城市轨道交通7号线BT项目盾构掘进方案.doc

深圳市城市轨道交通7号线BT项目7302标 盾构掘进方案目 录一、工程概况4二、工程地质、水文及周边环境概况52.1 工程地质、水文地质情况52.1.1 地形地貌52.1.2 工程地质52.1.3 水文地质62.1.4 主要不良地质62.2 区间环境情况6三、工程的重难点73.1 盾构机右线始发及到达控制73.2 盾构机过既有构筑物桩基73.3 盾构机复合地层和风化岩层83.4 联络通道施工存在的风险83.5 泥饼形成风险83.6 盾构掘进遇到孤石的危害9四、盾构施工总体策划及工程管理94.1总体施工方案94.2 盾构总体施工流程图10五、劳动力计划、施工进度计划及施工设备配置105.1 劳动力计划105.2 施工进度计划125.3主要施工设备135.3.1 刀盘刀具135.3.2 盾构设备材料一览表14六、施工总平面布置及临时工程166.1 施工平面布置166.2.1 现场施工线路布置说明176.2.2 隧道内的线路布置及隧道照明176.3 施工用水186.4 通讯18七、前期技术措施187.1 盾构机组装与调试187.1.1 盾构机组装场地的布置及吊装设备187.1.2 盾构机组装与调试程序187.1.3 盾构组装技术措施197.1.4 盾构机调试197.1.5 组装安全保护措施20八、盾构掘进208.1 盾构施工工艺流程208.2 盾构机的初始掘进218.2.1 盾构机的初始掘进准备工作218.2.2 盾构机的初始掘进注意事项228.3 盾构机的正常掘进238.3.1 洞内运输及通风、管线布置238.3.2 压力管理248.3.3 盾构掘进其他主要参数控制258.3.4 盾构掘进方向控制与调整278.3.5 盾构掘进方向及姿态控制278.3.6 管片选型及安装298.4 充填注浆328.4.1 充填注浆的方式328.4.2 充填注浆的目的338.4.3 砂浆供应338.4.4 注浆的材料及配比338.4.5 注浆技术参数348.4.6 注浆设备358.5 隧道防水施工方法358.5.1 防水原则、防水重点、防水要求358.5.2 主要防水措施368.5.3 防水材料的技术性能368.5.4 防水施工及主要技术措施388.6 运输系统458.6.1 工作流程458.6.2 井口及地面运输系统配置458.6.3 地下运输系统配置468.6.4 地下运输线路布置478.6.5 列车编组及运输程序478.7 刀具的检查和更换488.8 盾构过重难点地段掘进应对措施498.8.1 盾构机右线始发及到达498.8.2 盾构机过既有建构筑物桩基498.8.3 盾构机过复合地层和风化岩层508.8.4 联络通道施工518.8.5 防泥饼形成518.8.6 孤石处理518.9 施工测量和监测528.9.1 施工测量528.9.2 施工监测548.9.3 施工测量人员组织架构618.9.4 施工测量质量保证措施62九、管片生产639.1 管片生产及供应计划639.2 管片生产工艺及主要施工方法63十、施工应急救援预案6310.1 应急组织管理机构和职责6310.2 应急措施6610.3 应急物资及设备70十一、工程质量保证措施7011.1 管片生产质量保证措施7011.2 盾构掘进施工质量保证措施7311.3 施工测量与监测的质量保证措施73十二、安全生产保证措施7412.1 安全生产管理目标7412.2 安全保证体系7412.3 盾构隧道施工安全保证措施76十三、文明施工保证措施7613.1 现场平面布置7613.2 用电线路7713.3 机械、车辆管理7713.4 现场办公、生活设施卫生管理7713.5 治安保卫7713.6 监督检查77十四、环境保护措施7714.1 加强施工管理，强化环境保护意识7814.2 加强废水、废气、废渣的管理7814.3 加强运输车辆的管理7814.4 加强监测量测，确保环境安全78十五、与本方案相关施工方案78盾构掘进方案一、工程概况深圳地铁七号线7302标，桃深盾构区间区间起于桃源村站，止于深云站，区间里程范围如下：桃源村站至深云站区间左DK6+782.293左DK7+764.599，短链6.223m，全长976.083m。盾构段：左DK6+881.994DK7+764.599，短链6.223m，长876.382m。矿山法+盾构段：左DK6+782.293左DK6+881.994，长99.701m。右线设计里程范围为右DK6+782.293右DK7+800.499，全长1018.206m。其中盾构段：右DK6+881.158右DK7+800.499，总长919.341m。矿山法+盾构段：右DK6+782.293右DK6+881.158，长98.865m。本区间在右DK7+185.315处设置1座及联络通道兼泵房。经地质补勘左DK7+704.599左DK7+764.599区间隧道范围岩层坚硬，微风化花岗岩单轴抗压强度达到150MPa，盾构推进困难。在保证施工安全及不影响周边环境的前提下，将该段盾构区间变更为矿山法拼管片区间。区间线路概况示意图见图1-1。图1-1 桃深盾构区间盾构施工顺序图表1-1 桃深盾构区间路线概况表线路区间分段里程范围区段长度施工方法施工方向右线桃源村站盾构机吊出桃源村站右DK6+782.293右DK6+881. 15898.865m矿山法小里程-大里程（西-东）桃源村站深云站右DK6+881.158右DK7+800.499919.341m盾构大里程-小里程（东-西）深云站盾构机始发左线桃源村站盾构机吊出桃源村站左DK6+782.293左DK6+881.99499.701m矿山法小里程-大里程（西-东）桃源村站深云站左DK6+881.994左DK7+764.599816.381m盾构法大里程-小里程（东-西）左DK7+764.599左DK7+704.59960m矿山法大里程-小里程（东-西）桃源村站盾构机吊出本工程区间线路参数左、右线一致，具体参数如下：1、平面本段线路出桃源村站后沿龙珠大道东行，先后下穿龙珠七路路口、龙井路路口、北环龙珠立交桥，最后在北环大道北侧设置深云站，途经香树峰景苑、桃源村三期、天地峰景苑、南坪快速龙珠立交等建筑物。沿线建筑物密集，管线众多。线路平面最小曲线半径为450m，线间距14m。2、纵断面线路纵断面自桃源村站下坡后再上坡到达区间设计终点（深云站），最大纵坡为25，在区间最低点附近即DK7+185.315处设置区间联络通道兼泵房。该段隧道埋深约在6.513.6m之间。其中DK7+690埋深最小，约为6.5m；DK7+270处埋深最大约为13.6m。二、工程地质、水文及周边环境概况2.1 工程地质、水文地质情况2.1.1 地形地貌拟建深圳市城市轨道交通7号线工程桃源村站至深云站区间位于深圳市南山区。原始地貌为台地地貌，地形略有起伏，地铁线路穿行于龙珠大道下，途经香树峰景苑、桃源村三期、天地峰景苑、北环龙珠立交等。道路两侧存在密集的电力、电信、雨水、上水、污水、燃气、路灯、改河箱涵等地下管线管道，地下管线管道的走向与道路平行，局部斜交。其中规划的沿龙珠大道走向的电缆隧道与地铁隧道基本平行，在左DK7+691和右DK7+745分别与地铁隧道左右线立交，地铁隧道在上，电缆隧道在下，净距分别5.131m和5.735m。2.1.2 工程地质区间主要穿越地层为：1砾质粘性土、1全风化花岗岩、2强风化花岗岩、2砂质粘性土，盾构始发段可能存在一段硬岩。主要地层概述如下：1第四系：人工堆积素填土，冲洪积粘土、粉质粘土、中砂、粗砂、砾砂、卵石，残积砾质粘性土。2燕山期花岗岩：主要为肉红、红褐、褐黄、灰褐色，主要成分为石英、长石、云母。按风化程度可分为全风化岩、强风化岩、中等风化岩、微风化岩。根据区域地质资料推断本区间发育有1条断层，为F10，断层与桃源村站至深云站区间在DK7+860处呈51斜交，属磨地山断裂，该断裂走向北东6070，倾向南东，倾角75。发育于早白垩世花岗岩中，延伸长2.5km，宽25m。断裂在空间上、剖面上具舒缓波状，构造岩主要为压碎花岗岩，沿断裂面充填有岩脉及石英脉。根据深圳市区域稳定性评价（1991年）、深圳市地震危险性分析和地震烈度评定等技术资料分析结果：线路穿越的各断层均为非活动性断裂，深圳地带的现今活动量微弱，至目前尚未发现明显的应力和能量集中迹象，近期可排除突发性活动的可能性，地壳相对基本稳定。线路经过地区无地表河流。2.1.3 水文地质地下水按赋存条件主要为第四系孔隙水，赋存在海冲积砂层中，稳定地下水位埋深1.106.00m，水位高程5.01-2.05m，水位变幅0.52.0m。2.1.4 主要不良地质本场地下伏基岩为花岗岩，花岗岩残积层和风化岩中普遍存在差异风化现象，左、右线隧道局部地段中等风化岩或微风化岩层侵入洞身，地层上软下硬，影响盾构的均衡推进，在盾构施工中，施工难度较大。本标段部分路段揭露有球状风化体（孤石）存在，其中左线里程DK6+988、DK7+138.7、DK7+151.3、DK7+206.3、DK7+225.9、DK7+245.2、DK7+628.2，右线里程DK6+947.9、DK7+285.4附近、范围内孤石发育，且侵入隧道内，其强度高，对盾构掘进影响大。2.2 区间环境情况桃深盾构区间地面环境复杂，建筑物及管线众多。施工影响范围内的主要影响建构筑物统计如表2.2-1所示，始发段为位于原道路下方，无地面建筑。表2.2-1 桃深盾构区间盾构施工影响范围内建（构）筑物调查一览表序号建筑物名称里程范围基础及结构形式穿越形式备注1北环立交DK7+400桩基侧面通过2电缆隧道左DK7+691和右DK7+745电缆隧道地铁隧道在上，电缆隧道在下主要地下管线：区间沿线龙珠大道两侧范围内上水、污水、雨水、燃气、电力管线均存在，但对盾构无太大影响，始发端头无管线影响。三、工程的重难点3.1 盾构机右线始发及到达控制本区间盾构始发及到达端头隧道结构所处地层为2素填土及1砾质粘土地层，根据详勘抽水试验结果，2素填土层平均渗透系数k=5.0m/d，属强透水性地层，1砾质粘土呈饱和状态，平均渗透系数k=0.2m/d，属弱透水性地层，素填土层及砾质粘土自稳性差、含水量高。始发及到过达程若端头加固存在质量缺陷，在矿山法施工、洞门破除、盾构始发及到达期间发生涌水、坍塌风险极大，故端头地层的加固及确保加固效果至关重要。3.2 盾构机过既有构筑物桩基本区间线路正上方为龙珠大道，隧道DK7+400附近从龙珠立交桥基间通过，根据武汉钢铁设计院提供的北环龙珠立交桥施工图，线路离桥桩最小水平净距约为3.8m。区间穿越地质主要为强风化和中风化花岗岩。局部地段拱部含有沙层，地质情况较差。图3.2-1 龙珠大道与地铁隧道隧道之间关系位置图3.3 盾构机复合地层和风化岩层根据地质情况统计，桃深盾构区间盾构通过的不利底层主要为上软下硬的复合地层，施工比较复杂。隧道顶层多为砾质粘性土，底层多为强风化花岗岩及全风化花岗岩，部分为中风化花岗岩及微风化花岗岩。盾构掘进通过此类的软弱不均匀地层时，存在以下施工难点：1）刀具的偏磨比较严重，刀具损坏后更换困难，必须充分查明地层分布，合理安排刀具检查间距及位置；2）盾构机姿态较难控制，容易造成隧道轴线偏移和地面的沉降超限；3）容易造成地面产生较大沉降，危及隧道上方建（构）筑物的安全。3.4 联络通道施工存在的风险本区间共设1座联络通道，联络通道开挖范围左线通道顶部为素填土及部分砾质粘土，中部及底部为全风化花岗岩，右线通道顶部及中部为砾质粘土，底部少部分为全风化花岗岩，施工中措施不当极易击穿上方软弱土层而造成坍塌、突涌等事故。3.5 泥饼形成风险通过地质资料显示，除硬岩外，本区间盾构穿越的其它地层有泥饼形成的条件。盾构在高粘性土或泥质岩等地层中掘进时可能会在刀盘尤其是中心区部位及土仓隔板前刀盘支撑之间产生泥饼，当产生泥饼后，掘进速度急剧下降，刀盘扭矩减小，同时造成刀盘油温过高而使盾构无法掘进，大大降低开挖效率。3.6 盾构掘进遇到孤石的危害在盾构法隧道施工过程中，可能遇到随机分布的孤石，且孤石形状大小各异、强度不一，而孤石使隧道内岩土层软硬不均。在这类地层中掘进效率低，刀盘刀具磨损严重，易产生卡刀、斜刀、掉刀、刀具偏磨、线路偏移等问题，处理起来速度比较慢，严重影响施工进度，有的甚至因施工无法进展而不得不变更设计，成本较高，经济效益差；处理好盾构掘进过程中所遇到的球状风化体，是盾构施工过程中的技术难题。在软土地层中，盾构机掘进时滚刀很难产生足够的反力将孤石破碎。若孤石不破碎，盾构机掘进时，孤石会在刀盘前方随着盾构机掘进方向移动，对地层造成很大的扰动。此外，对盾构机刀盘的主轴承、刀盘的钢结构产生伤害，对刀具产生破坏。盾构机的掘进姿态很难控制。四、盾构施工总体策划及工程管理4.1总体施工方案深圳地铁七号线7302标【桃源村站深云站盾构区间】盾构工程包括深云站起点桃源村站终点盾构区间；含1个联络通道。采用1台德国海瑞克土压平衡盾构机先由深云站左线始发，到达桃源村站后吊出，转运至深云站右线二次始发，到达桃源村站后吊出。根据盾构施工特点，将盾构掘进划分为四个阶段，即过矿山法隧道掘进、初始掘进段、常规掘进段和到达掘进段。根据【桃源村站深云站盾构区间】区间的地质情况，刀盘开口率为30，刀具配置为复合型刀具。管片与围岩之间的环形间隙采用同步注浆模式充填快凝浆。当掘进软弱地层和急转弯段时，两套注浆系统同时工作，增加的注浆系统用于管片补充双液背填注浆。盾构隧道施工水平运输采用43kg/m钢轨铺设单线洞内分岔道、45t变频电机车牵引编组列车运输。垂直运输由1台16t龙门吊和1台45T龙门吊完成。在办妥有关手续后碴土外运委托深圳市有资质的渣土外运公司完成。洞内通风采用轴流风机和拉链式软风管压入式通风。盾构机冷却水采用洞内铺管供水，循环热水排到专用水箱，另加冷水和工业清洗剂后，用于刀盘和土仓的高压清洗。盾构机用电采用10KV高压进洞，利用变压器提供隧道沿线抽排水电源；沿线架设架空线，布设日光灯照明，日光灯间距10m。整个施工过程中始终坚持以施工监测、信息反馈指导施工的方针，以地表沉陷监测、建筑物、洞内管片变形监测等为基础，加强量测数据的分析处理，加强对地层变形的分析、预测、反馈指导施工。4.2 盾构总体施工流程图图4.2-1 施工总流程图五、劳动力计划、施工进度计划及施工设备配置5.1 劳动力计划在盾构隧道内结合本工程专业特点和现代科学管理理论，充分发挥和调动每个人的劳动积极性，精心筹划，科学安排，进行动态管理，弹性编组，灵活组织，实施平行、流水、交叉作业。具体安排如下表。在标段项目部的管理下，桃深区间盾构掘进由盾构队负责，成立2个掘进班、1个综合班、1个维保班，盾构施工期间按照两班及盾构维保全天不间断组织施工。盾构施工配置93人，人力资源配置如表5.1-1所示。表5.1-1 盾构队盾构施工人力资源计划表序号班组数量备注1管理人员队长122全面负责副队长2兼调度技术负责人1机电技术负责人1质检员1安全员2材料员31名主管内业员1值班工程师3盾构司机4兼维保任务机械工程师1分别分管各维保专业液压工程师1电气工程师12掘进班班长224管片拼装手2管片拼装、轨道敷设8注浆工4电瓶车司机4调车员43综合班班长127搅拌站6装载机司机2电焊工6文明施工2门吊司机6司索工44保养班班长18电气1机械2液压2电工25测量班测工33内部人员6试验实验员11可不住点7监测测工33监测驻点人员8罐车司机汽车司机22罐车租赁单位9炊事班厨师33合计93人5.2 施工进度计划5.3主要施工设备5.3.1 刀盘刀具刀盘刀具布置见下图。图5.3-1 刀盘刀具配置表数量1个形式装配有滚刀式直径6280mm旋转方向左/右刀具采用18寸滚刀，配置8把中心滚刀（4把双刃滚刀），20把单刃滚刀，边缘滚刀11把，52把刮刀，8把边刮刀，1把超挖刀。所有硬岩刀具有可以与齿刀进行更换（软岩刀具）切削刀盘泡沫注入孔数量6个中心回转体1个5.3.2 盾构设备材料一览表序号名 称规格数量单位计划到货时间一盾构施工配套设备1循环水泵GD100-322台10月20日2污水泵100WQ100-40-222台10月20日3污水泵100WQ100-40-5.52台10月20日4静音式柴油发电机250KW1台10月20日5隧道轴流通风机带启动柜三级变速、2*55KW1台11月10日6叉车5吨1台10月20日7龙门吊16吨1台12月10日8龙门吊45吨1台10月10日9装载机（侧翻）ZL501台已到货10电瓶车后配套设备10月15日到货1145T电瓶车802015002300mm2台10月15日到货128M3砂浆车494515002300mm2台10月15日到货1318M3渣土车660915002516mm5台10月15日到货14管片车49161500536mm4台10月15日到货15充电机7306001760mm6台10月15日到货16混凝土搅拌机T351套已到货17散装煤灰罐100T1套已到货18散装水泥罐100T1套10月15日到货19螺旋输送机与搅拌机、水泥罐配套2套已到货20砂浆泵2PN5.5KW1台10月15日到货21空压机10-15立方1台10月07日到货22卷扬机5T1套10月15日到货23双液注浆泵BW250/501台10月20日到货24冷却塔60-80立方1套10月15日到货25高压断路器柜（环网柜）高压用电1套2013年10月20日前具备送电条件二盾构掘进消耗性材料26盾尾油脂WR8944T27盾尾油脂WR906桶已到货28主轴承润滑油脂EP2油脂5T29泡沫剂75T三盾构机维护设备及材料30直流电焊机ZX5-4001台现场具备条件2日内到货31直流电焊机ZX5-5001台现场具备条件2日内到货32盾构机专用工具1套已到货33盾构机通用工具1套34修理车间工器具1套现场具备条件后，5天内到货35集装箱6M4间10月15日到货36现场临电供电材料四盾构始发专用材料37始发反力架6280盾构配套1个10月15日到货38始发架6280盾构配套1个10月15日到货39始发托架固定20、L=9米7根10月15日到货40电缆、油管分体始发用套2013年10月20日进场五注浆消耗性材料41水玻璃35Be300m3正在落实42膨润土钙基400目500T正在落实43粉煤灰二级3050T正在落实44水泥PO42.55400T满足供应条件45细沙24mm5500m3满足供应条件六管片拼装消耗性材料46防水、防腐类防水、防腐涂料19935KG正在和项目公司对接固化剂正在和项目公司对接三元乙丙橡胶弹性密封垫15948条正在和项目公司对接47缓冲类丁腈软木软木橡胶垫7974条正在和项目公司对接粘贴胶水1994桶正在和项目公司对接48管片连接类管片连接螺杆93030条9月15日前到100套，其它10月20日到货七盾构延伸管线材料49风机风筒1200890M11月10日50轨道P43，6米/根，轨距900mm2320M10月15日51轨道P43，3米/根，轨距2080mm140M10月15日52轨道附件P43取消53钢轨道叉取消54轨枕20条10月15日55水管托架200个2013年10月20日前进场56电缆挂钩800个2013年10月20日前进场57电线托架五线托架，带绝缘子260个2013年10月20日前进场58人行踏板1.5*0.5900块2013年10月20日前进场59踏板支架800个2013年10月20日前进场60高压电缆ZR-YJV22-10-3*70mm21250M已到货61照明线BV-10、五色单色1938M满足供应条件62进排水管1003077M满足供应条件六、施工总平面布置及临时工程6.1 施工平面布置遵照招标文件划定的施工用地范围和深圳市轨道交通有限公司文明施工管理有关规定及临时设施修建标准，消防、防雷、安全、卫生等有关规定，对施工场地进行合理的平面布置。图6.1-1盾构始发施工场地平面布置示意图。图6.1-1 盾构始发施工场地平面布置示6.2 施工用电设计6.2.1 现场施工线路布置说明详见深云站盾构始发井盾构配套系统用电专项施工方案。6.2.2 隧道内的线路布置及隧道照明（1）隧道内的线路布置：进入隧道的高压电缆采用的电缆是具有很强的电离屏蔽作用，不会对隧道内行人造成危险；高压电缆和照明线各布在隧道的两旁，且高压电缆布置在远离人行道一侧，避免了人与高压线靠近的危险。另外高压电缆和照明线都是架设在隧道管片高处，避免行人接触而造成危险。（2）隧道照明：隧道照明采用三相五线制，架空敷设，每10环装设支架1只，上面装10A熔断器和40W防潮型荧光灯具各1只，3蝴蝶白料5只。每盏灯电源接一相一零，三相轮流跳接。每隔100米要求安装分段箱1只，作为照明安装或维修时的分断开关。每隔50米安装1盏应急照明灯。敷设导线采用BV-500，316116116塑铜线，排列次序按照有关规定相序要求排列。在井口处（正一环处），安装2只两路电源自动切换箱，以保证隧道施工照明及安全照明的不间断。在安装时决不允许擅自更改相应位置。6.3 施工用水施工用水从市政接驳点用100钢管接至施工现场，接通2条80水管沿围墙向两个方向铺设供水管，向各用水点供水。水管沿围墙设置，遇路口等设施则埋地通过。6.4 通讯工地施工现场管理人员，均配备必要的通讯工具。现场办公室配备2条外线电话及网线，作为工地与外界联系的纽带。另外，工地现场配备专用的程控交换机，作为井下和隧道内工作面与办公室之间及时进行联系的工具。七、前期技术措施7.1 盾构机组装与调试7.1.1 盾构机组装场地的布置及吊装设备组装场地按照重载车辆道路标准进行平整及硬化，盾构机完成工厂验收后，解体运输到现场，盾构主机分为刀盘、前盾、中盾、尾盾等部分，盾构机现已存放于深云站内，盾构主机的刀盘、前盾、中盾、尾盾由盾构吊装井按顺序分别吊下，后配套设备由车站的开放空间吊下。吊装设备为：1台260T履带吊机、1台220T汽车吊、1台50T液压千斤顶、1台45T龙门吊、1台16T龙门吊以及相应的吊具。盾构全部的结构件与液压组件和电器组件均在工厂按各吊装部件拼装好，井下依次连接。下井顺序先后配套，后主机，设备组装完毕后，接通液压管路、动力电缆、控制电缆，最后将水管、风管、气管连接好，一切准备就绪后，现场空载调试设备，使各部件性能参数达到设计要求。7.1.2 盾构机组装与调试程序组装调试程序见下图7.1-1：组装场地的准备吊机组装就位及后盾支撑安装定位机组装就位井下轨道及始发托架的准备后配套拖车从明挖段吊装与管线连接主机吊装与连接安装反力架主机定位及与后配套连接空载调试负载调试安装零环图7.1-1 盾构组装调试程序图7.1.3 盾构组装技术措施（1）盾构机组装前必须制定详细的组装方案与计划，同时组织有经验的、经过技术培训的人员组成组装小组。（2）盾构机组装前应对始发基座进行精确定位。（3）大件组装时，对始发井端头墙进行严密监测，掌握其变形与受力状态。（4）大件运输及吊装时采用1台260T履带吊机、1台220T汽车吊机。具体见盾构机下井吊装方案。7.1.4 盾构机调试（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。（2）负载调试空载调试证明盾构机具有工作能力后即可进行负载调试，负载调试是与中央控制室联合进行总体调试，其目的主要是检查各种管线及密封的负载能力；对空载调试不能完成的工作作进一步完善，以使盾构机的各个工作系统和辅助系统达到满足正常生产要求的工作状态。通常试掘进时间即为对设备负载调试时间。负载调试时采取严格的技术和管理措施，保证工程安全、工程质量和线形精度。7.1.5 组装安全保护措施（1）盾构机运输及吊装委托给具有资历的专业的粤润通公司。（2）组建组装作业班承担盾构机组装工作，指定生产副经理负责组织、协调盾构机组装工作。（3）每班作业前按起重作业安全操作规程及盾构机制造商的组装技术要求进行班前交底，完全按有关规定执行。（4）项目部技术部具体负责现场吊装、组装的秩序维护，确保安全。八、盾构掘进8.1 盾构施工工艺流程本工程采用1台土压平衡式盾构机在桃深盾构区间深云站始发，施工流程基本一样，左线始发段为矿山法空推段，右线为直接始发，主要包括盾构机下井安装和调试、初始掘进、正常掘进、盾构机解体和吊运等多个流程（参见图8.1-1）。图8.1-1 盾构施工流程图在本工程盾构施工中，盾构机在桃深盾构区间深云站左线下井，向西始发掘进，左线完成后将盾构机转运至深云站，由深云站右线下井，向西始发掘进，于桃源村站吊出。8.2 盾构机的初始掘进8.2.1 盾构机的初始掘进准备工作盾构机在初始掘进前必须完成以下准备工作：(1)盾构机的联动调试满足要求。(2)盾体已顶入洞内（左线）。(3)反力架安装到位，轨道连接完毕。(4)零环管片准备就绪（左线）；负环管片准备就绪（右线）。(5)地面砂浆搅拌站调试完毕。(6)盾构机已准确定位。(7)自动导向系统安装、测试完毕。(8)初始掘进范围内的地面监测点已布设完毕并获得初始的数据。(9)盾尾的密封刷已涂满密封油脂。(10)供电系统（含备用电源）、给排水系统、通信系统等检查正常。在自动导向系统安装调试完成后，将把有关的线路资料（沿线路方向每隔1.0m输入一个轴线点的坐标）输入电脑。初始掘进示意如图8.2-1所示。8.2-1 盾构机初始掘进示意图8.2.2 盾构机的初始掘进注意事项初始掘进阶段应注意以下事项：严格控制始发托架、反力架和0环（负环）的安装精度，确保盾构机穿越洞门的中心，即掘进轴线与洞门止水布帘的中心重合。0环（负环）管片定位时，管片的后端面应与线路中线垂直。0环（负环）管片轴线应与线路的切线重合。确保0环（负环）端面与反力架立面平行，上下左右无缝接触，均匀受力。千斤顶总推力控制在适当的范围内，掘进总推力应控制在反力架承受能力以下，同时确保在此推力下刀具切入地层所产生的扭矩在防扭转支座承受范围内。要确保盾尾密封油脂的注入达到压力要求，以保证盾尾的密封效果。安装临0环（负环）管片时，要保证管片和盾构机下部的合理间隙。初始注浆时，选取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。初始100m也是摸索掘进规律、优化掘进参数的试掘进阶段。为此，在始发100m的地面布置较密的观测点，根据不同的掘进参数所对应的地面降沉值，可以总结和优化出相应的盾构掘进参数（推进速度、总推力、气压、刀盘扭矩、注浆压力、注浆量等），为正常掘进打下基础。由于受参数比选等因素的影响，初始阶段的掘进速度较缓慢，平均速度约为4.5m/天，完成初始掘进约需39天。8.3 盾构机的正常掘进盾构机初始阶段掘进完成后，将需进行设备的调整，改善后续掘进条件。初始掘进阶段完成后主要应做以下调整工作：(1) 拆除反力架。(2) 重新安排给排水系统。(3) 其它各种管线的延伸和连接。以上工作完成后，运输系统及各种辅助设备处于正常工作；与此同时，盾构机的各设备经过初始掘进后，均达到正常运行状态。8.3.1 洞内运输及通风、管线布置8.3.1.1 洞内水平运输洞内水平均采用43Kg/m钢轨铺设单线。本标段桃源村站深云站区间线路全长约1.99公里，由于土压盾构需采用电瓶车运输渣土，故盾构掘进时，需投入二组列车，可满足施工需要。洞内轨道布置见下图：8.3-1 洞内轨道布置示意每组列车均由45t变频机车牵引1节砂浆车、2节管片车、2节渣土车。盾构机每完成1环管片安装均可由2组列车来完成运输任务。8.3.1.2 洞内管线布置根据盾构施工的特点，在隧道内布置“三管、三线、一走道”，三管即100的循环水管、100的排污管和1000的通风管。三线即10KV高压电缆、380/220V照明线和43Kg/m的运输轨线，一走道即人行道。其布置形式见图8.3-2洞内管线布置图。图8.3-2 洞内管线铺设图8.3.1.3 洞内通风根据深圳市的气候条件和盾构施工特点，在施工过程中隧道内采用压入式通风来解决防尘、降温及人员、设备所需要的新鲜空气。故拟在左右线各设1台372Kw轴流风机压入式通风，采用直径为1000mm拉链式软风管，风机设在深云站基坑第一道支撑上。8.3.2 压力管理 压力设定通常应与作用在开挖面上的土压在对抗中保持平衡，压力与开挖面上含水土体的垂直作用的重力和土的内摩擦角大小有关。土压力的设定如下： 图8.3-3 压力平衡示意图一般采用地下静止土压力作为土压力的设定值，其计算公式为：式中：侧向静止土压力（单位：）侧向静止土的土压系数其中：砂性土 0.250.33粘性土 0.330.70土的容重（单位：kN/m3）一般 18.019.0 kN/m3地面到盾构中心的深度 地面到盾构中心的深度单位： 设定土压力的管理在盾构掘进施工中，影响土压平衡的动态因素是：螺旋输送机的转速和推进千斤顶的速度。推进千斤顶在推动盾构前进的同时，既控制盾构前进方向，又能对土舱内的渣土形成挤压，维持土体压力，并能辅助管片拼装。推进速度越快，形成的土压力就越大，反之则土压力会相应减小。手工调节推进千斤顶是项目工程师依据开挖现场即时测得的土舱内土压值所下达的指令，通过操作员用手工调节的方式控制推进千斤顶的推进速度。并可有效控制土压平衡。 设定土压力的修正除了修正每一调查点的设定土压值外，对设定的土压值尚需周密地考虑对开挖面状态的适应情况，进行推测并跟踪修正是至关重要的。8.3.3 盾构掘进其他主要参数控制(1) 千斤顶推力F确定推力需考虑以下因素：盾构机推进需克服的摩擦力克服刀盘前的水土压力掘进速度管片的承受能力控制掘进方向最大扭矩最大推力Fmax= 3990t（20个千斤顶），初始掘进阶段时500tF800t，空推阶段是F=300500t，正常掘进阶段时F=8001500t，特殊情况时F=20003000t。(2) 刀盘转速n满足转速和扭矩曲线，且无级可调n=02.5 rpm。对于强风化花岗岩及软土地层，刀盘转速一般为1.52 rpm；微风化花岗岩、中风化花岗岩地层可设为22.5rpm。(3) 刀盘扭矩T正常掘进时，扭矩应低于最大扭矩。当工作扭矩超过最大扭矩时，刀盘将停止转动，如多次正反转启动未果，即可启动脱困扭矩，使刀盘重新启动。(4) 掘进速度v根据土质、扭矩、推力和土仓压力等综合确定，受土质影响最大。vmax=6cm/min，一般v=24cm/min。(5) 注浆压力P2P2是在注浆处的水土压力的基础上相应提高0.51.0kg/cm2，且使浆液不会进入土仓和压坏管片，并保证地面的隆陷值在允许范围内（+10，-30mm）。(6) 注浆量V1V1是在管片与土体之间的空隙体积的基础上，再考虑1.21.5扩大系数确定的。一般每环的注浆量V16m3。(7) 左右推进千斤顶行程差SS主要根据线路特点和盾构机在水平方向偏离设计轴线的程度来确定的。S的大小也受到管片选型的影响。在管片选型正确的条件下S的大小确定了盾构机方向改变的急缓程度。(8) 盾构机俯仰角根据线路特点和盾构机在竖直方向偏离设计轴线的程度来确定的。的保持靠合理使用上部和下部的推进千斤顶。(9) 盾构机滚转角和刀盘转动方向及扭矩大小有关，可以通过改变刀盘转动方向和使用稳定器来控制，一般情况下，值不应超过0.5。(10) 管片与盾尾的空隙1414可由人工测量，它反映了管片和盾构机的相对位置关系，对确定下一环的管片类型和掘进参数有指导意义。理论值为1=2=3=4=75mm。通常在5590mm之间波动。(11) 铰接千斤顶根据线路的走向，铰接千斤顶可通过控制行程差调整盾构机的姿态拟合线路。在直线段时，铰接千斤顶伸长量一致保持盾构机前盾与中尾盾成直线。在线路的曲线或者缓和曲线段（上、下坡）时，铰接千斤顶顺着转弯方向有一定的行程差，使得盾构机尾盾相对于中盾有一定的折角(最大为3度)，与线路的弧线基本保持一致。8.3.4 盾构掘进方向控制与调整由于地层软硬不匀、隧道曲线和坡度变化以及操作等因素的影响，盾构推进不可能完全符合设计的隧道轴线前进，而会产生一定的偏差。当这种偏差超过一定限界时就会导致隧道衬砌侵限、盾尾间隙变小，使管片局部受力恶化，并造成地层损失增大而使地表沉降加大，因此在盾构施工过程中，必须采取有效的技术措施控制掘进方向，及时有效纠正掘进偏差。8.3.5 盾构掘进方向及姿态控制8.3.5.1 掘进方向的控制（1）采用SLS-T导向系统和人工测量辅助进行姿态监测隧道掘进中的方向控制是确保隧道施工质量的关键因素。根据规范，线路中线平面位置和高程的中误差分别为50mm和25mm。选用的海瑞克盾构机都配备了一套SLS-T自动导向系统。该系统由德国VMT公司生产，主要由激光经纬仪、电子激光靶、控制箱、计算机及其它配套硬件和软件组成（参见图8.3-4）。图8.3-4 盾构机自动导向系统工作示意图 SLS-T系统配置了导向、自动定位、掘进程序软件和显示器等到，能够全天候在盾构主控室动态显示盾构机当前位置与隧道设计轴线的偏差以及趋势。据此调整盾构机掘进方向，使其保持在允许的偏差范围内。 随着盾构推进，导向系统后视基准点需要前移，必须通过人工测量来进行精确定位。同时还校核自动导向系统的测量数据并复核盾构机的位置、姿态，确保盾构机掘进方向的正确。（2）采用操作盾构机分区推进千斤顶控制盾构掘进方向根据线路条件所做的分段轴线拟合控制计划、导向系统工程反映的盾构姿态信息，结合隧道地层情况，通过操作盾构机分区推进千斤顶控制掘进方向。 在上坡段掘进时，适当加大盾构机下部千斤顶的推力和速度；在下坡段掘进时则适当加大上部千斤顶的推力和速度；在左转弯曲线段掘进时则适当加右侧千斤顶推力和速度；在右转弯曲线段掘进时则适当加左侧千斤顶推力和速度；在直线平坡段掘进时，则应尽量使所有千斤顶的推力和速度保持一致。 在均匀的地质条件时，保持所有千斤顶推力与速度一致；在软硬不均的地层中掘进时，则应根据不同地层在断面的具体分布情况，遵循硬地层一侧推进千斤顶的推力和速度适当加大，软地层一侧千斤顶推力和速度适当减少的原则来操作。8.3.5.2 盾构姿态的调整与纠偏在掘进施工中，由于地质突变等原因盾构机推进方向可能会偏离设计轴线并超过警戒值。在稳定地层中掘进，因地层提供的滚动阻力小，可能会产生盾体滚动偏差；在线路变坡段或曲线段掘进，有可能产生一定的偏差。因此应及时调整盾构机姿态、纠正偏差。参照上述方法分区操作推进油缸来调整盾构姿态，纠正偏差，将盾构机的方向控制调整到符合要求的范围内。当滚动超限时，盾构机会自动报警，此时应采用盾构刀盘反转的方法纠正滚动偏差。8.3.5.3 方向控制与姿态调整注意事项 在切换刀盘转动方向时，应保留适当的时间间隔，切换速度不宜过快，切换速度过快可能造成管片受力状态突变，而使管片损坏。 根据工作面地层情况应及时调整掘进参数，调整掘进方向时应设置警戒值与限制值。达到警戒值时就应该调整程序。 蛇行纠偏时应缓慢进行，若纠偏过急蛇行反而更明显。直线推进时应取盾构当前位置点与设计线上远方的一点作一直线，然后以这条线为新基准进行线形管理。曲线推进时应使盾构当前位置点与远方点的连线同设计曲线相切。 正确的管片选型，确保拼装质量与精度，使端面尽可能与计划掘进方向垂直。 盾构始发到达时方向控制极其重要，应按照始发、到达掘进的有关技术要求，做好测量定位工作。8.3.6 管片选型及安装8.3.6.1 管片选型在确保盾构机沿着隧道设计轴线掘进的前提下，选择合适的管片类型和正确地安装管片将是保证隧道质量的主要措施。1）管片选型错误会导致以下问题：管片错台、破损及裂缝等缺陷。隧道渗漏水。管片走向与盾构机掘进方向不协调，盾尾间隙过小，盾构机操作困难和管片安装困难。损坏盾尾尾刷。桃深区间管片管片采用通用型管片。每环管片由3块标准块2块相邻块和1块封顶块组成，根据盾构机推进千斤顶的分布，封顶块共有10个安装位置（时钟1：00、2：00、3：00、4：00、5：00、7：00、8：00、9：00、10：00、11：00）。管片为双面楔形38mm，通用管片衬砌环构造图见图8.3-5所示。 图8.3-5 通用管片衬砌环构造图2）选择正确的管片必须综合考虑以下因素： 线路特点推进千斤顶的行程差（左右和上下）盾尾间隙（上、下、左、右）铰接油缸的行程差盾构机掘进方向与设计轴线的相对关系错缝拼装根据上述因素，可以在一环掘进前预先确定该环F块管片的安装点位，完成该环掘进后，再根据最新的数据进行微调（一般情况下，封顶块位置可能有变）。圆曲线及缓和曲线采用封顶块位置来进行调整，曲线半径越小，封顶块位置处于3：00或9：00的比例越大，通过调整封顶块的位置，可以有效地拟合不同特点的曲线。直线段主要采用一环封顶块安装在3：00位置，一环封顶块安装在9：00位置，两环管片组成直线环，但当盾尾间隙过小或线路需要纠偏时，也将使用封顶块处于其他点位来进行调整。管片选型合理正确主要体现在以下几个方面：隧道轴线偏差很小，管片拼装的外观质量很好。上下左右的盾尾间隙比较均匀。推进千斤顶的行程差较小。8.3.6.2 管片安装管片的拼装流程见下图：管片环成型整圆管片选型、下井和运输组织管片就位管片安装区清理管片安装与连接盾构掘进掘进1.5m安装位置千斤顶收缩伸出管片紧固图8.3-6 管片拼装流程图 拼装前准备（1）隧道管片在地面上按拼装顺序排列堆放，并粘贴好管片接缝密封衬垫等防水材料，管片接缝的连接件和配件、防水垫圈等的数量规格准备齐全，并随第一块管片运送至工作面。（2）盾构推进后现状姿态应符合拼装要求，主要检查盾构姿态以下三方面：距离：盾构千斤顶顶块