盾构机设计思路

昆明市轨道交通首期工程 市政通道配套土建施工项目 盾构机设计联系会资料 中铁二局股份有限公司 昆明市轨道交通首期工程市政通道配套土建施工项目经理部 2011 年 7 月 昆明市轨道交通首期工程市政通道配套土建施工项目 中铁二局股份有限公司 2 1 工程概况工程概况 昆明市轨道交通首期工程市政通道配套土建施工项目包括两个车站的端头井和两 个盾构区间 两个端头井分别为 昆明火车站站北端头井 得胜桥站东端头井 两个 区间分别为 昆明火车站站 环城南路站区间 环城南路站 得胜桥站区间 市政配套项目总体施工筹划示意图市政配套项目总体施工筹划示意图 1 得胜桥站东端头井 得胜桥站东设计里程为 CK11 508 947 CK11 617 347 主体结构内净空 106m 基坑深度 18 07m 为二层二跨箱形框架结构 该端头井为得胜桥站 环城南路站盾构区间的始发井 区间左 右线盾构均在此 始发 端头井位于金碧路 由于绿化和交通疏解要求的限制采用半盖挖法施工 盾构 机吊装 龙门吊安装 碴土和物料的垂直运输均只能在端头井北侧 即区间右线 进 行 如下图所示 得胜桥站东端头井临时盖板及井口示意图得胜桥站东端头井临时盖板及井口示意图 2 得胜桥站 环城南路站区间 得胜桥站 环城南路站区间设计里程为右 CK11 615 747 右 CK12 738 500 左 CK11 615 747 左 CK12 738 500 区间右线长 昆明市轨道交通首期工程市政通道配套土建施工项目 中铁二局股份有限公司 3 1122 753m 左线长 1140 351m 其中长链 17 598m 区间线路自得胜桥站出站后以 R 350m 沿金碧路右拐穿过盘龙江 昆明铁路局大片住宅区 塘双路 之后进入北京 路 沿北京路东侧自北向南到达环城南路站 因环城南路站为 1 2 号线的平行换乘 站 本区间线路出现先平行 再重叠的空间位置关系 线路在平面上左右线逐渐并拢 在纵断面上左右线由水平平行逐渐转为左线骑跨于右线上方 到达环城南路时完全转 为上下重叠的关系 上下重叠隧道最小净距为 1 8m 区间采用盾构法施工 最大坡度 19 11 最小坡度 3 00 覆土厚度 6 93m 17 72m 主要穿越圆砾层 粉土粉砂层 及粘土层 2 盾构施工外部条件盾构施工外部条件 2 1 工程地质工程地质 本标段工程位于滇池断陷盆地北部边缘地带盘龙江 级阶地 地形较平坦 起伏 不大 总体上北高南低 地面高程为1890 39 1891 49m 拟建场地地貌上属昆明断陷 湖积盆地 据地质勘察资料 场地岩土层按成因可划分为 自上而下可分为第四系人 工活动层 Q 4ml 第四系全新世冲洪积层 Q 4al pl 第四系上更新世冲洪积层 Q 3al pl 和第四系上更新统冲湖积层 Q 3al 1 四大类 2 2 水文地质水文地质 现场勘察期间沿线地下水主要赋存于第四系圆砾土 含砾粉质粘土及粉土中 地下水多以潜水或上层滞水形式存在 局部具微承压 1 历年最高水位 历年最高水位 本段历史最高水位为现地表下约2m水位标高 1888 00 1889 50 m 2 地表水分布 盘龙江距本线位段较近 与本场区地下水位有联系 盘龙江则当河水水位高时 补给本场区 当河水位较低时 场区地下水往河内排泄 3 水文地质参数 根据地质详勘报告 建议渗透系数按 K 16 0m d 取值 得胜桥站 环城南路站区间地质情况详见初勘报告 得胜桥站 环城南路站区间地质情况详见初勘报告 昆明市轨道交通首期工程市政通道配套土建施工项目 中铁二局股份有限公司 4 2 3 沿线地面环境及周边建 构 筑物沿线地面环境及周边建 构 筑物 根据现场踏勘 招标文件及图纸显示 北京路 金碧路道路两侧存在大量建筑物 得胜桥站 环城南路站区间需穿越密集重要建筑物 本标段盾构穿越的主要建 构 筑物情况如下表所示 得胜桥站得胜桥站 环城南路站区间盾构下穿建筑物概况表环城南路站区间盾构下穿建筑物概况表 隧道与建筑物关系 建筑 物编 号 建筑物 名称 建筑物 类型 建筑物基础 类型 投影关系隧道与基础关系 备注 1 兴仁商 店 7 层砖 混结构 300 300 长 7 5m 预制 桩 右线部分在其 下方 垂直间距 2 39m商铺众多 2得胜桥 120 120 长 18 20 5m 灌注桩 侧方水平间距 1 26m交通繁忙 3 云铁监 理楼 3 层砖 混结构 不详 右线全部 左 线部分在其下 方 不详 建造时间 约 300 年 前 属于 文物 4 南桥新 村 44 栋 7 层砖 混结构 380 380 长 8 2m 沉管 灌注桩 左 右线部分 在其下方 垂直间距 7 08 7 35m 住户密集 5 南桥新 村 21 22 栋 7 层砖 混结构 两栋楼 L 形连 体 420 420 长 7 5 9 0m 振动灌注桩 左 右线全部 在其下方 垂直间距 5 87 6 24m 住户密集 6 南桥新 村 107 栋 5 单 元 5 层砖 混结构 独立单 元 400 锤击式 成孔灌注桩 右线大部分 左线全部在其 下方 垂直间距 8 12 8 48m 住户密集 7 南桥新 村 107 栋 1 4 单 元 6 层砖 混结构 4 个单 元连体 呈凹字 型 400 锤击式 成孔灌注桩 左 右线全部 在其下方 垂直间距 8 12 8 48m 住户密集 昆明市轨道交通首期工程市政通道配套土建施工项目 中铁二局股份有限公司 5 8 铁路工 程管理 所 3 层砖 混结构 平均长 3m 扩大基础 左 右线全部 在其下方 垂直间距 14m 办公人员 密集 9 地下车 库 1 层砖 混结构 长 4 2m 人工 挖孔桩 侧方 水平间距 1 80m 垂直间距 9 04m 有车停放 10 昆铁南 1 4 大楼 地下车 库 地下一 层框架 结构 480 长 7m 抗拔桩 左线部分在其 下方 水平间距 0 38m 垂直间距 5 51m 有车停放 11 昆铁南 1 4 大楼 24 层框 架结构 480 长 20 93m 振动 沉管灌注桩 480 长 7 55m 抗拔 桩 侧方水平间距 7 76m住户密集 12 昆铁老 81 栋 4 层砖 混结构 70 年 代修建 200 200 长 7m 预制 桩 左 右线全部 在其下方 最小垂直间距 10 71m 正在拆迁 13 昆铁小 区门口 商铺 1 层砖 混结构 圈梁基础 左线全部在其 下方 垂直间距 18m 建筑质量 差 商铺 多 14 卷烟门 市 1 层砖 混结构 圈梁基础 右线部分在其 下方 垂直间距 18m挂角下穿 15 昆铁住 宅楼第 II 栋 5 层砖 混结构 200 200 长 5 3 6 8m 预制桩 左 右线全部 在其下方 垂直间距 10 1 13 7m 住户密集 16 昆铁老 63 栋 5 层砖 混结构 200 200 长 5 3 6 8m 预制桩 右线全部在其 下方 垂直间距 10 1 13 7m 住户密集 17 昆铁老 58 栋 5 层砖 混结构 200 200 长 5 3 6 8m 预制桩 左线全部在其 下方 垂直间距 10 1 13 7m 住户密集 昆明市轨道交通首期工程市政通道配套土建施工项目 中铁二局股份有限公司 6 18 昆铁老 57 栋 4 层砖 混结构 200 200 长 5 3 6 8m 预制桩 左 右线全部 在其下方 垂直间距 10 1 13 7m 住户密集 19 市公安 局特勤 大队楼 6 层砖 混结构 300 灌注桩 深度不详 右线部分在其 下方 不详 办公人员 密集 20 地铁 2 号线盾 构隧道 6200 双线盾 构隧道 左 右线全部 在其下方 垂直间距 4 5m 穿越时尚 未进入运 营阶段 21 华升大 厦 14 层框 架结构 无锚杆 桩 箱基础 400 灌注桩 桩长 6m 侧方 水平间距至少 7 68m 汉庭酒店 正在营业 22 和平村 住宅楼 6 层砖 混结构 不详 左线部分在其 下方 不详住户较多 23 建华商 城 6 层砖 混结构 530 振动式 沉管灌注桩 桩长 15m 左线部分在其 下方 垂直间距 1 1m 综合办公 楼 24 海关大 楼 5 层 7 层砖混 结构紧 靠 300 300 长 5 5 6 5m 预制桩 侧方 水平间距 1 10m 垂直间距 6 17m 综合办公 楼 25 市邮政 局办公 楼 4 层 3 层砖混 结构 扩大基础 深 1 6m 侧方 水平间距 1 46m 垂直间距 10 84m 综合办公 楼 一楼 为商铺 26 市邮政 局住宅 楼 7 层砖 混结构 灌注桩 深 7m 侧方 水平间距至少 6 94m 住户密集 27 滇池电 影广场 附属房 屋 2 层砖 混结构 250 250 长 6 m 打桩基 础 侧方 水平间距至少 12 96m 繁华商铺 28 北京路 人行天 桥 墩底扩大基 础 最长 6m 下方垂直距离 4 92m行人众多 昆明市轨道交通首期工程市政通道配套土建施工项目 中铁二局股份有限公司 7 29 云南建 筑工程 分公司 招待所 7 层 6 层砖混 结构紧 靠 不详侧方 水平间距至少 5 61m 危房 计 划拆迁 2 4 盾构始发 运输条件盾构始发 运输条件 由于得胜桥站东端头井采用半盖挖法施工 端头井左线全部处于盖板以下 无法 进行盾构吊装和出碴运料 左线盾构必须从右线井口下井 然后平移至左线 左线从 始发阶段起电瓶车就必须在端头井内绕行至右线进行垂直运输 如下图所示 3 盾构区间施工盾构区间施工重难点重难点 1 区间线形复杂 左右线盾构隧道先平行再重叠 骑跨重叠部分长 140 多米 最小垂直间距仅 1 8m 区间线路存在长 270m 以上的 R 350 小半径曲线 对盾构纠偏 灵敏度的要求较高 2 本标段隧道盾构主要穿越粉土粉砂 圆砾层 根据土工筛分试验显示 其粘粒 成分 d 0 0075 超过 29 属很容易产生泥饼的地层 且其在动水或承压水 微 承压水作用下 易产生管涌或流砂 在排土口出现喷涌现象 盾尾很容易发生漏水 漏砂等情况 盾构穿越后隧道周围的土体不稳定 增大了地面以及隧道后期沉降控制 难度 盾构机在这样的土层中施工 既要保证开挖面土体的稳定 又要确保出土顺畅 还应控制地面的后期沉降 具有一定的施工难度 因此 对盾构掘进的碴土改良措施 要求较高 3 区间隧道穿越 28 处建 构筑物 不包括管线 其大多数为建设年代久远 结 构陈旧 居住人口密集的砖混结构建筑 同时 区间将穿越盘龙江 明通河 暗河 轨道交通 2 号线隧道及可能出现的残留桩基等重要建构筑物 对盾构掘进的沉降控制 昆明市轨道交通首期工程市政通道配套土建施工项目 中铁二局股份有限公司 8 综合掘进能力提出很高要求 4 本区间左线盾构将使用非常规方式始发 电瓶车必须绕行至右线进行垂直运输 为保证电瓶车开出后配套车架后有足够的转向空间 可能需要缩短车架长度 4 盾构机设计的设想和建议盾构机设计的设想和建议 1 盾构机长度能否在缩短至