220V输电工程盾构机始发、掘进、接收方案汇报.ppt

远大220kv输电工程 电缆隧道 第三标段 盾构机始发 掘进 接收方案汇报 施工单位 北京城建七建设工程有限公司远大220kv送电工程第三标段项目部汇报日期 2014年1月24日 汇报内容 施工部署 四 施工进度计划 三 工程概况 二 编制依据 盾构始发 五 汇报内容 盾构掘进 六 施工监测 八 防水工程 九 盾构到达接收 七 风险处理措施 十 应急预案 十一 编制依据 一 1 相关规范 地下铁道工程施工及验收规范 gb50299 1999 2003年版 盾构法隧道施工与验规范 gb50446 2008 盾构掘进隧道工程施工及验收规范 gb50299 1999 2 法律法规 建设工程安全生产管理条例 国务院第393号令 北京市建设工程施工现场管理办法 政府令第247条 危险性较大的分部分项工程安全管理办法 建质 2009 87号 北京市实施 危险性较大的分部分项工程安全管理办法 规定 京建施 2009 841号 建设工程施工现场安全防护 场容卫生及消防保卫标准 945号3 工程相关资料远大至昆玉河 八里庄220kv送电工程 电缆隧道 第三标 段盾构始发场地平面布置 250吨汽车 100吨汽车吊吊性能表 说明书盾构机图纸 盾构设备清单盾构始发井现场勘测资料 工程概况 二 1 北京远大220kv输电工程 电缆隧道 第三标段隧道工程 电力隧道长1048米 隧道覆土为7 12m 盾构始发起点位于紫竹院路与正福寺路 交叉路口西北角 盾构始发井内净空尺寸为16m 9m 基坑深度为16 4m 盾构接收井内净空尺寸为13 5m 9m 基坑深度为22 73m 结构形式为矩形 采用明挖顺做法施工 基坑支护结构为钻孔灌注桩 挂网锚喷混凝土 钢管内支撑支护体系 一 工程简介 工程概况 二 2 盾构均二衬结构采用800mm厚c30混凝土 始发井及接收井端头土体加固采用 500mm 间距400mm双重管旋喷桩 加固范围为 沿隧道方向加固长度为6 00m 宽度为隧道外径径向外延3 0m范围 深度为隧道上下3 0m范围 接收井端头土体加固沿隧道方向加固长度为6 00m 宽度为隧道外径径向外延3 0m范围 深度为隧道上下3 0m范围 洞门处设6 6m钢环 盾构主机吊装现场平面布置图 二 盾构井端头加固 工程概况 二 1 拟建盾构井基底主要卵石 层和卵石 层 盾构主要穿越卵石 层 2 地质勘探钻探35 00m深度范围内未见地下水 经查询 分析 工程场区近3 5年最高地下水位标高在26 20m左右 拟建场地的历年最高地下水位接近自然地表 本工程基坑施工时可不考虑地下水的影响 地质断面图 三 地质情况 施工进度计划 三 工期安排 于2014年1月20日盾构机进场 于2014年2月15日盾构机始发 2014年4月30日隧道贯通 详见附图 附图3 1盾构施工工期进度计划 施工部署 四 一 总体安排及流程 1 盾构始发为分体始发 始发竖井长16米 宽9米 台车摆放在竖井西侧硬化的场地内 始发期间盾构所需的材料物资设置临时堆放地 待始发完成后在统一进行施工场地的布置 施工部署 四 一 总体安排及流程 2 盾构始发完成后 盾构台车按照1 7的顺序吊装下井 与盾构主体连接 盾构施工场地按左图规划布置 所有进场的材料要明码标识 摆放整齐 施工材料统一摆放在龙门吊能吊装位置 同时施工场地设置3级沉淀池 将盾构施工污水沉淀后 排污市政管网 施工部署 四 二 主要设备 配备1台日立盾构机 盾构设备相应配备龙门吊 15吨龙门吊 电瓶车 三辆 一个浆液站 双液浆 等盾构配套设备 施工部署 三 盾构机尺寸参数 施工部署 四 三 刀盘改装 为满足本工程砂卵石地层施工需要 对日立盾构机刀盘主要做了2方面改造 增加刀盘开口率 增加到42 配置的先行刀高为155mm 刮刀高为95mm 先行刀采用耐磨合金材料 力争推进过程中不更换道具 更换 并重新配置刀具 刀盘的改造思路主要有以下几点 刀盘的改造整体思路 1 尽量增大刀盘开口率 更好适应砂卵石地层开挖需要 2 刀盘刀具加强 刮刀采用增强型的合金刀刃 提高刀具的抗冲击性 在刀盘边缘处增加保护刀 3 考虑采用高差分段布置的原则 各自先后承担切削土体的功能 增加磨损距离 满足一个区间内尽量不换刀的要求 4 中心刀由羊角刀改为鱼尾刀 5 对刀盘 刀座进行耐磨焊条堆焊 以提高其耐磨性 增强刀盘耐磨能力 6 优化刀具的数量和布置 更新所有周边刮刀和面板刮刀 施工部署 四 三 刀盘改装图 共49把先行刀 加宽的合金先行刀具 五 盾构始发 一 始发模式及流程 由于工程场地条件限制 本工程采用分体始发的始发方式 即采用盾构机先吊装下井 后配套设备先放置在竖井西侧进行分体组装 待始发段完成后 再将后配套吊装下井 进行二次组装 二次始发 分体始发段长约80m 五 盾构始发 二 始发托架安装 1 始发托架共有8道横梁 每道横梁长为4 22米 宽0 2米 2 始发托架的横梁中线要与隧道的中线平行 因此在始发托架的横梁定位时首先由测量班放出托架横梁的中线 托架横梁从反力架开始沿隧道中线到始发洞门前0 5m的位置 以3 的坡度下降 始发托架定位 始发托架平面图 始发托架剖面图 盾构始发 五 三 反力架及支撑设计 反力架支撑采用双榀488工字钢支撑在北侧墙 为便于电瓶车及渣土箱的吊装 不架设反力架上横梁 为保证反力架受力时立柱稳定性 立柱东西两侧设置双榀488工字钢支撑 支撑纵剖面图 反力架立面图 盾构始发 五 四 负环拼装计划 本工程负环管片一共设置9环 负环拼装前五环采用半环通缝拼装 后四环采用封闭式错缝拼装 其中负四环整环拼装钢管片 便支撑安装 避免因始发时上部管片发生剪力破坏 需在上部架设支撑 进洞管片采用未使用过新进场管片 盾构始发 五 五 负环管片固定 1 由于盾构主体直径比管片直径大 在管片拼装完成出盾尾后 必须在盾构始发基座轨面与管片之间设置75mm高具有足够强度和刚度的垫快支撑管片 本工程采用三角形木楔子垫实 每环负环管片须垫两对该垫块 2 负环管片的加固形式由于负环管片是盾构施工材料和出土的运输通道 为防止管片失稳 在管片的两侧设置支撑 支撑采用h200型钢加工 与底板及侧墙的预埋钢板固定 负环与两侧h型钢间空隙采用木楔子加固 负环管片与始发基座间空隙处理示意图 盾构始发 五 六 负环管片拼装 负9环管片拼装 负9环封闭管片拼装时封顶块位于正上方 拼装时先将该标准环的a2型管片放在正下方 待位置调正后在前后两端面各用两根钢筋焊接定位以防拼装其余管片时该管片移位 然后拼装a1 a3管片 拼装a1 a3管片前将a2型管片用纵向螺栓与盾壳焊接 防止a2 a3管片因重力因素发生环向偏转 该环管片拼装完成经检查质量符合要求后 将a2型管片的定位钢筋割除 并打磨平整 同时解除a1 a3管片的侧向定位连接 负8环 负5环管片的拼装 启动盾构推进千斤顶将负9环管片推出1 2m 当管片出盾尾时须用已加工好的方钢垫块及薄钢板将管片与基座轨道间的间隙垫实 垫块分布每500mm一对 随管片从盾尾移出随垫垫块 然后开始拼装负8环混凝土管片 要求推移负9环管片时 要缓慢推移 盾构各推进千斤顶行程一致 负8环管片与负9环管片采取通缝拼装 负8环管片的各型管片拼装顺序与负9环管片相同 待各推进千斤顶油缸全部缩回后将盾构壳体上所焊的槽钢割除并打磨平整 负7 负5环与负8环拼装方式相同 详见右图负8 负5环管片拼装示意图 盾构始发 五 六 负环管片拼装 负4环 钢管片 拼装为保证盾构负3 负1混凝土管片受力 负4环采用钢管片整环拼装 并且左右两侧对称各加两道支撑并与反力架立柱焊接 负3 负1环拼装负3 负1到采用混凝土管片整环错缝拼装 拼装点位为1点 11点点位 拼装完成后 隧道正式进入正1环管片拼装 盾构始发 五 七 始发参数 1 土压力设定 经计算在本标段盾构工作井盾构始发处土压力为0 07mpa 在盾构始发时土体加固段应建立较低的土压 设定为0 03 0 04mpa 盾构刀盘离开加固区时应建立较高的土压并维持土压力稳定 保证始发井附近的地表沉降在要求范围内 其土压力设定为0 04 0 06mpa 2 始发掘进推力 盾尾进洞门前 刀盘与桩接触 总推力控制在1000t以内 随后盾构推力可逐步加大 但须控制在1500t以内 此时刀盘刀具工作状态为磨桩而不是刀具深贯入切桩 3 千斤顶的推进速度及刀盘转速的设定 在本始发段中 隧道洞身范围内地层主要为卵砾石层 由于处于始发掘进阶段 推进速度初始设定10 15mm min 初始设定刀盘转速应不大于1 0r min 4 同步注浆 初始盾尾注浆压力设定为0 18 0 20mpa 5 注浆量 盾尾同步注浆理论量为每环1 95m 根据地层施工经验注浆时每环应按理论值 150 200 控制 盾构掘进 六 盾构掘进流程图 一 掘进流程 盾构掘进 六 拟用于本合同段掘进施工的土压平衡盾构的开挖土舱由刀盘 切口环 隔板 土压传感器及膨润土添加 泡沫注入系统组成 根据隧道地层条件 选择土压平衡模式进行本合同段区间隧道的掘进 土压平衡掘进模式中土舱压力的保持首先需选定土舱压力 掘进过程中通过调整推进力实现推进速度控制 通过调整螺旋输送机转速实现出渣量控制 二 掘进模式 盾构机吊装 六 洞身卵石圆砾层最大直径为200mm 一般为20 80mm 受卵石圆砾的影响 盾构刀盘 刀具将受到不均匀的作用力 增加了刀盘 刀具和螺旋输送机的磨损 且为盾构姿态调整与控制增加了难度 通过向土舱注入泡沫或添加膨润土泥浆加强渣土改良 降低圆砾石 卵石对刀盘 刀具的磨损 施工中膨润土和泡沫的添加量应根据具体情况确定 根据实验数据调整配合比 三 渣土改良措施 盾构掘进 六 壁后注浆采取同步注浆和二次补充注浆两种方式 同步注浆通过同步注浆系统随掘进同时注入 二次补充注浆利用补充注浆系统在盾尾后通过管片注浆孔进行 同步注浆采用水泥浆液 二次注浆采用水泥 水玻璃的双液浆 四 同步注浆及壁后二次注浆 注浆方式与材料 盾构掘进 六 1 注浆压力保证达到对环向空隙的有效充填 同时又能确保管片结构不因注浆产生过大的变形和损坏 根据计算和经验 注浆压力取值为 0 18 0 22mpa 2 注浆量根据管片壁后环形空隙与地层有效填充的经验公式计算 根据规范要求 注浆量取盾尾建筑控制空隙理论体积的1 3 1 8倍 则每环 1 2m 壁后注浆量 q 2 54 3 51m3 3 注浆速度同步注浆速度应与掘进速度相匹配 按盾构完成一环1 2m掘进的时间内完成当环注浆量来确定其平均注浆速度 达到均匀的注浆目的 4 注浆结束标准采用注浆压力和注浆量双指标控制 即当注浆压力达到设定值时 注浆量达到设计值的95 以上时 即可认为达到了质量要求 对本设计参数还需通过监控量测进行优化 使注浆效果达到更佳 5 效果检查注浆效果检查主要采用分析法 即根据p q t曲线 结合掘进速度及衬砌 地表与周围建筑物变形量测结果进行综合分析判断 必要时采用无损探测法进行效果检查 当检查表明注浆不足时 及时进行补充注浆 四 同步注浆及壁后二次注浆 技术参数 盾构掘进 六 拼装点位 本区间管片采用错缝拼装 按设计图纸要求 管片楔形块安装点位为1点位 11点位 五 管片拼装 盾构掘进 六 刀具检查 盾构机的刀具检查并非如硬岩掘进机可以随时进行检查 掘进时根据掘进参数综合进行判断 决定是否开仓检查 盾构掘进段穿越的地层几乎全为全断面卵石层 必须在一定条件下才可完成 故刀盘检查必须遵循以下条件 1 人仓门的开启应由土木技术总工与机械技术总工共同决定 避免产生因错误开启造成的危险 2 必须检查刀盘内地质环境状况 确认无误后才可开始刀盘的检查 3 刀盘内温度较高 刀盘的检查至少由两人完成 一人检查 一人在人仓门口记录看护 刀具检查的主要内容有 1 滚刀刀具磨损量检测2 刮刀磨损检查3 撕裂刀磨损情况检查工作人员进入刀盘 还应检查刀盘磨损 泡沫孔喷射状况以便及时采取维修措施 六 盾构机换刀 盾构到达接收 七 一 接收流程 盾构机到达接收施工是指从盾构机到达接收井之前50m到盾构机贯通区间隧道进入竖井或吊出井时被推上盾构接收基座的整个施工过程 其工作内容包括 盾构机定位及接收洞门位置复核测量 地层加固 洞门处理 安装洞门圈密封设备 安装接收基座等 盾构到达接收 七 二 前期准备 在盾构推进至盾构到达范围时 要加强监控量测 即要随时监测 尤其是轴线的测量 编制专项测量方案 对盾构机的位置进行准确的测量 明确成洞隧道中心轴线与隧道设计中心轴线的关系 同时对接收洞门位置进行复核测量 确定盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划 在考虑盾构机的贯通姿态时注意两点 一是盾构机贯通时的中心轴线与隧道设计轴线的偏差 二是接收洞门位置的偏差 综合这些因素在隧道设计中心轴线的基础上进行适当调整 纠偏要逐步完成 每一环纠偏量不能过大 盾构机定位及接收洞门位置复核测量 盾构到达接收 七 三 盾构机到达施工 1 根据盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划进行推进 纠偏要逐步完成 每一环纠偏量不能过大 2 在盾构机距离端头墙50米时 选择合理的掘进参数 逐渐放慢掘进速度 控制在20mm min以下 推力逐渐降低 缓慢均匀地切削洞口土体 进入加固体后的掘进参数要进行特别优化 以确保到达端墙的稳定和防止地层坍塌 3 由于盾构机为半径400m的曲线到达 因此在盾构机进入到达段后应提高对盾构机轴线的测量频率 要随时测量 每环用经纬仪测量轴线平面位置两次 用水准仪测量轴线高程两次 轴线允许偏差为 平面 8mm 高程 20mm 偏差过大时要及时调整保证盾构机到达轴线的准确性 此外还要加强地表沉降监测 及时反馈信息以指导掘进 4 盾构机刀盘距离贯通里程小于20m时 在掘进过程中 专人负责观测出洞洞口的变化情况 始终保持与盾构机司机联系 及时调整掘进参数 5 在拼装的管片进入加固范围后 浆液改为快硬性浆液 提前在加固范围内将泥水堵住在加固区外 6 最后几环管片的拼装盾构机到达掘进阶段 盾构推力减小 当隧道贯通后 盾构前方没有了反推力 将造成管片与管片之间的环缝连接不紧密而产生漏水 因此必须采取有效的措施保证最后管片的拼装质量 可在接收基座上焊反力块用来增加盾构机的反推力 施工监测 八 一 监测项目 施工监测 八 二 监测剖面图 地面沉降监测布点图 管线监测布点图 洞内收敛及拱顶下沉测点布置图 施工监测 八 三 监测预警及分级 预警分级 黄色监测预警 双控 指标 变化量 变化速率 均超过监控量测控制值的70 时 或双控指标之一超过监控量测控制值的85 时 2橙色监测预警 双控 指标均超过监控量测控制值的85 时 或双控指标之一超过监控量测控制值时 3红色监测预警 双控 指标均超过监控量测控制值时 或实测变化速率出现 表中 u0 实测变形值un 允许变形值un的取值 也就是监测控制标准 即基准值 监控量测标准 允许变形值 八 四 周边环境控制指标 施工监测 防水工程 九 洞门防水 洞门防水在负环管片拆除后进行施工 需要用到的材料有遇水膨胀止水胶和注浆导管 施工方法为 施工前在施工缝表面涂抹聚氨酯遇水膨胀止水胶 要求止水胶固化成型后的断面尺寸为 8 10 mm 18 20 mm 止水胶涂抹完毕后预埋注浆导管 注浆导管的间距为200 300mm 防水工程 九 管片防水 管片自身应具有良好的防水能力 防水混凝土管片的抗渗等级不得小于p10 管片混凝土的渗透系数不宜大于5 10 13m s 氯离子扩散系数不宜大于8 10 9cm2 s 氯离子扩散系数检测方法可采用电迁移法 rcm法 检测 1 衬砌管片外弧侧面沿管片四周设置一道封闭的防水弹性密封垫 2 衬砌管片内弧侧在预留的嵌缝槽内进行嵌缝密封 3 对每一个螺栓孔 注浆孔设置缓膨胀型遇水膨胀橡胶密封圈 4 及时向盾尾地层和衬砌管片之间的环形空隙适量地均匀注浆 防水工程 九 防水材料 1 防水材料的外形和尺寸精度要求1 环缝与纵缝弹性密封垫 2 材料 由epdm橡胶挤出硫化成型 3 形状 角部棱角分明的框形橡胶圈 2 变形缝弹性密封垫 1 材料 由环缝弹性密封垫与遇水膨胀橡胶复合成型 2 形状 角部棱角分明的框形橡胶圈 3 弹性密封垫用润滑剂 为减少封顶块插入时弹性密封垫之间的摩擦阻力 在封顶块插入前 应在其两侧的弹性密封垫表面涂刷润滑剂 应采用水性润滑剂 其粘度不小于200cps 4 弹性密封垫用粘接剂 弹性密封垫与管片间采用单组份阻燃型氯丁 酚醛胶粘剂粘接 风险源处理措施 十 建构筑物及管线情况 穿越管线 1 0 028处穿越d800上水管线 覆土深度为1 55m 管底距离盾构顶端5m2 0 033处穿越d400上水管线 覆土深度0 8m 管底距离盾构顶端6 3m 3 0 013 0 035 5处 穿越1 06 0 74通讯管沟 覆土深度2 5m 沟底距离盾构顶端4 2m 4 0 041处 东西向横穿一条d1200污水管道覆土4m 管底距离盾构顶端2 3m 5 0 065 0 550处 d400燃气管南北向进入盾构受力范围影响 埋深3 8m 距离盾构顶端4 3m 6 0 060处 东西向穿越3 8m 2 2m电力方沟 埋深3 2m 沟底距离盾构顶端3 8m 7 0 072处 穿越一处燃气井3 2m 2m 覆土深度1 2m 井底距离盾构顶4 3m d400燃气管道 覆土深度2 2m 管底距离盾构顶端4 9m 8 0 088处2 6 1 5m方沟 沟底距离盾构顶端4 9m 电缆覆土0 5m 9 0 103 150处 斜穿一条通讯电缆覆土1 5m 距离盾构顶5 5m 10 0 133处 东西向过路d600雨水管线 覆土3 2m 距离盾构顶4 2m 11 0 120 0 565处 穿越d400上水管道 覆土深度为1 7m 距离盾构顶5 9 8 2m 风险源处理措施 十 穿越管线 13 0 150 0 240斜穿流向自南向北一条d800雨水管线埋深3 3m 管底距离盾构顶端5 1m 14 0 240 0 570 彰化路与曙光花园路口 南北向一条d800雨水管线距离盾构西侧边线以东1 1m处 与盾构方向平行 埋深3 9m 距离盾构顶7 3m 15 0 155 0 558南北向一条通讯电缆埋深1 4m 盾构顶约8m 18 16 0 240东西向一条小区雨水支管d600 覆土4 4m 距离盾构顶4 1m 17 0 243东西向一条小区污水支管d300 覆土3 9m 距离盾构顶4 9m 18 0 317东西向小区污水管线d300 覆土3 8 距离盾构顶4 8m 19 0 320东西向小区雨水过路管d700 覆土4 5m 距离盾构顶4m 20 0 570东西向一条d1400雨水管道 覆土2 7m 距离盾构顶7 1m 21 0 550处 东西向d1000污水管道向南北向污水汇集 覆土4 5m 距离盾构顶6 4m 22 0 580处 东西向d500污水管线 覆土4 3m 距离盾构顶7 2m 23 0 600 0 730范围为房屋拆迁处 井位被填埋根据图纸提供 场区内污水管道覆土为1 0m 1 5m 24 0 755东西向盾构穿越有化粪池 深约2 5m 25 0 903 0 1035穿越d600污水管线 覆土1 6m 距离盾构顶9 6m 建构筑物及管线情况 风险源处理措施 十 周边建筑物 1 0 137处 有一单层砖砌洗车房及单层民房 建构筑物及管线情况 风险源处理措施 十一 周边建筑物 2 0 165处 高压电塔在盾构受力影响范围内 建构筑物及管线情况 风险源处理措施 十一 周边建筑