《盾构施工筹划》PPT课件.ppt

天津地铁6号线工程土建施工第9合同段,中铁三局集团有限公司 天津地铁6号线9合同段项目经理部 2013年8月13日,盾构选型汇报材料,中铁三局集团有限公司,汇报内容,一、工程概况,1、工程概况,天津地铁6号线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南口站，全线均为地下线，总长1181m，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。,区间设计为单圆盾构隧道，隧道内径5.5m，衬砌管片厚度0.35m，环宽1.5m，单环管片由1个封顶块、2个邻接块、3个标准块组成，拼装采用错缝拼装，管片连接采用弯螺栓连接，衬砌环采用标准环+左转弯环+右转弯环组合。钢筋砼管片强度等级为C50，抗渗标号P10。,北站新开河站区间，设计里程为右线DK12+196.447DK12+490.147，右线区间全长293.7m；左线区间全长289.001m；采用盾构法施工。,2、区间工程,1）、新开河站北站区间工程,新开河北站站盾构区间 间,海韵家园,新开河站南口路站区间，设计里程为右线DK12+714.731DK13+540.874,右线区间全长826.143m；左线区间全长827.506m，采用盾构法施工。,2）、新开河站南口路站区间工程,二、水文地质情况,1、地质情况,根据勘察资料，区间场地埋深50.00m深度范围内，自上而下包含以下土层: 1层杂填土;2层素填土;1层粘土;1层粉质粘土;2层粉土;1层粉质粘土;3层粉土;4层粉质粘土;层粉质粘土;1层粉质粘土;2-1层粉砂;1层粉质粘土;2-2层粉砂;1层粉质粘土;111层粉质粘土;112层粉砂; 113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、1粉质粘土、1粉质粘土、1j粉土。 六马路站南口路站盾构区间隧道穿越地质有：4粉质粘土、1粉质粘土、2粉土。,2、水文情况,第一承压含水层：2层粉土为承压含水层。该承压含水层水头大沽标高约为0.10m。11-1层粉质粘土为承压含水层隔水底板。 第二承压含水层：112层粉砂为承压含水层。该承压含水层水头大沽标高约为-1.00m。113层粉质粘土、121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,北站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1项，四级环境风险源3项。,1、新开河北站区间,1、盾构区间侧穿海韵家园居民楼 盾构隧道左线依次侧穿1幢9层居民楼、4幢6层居民楼、1幢8层居民楼，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2幢9层居民楼，盾构隧道与居民楼最小水平净距为4.5m，风险源等级为级； 2、盾构区间侧穿海韵家园居民楼 盾构隧道左线依次侧穿1幢9层居民楼，盾构隧道与居民楼最小水平净距为13.4m，风险源等级为级； 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3.9m，风险源等级为级； 4、盾构区间下穿市政管线 盾构隧道垂直下穿五马路下方的1000雨水管800雨污合流管，隧顶至管底最小水平净距为13.3m，风险源等级为级；,新开河站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酒店，斜穿南口路，下穿永生里小区和50幢12层建筑物。该区间二级环境风险源3项，三级环境风险源6项，四级环境风险源1项。,2、新开河南口路站区间,1、盾构区间下穿新开河 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 10.1m，风险源等级III级; 2、盾构区间侧穿志成路高架桩基 志成路高架桩基为直径1.5m的钻孔灌注桩，隧道侧穿桩基，盾构隧道于桩基最小水平径距约3.46m，风险源等级为III级； 3、盾构区间侧穿市液力机械厂2层厂房 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，最小水平径距离0m，风险等级III级； 4、盾构区间侧穿天津津裕大跨厂房 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，风险源等级III级； 5、盾构区间侧穿津海酒店5层 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6.7m,风险源等级IV级； 6、盾构区间下穿永生里5层居民楼 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，风险源等级II级；,7、盾构区间下穿第一染整厂厂房 第一染整厂厂房为1层砖混结构，条形基础，基底标高-1.5m，盾构隧道下穿该厂房，隧距离厂房基础最小竖向净距为7.9m，风险源等级II级； 8、盾构区间下穿5处50幢12层建筑物 盾构区间所下穿的约50幢12层建筑物均为砖混结构，隧距地面最小覆土深度约为10m,风险源等级II级； 9、盾构区间侧穿4处约10幢12层建筑物 盾构区间所侧穿的约10幢12层建筑物均为砖混结构，隧顶距地面最小覆土深度约为10m，风险源等级III级； 10、盾构区间下穿市政管线 区间垂直下穿八马路下方18001800雨污合流管，隧顶至管底竖向净距约14m；区间垂直下穿志成路下方管线（DN2500水管源、DN529中压燃气管、DN1200输配水管、DN2600水管源、DN1200输配水管及DN630中压燃气管），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DN1200输配水管、1200雨污合流管、1200污水管，隧顶至管底最小竖向净距约9m，风险源等级III级；,四、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，具体工期安排如下： 我项目部计划投入2台盾构机用于本合同段的施工，1台为中铁装备6410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。在六马路站配备2台45吨龙门吊（出土口位置）及2台16吨龙门吊（2个端头井）进行出土、管片下放等相关作业。 2014年3月15日2014年5月15日，61天完成六马路北站区间左线300m施工，工效为4.9m/天。（小松） 2014年6月10日2014年8月10日，61天完成六马路北站区间右线300m施工，工效为4.9m/天。（小松） 2014年9月5日2014年12月15日，100天完成六马路南口路区间左线800m施工，工效为8m/天。（小松） 2014年3月5日2014年7月25日，130天完成六马路南口路区间右线800m施工，工效为6m/天。（中铁装备）,4.1、盾构工期筹划,盾构施工筹划图,小松盾构,小松盾构,小松盾构,中铁装备盾构,4.2、盾构场地布置,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2台45吨龙门吊负责出土。,16t,管片及注浆布置图,五、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6410mm，开口率为43%； 主驱动：液压驱动，总功率 630kW，预留 945kW； 刀盘转速 3 rpm； 额定扭矩 5200kN.M，最大脱困扭矩 6100kN.M； 推进系统：最大推力 4255 T，最大推进速度 80mm/min； 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。,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 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，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 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）,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6340mm，开口率为44%； 主驱动：变频驱动，总功率 640kW； 刀盘转速：0 - 1.3 rpm； 额定扭矩 5147kN.M，最大扭矩 6176kN.M ； 推进系统：最大推力 37730kN，最大推进速度 80mm/min； 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,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,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。,同步注浆系统,适应性分析,刀盘设计和刀具布置适应天津地质条件掘进要求； 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； 添加剂注入效果好。,选用的小松盾构机能很好的适用于本项目。,六、施工中需采取的措施,（1）、盾构过新开河前只有近29m的试验段，负环管片尚未拆除，此时需通过对地表的监测情况及六南区间左线已推盾构的参数情况来确定中铁装备盾构的参数设置，确保参数设置合理。 （2）、盾构顶部距河床底部仅有约10m距离，在盾构通过新开河期间，要加强水位监测及河床的沉降监测。 （3）、盾构过新开河