾的密封效果。（7）在盾构机的下半部内壁沿纵向临时焊接46块钢板条，厚度与盾尾间隙相同。（8）初始注浆时，注浆压力要综合考虑地面沉降要求和洞门密封装置的承压能力。（9）临时管片可不贴密封条，但需贴缓冲垫，螺栓不需用止水垫圈。（洞门环需要）（10）负环管片的拆除时间，根据同步注浆液凝固时间、强度及隧道是否在曲线段等经验估计。广州一般大于60 环后拆除。案例一：托架下垫滚杆法（广州越三区间） 1、主体结构过站（1）做好盾构机主体上始发托架和平移的准备工作。 盾构机主体上托架。盾构托架事先安装固定在钢板上。 在盾尾内部焊接支撑钢管，防止后体变形。 清洁盾体、刀盘，清空土仓泥

12、土。 固定盾体和始发架。 将盾构机主体和始发托架一起用两台千斤顶向前移动约2 m，使盾构机主体脱离后配套设备。案例一：托架下垫滚杆法（广州越三区间） 1、主体结构过站（2）盾构机主体前移。 在始发架下放置好钢板和滚柱。 借助于底钢板上焊接的反力支座，用两侧的千斤顶同步作用将盾构机主体和始发托架推向前进，同时不断将地面上的钢板、反力支座和滚珠向前翻转，实现盾构机主体和始发架的不断前进。（3）反力架和水平千斤顶的安装 。待盾构机主体对准始发状态后即可进行反力架的安装工作。案例一：托架下垫滚杆法（广州越三区间） 1、主体结构过站 用钢丝绳将盾体与托架固定托架下垫滚杠移动案例一：托架下垫滚杆法（广州越

13、三区间） 1、主体结构过站盾构机过站托架盾构机过站反力座和水平千斤顶案例一：托架下垫滚杆法（广州越三区间） 1、主体结构过站250吨起升千斤顶安装位置 案例一：托架下垫滚杆法（广州越三区间） 2、后配套过站（1）车站底板轨道铺设。包括： 放置预制的混凝土墩以承托型钢、轨枕等，混凝土墩上需预埋与型钢焊接的钢板 。 采用20号工字钢架设于混凝土墩上并与其预埋钢板相焊接。 轨枕地梁架设后即可进行轨枕梁及轨道的铺设。（2）后配套设备前移。用卷扬机做牵引力将后配套设备牵拉过站。（3）后配套与盾构机主体连接。后配套车架到达盾构机主体后部后，连接水管、电路、气管、液压管等。盾构机过站用于支撑轨道的混凝土预制

14、件 案例一：托架下垫滚杆法（广州越三区间） 3、设备维修（1）利用盾构过站期间进行盾构机检修，为下一个区间的掘进做准备。（2）维修内容根据每台盾构机检查的情况确定。（3）一般来说应包括刀具更换（除刀具磨损原因外，还要考虑下一区间掘进的岩层情况）、刀盘和螺旋输送器的磨损修复、盾尾尾刷更换、密封件更换、泡沫管路和注浆管路的疏通等等。 案例二：托架下垫滑动托板式（广州仑大区间）一、盾构机刚刚进站清理渣土、切割钢筋、洞门防水 案例二：托架下垫滑动托板式（广州仑大区间）二、当时四号线官洲站的过站条件 站内底板结构上预留的风道侧墙钢筋要折伏到车站结构底板上，折筋曲线顶端距车站结构底板高度120mm。 线路

15、中心线距车站标准段侧墙2.20m，即盾构机在车站内托运时，考虑盾构刀盘与侧墙之间需有至少200mm间隙，因此，盾构机需横移1.2m。双方工期均十分紧张，协调工作量相当大。 案例二：托架下垫滑动托板式（广州仑大区间）二、当时四号线官洲站的过站条件盾构机过站的正断面图 案例二：托架下垫滑动托板式（广州仑大区间）三、过官洲站的方案和程序盾构主机过站采用平台搬运、千斤顶顶推横移1.2m；后配套过站直接通过先行铺设的轨道进行整体拖运。1、总体思路2、盾体横移盾体总重不大于350吨，有润滑时钢对钢的摩擦系数最大为0.1，需要的推力大约为35吨，拟采用两台千斤顶顶推托架的方式实现盾体的横向、纵向移动。每台千

16、斤顶的最大定推力为85吨，行程为50cm。在车站底板上，盾构拖运路线范围内铺设30mm厚的钢板，钢板下部用黄砂找平压实。钢板接缝将做特殊处理，钢板四周与车站底板预埋件焊接在一起，以确保拖运成功。钢板表面涂抹黄油润滑。盾体完全驶入接收托架（即为盾构二次始发托架）并固定后，盾体与后配套系统解体，期间可对盾构机进行初步检查以便为盾构机维修做好充分准备。盾体过站采取与托架一起搬运的方式进行。首先在钢板相应位置处焊接千斤顶支点，利用千斤顶在钢板上横向顶推托架，使其横移1.2米。 案例二：托架下垫滑动托板式（广州仑大区间）三、过官洲站的方案和程序盾体和托架焊接在一起 案例二：托架下垫滑动托板式（广州仑大区

17、间）三、过官洲站的方案和程序水平千斤顶先使盾构机横移1.2米 案例二：托架下垫滑动托板式（广州仑大区间）三、过官洲站的方案和程序盾构机横移施工示意图1 案例二：托架下垫滑动托板式（广州仑大区间）三、过官洲站的方案和程序盾构机横移施工示意图2 案例二：托架下垫滑动托板式（广州仑大区间）三、过官洲站的方案和程序盾体横移到位后，同样利用千斤顶将盾体延隧道方向纵移。当盾体向前移动一段距离，当钢板接缝露出适当位置后，将盾体后的不用钢板割下重新铺置盾体前方与已有钢板焊接在一起，重新涂黄油再次利用。如此循环顶推直至盾尾距始发后反力架安装墙体1米左右处。3、盾体纵移4、盾体就位盾体顶推至车站南端适当位置后，采

18、用与出洞后横移同样方法将其横移至盾体轴线与隧道轴线重合后，在隧道轴线上找准盾体位置后，固定始发托架。整个顶推过程施工大概需要一周左右。 案例二：托架下垫滑动托板式（广州仑大区间）三、过官洲站的方案和程序盾体纵向移动后视图盾体纵向移动前视 图 案例二：托架下垫滑动托板式（广州仑大区间）三、过官洲站的方案和程序盾体纵向移动整体图 案例二：托架下垫滑动托板式（广州仑大区间）三、过官洲站的方案和程序盾构机纵移施工示意图 案例二：托架下垫滑动托板式（广州仑大区间）三、过官洲站的方案和程序盾构机横移就位示意图 案例二：托架下垫滑动托板式（广州仑大区间）三、过官洲站的方案和程序在盾体过站后，在车站底板上铺设

19、后配套台车走行轨道，该轨道与隧道内台车走行轨道对正连接在一起。由于站台地板相对于隧道底部低1.11m，所以在车站地板上要搭设枕木排，在枕木排是上铺设钢轨，保证隧道内的台车轨面高度与站内的台车运行轨面高度一致。为保证台车一次过站，由于受站台内墙与隧道间2.2m的限制，台车在移动时，从A区开始运行轨道要向远离内墙方向移动30cm，以保障台车有足够的空间通过。在C区(哑铃区域)始发时轨道再移回，使轨道中心线与隧道中心线（投影）重合。后配套台车通过在车站内安装卷扬机将其牵引就位。5、后配套过站 案例二：托架下垫滑动托板式（广州仑大区间）三、过官洲站的方案和程序盾构机后配套过站示意图 案例二：托架下垫滑

20、动托板式（广州仑大区间）三、过官洲站的方案和程序6、过站后的二次始发负环的拼装形式反力架和车站的焊接可以思考 案例三：盾构机整体吊装过站（广州沥大区间）整体吊装运输是盾构机过站的新方法，即将盾构机整体从盾构机接收井吊出地面，然后运输到新的始发井，再将盾构机整体调运到新的始发井井下。该盾构区间于2004年8月22日至9月9日进行了右线盾构机整体吊装过站作业，此次吊装，将长8.6m、直径6.3m、重300余吨的盾构机主体从约20 m深的到达井一次性整体吊出，运至700 m以外始发井，再整体放入18 m深的始发井中。盾构机主体体积宠大，且重心高，前重后轻，三维运动复杂，易发生偏移，而且盾构机中间较为

21、薄弱，易变形。从距地面20 m的井下提升过程要求控制准确，盾构机吊装出井后，装在600 t的大型平板车上，依次穿越淤泥土上的软弱临时道路，爬坡经过交通主干道，最后到达700m以外的始发井并再次下井。盾构机整体吊装运输比原计划将盾构机分件拆装方式大大缩短了工期。一、总体施工思路和施工难点 盾构机主体起吊在半空中一、总体施工思路案例三：盾构机整体吊装过站（广州沥大区间）二、与其他过站方法的比较案例三：盾构机整体吊装过站（广州沥大区间）工法主要步骤优点缺点地下过站盾构主体和后配套全部由施工好的车站结构穿越，期间盾构主体和后配套分开组合一次快速简单，节约工期，对地面影响小要求车站结构层高加大m左右，增

22、加了成本。要求整个车站必须在盾构穿越前完工地面过站到达到达井后，盾构主体和后配套全部解体，全部吊上地面，运输到始发井再下井组装可以在车站主体未完工前过站（盾构井已完工），车站结构不必加高盾构拆装工序多，耗时耗力地下、地面组合过站到达到达井后，盾构主体和后配套分离，后配套由车站地下结构穿越。盾构主体解体，吊上地面，运输到始发井再下井组装车站结构不必加高，后配套可从车站过站，相对节约和提前工期要求车站工期，盾构主体拆装工序多，耗时耗力 三、吊装机具的参数案例三：盾构机整体吊装过站（广州沥大区间）由1台带有微处理器的主控柜控制的4台LSD200B300/200 t 液压提升装置，单台提升装置的额定起

23、重量为200t。配专用工具及416根15.5钢索，长25 m。该系统的主要性能指标为：可实现平稳提升与下放；单台提升千斤顶提升力可为1000 kN，2000 kN，行程为300 mm；提升速度可根据工程的需要进行无级调节，最高可达20 m/h；在提升过程中，能控制提升构件的运动姿态、应力分布以及各提升吊点的同步性，提升同步精度误差不超过10mm。8台100t小坦克（提升架支腿下部的滑轮系统），用于牵引吊装架和盾构机在轨道梁上移动，保证整个提升架吊起盾构后可以平稳平移。1套专用吊装架，承载能力为400t，自重达280t，外形尺寸（长宽高）为：8000 mm14000 mm19055 mm。 四、

24、运输机具的参数案例三：盾构机整体吊装过站（广州沥大区间）牵引拖头为1台TR88 M8CKD90型NICOLAS拖头，在爬坡段增加一台BENZ拖头在后部顶推。单台拖头的额定拖载质量为600 t，功率为560 kW。1台123轴线400 t工况液压全挂车，规格为： 19370 mm5420 mm（1070210）mm 。液压全挂车轮子轴数可以按照构件大小进行组合以减小轮压，本次共采用1212144个轮子，不同轴的轮子由液压系统控制转向，保证了整个挂车的灵活性。300盾构主体在液压平板车上 五、相关的加固措施案例三：盾构机整体吊装过站（广州沥大区间）液压提升架轨道梁两端下部加强钢支撑两层车站结构间的

25、竖向钢支撑1、混凝土结构加固 原因：由于整体提升架尺寸已定型，车站结构的竖向体系与提升架不吻合，必须在车站增加临时竖向支撑。 五、相关的加固措施案例三：盾构机整体吊装过站（广州沥大区间）后筒体的型钢加固盾构铰接处H钢加固和平放时的牛腿2、盾构主机加固 原因：盾构机主体为外直径6260筒体，且由铰接分为前后两段，前段集中了油马达、刀盘、支撑架等主要设备，而后体基本为空筒体，盾构机为前重后轻，为了保证整体性和防止变形六、吊装过程的控制案例三：盾构机整体吊装过站（广州沥大区间）在整体提升过程中必须严格控制盾构机和提升架的稳定性。四个液压千斤顶同步差和钢缆行程差容易造成盾构倾斜。在吊装过程中技术人员必

26、须严密监测每一个环节，当盾构机吊离地面10cm时，技术人员对盾构机的平衡性及相关部件的安全状况进行彻底检查，保证四个主吊钢缆绳万无一失后继续往上吊，盾构机以每小时5 m的速度缓缓向上移动，于8月22日上午吊出地面。吊装设备架本身高16 m，重130 t，加上盾构重量，共约430，水平位移速度控制为5 m/h，位移时专人负责控制轨道梁与各支撑间的变化，以保证安全。整体吊装运输共用了19 d，其关键控制时间为提升架的安装与拆卸，而提升和下井各用2天，运输只用一个晚上。吊装完成后对盾构机进行了尺寸复核，没有发现变形。 案例四：先隧道后车站技术采用此类过站方法的意义：1、目前国内城市轨道交通施工中，除北京地铁曾因车站无法完工不得不进行先隧道施工，然后再进行车站施工之外，尚无“先盾构后车站”的施工先例。广州地铁五号线杨箕村珠江新城站区间盾构工程是国内第一例事先设计为“先盾构后车站” 施工工艺的区间（含车站）。2、在地铁土建施工筹划中，盾构区间施工期始终是关键工期，在很多城市轨道交通线路的建设中，盾构区间成为工期制约点。如果在有条件的情况下能采用“先盾构后车站”方法施工，无疑会大大地缩短施工总工期。