盾构施工方案

盾构施工方案

第二篇盾构区间施工方法及附图

第一章施工场地总平面布置图及说明

1.盾构区间总体施工方案

根据招标文件的要求，结合本工程的总体实际情况，本工程盾构隧道盾构机掘

进的总体施工安排为：采用1台66280复合式土压平衡盾构机，2006年12月1日

从启工街站西侧下井组装并始发，在重工街车站内调头，进入左线二次始发，掘进

至启工街站后在2007年8月1日启工街站内出井拆机转场。2007年9月1日从启

工街东侧左线始发，掘进启保盾构区间。在保工街站内调头，进入右线二次始发，

掘进至启工街站后吊出、拆卸离场。盾构机施工过程如下图。

重工街站启工街站保工街站

(2)左线(3)左线

AI-1

尸辘］A到达

然加场心到达盾构主机拆机转场4

一整机始发连接侨及后配套直接过站

主机及壬占整机始发+如1

后配套谓头重〜启匚间启〜保区间主机及

阮柯尼冲后配套调头

到达丁并组装|吧外整机始虻

1离场1

(1)右线U)右线

重启区间施工方案

本标段计划06年4月1日开工，至06年12月1日具备重启区间盾构始发条

件，盾构机在启工街车站西段结构完成100米后即安排一台250t履带吊进行盾构机

的下井、组装施工。

盾构始发阶段受场地条件及车站结构施工工期限制，无法在盾构后配套后方设

出渣井作为垂直运输通道。通过多种方案的分析比选，确定采用在车站内铺设两组

6号单开道岔，使用2列列车编组水平运输，一台32t门吊在左线吊出井上提升渣

土和下料垂直运输的方案，保证盾构始发阶段的整机始发，连续施工作业，最大幅

度的提高工作效率。

掘进过程中盾构每掘进一环，由2列编组列车完成一个循环的材料和渣土的水

平运输。1号列车编组由2节管片车、2节出渣车、1节机车组成。2号列编组由1

节材料车、1节砂浆车、3节出渣车、1节机车组成。管片、施工材料、渣土等均由

右线始发井上门吊垂直运输，渣土存于车站南侧存土场内统一外运。

区间掘进时线路两侧住宅楼较多，最近处距辽宁金帝路桥建设有限公司5层住

宅楼仅7.0米，地场地内下管网较为复杂，有一2.4X1.8米混凝土排污管道斜穿区

间线路。构掘进前在建筑物上埋设测点，加强对盾构隧道、周边建筑物的监测，并

对监控量测数据及时整理、分析、反馈以指导施工。必要时对建筑物采用压密注浆

进行隔离加固等措施，确保盾构的顺利施工和建筑物的安全。盾构施工时采取合适

的盾构机掘进参数、做好盾尾同步注浆，在掘进后要根据地表沉降量测值进行二次

注浆，将地层损失减少到最少。

盾构机到达重工街站之前15nl范围属于盾构进站的姿态调整阶段，掘进过程要

中随时调整盾构机的姿态，逐步调整蛇行值，将盾构机距理想姿态的偏差减到最

小。重工街站内提前做好调头施工的钢板铺设、反力架安装和钢环等准备工作。盾

构整机到达后，使用卷扬机和油缸在重工街站调头场地内依次进行主机和连接桥调

头施工。后配套拖车受场地限制，需在重工街站站台内调头。组装完毕后整机始发

掘进重启区间左线隧道。

启保区间施工方案

盾构整机到达启工街站后，由于受车站站台6.01米的净空限制，直径6.28米

的盾构主机部分无法通过，计划将盾构主机部分拆机，用250t履带吊分块吊出，并

转场运送到启工街车站东段左线始发井，按照组装方案中的次序依次组装。后配套

部分高度小于站台净空，采用直接过站方式整体通过。

掘进过程中盾构每掘进一环，同重启区间相同，由2列编组列车完成一个循环

的材料和渣土的水平运输。管片、施工材料、渣土等均由启工街站西端线吊出井上

门吊垂直运输，渣土存于车站南侧存土场内统一外运。

区间掘进时穿越卫工明渠，明渠宽约20m,水深约2.0m,断面为2.4mX2.2m,

隧道结构在此处距离渠底约10米。渠底地质情况主要为透水性好的中粗砂层和具有

流塑特性的粉质粘土。为保证安全的通过明渠，施工时主要采取向刀盘前部注入泡

沫或聚合物的方式，改善渣土性能，保证“掌子面”的稳定，防止涌砂、突水现象

发生。同时必须做好理论渣土量与实际渣土量的记录，保证出渣量与掘进速度的一

致，避免“冒顶”突发事故的发生。掘进线路还通过石化卫工加油站以及一栋四层

楼房，加油站地下管线复杂。盾构施工时主要采取选择合适的盾构机掘进参数、做

好盾尾注浆、加强对盾构隧道、周边建筑物的监测和必要时对建筑物采用压密注浆

进行隔离加固等措施，确保盾构的顺利施工和建筑物的安全。

盾构整机到达保工街车站后，同重工街调头施工相同使用卷扬机和油缸在保工

街站调头场地内依次进行主机和后配套调头施工。组装完毕后整机始发掘进启保区

间右线隧道。最后在启工街东端吊出井内拆机吊出，完成盾构区间施工。

2.施工平面布置图及说明

盾构区间施工场地平面布置主要内容及说明

1、围挡及场地硬化

区间盾构施工场地布置在车站施工范围内，施工围挡及场地硬化范围及标准详

见车站平面布置。

2、出渣坑

盾构渣坑布置在1号风亭和2号出入口之间，靠车站南侧围护结构布置。渣孔

采用砖砌结构，长25米、宽4米、深3.5米，存渣量350立。

3、吊装设备

采用1台32T龙门吊，作为出渣、下放管片、吊放材料等的吊装设备。龙门吊

走行轨道布置车站西侧端头井两端，轨道间距20米，长70米。

4、生活及办公用房、材料室、试验室、通讯、医疗等同车站布置在同一处共同

使用。

施工总平面布置图

见附图

施工平面布置图

3.劳动力组织计划

1、主要管理人员配置及部门配置

（详见第一篇施工总体筹划部分管理人员及部门配置）

2、盾构施工作业队配置

盾构施工组成一个作业队，拟定最高峰118人（不含管片预制人员），其中盾

构管理人员实施三班倒工作制，暂定9人，技术质检人员8人。作业层实施两班工

作制，与施工有直接关系的技术质检人员和所有的作业层人员实行两班轮换制，两

个掘进作业班，每班暂定：33人两班合计：66人。另设一个维修班暂定：5人。地

层加固、钢碎基础等综合班：30人。

每作业班配备人员如下：

隧道掘进组：13人。操作手：1人；随班技术质检：2人；轨道车司机：2人；

管片运装工：5人；注浆工：2人；电工：1人

辅助作业组：20人。轨道工：2人；龙门吊司机：1人；运渣司机：4人；电

工：2人；砂浆制作工：5人；管片作业工：5人；挖机司机：1人

3、劳动力计划表：（见附表）

第二章施工设备配备情况表

沈阳地铁重一启一保盾构区间施工设备配置情况表

序

数

规格主要工作性出厂使用现在计划进场

量

号设备名称

型号能指标日期时间何处时间

一、盾构机及配套设备

土压平衡盾构机2006.

11EP0628002006.11

主机9

2006.

激光导向系统1PLC02006.11

29

热水1.3

2006.

3水冷却系统1m3,冷水16m3/h02006.11

9

4.5m3

2006.

4液压系统16m302006.11

9

2006.

5泡沫注入系统15.5kW160m3/h02006.11

9

160m7h,102006.

6用气装置11m1!02006.11

bar9

2006.

7壁后注浆系统15m32x10m3/h02006.11

9

二、弃土及材料运输

2006.

1电瓶机车325吨02006.11

9

2006.

2渣土车810m302006.11

9

2006.

3管片车33片/车02006.11

9

2006.

4材料车1平板车02006.11

9

2006.

5砂浆罐车2MD20126m302006.11

9

2004.

6龙门吊132吨2年沈阳2006.9

10

2004.

7履带吊1250吨2年沈阳2006.10

5

2004.

8汽车吊1150吨2年沈阳2006.9

9

2004.

9平板车1120吨2年沈阳2006.9

9

12004.

平板车140吨2年沈阳2006.9

09

三、电力设备

2005.

1箱式变电站1NXB-10/0.41200KVA1沈阳2006.5

5

2005.

2内燃发电机1150KW1年沈阳2006.10

6

2005.

3充电机4KCA100-4001沈阳2006.11

9

四、混凝土设备

2004.

1混凝土搅拌站1JX100030m3/h2年沈阳2006.10

10

五、通风排水

1通风机22006.02006.11

2X30KW160m3/h

9

2抽水机22006.02006.10

20KW

9

312006.02006.10

冷却设备50t

9

六、其他设备

2005.

1内燃空压机21沈阳2006.10

10m35

2005.

2电动空压机11沈阳2006.10

0.5m35

2005.

3卷扬机21沈阳2006.10

20T5

2005.

421沈阳2006.8

卧式千斤顶50T8

2006.

5102006.11

注浆机KBY50/709

2005.

621沈阳2006.8

电焊机ZX3-4008

2005.

714.0m31沈阳2006.8

装载机ZL40B8

2004.

822沈阳2006.8

地质钻机XY-1008

2004.

1022沈阳2006.8

高喷台车PG-15008

2005.

112栓塞泵1沈阳2006.8

高压泵3D2-5Z8

2005.

1221沈阳2006.8

灌浆泵HB-801

P-0.8Mpa2004.

1312沈阳2006.8

空压机Q-6m3/min8

2003.

1423沈阳2006.8

泥浆泵BW-15010

2005.

1521沈阳2006.8

拌浆机WJG-8012

七、运渣设备

2004.2006.8

152沈阳

运输汽车15m39

2004.2006.8

211.0m32沈阳

液压挖掘机PC200-6A9

八、使发、接收设备

2006.2006.10

1始发架2非标准设计0

9

2006.2006.10

2接收架2非标准设计0

8

主要检测和试验仪器仪表配备计划

序号仪器设备名称规格型号单位数量备注

一、试验仪器设备

台

1水泥砂浆搅拌机NJ-160A1

台

2沸煮箱FZ-31A1

3混凝土振动台台1

台

4加速养护箱HJ-841

台

5筛分仪GZ-FSY-1501

台

6混凝土回弹仪HT225A1

台

7混凝土抗渗试验仪SH1401

二、监控测量设备

台

1水准仪1

台

2经纬仪蔡司010B3

3光学对中器个2

4冲击电锤个2

5数显收敛计AJSS30A台2

6

分层沉降仪NC-50台2

7倾斜测试仪SINCO台2

台

8水位观测仪2

9全站仪TCA2300台1

台

10垂准仪DXJ3型2

11管线探测仪400型台1

台

12磁环分层沉降仪

第三章盾构掘进施工方法及说明、盾构施工测量及监测

3.1盾构推进施工方法及说明

3.1.1掘进循环时间安排

为了满足合同工期要求，采用连续生产的施工组织原则。盾构作业循环均采用

2+1班制，即每天2个班掘进，1个班维修保养。掘进班每班每天工作10小时，保

养班每天强制保养4小时，其余时间为跟机保养。

根据盾构制造商提供的盾构性能参数和本工程的地质情况，初步按生产高峰时

2小时/循环来确定盾构掘进各工序，循环时间如下表:

1、掘进准备lOmin（包括停机调换渣车）。

2、根据盾构制造商提供的盾构机技术参数，平均掘进速度40mm/min,每循环

用时1200/40=30min,考虑沈阳地铁的工程地质和水文地质情况以及初次使用盾构

机施工，并结合国内其他工程的经验，每循环掘进时间按50min。

3、同步注浆70mino

4、管片拼装50min。

5、重载列车驶出隧道5min,轻载列车驶进隧道5min。

2

6、每循环渣土开挖量A=3.14Xd74X1T=3.14X(6280mm)/4X

1.20m=37.15m3,考虑1.2的渣土松散系数，每环运输量VT=VXK=37.15m3X

1.2=44.58m3,渣车容量lOn?,需5辆渣车。列车编组按如下2种形式：

编组1：2节管片车+2节渣车+1节机车

编组2：1节材料车+1节砂浆车+3节渣车+1节机车。

管片分两次吊放，吊放一次管片需lOmin,共需20分钟；渣车提升每节用时约

lOmino在卸渣的同时利用管路向砂浆运输车内输送砂浆料。列车编组5min。

7、每掘进6m延长轨线一次，用时30min(在管片安装时进行)。

8、掘进8m延长水管一次，用时30min。

9、每180m延长一次电缆线，用时4h。

10、激光导向系统PPS在圆曲线段每20m搬站一次，在缓和曲线段每50m搬站

一次，在直线段每100m搬站一次。

11、盾构机日常保养跟班进行，每半个月安排一次停机保养，时间为一天。

盾构掘进各工序循环时间关系表

循环盾构时间1号编组2号编组

掘进准备lOmin等待

掘进20min接渣、卸管片

等待5min驶出隧道

第一

等待5min倒车驶进隧道

循环

掘进30min卸渣、下管接渣、卸材料、放砂浆

管片拼装50min片、进洞、等驶出隧道、卸渣、下料、等

待待

掘进准备lOmin等带等待

掘进20min接渣、卸管片等待

等待5min驶出隧道等待

第二

等待5min倒车驶进隧道

循环

掘进30min卸渣、下管接渣、卸材料、放砂浆

管片拼装50min片、进洞、等驶出隧道、卸渣、下料、等

待待

3.1.2盾构运输组装调试方案

3.1.2.1人员组织

组装劳动力组织，在确保人员和设备的安全的前提下，为保证组装质量和组装

进度，需要配备足够的技术人员和技术工人。

组装人员配置：

项目负责人1人，技术负责人1人，安检负责人1人，机械负责人2人，液压

负责人1人，电气负责人1人；

机械工程师2名，液压工程师1名，电气工程师2名，机钳工22人，液压工5

人，电焊工5人，电工6人，库管2人，翻译2人，辅助工4名，共计58人。

具体的组织安排如表

盾构组装人员配置表

班次作业时间人员组织总人数

技术负责人1名、机械工程师1名、液压工程师1

白班8：00—20：00名，电气工程师1名，机钳15名、电焊工3名、30

液压工3名、电工2名、翻译2名、库管1名

机械工程师1名、机钳7名、电焊工2名、液压工

夜班20：00—8：0014

2名、电工2名、库管1名

电气电气工程师1名

8：00—20：007

安装电工2名、辅助工4名

项目负责人

技术负责人-----安检负责人

机械负责人］液压负责人］~电气负责人

机械1班~~机械2班~~液压班电气班

FH〃口才七〃口l-n+新为1

3.1.2.2盾构进场前的准备工作

1、场地准备工作

工地内场地：启工街车站西端头48米范围顶板进行回填，清理。同时在场地两

端铺设龙门吊走行轨道，一侧轨道设在启工街车站西端头井北侧墙上，另一侧轨道

设在车站主体结构南侧边墙上，跨度20米（受车站南端风井和高压线影响，跨度不

能过大），吊装孔纵向长9米。

根据以上跨度，龙门吊走行轨道需跨越车站吊装孔。所以拟采用四根156c工字

钢组成钢便梁，长12.5米（钢便梁两端设置钢筋混凝土地梁及预埋件，以固定和支

撑钢便梁），作为龙门吊的走行轨道。

场地中间，主要存放拖车机架、风管机架、盾构机附件、集装箱、工具库等。

盾构机后配套进场后，利用现有的场地组织安装。

临时存放场地：临时存放场地具备重车进出条件，必要时进行硬化处理。

2、风水电准备

1）供风方案

压缩空气用于风动工具、盾构机的脂润滑、气动阀等，根据盾构机的技术参数

可知约需风量160m7h@10bar,且不连续使用。采用盾构机后配套的电动空压机。

少量用风采用移动式电动空压机v-0.6/7。

2）供水方案

根据盾构机的技术参数可知，水用于盾构机的冷却系统、注浆系统等，工地提

供①100的自来水管。能够满足盾构调试。

3）供电方案

根据盾构施工的生产、生活用电情况，在地面安装箱式变压器、配电柜等供电

设备。

3、工地所需设备、工具、材料

根据相应的组装调试方案，需要的调试工具清单表，该设备清单在盾构机设备

进场前必须完善。

安装调试过程中需要的工具（含电气组装工具）见下表。

盾构组装调试工具

序号名称型号规格单位数量备注

1电工工具套2

2活动人梯架4

3升降梯台1

4氧气、乙焕割具套2

5吊篮个1

6起吊链条32t付1

7小棘轮扳手1/2英寸，19mm套筒把2

8大棘轮扳手1/2英寸、1英寸把各2

9套筒套1

10重型套筒套1

11内六角扳手英制套1

12内八角扳手十件套套2

13内六角扳手14mm>17mm>19mm>把各2

14开口扳手<42mm套2

15开口扳手>42mm套1

16梅花扳手<42mm套2

17梅花扳手242mm套1

18开口扳手英制套1

序号名称型号规格单位数量备注

1936、41、42、46、50、55、

敲击呆扳手套1

60>65>70(mm)

2036、41、42、46、50、55、

敲击梅花扳手套1

60>65、70(mm)

21管钳200、300,450、600、900把各1

22链条管子钳A型300、B型900把各1

23丝锥套1

24扳牙套1

25手拉葫芦3吨、5吨、10吨和15吨个各2

264米扁平吊带1.5吨、3吨、5吨个各2

278米扁平吊带10吨个2

28环形吊带3吨、5吨根各2

29卸扣3吨、5吨、10吨、20吨个各4

30油压千斤顶3.2t、5t、10t>16t>50t个各2

31螺旋千斤顶50吨个2

32液压小推车3师个1

33起道器20t个2

34角磨机SIM-100B>SIM-125把各2

35角磨机SIM230B把2

36钢丝绳①16mmx5m、①16mmx10m根各2

37钢丝绳①20mmx20m根2

38钢丝绳①12mmxl0m根4

39撬棍根4

40气割设备套2

41刀子把4

42刀片盒6

43风动扳手个2

44铁锤5公斤个3

45榔头2公斤个6

46橡皮锤个1

47铜棒个2

安装调试时消耗的材料计划如下表。

盾构组装调试消耗材料计划表

序号材料名称规格单位数量备注

SIM-100B.SIM-

1角磨片片各200

1256

2电焊条J506kg400

3CO2焊丝①1.6kg400

4液压油桶20

5齿轮油

6润滑脂

7机械油

9电缆

10插座板个10

11r-套双100

12毛巾条100

13镀锌铁线kg50

14方木根100

15插头

16钢板12mm或10mm

17清洗剂瓶40

19砂轮片SIM230B盒8

20铁锹把10

21灰刀把10

22绸布米20

24抹布袋2

25砂纸。号张10

26棉纱袋2

28木板50mm厚，m220

29扒钉公斤15

31绑扎袋500mm袋5

32绑扎袋200mm袋5

33麻绳80m,625mm根2

序号材料名称规格单位数量备注

36干净液压油桶个6

37干净水桶个2

38润滑油脂箱3

39柴油升200清洗用

4、加工件准备

始发架准备。

设备桥行走支撑架的准备和加工：连接桥支撑点，放置在专用的行走支撑架。

加工轨枕，用于拖车轨道和服务列车轨道的铺设。

加工竖井内和隧道进口的轨枕。

5、其它工作

（1）安装楼梯：在车站西端吊出井出入口内安装扶梯和护栏。

（2）砂浆搅拌设备的安装：在地面安装砂浆搅拌设备。

（3）安装风管和风机。

（4）安装循环水池：管线安装结束后，先进行场地清理，然后开始循环水池的

修砌和冷却塔的安装工作。

（5）充电区域的修建。

3.1.2.3盾构机组装调试流程

盾构机组装调试按下图流程

1、盾构机拖车进场

为保证盾构下井工期，从06年10月1日开始盾构拖车进场，进场后采用32t

龙吊车和250t履带吊卸车，部件堆放在端头和明挖段顶板。布置如下图

取

给

送

机

O

.o

O

2、拖车轨道铺设：

竖井内和底板进行轨道及道岔的铺设布置详见下图。将牵引机车和连接桥行走

支撑架吊入竖井牵引致站台后部备用。

重工街f保工街

,出硝井（一车吊出）45

车站站台柱

始发井

100

43kg/m钢轨15厚钢板（转弯、叉道变化用鱼尾板

120b轨枕

路轨连接示意图

3、4号拖车组装及吊装下井

用龙门吊在地面上适当位置拼装4号拖车，并吊入竖井内，利用牵引机车将4

号拖车拖入站台后部，如下图。

龙门出

后配套拖车下井示意图T

4、3号拖车组装及吊装下井

用龙门吊在地面上适当位置拼装3号拖车，并吊入竖井内，利用牵引机车将3

号拖车拖入站台后部，如下图。

龙门吊

后配套拖车下井示意图-2

5、2号拖车组装及吊装下井

用龙门机在地面上适当位置拼装2号拖车，并吊入竖井内，利用牵引机车将2

号拖车拖入站台后部，如下图。

后配套拖车下井示意图-3

6、1号拖车组装及吊装下井

用龙门机在地面上适当位置拼装1号拖车，并吊入竖井内，利用牵引机车将1

号拖车拖入站台后部，如下图。

龙门吊

后配套拖车下井示意图-4

7、连接桥组装及吊装下井

用龙门吊在地面上适当位置拼装连接桥及辅助设备，在使用250t履带吊和150

t汽车吊配合将连接桥吊入组装井内并与连接桥行走支撑架连接，然后利用牵引机

车将连接桥拖入站台后部，如下图。

连接桥下井示意图-5

8、连接后配套管线

连接4号拖车至连接桥之间的所有管线和结构。

9、用250吨履带吊将中盾翻身放置在组装井始发架上，清洗前体、中体结合

面，如下图。

中盾下井示意图-6

10、用250吨履带吊将前盾翻身放置在组装井始发架上，清洗前体、中体结合

前盾下井示意图-7

11＞用250吨履带吊将中盾与始发架上的前盾对接并紧固螺栓，要求紧固三遍

（第一遍对角4个位置各紧固三颗，第二遍依次紧固，第三遍依次检查）。

12、用250吨履带吊将刀盘翻身与前盾对接并采用专用工具紧固螺栓。如下

图。

刀盘下井示意图-8

13、安装盾壳内平台及辅件。

14、起吊管片安装机轨道与中体进行对接并紧固螺栓，如下图。

15、用履带吊配合将管片安装机翻身套入管片安装机轨道内并锁定。

管片安装机下井示意图-9

16、用液压油缸将主机向掌子面推进至掌子面，留出钢筋割除空间约700mm。

17、用履带吊将盾尾翻身并与中体对接，如下图。

盾尾下井示意图T0

18、用250吨履带吊起吊螺旋输送机并穿入盾壳内，此时，需用倒链在前部牵

螺旋输送机下井示意图T1

19、安装反力架及钢环管片，如下图。

反力架下井示意图T2

20、将设备桥与主机对接并进行设备桥处皮带机硫化。

21、洞门凿除并安装洞门密封。

在盾构主机与掌子面之间搭建脚手架，利用人工凿除洞门围护结构，凿除按照

从上往下、从中间往两侧的顺序进行，凿除的范围为预留洞门轮廓线内的围护结

构；

为了防止盾构始发掘进时泥土、地下水从盾壳和洞门的间隙处流失，以及盾尾

通过洞门后背衬注浆浆液的流失，在盾构始发前需安装洞门临时密封装置。

22、盾构机主机调试：

盾构机整机调试按出厂调试程序进行，总的原则是先空载调试，再负载调试。

（1）空载调试

盾构机组装和连接完毕后，即可进行空载调试，空载调试的目的主要是检查设

备是否能正常运转。主要调试内容为：液压系统，润滑系统，冷却系统，配电系

统，注浆系统，以及各种仪表的校正。