北京地铁15号线一期工程盾构施工组织设计.doc

北京地铁北京地铁 1515 号线一期工程号线一期工程 0606 标段标段 南法信站前入地段南法信站前入地段石门站石门站 南法信站南法信站石门站区间石门站区间 盾构施工方案盾构施工方案 项目经理：项目经理： 项目总工：项目总工： 编编 制：制： 北京地铁北京地铁 1515 号线一期工程号线一期工程 0606 标段项目经理标段项目经理 部部 I 目 录 1 编制依据1 1.1 编制依据.1 1.1.1 图纸.1 1.1.2 施工组织设计.1 1.1.3 规范、规程.1 1.1.4 其他依据.1 1.2 编制内容及目的.2 2 工程概况.2 2.1 盾构区间工程概况2 2.2 地面环境3 2.3 工程地质.5 2.3.1 地质条件.5 2.3.2 水文条件.8 2.4 风险源概况9 2.5 工程重点及难点.10 3 施工安排及施工准备.12 3.1 工期安排12 3.2 安全质量目标12 3.3 人员安排13 3.4 盾构施工场地布置14 4 盾构施工.16 4.1 盾构机选型.16 4.2 盾构机吊装、组装、调试20 4.1.1 盾构机吊装下井顺序21 4.1.2 盾构组装步骤22 4.1.3 盾构调试23 4.1.4 盾构解体24 4.2 端头加固施工.24 4.3 盾构始发准备工作.26 4.3.1 盾构基座安装27 4.3.2 反力架安装29 4.3.3 轨道铺设及洞内运输.32 4.3.4 负环管片拼装.34 4.3.5 洞门橡胶帘布安装35 4.3.6 洞门凿桩.36 4.4 盾构始发施工.37 4.4.1 潜覆土加固.37 4.4.2 盾构始发 112m 试掘进 .39 4.5 盾构正常掘进施工.43 4.5.1 掘进过程中参数确定44 4.5.2 盾构掘进过程控制.50 4.5.3 盾构机到达接收施工56 II 4.6 洞内出碴、运输及碴土外运.58 4.7 管片拼装59 4.7.1 管片设计参数59 4.7.2 管片地上运输60 4.7.3 管片拼装60 5 盾构过风道施工.64 5.1 端头加固.64 5.2 风道洞门破除64 5.3 贯通掘进66 5.3.1 到达掘进及盾构接收.66 5.3.2 接收机座安装.67 5.3.3 到达端洞门处理.68 5.3.4 贯通掘进注意事项.68 5.4 盾构设备检修.68 5.5 盾构过风道再次始发施工.69 5.5.1 负环加固钢支撑安装.69 5.5.2 风道内负环拼装.69 5.5.3 负环管片加固.70 3.5.4 二次始发掘进施工控制.71 5.5.6 风道内负环拆除.72 6 盾构过风险源施工.73 6.1 设计施工措施.73 6.2 盾构下穿迎晨桥地层加固措施.74 6.2.1 加固范围.74 6.2.2 加固施工76 6.2.3 迎晨桥监测.76 6.3 盾构过风险源施工.78 7 盾构施工测量及监测方案.80 7.1 编制原则80 7.2 测量方案的制定80 7.3 盾构隧道内监控测量81 7.3.1 隧道内平面控制测量81 7.3.2 隧道内高程控制量测82 7.3.3 盾构机始发初始状态的测量82 7.3.4 盾构机姿态、管片安装的测量84 7.3.5 地面建筑的监控测量85 7.4 监测项目.86 8 盾构施工质量保证措施88 8.1 质量保证体系88 8.2 质量职责89 8.3 施工技术保证措施92 8.4 施工管理保证措施93 8.5 工程质量验收标准93 8.6 盾构的日常维护.97 III 9 盾构施工安全保证措施100 9.1 安全管理体系100 9.2 一般性安全管理措施101 9.2.1 盾构区间隧道施工安全措施102 9.2.2 土方及管片吊装安全措施102 9.2.3 机械安全保证措施103 9.2.4 用电安全保证措施103 10 绿色施工及环境保护措施.105 10.1 绿色施工管理体系105 10.2 绿色施工准备工作105 10.2.1 绿色施工要求105 10.2.2 项目部培训工作105 10.2.3 绿色管理施工内容105 10.3 现场文明施工措施106 10.4 环境保护管理措施107 10.4.1 环境保护工作内容107 10.4.2 对影响环境保护几个主要因素的控制措施108 11 风险分析及应急预案111 11.1 施工风险分析111 11.2 风险对策111 11.3 应急预案113 11.3.1 应急领导小组113 11.3.2 应急响应115 11.3.3 善后处置115 11.3.4 应急抢险物资115 11.3.5 应急抢救措施115 1 1 编制依据 1.1 编制依据 1.1.1 图纸 （1）南法信站前入地段石门站区间（308）第一册 区间结构 第四分册 盾构区 间（下） ； （2）南法信站前入地段石门站区间（308）第一册 区间结构 第四分册 盾构区 间（上） ； （3）南法信站前入地段石门站区间（308）第一册 区间结构 第八分册 区间风 险源专项设计； （4）北京地铁 15 号线一期工程南法信站顺西路站区间 岩土工程勘察报告 1.1.2 施工组织设计 15 号线 06 标南法信站前入地段石门站 施工组织设计 1.1.3 规范、规程 （1） 地铁设计规范 （GB 50157-2003） （2） 地下铁道工程施工及验收规范 （GB50299-1999）2003 版 （3） 轨道交通地下工程防水技术规程北京市地方标准（DB11/581-2008） （4） 建筑结构荷载规范 （GB50009-2001）2006 版 （5） 建筑抗震设计规范 （GB50011-2001）2008 版 （6） 地下工程防水技术规范 （GB50108-2008） （7） 人民防空工程设计规范 （GB50225-2005） （8） 盾构法隧道施工与验收规范 （GB50446-2008） （9） 混凝土结构设计规范 （GB50010-2002） （10） 地铁杂散电流腐蚀防护技术规程 （CJJ49-92） （11） 钢结构设计规范 （GB50017-2002） （12） 地铁工程监控量测技术规程北京市地方标准（DB11/490-2007） （13）国家及北京市现行的相关规范及规程。 1.1.4 其他依据 （1） 地下工程施工技术 2003.08 ，姜玉松主编，安徽理工大学土木工程系； （2） 盾构隧道施工手册2005.06，张凤祥主编，人民教育出版社。 2 1.2 编制内容及目的 （1）编制内容 本方案的编制的主要内容主要如下： 1）盾构掘进施工地面环境、管线情况及风险源情况 2）盾构机选型、吊装、组装、调试 3）盾构始发架铺设、反力架安装、洞门施工以及正常掘进施工 4）盾构施工正常掘进参数 5）盾构机掘进中土方运输方案 6）盾构到达接收施工 7）盾构过风道、风险源施工 8）盾构测量及监测 9）盾构施工风险分析及应急预案 10）盾构区间联络通道施工因现缺少降水设计图纸，本次未编制在内，拟单独组 织专家论证。 （2）编制目的 本方案编制主要为盾构正常始发、盾构掘进以及盾构过风险源提供参数，保证盾 构施工安全。 2 工程概况 2.1 盾构区间工程概况 南法信站至石门站区间的起点里程为右 K38+490.237，盾构起点里程为右 K38+506.237，终点里程为右 K40+999.837，区间右线总长 2492m，左线总长 2491.53m。本区间设置附属联络通道三座，中间风道一座（兼泵房、联络通道） 。 线路区间走向基本上沿东西走向，区间走向起点始于南法信站，线间距 15 米，线 路从南法信站东端出来后沿府前西街敷设，穿越顺义东支路后线路分开，以避开小中 河桥基和东六环迎晨桥桥基，通过这两处构筑物后左右两线逐渐靠近，最后以线间距 15 米到达石门站。区间采用盾构法施工。 区间线路最大圆曲线为 4000m，最小为 2000m。 区间从南法信站以 2下坡出站，在右 K38+540 处以 R=3000m 的竖曲线变坡为 25入地。在右 K38+840 处又以 R=5000m 变坡为 3缓坡继续向下敷设，到达右 3 K39+935，在右 K39+935 处以 R=5000m 变坡为 6.376上坡，后在右 K39+980 处以 R=5000m 变坡为 2上坡，到达石门站。区间覆土厚度为 4.8m14.7m。 2.2 地面环境 （1）地面交通 盾构线路首先穿过一条导改路，并沿府前西街两侧穿过东支路、小中河桥、东六 环迎晨桥、石门市场、顺义西二环到达石门站。 区间线路前 20m 在施工围挡内，主要为管片堆放场地和施工便道；围挡外为一条 导改路双向车道，15m 宽，车流量一般。见图 1 所示。 图 1 导改路现状 区间线路里程右 K38+894.383右 K40+999.837 上面是府前西街，府前西街为双向 四车道，为顺义区主干道，车流量相对较多。 图 2 府前西街现状 4 （2）地面建筑物 盾构区间建筑物、地下管线较多，隧道经过的范围内主要有小中河桥基、东六环 迎晨桥，金百顺、老城一锅、石门市场、线路两侧房屋等永久建筑。区间线路基本沿 府前西街由西向东敷设。 图 3 金百顺、老城一锅 图 4 小中河桥 5 图 5 东六环迎晨桥 图 6 六层建筑 （3）管线概况 区间沿线已探明的管线众多（只列入半径大于 800mm 管线）： 沿着隧道东西走向布置的管线有：800 污水管，埋深 3.8m；1000 污水管，埋 深 3.6m；1000 雨水管，埋深 2m；1200 雨水管，埋深 2.4m；1700 雨水管，埋深 3.9m；1400 上水管，埋深 0.5m。 垂直于隧道南北走向布置的管线有：1400 输水管，埋深 6.3m；2000 污水管， 埋深 5m；2000 燃气管，埋深 6m；1000 上水管，埋深 2m；1630 上水管，埋深 6 3m。 地下管线详细情况见南法信站石门站区间地下管线调查资料 。 2.3 工程地质 2.3.1 地质条件 本次勘察揭露地层最大深度为 30m，根据钻探资料钻孔及室内土工试验结果，按 地层沉积年代、成因类型、将本工程场地勘探范围内的土层进行了划分。 盾构区间段的土层自上而下划分为人工堆积层（Qml） 、新近沉积地层（Q42+3l+pl） 、 第四纪全新世冲洪积层（Q41l+pl） 、第四纪晚更新世冲洪积层（Q3l+pl）四大层。盾构 掘进断面主要处于细中沙、粉土及粉质粘土中。 根据区间地质勘测报告，土层的主要性质如表 1 所示： 表 1 土层性质表 地层代号 地层 代号 岩性名称密实度湿度压缩性层底标高 粉土填土松散中密湿 人工填土 Qml 1杂填土松散中密稍湿 24.5530.11m 粉土中密密实稍湿湿中高低压缩性 1粉质粘土湿很湿中高低压缩性 2粉细沙稍密中密饱和中中低压缩性 新近沉积层 （Q42+3l+pl ） 3细中沙中密密实饱和低压缩性 11.6019.10m 粉质粘土中压缩性 1粘土中高压缩性 第四纪全新 世冲击洪积 层 （Q41l+pl） 2粉土密实稍湿湿中低低压缩性 7.8014.80m 1细中沙密实饱和低压缩性 粉质粘土中高低压缩性 1粘土中高中低压缩性 2粉土中密密实稍湿湿低压缩性 0.215.00m 1中粗砂密实饱和低压缩性 第四纪晚更 新世冲洪积 层（Q3l+pl） 粉质粘土中低低压缩性 钻孔未能揭穿 7 1粘土中低压缩性 2粉土密实湿低压缩性 2.3.2 水文条件 根据区间地质勘察结果，区间赋存三层地下水，地下水的类型为潜水（二） 、层间 水（三）和层间水（四） 。地下水详细情况见表 2、表 3。 表 2 区间起点里程约右 K40+250 段地下水特征表 地下水性质水位/水头埋深（m） 水位/水头标高（m）观测时间主要含水层 潜水（二）3.505.3023.2525.8009.2.609.2.17细中砂3 层间水（三）11.9015.8013.0616.2509.2.609.2.17粉土2、细中砂1 层间水（四）18.5010.2009.2.609.2.17粉土2 表 3 里程约右 K40+250区间终点段地下水特征表 地下水性质水位/水头埋深（m）水位/水头标高（m）观测时间主要含水层 潜水（二）3.004.5026.9028.7009.2.609.2.17细中砂2 层间水（三）7.0010.7019.8023.9009.2.609.2.17细中砂3 层间水（四）22.87.7009.2.609.2.17粉土2 潜水（二）主要接受大气降水、绿地灌溉，以及侧向径流和越流补给，以侧向径 流、向下越流方式排泄。层间水（三）及层间水（四）主要接受侧向径流及越流补给， 以侧向径流、向下越流方式排泄。 区间起点里程约右 K38+700 段，盾构前 200m 主要位于潜水（二） ，主要含水层 为细中砂3 层，里程约右 K38+700右 K40+250 段盾构区间结构主要位于层间水 （三） ，土层含水层为粉土2、细中砂1。 里程约右 K40+250区间终点段盾构区间主要位于层间水（三） ，含水层为细中砂 3。 2.4 风险源概况 盾构区间共有一级风险源一项，二级风险源十项，三级风险源三项。具体风险源及 描述如下表所示： 表 4 风险源概括表 8 风险源 名称 里程风险源情况描述 风险 等级 小中河 桥基 右 K39+495 埋深 11 米，近距过桩基，离桩基最小净距 1.4 米。桥梁为单跨简 支结构，桩径 1.2 米。左右线分别在该桥面南北两侧穿过。 二级 东六环 迎晨桥 右 K39+570.328 右 K39+590.268 埋深 13.2 米，近距过桩基，离桩基最小净距 1.89 米。桥梁为三跨 连续染结构，桥台桩基桩径 1.2 米，桥墩桩径 1.5 米。 一级 金百顺， 老 城一锅 右 K39+300结构与建筑最小净距 10.9 米；结构底板至地面 16 米三级 永久建 筑 右 K39+930结构与建筑最小净距 8.28 米；结构底板至地面 22 米三级 北侧六 层建筑 右 K40+200结构与建筑最小净距 13.4 米；结构底板至地面 20 米三级 雨污水 线路平行，管径 10001700，埋深 34 米，分布在道路两侧， 处于杂填土、粉质粘土、细中砂层。 二级 上水线路平行，管径 1000，埋深 2 米，位于粉土填土、杂填土层中。二级 输水右 K39+410 1400，线路横穿，埋深 6.3 米至盾构管片顶净距 4.2 米，位于杂 填土层中。 二级 污水右 K39+640 2000，线路横穿，埋深 5 米至盾构管片顶净距 5.5 米，位于细中 砂层。 二级 燃气右 K39+650 2000，线路横穿，埋深 6 米至盾构管片顶净距 4.5 米，位于细中 砂层。 二级 上水右 K39+950 1000，线路横穿，埋深 2 米至盾构管片顶净距 12.9 米，位于杂填 土层中。 二级 上水右 K39+950 1600，线路横穿，埋深 3 米至盾构管片顶净距 11.9 米，位于粉质 粘土层中。 二级 9 雨水右 K40+010 1000，线路横穿，埋深 3.1 米至盾构管片顶净距 11.7 米，位于粉 细砂层中。 二级 热力右 K40+660 2600，线路横穿，埋深 1 米至盾构管片顶净距 10.4 米，位于粉 土填土层中。 二级 2.5 工程重点及难点 （1） 根据地铁设计规范盾构掘进覆土不小于一倍 D。本工程盾构始发掘进 前 112m 覆土深度为 4.8m6.25m（盾构机直径为 6.25m） ，为浅覆土始发，对盾构掘进 土压控制要求很高，易出现地面隆起和塌方现象。前 112m 盾构线路中含有上水管线、 电力、电缆等管线，并包括一条导行路和穿过南法信儿童医院大门，施工风险较大。 我方现对始发浅覆土段进行地层加固，以保证施工安全。浅覆土始发为本工程一大重 点。 盾构始发方案和南法信站至石门站区间浅覆土段地层加固方案均已进行专 家论证。 （2）盾构施工中要下穿东六环迎晨桥，盾构线路从迎晨桥南北墩台之间下穿，隧 道顶埋深为 12m，左线距离两侧的桥桩的距离分别是 1.9m 和 6.7m；右线距离两侧桥 桩的距离分别是 1.89m 和 6.67m。盾构施工中，对桥桩影响较大，为一级风险源。为 施工中一大难点。 南法信站至石门站区间下穿迎晨桥施工方案已进行专家论证。 （3）区间线路中含有一条直径 1m 超高压燃气管线，埋深约 6m，与区间结构管 片净距 4.5m。此管线为北京市城区供气主管道，社会影响较大，为本工程重点工程。 （4）盾构区间风险源较多，其中二级风险源和三级风险源总共有 14 项，含有众 多管线：主要包括污水、燃气、上水等管线，并需要旁穿老城一锅，下穿小中河桥、 迎晨桥等建筑物。盾构施工中保证风险源的安全，此为盾构施工的重点工程。 10 3 施工安排及施工准备 3.1 工期安排 根据盾构施工特点及总体工期要求，盾构施工左线计划 2010 年 4 月 1 日始发掘进， 2010 年 9 月 30 日到达石门站，右线计划于 2010 年 4 月 15 日始发掘进，2010 年 10 月 15 日到达石门站，施工完毕。盾构自南法信站始发至石门站到达左右线总工期 198 天。具体安排如表 5 所示： 表 5 工期计划表 左线盾构区间工期计划 时间序 号 任务名称工期 开始时间完成时间 1 轨道铺设、始发架安装、反力架 安装、盾构机吊装下井、组装、 调试 36 2010 年 2 月 24 日2010 年 3 月 30 日 2 盾构始发掘进2010 年 4 月 1 日 3 盾构到达中间风道2010 年 6 月 20 日2010 年 6 月 27 日 4 盾构到达石门站 183 2010 年 9 月 30 日 5 区间联络通道及排水泵站 88 2010 年 10 月 16 日2011 年 1 月 27 日 右线盾构区间工期计划 时间序 号 任务名称工期 开始时间完成时间 1 轨道铺设、始发架安装、反力架 安装、盾构机吊装下井、组装、 调试 51 2010 年 2 月 24 日2010 年 4 月 14 日 2 盾构始发掘进2010 年 4 月 15 日 3 盾构到达中间风道2010 年 7 月 5 日2010 年 7 月 10 日 4 盾构到达石门站 183 2010 年 10 月 15 日 5 区间联络通道及排水泵站 88 2010 年 10 月 16 日2011 年 1 月 27 日 3.2 安全质量目标 （1）质量目标 单项工程合格率 100，单项工程优质率 85以上，确保结构群体长城杯，力争 工程竣工“长城杯”。 （2）安全目标 本工程安全生产目标为：“五无、一杜绝、一创建”。 “五无”即：无工伤死亡事故，无重大交通事故和机械事故，无火灾事故， 无倒塌事故，无中毒事故。 11 “一杜绝”即：杜绝重伤以上（含重伤）伤亡事故，年度轻伤率控制在 3以内。 “一创建”即：创建安全文明标准工地。 （4）文明施工目标 达到北京市文明工地标准要求，工程弃渣、污水排放、机械噪声控制及生活 垃圾按照文明施工和环保管理办法执行，争创北京市文明样板工地。 3.3 人员安排 3.3.1 施工组织机构 （1）项目部组织 项目部配备具有盾构施工经验的负责人负责盾构施工，保证盾构施工的安全、质 量以及文明施工，项目部组织机构如图 7 所示。 盾构经理:王坡技术负责人:施笋 测 量 部 材 料 部 盾构 施工 部 办 公 室 技术 质量 部 书记:张春瑞安全经理:赵维祥 安 全 部 程 恕周春宝贺现实王军舰张四玺 王 坤 执行经理:杨富强 项目经理:蔡永立 设 备 部 李勇 图 7 项目部组织结构机构图 （2）工区组织 项目部为盾构工区协调管理配备熟练有经验的管理人员，以便能很好的组织施工， 工区组织结构如图 8 所示。 工区负责人：王坡 工长：贺现实质检员：刘子杰 安全员：姚根顺 设备维修：李勇 图 8 工区组织机构图 3.3.2 劳动力配置 12 盾构施工主要人员配备如表 6 所示。 表 6 盾构施工人员配备表 工种人员备注 盾构操作司机6 人盾构机操作（自有） 龙门吊司机12 人 浆液搅拌工12 人 电瓶车司机8 人 拼装管片4 人 穿螺栓8 人 操作双轨梁8 人 看土人4 人 注浆手4 人 接轨道、水管等810 人 清理盾尾8 人 浆液搅拌站12 人 司索工16 人 修理轨道48 人 盾构 24 小时施工，实行两 班制度，人员配备根据以 往盾构施工经验实行，具 体现场进行动态调配。 合计102110 人 单线注浆加固施工共配备 27 人进行注浆施工， （具体分工如表 7 所示） 表 7 注浆人员配备表 布孔钻进就位定位观测配浆钻孔注浆拔管洗管 3 人5 人3 人3 人3 人5 人5 人 3.4 盾构施工场地布置 本段盾构施工区间为南法信站石门站区间，盾构机从南法信站始发，至石门站出 井结束盾构施工。期间需在中间风道处进出洞一次，并在此对盾构机进行一次维护。 盾构施工全线场地布置图见下图所示。 13 图 9 盾构施工场地布置图 14 4 盾构施工 4.1 盾构机选型 盾构机的选型在盾构施工中占有重要的地位，成功的选型对工程成败起着关键的 作用。南法信至石门盾构区间结构主要处于细中砂、粉土及粉质粘土中。结合我们施 工过类似盾构工程的经验，综合考虑以下因素： （1）所选择盾构机能满足以下施工要求： 隧道覆土厚度最小 4.8m，最大 14.7m; 纵断面最大坡度为 25； 隧道最小转弯半径：2000m； 掘进方向误差：不超过50mm； 隧道内净空：5.4m，管片外径 6.0m； 地表沉降量控制：盾构掘进施工地表面允许隆陷值为+10-30mm； 计划进度：日进度 810 环。 （2）区间隧道沿线地表环境 本标段盾构区间施工主要下穿新源大街，盾构从南法信站始发后，将在府前西街 下方，沿现况新源大街方向向东掘进。在区间盾构里程 K39+570.328K39+596.268 下 穿东六环迎晨桥。 结构顶覆土厚度为 4.8m14.7m，线间距为 15m 左右，其中南法信站东端为盾构 始发井，石门站西端为盾构接收井。区间穿越地层以粉土、粉质粘土、细中砂为主。 （3）根据工程水文地质情况 盾构机在选择主要动力配置及刀盘形式上应重点考虑所施工项目的工程水文地质 情况，根据工程水文地质情况确定盾构机所采用的刀具、刀盘形式、开口率大小，刀 盘扭矩、推力大小、出土能力、螺旋机形式等项目。我项目所选用盾构机可适应地层 为：粘土、亚粘土、沙土层、卵石层或淤泥质的混合土质。 （4）所选择土压平衡盾构机主要特点 1）根据土压变化调整出土和盾构掘进速度，易达到工作面的稳定，减少了地表变 形。 2）对掘进土量和排土量能形成自动控制管理，机械自动化程度高、施工速度块。 （5）盾构的主要组成及技术参数 15 盾构主要组成包括：开挖系统及碴土改良系统、刀盘驱动及推进系统、盾壳及盾 尾密封、出碴运输系统、管片拼装及同步注浆设备、导向系统、控制系统及数据采集 处理系统、供电供水系统、通风设备等。 （6）左线盾构机主要技术参数 左线盾构机选用海瑞克 6250mm 土压平衡盾构机，盾构主要技术参数见下表 8。 表 8 左线盾构机技术参数表 名称技术参数备注 直径6250mm不包括堆焊层 长度（前体和中体） 4200mm铆接并带用有密封圈 最小水平转弯半径250m 最大工作压力3bar 气闸人行门1DN600 刀盘技术参数 刀盘技术参数备注 型式闭式 直径6260mm 旋转方向左/右 刀具中心刀;刮刀;铲 刀中心回转体14 根泡沫输送管,1 根电控线,2 根液压管 刀盘配备主要刀具 名 称数 量 中心刀2 把 面板齿刀112 把 边刮刀16 把 大先行刀40 把 扩挖刀1 把 强化先行刀8 把 16 盾尾技术参数 盾尾技术参数备注 型式被动式绞接 铰接油缸数量144 个行程测量系统 油缸内外直径160/80mm 冲程150mm 密封3 排钢丝刷 注浆口4DN50,单管 管片拼装机技术参数备注 自由度6 旋转角度 +/- 200比例控制 举升油缸行程1,000mm比例控制 纵向移动行程1,600mm比例控制 螺旋输送机技术参数备注 型式有轴螺旋式 直径700mm最大通过粒径 250mm 功率110kW 最大扭矩190kNm 转速0 到 19rpm无级调速 最大出土量(理论) 上) 250m/h100% 充满时 推进油缸技术参数备注 数量3010 双缸，10 单缸 分区数量44 个行程测量系统 推进力34200kN350b ar行程2000mm 工作压力350bar 17 伸出速度max.80mm/min所有油缸 缩回速度1400mm/min一组油缸 皮带输送机技术参数备注 驱动电动 带宽800 带长38m有效长度 30m 输送速度2.5m/s 输送量400m/h （7）右线盾构机主要技术参数 右线盾构机选用沈阳重型机械集团有限责任公司制造的 6280mm 土压平衡盾构机。 表 9 右线盾构技术参数表 序号 位 置 项目名称出厂参数备注 机体总长 9.5m 装备总功率 630KW 最大掘进速度推进速度：80mm/min； 1 盾 构 整 体 盾尾密封2 道唇型密封+1 道止浆板 开挖直径6280mm；仿形刀 驱动形式液压驱动 开口率 32% 扩挖量 65mm 2 刀 盘 最大扭矩额定扭矩 4600KNm，脱困扭矩 5705KNm 型式被动式铰接 油缸行程 170mm 3 铰 接 装 置 最大偏转角度（垂直、1.5 18 水平） 最大总推力 35000KN 4 推 进 系 统 油缸行程 2100mm 类型6 自由度齿圈式，机械抓取 转速 0.5m/sec 驱动方式液压驱动 径向行程 900mm 5 管 片 安 装 机移动行程 2100mm 4.2 盾构机吊装、组装、调试 本工程隧道左线盾构机使用海瑞克 6250mm 盾构机，右线使用 6280mm 盾构 机。具体见下表 10。 表 10 左线盾构机各部位尺寸及重量明细表 序号名称直径（mm）长(mm)宽(mm)高(mm)重量(t) 1刀盘626062606260160050.0 2前盾625062506250280092.0 3中盾625062506250310085.0 4盾尾623062306230365020.0 5螺旋机121501460130020.0 6拼装机50004300360016.0 7拼装机承载梁4670227021007.0 8桥架130004900380013.0 9台车 1104004850400039.0 10台车 2105004600400045.0 11台车 390004500400030.0 12台车 490004600400037.0 19 13零散件 120.0 14零散件 210.0 表 11 右线盾构机配件表 名 称外形尺寸（mm）重 量（t） 刀盘6280137040 前体6262232088 中体6254289075 盾尾上62463960450028 盾尾下62463960450022 人仓95428804 螺旋机19601240016 拼装机横梁42703120450011 拼装机45004500260017 走道架4380140031433 连接桥架75004400350013 1 号台车75004400420014 2 号台车83004400420015 3 号台车83004400420018 4 号台车83004400420019 5 号台车83004400420014 6 号台车83004400420016 7 号台车83004400420017 4.1.1 盾构机吊装下井顺序 表 12 左线盾构吊装下井顺序 顺序名称顺序名称 1台车 47中盾 20 2台车 38前盾及刀盘驱动 3台车 29刀盘 4台车 110拼装机承载梁 5桥架11拼装机 6螺旋机12盾尾 表 13 右线盾构机下井顺序 顺序名称顺序名称 1台车 7-16前盾 2桥架7刀盘 3皮带机头部8拼装机承载梁 4螺旋机9拼装机 5中盾10盾尾 盾构机吊装均采用 300T 吊车吊装，100T 吊车配合使用。详细吊装方案见左线 盾构机安全吊装方案和右线盾构机安全吊装方案 ，两方案均已经过专家论证。 4.1.2 盾构组装步骤 首先在车站内进行铺轨工作，铺设始发架并准确定位。将盾构机吊装下井并组装。 盾构机组装顺序如下： 21 图 10 左线盾构组装顺序图 7、1、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 图 11 右线盾构机组装顺序图 4.1.3 盾构调试 （1）盾构的调试分两个阶段进行： 22 第一个阶段是井底调试验收，在盾构吊到井底后按照验收大纲对总装质量及各种 功能进行检查、验收工作； 第二个阶段是重载调试及盾构在试掘进 112m 区间中验收。 （2）盾构调试顺序 1）盾构设备整体安装就位以后进行调试、试运转工作； 2）确认每台电机的接线情况，各种管路、信号线路的连接情况； 3）确认机内各种紧急按钮是否有效； 4）确认液压油箱的油位和各个变速箱的油位； 5）确认液压泵运转是否正常； 6）在有危险的部位放置警示牌； 7）排掉各活塞泵内的空气； 8）接通电源，确认各个部分电压是否符合要求； 9）确认各个漏电保护开关是否有效； 10）检查各个电动机的转向是否正常； 11）排掉润滑油管路内空气，并确认转换压力和各油路分配阀运行情况是否良 好； 12）依次对每台液压泵进行无负荷运转，直到泵内无空气混入的声音为止； 13）通过操作盘启动各个液压油泵和刀盘电机，看运转是否正常； 14）随时观察各种管路是否漏油； 15）对千斤顶进行全位伸出、回缩，将其内的空气排净； 16）对计测千斤顶进行速度和长度确认； 17）结束后将所有千斤顶都缩回至原位； 18）对管片拼装机进行运行确认； 19）对螺旋输送机进行空载试车； 20）排土门运行试验； 21）对刀盘进行旋转试验； 22）皮带机的调试； 4.1.4 盾构解体 （1）盾构解体 盾构的拆卸按先电器、后液压、再机械的原则进行。对拆卸的部件进行标识和登 23 记，确保在洞端头组装时不缺件和不错装。对液压油管除进行标识外，拆卸后立即安 上堵头，以防污染。按照以下顺序进行：断电皮带解体拆除主机电器系统主机 与后配套分离拆除后配套电器系统刀盘拆卸盾构主机前移拆卸螺旋输送机 拆除整圆器并运出拆除盾尾拆除螺旋输送机拆除管片拼装机拆除管片拼装机 的轨道梁中盾吊出前盾吊出。 （2）解体技术措施如下： 1）盾构拆卸前制定详细拆卸施工方案，同时组织有经验的经过技术培训的人员组 成拆卸班组。 2）大件组装时应对车站端头墙进行严密的观测，掌握其变形与受力状态。 3）拆卸前必须对所有的管线接口进行标识（机、液、电） 。 4）所有管线接头必须做好相应密封和保护，特别是液压系统管路、传感器接口等。 5）盾构主机吊耳的布置必须使得吊装时受力平衡，吊耳的焊接必须由专业技术工 人操作。 4.2 端头加固施工 盾构进出洞时，洞口段地层须预先进行加固处理以保证盾构机进出洞的安全。加 固后的地层应具备良好的均匀性和自立性。 本工程盾构区间左右线共有 9 处需进行地基加固。其中南法信站始发井 2 处，石 门站接收井 2 处，穿越中间风道 5 处（左线 2 处，右线 3 处） 。 地基加固强度指标：无侧限抗压强度指标 1.01.5MPa。 （1）南法信盾构始发进洞加固及石门站盾构接收井出洞加固 加固方式采用地面旋喷注浆加固。 进洞加固范围与出洞加固范围为围护结构外侧 9m、隧道中线向上下侧各扩宽 6m。桩间距 600mm，桩径 800mm，桩长 12m。旋喷桩直径 800mm，咬合 200mm，旋 喷桩呈梅花状排布。加固施工参数根据现场实际试桩参数确定。加固范围如图 12 所示。 24 图 12 盾构进出洞加固范围图 根据设计要求、岩土工程勘察报告，为保证旋喷桩对土体加固的施工效果，施工 参数初步设计如下： 采用三重管高压旋喷工艺，高压选喷桩喷射材料为水泥浆水泥采用 P.O 42.5，水灰 比 1：1。 为了保证水泥浆的均匀性，水泥浆要经过两次搅拌。其它施工参数应根据现场试 验效果确定，以满足设计要求。 详细施工工艺见南法信站端头加固施工方案及石门站端头加固施工方案 。 （2）中间风道处加固范围 为了对盾构过风道结构进行保护，需要进行端头加固，端头加固平面位置如下图 所示： 25 线路 图 14 中间风道端头加固平面图及断面图 端头加固范围共包括五块区域，面积分别为：4 块 9m12m，1 块 14.5m12m。具 体见图 14 所示。 竖向加固范围：加固范围顶高程为 17.804m，加固范围底高程 5.804m。 施工方法：端头加固范围内地面为府前西街道路，经调查，地下有大量管线，无 法进行地面加固。故采用洞内加固方式，采用二重管注浆法。注浆孔间距 300mm，梅 花形布置。注浆压力小于 0.6Mpa。注浆材料采用 P.O 42.5 水泥，水灰比 1：1。 土体加固指标：无侧限抗压强度 1.01.5MPa。 具体施工工艺见中间风道端头加固施工方案 。 4.3 盾构始发准备工作 26 4.3.1 盾构基座安装 （1）盾构基座加工 盾构始发基座是根据始发隧道的中心距离始发井的底板高程设计，满足盾构机的 始发要求，具体始发架图如图 15 所示。 1钢轨 43kg/m 2底框架（纵）25b 号槽钢 3法向支撑 25b 号槽钢 4垫板 300300 5斜撑 25b 号槽钢 6底框架（横）25b 号槽钢 7斜撑 10 号工字钢 图 15 盾构始发架加工图 （2）始发架基座安装 1）平面位置安装 始发架轴线偏离设计轴线向南偏移 30mm 放置，接收架前端移动至洞口边缘，距 洞口边缘 900mm，便于始发掘进时凿除洞门，安装橡胶帘布，盾构基座安装具体位置 如图 16 和 17 所示。 27 图 16 始发架位置平面图 图 17 始发架位置剖面图 2）始发架高程确定 接收架安装时依据隧道实际量测洞门的中心高程以及放置接收架底板的高程，反 推出接收架的空间位置，根据需要在接收架底部加钢板块垫层。对接收架安装位置的 要求主要是为了保证盾构机出洞以后刚好落在接收架上。为此，接收架射安装最终要 保证的尺寸为导轨上表面中心的轴线位置。 南法信站洞门中心实测高程：22.608m，车站底板高程为 19.038m，洞门中心距底 板高差实际值为：22.608-19.038=3.57m。 始发架底面设计高程为：22.608-3.125 30cos-0.854=22.608-2.7063- 28 0.854=19.0417m。 始发架底面设计高程与车站钢板顶面高程差值为：19.0417- 19.038=0.00m=3.7mm。 为了同时满足盾构抬头始发的要求，在接收架（始发架）放盾构机刀盘位置垫一 层 20mm 后的垫片，共 4 排，垫块合计 4 块，具体布置如图 18 所示。 图 18 接收架钢板及钢垫片布置立面图 4.3.2 反力架安装 （1）反力架设计 反力架安设的轴线和盾构接收架的轴线位置一致，偏离设计轴线向南 30mm，离 洞门圈 10300mm，反力架高 7500m，反力架支撑如图 19 所示。 图 19 反力架加工图 1）立柱 29 反力架有两根立柱，立柱长 7500m，每根立柱由 2 根 56b 的工字钢组成，两根工 字钢之间通过 7500mm300mm20mm 钢板连接翼缘，钢板与翼缘焊接。 2）横撑 反力架横撑由两根，长度为 5116mm，每根横撑又 2 根 56b 的工字钢组成，两根 工字钢之间通过 5116mm300mm20mm 钢板连接翼缘，钢板与翼缘焊接。 横撑通过两层 2cm 钢板与立柱相连。 3）八字撑 反力架八字撑有 4 根，八字中心线长度为 1650mm，中心线距离立柱外边缘 1420mm，与横撑通过两层钢板相连。 以上各部位的连接均采用角焊的形式焊接。 （2）反力架支撑形式 根据施工现场条件，反力架的支撑均采用横向支撑。从上到共有三排支撑，第一 排 2 道支撑，245c 工字钢，第二排 2 道支撑，第三排四道支撑，支撑长均为 5200mm，横撑与立柱之间采用焊接形式，横撑与墙体之间通过用膨胀螺栓将钢板固定 在墙上，横撑与钢板相连，反力架的横撑形式如图 20 所示。 图 20 反力架横撑平面图 30 1-1 剖面图 图 21 反力架支撑形式图 反力架计算详细见盾构始发方案 。 （3）反力架安装 盾构反力架安装质量的好坏直接影响初始掘进时隧道的质量，其中反力架的竖向 与设计轴线的垂直是主要因素，反力架中心与盾构机中心重合，所以反力架安装必须 注意以下事项： 1）反力架中心放样 反力架中心的安装采用水准仪配合经纬仪进行。其中经纬仪架设于盾构进洞端的 圈梁轴线点上，后视另一轴线点，将轴线点投向反力架中心标志处，指挥反力架左右 平移，直至与轴线重合；然后用水准仪测量中心标志的绝对高程，指挥反力架上下移 动，达到设计的高程值，由于反力架的中心不是影响初始掘进的主要因素，安装时， 反力架的中心误差控制在 15mm 以内。 2）反力架与轴线及自身垂直放样 反力架中心放样完成后，须使反力架面在竖直方向上垂直，且此面与盾构设计轴 线垂直。 放样时，首先使用水平尺使反力架在竖直方向上基本垂直。然后使用经纬仪将轴 线引入始发井底部，在靠近反力架处的设计轴线上设站，后视另一轴线点，经纬仪置 0o，旋转 90o，在始发井侧墙一侧放样两点，然后用倒镜在始发井另一侧墙处同样放样 两点。 31 放样后，须再旋转经纬仪 180，检查是否与起初放样的点位于同一平面内，分别 在侧墙上方及下方的两点间拉线，用直尺准确量出反力架不同部位与线之间的距离， 以任一点为基准，调节反力架，使反力架表面与线组成的现面平行（线任意一部位到 反力架表面的距离相等） ，使反力架处竖相垂直且反力架面与设计轴线垂直。 4.3.3 轨道铺设及洞内运输 （1）始发轨道铺设 盾构后配套有桥架和四节台车，桥架与盾构主机的连接需要偏离一定角度，由车 站尺寸、盾构主机尺寸和后配套尺寸计算，桥架轴线与主机连接轴线向南旋转 1.7 度， 台车和桥架连接的轴线与盾构主机平行。 1）台车轨道 台车轨道沿车站方向铺设 56.5m，从 27 轴铺设到 20 轴，轨道采用 43kg/m，轨道 间距 2140m，车站底板铺设 10cm 槽钢每隔 1m 铺设一道。 2）电瓶车轨道 电瓶车轨道钢轨中心距为 970mm，轨道采用 43kg/m，在车站中部开口部位设置道 岔，电瓶车轨道共铺设约 160m。 出土系统主要由螺旋输送机和皮带输送机组成。螺旋输送机把土舱内的渣土排出、 送到皮带输送机上，然后由电机土方车运送出隧道。列车编组为：AB 组：三个土车、 两个管片车、一个浆液车、一个电瓶车。 32 图 22 始发轨道及盾构台车连接图 33 （2）隧道内轨道铺设 钢轨枕采用 200 型工字钢，钢轨枕间距为 1.0 米，钢轨与轨枕连接用压板螺拴，并 配弹簧垫圈，轨枕间用钢筋拉牢，如图 23 和图 24 所示。 图 23 隧道内断面布置（车架处） 图 24 隧道内断面图（无车架处） 4.3.4 负环管片拼装 34 在盾构机就位调试完毕后进行负环拼装，每拼一环由千斤顶推出盾尾，及时垫实 管片与导轨之间的间隙，直至盾构处于出洞前位置，进行洞门止水安装后，进行左线 初始掘进施工。 本次工程采用整环管片做负环的方式进行初始掘进，共用 9 环负环管片，其中洞 口负环管片进盾构始发井侧墙内 500mm，隧道外为 700mm。 管片依次拼装 A1、A2 块、A3 块、B1 块、B2 块，最后拼装 C 块。整环管片拼装 完后，在盾尾密封刷内填塞密封油脂，以保护盾尾密封刷不被磨坏，然后将管片往盾 尾后推出 1200mm。管片在后移过程中，要严格控制每组推进油缸的行程，保证每组 推进油缸的行程差小于 10mm。 当管片从盾尾脱离时，与基座的道轨之间存在高差，每当管片脱出盾尾时，根据 现场实际情况用事先准备好的木楔子楔进管片与轨道之间，防止管片下坠，避免造成 管片碎裂。 4.3.5 洞门橡胶帘布安装 由于洞口与盾构（或衬砌）存在建筑空隙，易造成泥水流失，从而引起地表沉降， 因此，须在洞口拼装始发装置，始发装置包括帘布橡胶板、圆环板、圆环压板及相应 的连接螺栓和垫圈。拼装前须对帘布橡胶板上所开螺孔位置、尺寸进行复核，确保其 与洞圈上预留螺孔位置一致，并用螺丝攻清理螺孔内螺纹。拼装顺序为帘布橡胶板 圆形板圆环压板，自上而下进行。拼装时圆形板的压板螺栓应可靠拧紧，使帘布橡 胶板紧贴洞门，防止盾构出洞后同步注浆浆液泄漏。 当盾构机刀盘进入洞口时，调整滑动圆形板至盾构机外壳的距离为 10mm 左右， 盾构机的壳体将橡胶帘布顶入并向内弯曲，防止同步注浆时将橡胶帘布压出，当盾尾 钢丝刷刚进入洞口露出管片时，再调整圆形钢板，使其落在管片上，待初始掘进完成 后拆除橡胶帘布，具体如图 25 所示。 35 图 25 盾构始发防水装置图 4.3.6 洞门凿桩 洞门凿桩在橡胶帘布安装完毕，盾构调试完毕后以及各项工序准备完毕后经行。 根据设计要求，破除洞门的直径为 6620mm，以对旋喷桩的桩身质量钻芯取样检查， 从实验报告得出满足设计要求。 盾构推进前需凿除洞门范围内的围护结构，围护结构为 800 的钻孔灌注桩，C25 混凝土。在洞门凿除前需在洞门四周开观察口，观察渗水情况。 洞门破除共分 3 个步骤： （1）脚手架的搭设参照脚手架施工方案要求执行 （2）洞门钢环内喷射混凝土结构的拆除，如发现桩间有流沙现象立即喷射混凝土 封堵桩间有流沙部位的土。 36 （3）进行灌注桩两端前半部分钢筋的切除及端头所有混凝土的凿除工作，如图 27 所示，凿除长度为 1.0m 左右。 （4）切割围护桩两端剩余部分钢筋，切割顺序为先下端后上端，先两端后中间. （5）加固后的洞口处土体在尚未切割的灌注桩钢筋的支护下不会失稳。在盾构机 到洞门时，采用人工手持风镐逐步凿除剩余的桩身混凝土凿除自上而下有序地进行。 （6）全部灌注桩的混凝土凿除后，采用人工快速切割剩余的桩身钢筋。顺序为由 下而上，先两侧后中间。当全部钢筋切割完毕（在以隧道轴线为圆心的 6620mm 的范 围内，不允许留有钢筋头） ，拆除脚手架，清理出钢筋等异物，然后推动盾构机进入洞 门，即完成了整个隧道洞门的破除工作。 剩余部 分钢筋 凿除桩两端混凝土切割两端一半钢筋 围护桩 吊装孔 吊装索 土