超大直径盾构机针对性设计

工程进展二超大直径盾构机针对性设计三工程概况一项目亮点四至精

至诚

更优

更新道通天下

隧贯山河汇报提纲Part1工程概况中铁隧道局集团是隧道和地下工程领域最大工程承包商，隶属于世界500强中国中铁股份有限公司。前身为铁道部隧道工程局，集勘测设计、建筑施工、科研开发、机械制造四大功能为一体，业务涵盖铁路、公路、市政、房建、水利水电、机电安装工程施工总承包和隧道、桥梁、公路路基、铁路铺架等专业承包以及设计、机械制造、科研咨询等领域。具有铁路工程、公路工程施工总承包特级资质，铁道行业甲Ⅱ级和公路行业甲级设计资质。1.1领域资质31、企业简介注册资本29.63亿元，所有者权益49.77亿元，资产总额303.61亿元。在建项目300多个，遍布全国及中东、中亚、东南亚等地。全集团员工总数达到14735人，拥有管理、专业技术人员8274人，其中中国工程院院士1人，国家级有突出贡献专家2人，享受国务院政府特殊津贴8人，入选“国家百千万人才工程”1人，全国技术能手1人，中原学者1人。保有机械设备17680台套，TBM、盾构保有量86台，是国内拥有盾构、TBM门类最齐全、数量最多的施工企业。1.2企业资源41、企业简介建局以来，先后参与70多条国家重点铁路线路关键长大隧道项目建设，参与国内37个城市的轨道交通建设，全国1/2的铁路和高速铁路线路的建设，修建各类隧道2586座，累计4265公里，占全国隧道总量的10.7%；年隧道施工能力在500公里以上。作为隧道领域领军企业，在大直径盾构业绩也收获颇多，特别近几年中超大直径盾构取得显著成绩。52、参建工程序号项目穿越位置隧道长度（m）盾构直径（m）项目状况备注1深圳春风路隧道360315.80在建国内最大断面盾构隧道2汕头市苏埃通道苏埃湾530015.03在建国内最大直径越海盾构隧道3佛莞城际三标新狮子洋隧道珠江狮子洋490013.61在建世界最大水下铁路盾构隧道4妈湾跨海通道前海湾2063.32m15.43在建超大直径海底盾构隧道5杭州庆春路过江隧道钱塘江376511.68运营6杭州沿江大道运河隧道运河110011.68运营7广州地铁4号线南延5标隧道公路149011.66运营8长沙市南湖路湘江隧道湘江295611.65运营9北京地下直径线915011.38运营10武汉长江隧道长江363011.37运营万里长江第一隧11广深港客运专线段狮子洋隧道珠江狮子洋550011.18运营中国铁路世纪隧道12台山核电站取水隧洞海域43309.03运营13南水北调穿黄隧道黄河42509.03运营从2004年武汉长江隧道开始，在大直径盾构隧道项目上频频取得重大突破，从市政到水利，从公路到铁路，彰显了中铁隧道的专业实力，也体现了在大直径盾构隧道项目上的全能施工经验。62、参建工程3、春风隧道工程春风隧道的建设将打通罗湖区船步路至春风路高架段交通瓶颈，作为改善春风高架拥堵问题的重要措施，为深圳市“东进战略”重大交通项目，建成后将大大缓解东部片区尤其是罗湖东南片区拥堵节点的交通状况，以罗湖中心组团为纽带联系西部组团及东部组团，对促进深圳东部地区社会经济的可持续发展，将具有巨大的推动作用。73.1、工程位置

春风隧道位于罗湖区和福田区，工程西起滨河大道上步立交东侧与滨河大道相接，自西向东布线，自滨河路上步立交与红岭立交之间进入地下，线位于北斗路东侧归入沿河南路，新秀立交以南穿出地面，在新秀立交西侧与东部过境高速公路市政连接线配套工程相接。春风隧道与滨海大道、滨河大道、上步路高架、春风路高架、沿河南路构成“南环”快速路系统。83.2、工程地质春风隧道工程工程盾构掘进主要地质情况为上软下硬及硬岩地层，其中硬岩段占掘进通过地层80%以上，共穿过9条断层破碎带和2条次生断裂带，地质情况相对复杂、围岩破碎，隧道穿越地层自西向东依次为：花岗岩、糜棱岩、泥灰质砂岩、碎裂岩、片岩和变质砂岩。最硬岩层单轴抗压强度值最大为173.7MPa93.3、总体设计方案

春风隧道全线为双向四车道，采用上下叠层结构布置形式。隧道主要采用明挖暗埋法和全断面掘进法（盾构法）开挖，东西侧各设一处盾构工作井。自西向东，隧道分别由西侧隧道敞开引道段（包含30m光过渡）+西侧明挖暗埋段+西侧工作井+盾构段+东侧工作井+东侧明挖暗埋段+东侧隧道敞开引道段（包含30m光过渡）组成。103.4、建筑设计方案隧道断面情况断面构成管片+中间箱涵管片外径φ15200mm管片内径φ13900mm管片宽度2000mm管片最大块重量约15.9T箱涵件重量约15.1T本工程隧道为双向四车道公路隧道，设计时速60km/h。管片全环采用7+2+1衬砌形式，通用衬砌环，错缝拼装。11滨河新村滨河污水处理厂红岭立交深圳河鹿丹村3.5、建成效果3.6、领导关怀广东省省长马兴瑞出席开工仪式深圳市艾学峰副市长主持开工仪式深圳市交委曾岳雄主任视察春风隧道工程院院士陈湘生为春风隧道盾构选型出谋划策13工程使用一台开挖直径为15.80米的国内最大盾构机，该设备由我国独立设计制造，代表国际先进水平。该设备主要由开挖土体的刀盘、实现泥水平衡的前盾、提供推进动力的中盾、为管片安装提供空间及密封作用的的盾尾，为实现上述功能的后配套设备组成，总重达4600多吨。143.7、工程特点盾构一次性连续掘进3603米，穿越软硬不均、全断面硬岩、构造碎裂岩层等极具挑战性复杂地层。超大直径盾构R750m小曲线半径长距离施工，是工程的控制难点。隧道最小埋深6.9米，最大埋深46.3米，埋深变化大，水压大。153.7、工程特点隧道穿越城市核心区，沿线下穿高层建筑物、地铁。铁路、桥梁等建构筑物，施工时须严格控制地表沉降。超大型盾构在软硬不均、破碎岩层掘进的滞排，防坍塌及盾构机长距离运输浅覆土始发与接收，是工程的重大风险点。163.7、工程特点项目施工应用BIM建筑信息模型技术，使设计、施工与工程实际实现无缝衔接，借助BIM模块化、可视化效果及时进行设计优化与方案比选，创新了管理手段，提升了工程品质。创新监测手段，应用InSAR数据对工程沿线周边500米进行地表沉降分析，为工程安全、高效推进提供保障。173.7、工程特点3.8、EPC工程总承包模式18Part2工程进展3.2、工程进展2.1、项目部临建春风隧道项目部驻地采用装配式建筑工艺，结合现代工业风建筑手法，是以现代中式园林入景，呈现集功能应用、文化主题、建筑艺术、人文关怀为一体的办公生活区。已于2017年底建成并投入使用。2.2、管线改迁、交通疏解西明挖段管线改迁已全部完成；包含通信管线、雨水管道、电力管线、污水管道等市政综合管线。西明挖已完成第三期交通疏解，满足盾构始发段和盾构掘进的施工。212.3、西明挖围护结构西明挖段地连墙设计127幅，开累完成125幅，剩余2幅；抗拔桩设计34根，全部完成；格构柱设计47根，全部完成；支护桩开累完成158根，剩余39根；端头加固全部完成。

序号围护结构设计工程量单位开累完成量剩余工程量1地下连续墙127幅12522格构柱47根4703抗拔桩34根3404支护桩197根158395端头加固旋喷桩1251根12510222.4、西明挖基坑开挖盾构始发段混凝土支撑设计40根，开累完成40根，全部完成；盾构始发段钢支撑设计129根，开累完成94根，剩余35根；西明挖土石方设计113318m³，累计开挖71828m³，剩余41490m³。232.5、西明挖主体结构盾构始发段底板设计7段，开累完成7段;侧墙设计7段，开累完成7段；顶板完成5段,剩余1段。242.6、临时装船点临时装船点钻孔桩设计83根，累计完成83根，已全部完成。旋喷桩设计272根，累计完成272根，全部完成。渣土装卸平台结构板已完成砼浇筑，临时装船点建设已完成。252.7、泥水处理厂泥水处理厂完成70%，剩余30%；其中场地硬化完成65%，剩余35%；泥浆池浇筑完成80%，剩余20%。262.8、盾构机制造用于春风隧道施工的中铁588号盾构机2018年于9月29日在郑州下线；2018年12月9日顺利通过进场前验收；目前盾构机刀盘已经到达施工现场，正在进行刀盘焊接。27Part3超大直径盾构机针对性设计泥水平衡盾构采用膨润土悬浮液（泥浆）作为支护材料，泥浆在开挖面上形成不透水的泥膜，依靠泥浆压力来平衡开挖面水土压力。浆液与刀盘切削下来的土体形成混合泥浆，通过泵与管道将泥水送往地面的处理系统进行调整。293.1泥水盾构原理春风隧道工程施工的中铁588号泥水平衡盾构机开挖直径φ15.8m，刀盘总重650T，整机长度为120m，整机重量约为4600T，最小转弯半径600m，适应的最大坡度为60‰，是目前国内开挖直径最大的泥水平衡盾构机。3.2“春风号”盾构机30盾构设计过程中加强了刀盘、刀具、泥水环流系统的耐磨性设计，采用换刀效率高，施工作业安全，可实现常压情况下进行刀具的更换，具有世界先进技术水平的常压刀盘；刀盘面板焊有耐磨复合钢板，外周焊镶嵌合金的耐磨板；刀盘边缘过渡区以及刀盘背面加焊致密耐磨块；每把常压滚刀都配备有刀具磨损、温度、转速检测装置。313.2“春风号”盾构机刀盘主参数结构形式常压换刀刀盘开挖直径φ15.80m开口率27%高水压环境常压环境323.2“春风号”盾构机33滚刀刀筒初始状态换刀工序：首先将待更换刀具所在刀臂旋转至刀盘中心正下方位置，通过配套的工装，将整个刀筒从刀箱内拉出约2/3，后关闭闸板阀，隔绝泥水仓高压区域，再将刀筒整个抽出，实现刀具常压下检查更换。（1）盾构常压换刀原理

3.2“春风号”盾构机34（2）全断面岩层换刀问题采用伸缩摆动式主驱动具备自动扩挖和扩挖量选择功能摆动球铰伸缩油缸3.2“春风号”盾构机35（3）刀具状态在线监测系统具备刀具磨损、旋转、温度监测系统主控室上位机界面传感器实物照片3.2“春风号”盾构机Part4项目亮点100%项目经理机械总工副经理安全总监总经济师总会计师项目书记土木总工项目成立安全生产管理委员会，执行、落实国家、上级单位制定的安全法律法规、规章制度，制定、落实安全生产管理制度；分部位、工序组织编制本项目的安全生产技术措施及专项安全施工方案，并督促落实。4.1、安全管理（一）体系建设37打造安全质量“零事故”的“安全春风”确立为项目的五大建设理念。高度重视安全工作。组织员工参加安全实景模拟教育培训借助先进的技术手段，创新安全教育形式，实景展现，模拟互动，实现了增长见识、巩固安全知识的目的，也为项目安全教育工作开辟新思路4.1、安全管理（二）安全培训38周一安全学习春风隧道项目坚持安全培训全覆盖，从管理层到作业层，根据各岗位工作任务及作业特点，组织进行安全培训。每周召开安全管控工作部署会。项目领导仔细部署、统筹规划，各部门重点落实、责任到人。4.1、安全管理（二）安全培训39天眼监控系统工地进出口门禁系统工地大门入口设置人脸识别门禁系统；结合天眼系统，工地现场各个区域实时情况反馈至调度指挥中心，采用人脸识别系统确保现场施工人员安全。4.1、安全管理（三）人脸识别系统40项目每周安全检查项目部每周开展自查自纠工作。针对现场施工实际，突出重点、查找不足、提升管理水平，确保现场安全。4.1、安全管理（四）安全周检41坚持每天班前人人讲安全，引导员工讲出自己身边的安全隐患，给出合理的防范措施，有效降低了现场施工安全风险，确保安全生产4.1、安全管理（五）班前讲话42临时触电应急演练项目部贯彻落实上级单位要求，提升现场应急抢险救援能力，根据施工现场特点，开展“三防”、“消防”等事故演练活动，增强全员自救互救能力，防范安全生产事故。项目消防应急演练4.1、安全管理（六）应急演练43春风隧道安全管控中心集安全管控平台和科技展览馆为一体，已于2018年年底建设完成，并于2019年1月投入使用。应用InSAR监测手段，大屏幕汇集了施工现场的全部视频监控画面、智慧工地人员管理系统，扬尘监控等数据，在后期还将接入盾构机上的实时监控。4.2、安全管控中心（一）管控平台44中国最大直径盾构机“春风号”的模型，根据盾构实体1：25的比例制作而成。盾构机是应用于隧道施工超大型专用施工装备，集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程目前全世界只有中国等少数几个工业大国可以制造。4.2、安全管控中心（二）盾构模型机45数字春风区域，这里集中了VR、3D教育培训相关内容。我们制作了未来春风隧道建成后，驾车从福田前往盐田的场景4.2、安全管控中心（三）数字春风46项目始终以“高标准，严要求，和谐团队，创优创新”的管理思路来引领开展工作，现场刚性执行，各部门配合落实。完善了一系列管理体系，为春风项目树立良好的形象。现场专职安全系统配备了一系列具有春风特色的安全管控设备，包括橘红警戒色工作服、配备执法记录仪、酒精测试仪、激光笔等等。4.3、6S管理（一）安全管控设备47标准化施工现场管理，安全通道地面标线，6S标准化管理，实现人车分离，确保现场施工作业有序进行。施工现场员工通道率先采用3D斑马线，创新常规道路标线施工理念，更加醒目、有效。现场车辆通行一目了然，交通安全状况更可控。严格按照文明施工的有关标准进行，设置美观坚固的围墙、九牌两图、宣传栏，并进行了美化处理。4.3、6S管理（二）3D斑马线48大门按标准制作，道路场地进行硬化，严格落实扬尘治理7个100%要求。场地排水系统完善并每隔80米设置沉砂池，经三级沉淀后排入市政管网。按照要求建立规范的多功能安全管控中心，打造深圳“智慧标杆工地”。现场按标准设置钢结构玻璃幕墙调度指挥中心，办公区、生活区、施工区，并做到了三区隔离，场地主要作业区设置警示标志。4.3、6S管理（三）区域定制化管理49为在春风隧道全面推行6S管理：提高效率、改善品质，创建良好的企业文化，提升项目形象；提高员工工作效率，创造良好的工作环境和作业环境，最终提高员工素养，达到本质安全。4.3、6S管理（四）办公室6S管理506s现场管理中，现场专门设置大型机械停放区，原材料及半成品存放区，全部贴上或摆上标识标牌，使之一目了然，避免浪费的同时也保证了施工生产的高质高效。在临边防护中，已浇筑地连墙全部采用踏板覆盖，同时铁马围住，挂上临边标语，极大的提高了生产安全。4.3、6S管理（五）设备、材料定位51首幅地连墙钢筋笼验收首幅地连墙钢筋笼吊装4.4、质量控制（一）全工序“首件制”52钻孔桩、冠梁、砼支撑样板标准件主体结构幕墙样板标准件4.4、质量控制（二）标准化样板53空气净化段盖板混凝土浇筑盾构井底板混凝土浇筑4.4、质量控制（三）关键工序旁站54三期围挡定位三期围挡安装4.4、质量控制（四）围挡提升55盾体制造后配套厂家组装4.4、质量控制（五）盾构监造56污水顶管施工姿态控制QC题荣获二等奖项目质量管理目标：按照验收规范标准，各分部、分项工程施工质量检验合格率100％，工程全部达到国家、行业工程质量验收标准，满足设计及合同要求。工程质量确保获得“鲁班奖”。4.4、质量控制（六）QC成果57项目部自开工以来，始终坚持新技术、新工艺、新材料、新设备应用，聘请领域内专家，组成专业技术团队，进行科技攻关；项目为深圳市首个全过程应用BIM建筑信息模型技术，3D施工交底技术、人脸识别技术、交通疏解模拟仿真技术的市政项目。春风隧道项目已完成BIM平台的建设，工程建模工作与现场施工同步进行。西明挖基坑围护钢筋模型4.5、智慧工地建设（一）智慧工地平台搭建58项目首次采用BIM技术对施工过程进行全过程模拟，在方案比选、施工图预算，设计优化、管线碰撞和场地布置、效果展示，空间限界校核等方面均发挥了一定的作用。BIM技术的仿真模拟和可视化功能，成功打破了传统二维施工现场总平面布置图的局限性，以可视化的模式直观地展现给施