地铁工程土压平衡盾构施工业主汇报101

北京地铁7号线02标工程工程概况

第一部分

第二部分盾构选型及参数

第五部分

第三部分盾构施工工艺风险控制盾构施工安全质量工期控制

第四部分

工程概况第一部分3号竖井及连通道北京地铁七号线西起北京西站东至焦化厂站全长23公里,共设21座车站,20个区间。本标段包括2站2区间，分别是菜市口站、广安门内站、广～菜区间和达～广区间，全标段总长2828.715m，合同工期至2014年12月31日。菜市口站广安门内站广～菜区间达～广区间菜市口站为地下二层三跨两柱箱形框架结构，明挖法施工，总长256m（既有段长度21.9m），宽20.9m，基坑开挖深度16.4m。车站共设4个出入口，两个换乘通道及两个风道。其中车站主体结构及附属结构出口段采用明挖，附属结构过街通道采用暗挖法施工。北

菜市口站平面图广内站为暗挖车站（PBA法施工），车站长为249.2m，标准段净宽20.9m；车站覆土为9.826米，底板埋深为26.076米；车站共设置3个出入口，2组风亭,2个紧急疏散通道，通过车站北侧4个施工竖井施工车站主体结构。广安门内站平面图4号施工竖井1号施工竖井2号施工竖井3号施工竖井广安门内站施工步序广安门内站～菜市口站区间采用盾构法施工，全长1055.485m，在K4+600处设置一座联络通道。本区间轨顶标高为24.04～32.655m，地面标高为47.23～48.52m，结构覆土厚度为10.25～19.14m，区间纵断为单面坡，坡度为-0.8021%。菜市口站广安门内站联络通道过街天桥广~菜区间平面图地质情况：区间线路东侧主要穿过⑤2粉细砂层和粉质粘土层⑥，西侧主要穿越卵石⑦层，卵石最大粒径不小于20cm，一般为3~5cm，中粗砂填充，卵石含量70%。水文情况：本段区间线路除靠近广安门内站线路底部有少部分位于水位线以下外，其它部分均位于水位线以上。广安门内站菜市口站联络通道水位线广~菜区间剖面图达官营站～广安门内站区间采用盾构法施工，隧道长度1280.121m，本区间轨顶标高为16.115m～26.318m，地面标高为38.62m～49.08m，结构覆土厚度为14.15m～25.18m，区间纵断为“V”形坡，最大坡度为-1.85%，因区间线路需避让广安门桥桥区，所以线间距变幅较大，线间距15～75m。在里程K2+950处设置1号联络通道兼废水泵房，在K3+528处设置2号联络通道，联络通道长46m。广安门内站达官营站接收井手帕口铁路桥广安门东桥广安门桥区达~广区间平面图地质情况：区间线路全断面穿越卵石⑦层，最大粒径大于20cm，一般2~6cm，含量70%，中粗砂填充；极少部分穿越卵石⑨层，D大〉23cm，一般3~5cm，含量70%；水文情况：区间线路底部位于潜水（二）以上。联络通道采用暗挖法施工；达官营接收井广安门内站水位线达~广区间剖面图盾构旁穿广广安门东桥桥盾构下穿广广安门匝道道桥盾构下穿西西二环护城城河盾构下穿二二环主路盾构下穿手手帕口铁路路桥达~广区间主要要风险源广安门内站站达官营站接接收井手帕口铁路路桥广安门东桥桥广安门桥区区地质情况广安门内站站横通道及及下导洞施施工过程中中，发现最最大石头约约40cm，宽约20cm，卵石层开开挖卵石一一般粒径为为5~12cm，大多为不不规则形状状。现场开开挖土层与与地勘报告告基本一致致。广安门内站站掌子面土场达广区间盾盾构接收井井达广区间盾盾构接收井井施工过程程中，发现现最大石头头长约100cm。达官营站底二层开挖挖面地面碴场广安门内站站菜市口站1060m达官营站接接收井1280m2013.01.01.2013.05.092013.05.312013.09.302012.11.182013.3.152013.05.012013.08.20盾构机B盾构机A始发接收右线左线东总体施工筹筹划菜市口站及及广安门内内站主体完完成后，盾盾构机由菜菜市口站始始发；施工广安门门内站~菜市口站区区间，至广广安门内站站检修、换换刀、过站站；施工达官营营站~广安门内站站区间，从从达官营站站盾构接收收井吊出。。总体施工筹筹划盾构选型及及参数第二部分1盾构机选型型的主要内内容盾构机基本类型的选择开敞式盾构构、土压盾盾构、泥水水盾构、复复合盾构盾构刀盘与刀具具的选择幅条式刀盘盘、面板式式刀盘（开开口率及布布置）刀具配置：：滚刀、切切刀、先行行刀、刮刀刀、超挖刀刀主要功能的的配置；开敞式盾构构：类型、、掘进设备备、出土设设备……土压盾构：：加泥装置置、泡沫注注入装置……泥水盾构：：冲洗装置置、气垫平平衡装置……复合盾构：：功能部件件更换、多多模式平衡衡功能……盾构选型选型的原则则：适应性，可可靠性，经经济性，技技术先进性性相统一掘得进、稳稳得住、出出得来、成成形快、环环保好、成成本低2盾构选型的的地质与环环境适应性性盾构选型盾构选型盾构机选型型依据：土质条件、、岩性（抗抗压强度、、粒径、成成层等各参参数）开挖面稳定定（自立性性能）隧道埋深、、地下水位位环境条件、、沿线场地地（附近管管线和建构构筑物及其其结构特性性）工期造价宜用的辅助助工法设计路线、、线形、坡坡度电气等其它它设备条件件渗透系数与与岩性、粒粒径透水性、稳稳定性可分离性2盾构选型的的地质与环环境适应性性盾构选型不同类型盾盾构机地质质适应性3刀盘及刀具具的选择与与应用刀盘面板的的分类面板式刀盘盘辐条式刀盘盘盾构选型刀盘形式

比较项目面板式幅条式砂、土适应性（粒径＜15cm）由于开挖面土体受面板开口影响，渣土进入渣舱不顺畅，易粘结，易堵塞。仅有几根幅条，同时幅条后均设有搅拌叶片，土、砂流动顺畅，不易堵塞。砂卵石适应性（粒径＞15cm）适应性强，必要时可加滚刀。不能加滚刀，刀头形式及数量较少。刀盘扭矩刀盘扭矩阻力大，需增加设备能力，造价高。适用于硬土与岩石地层刀盘扭矩阻力小，设备造价低，适用于淤泥质地层与砂层。隧道内刀头更换安全性由于有面板，在隧道内更换刀头时安全可靠性相对好。在隧道内更换刀头时安全性差，加固土体费用高。刀盘特性比比较刀盘型式的的选择3刀盘及刀具具的选择与与应用盾构选型3刀盘及刀具具的选择与与应用刀具的分类类掘进刀具切削破岩刀具滚压破岩刀具齿刀切刀球齿滚刀楔齿滚刀盘形滚刀辅助刀具超挖刀刮刀盾构选型盾构选型刀盘刀具盾构选型刀盘刀具4主要辅助功功能的配置置碴土改良系系统泡沫添加系系统膨润土添系系统盾构选型特殊地段的的换刀及检检修在不稳定地地层需要进进行换刀，，一般采用用预先加固固地层的方方法进行；；但是在特特殊情况下下（如江中中、地面条条件不许可可、频繁））一般都采采用带压换换刀技术，，因此需配配置气压人人员作业仓仓。4辅助功能的的配置盾构选型防喷涌装置置在断层破碎碎带及富水水地带施工工时，采用用土压平衡衡盾构施工工极易产生生喷涌现象象，致使稳稳定工作面面压力异常常变化，造造成地层变变形大或坍坍塌，隧道道内工作环环境劣化。。此时应配配置保压泵泵渣装置或或两级螺旋旋输送设备备。破碎装置排泥管道4辅助功能的的配置盾构选型盾构选型其它盾构其它部部件的选型型与配置主轴承密封封盾尾密封注浆系统渣土改良系系统自动导向系系统后配套系统统数据采集系系统主轴承密封封盾尾密封盾构选型其它长距离砂卵卵石地层掘掘进是重点点刀盘刀具配配置，特别别是刀盘开开口对砂卵卵石地层的的适应性的的问题刀盘刀具磨磨损严重的的问题（刀刀具更换，，修理刀盘盘）大弧石的处处理在砂卵石地地层中掘进进地层稳定定的问题动力配置（（扭矩、推推力）碴土改良系系统穿越护城河河、公路、、铁路桥区区等风险点点的问题盾构到达后后拆机问题题加固点刀盘盘刀具检修修本标段盾构构选型重点点考虑的问问题盾构机型号号本标段区间间周边环境境及地质情情况比较复复杂，长距距离的砂卵卵石地层掘掘进是盾构构隧道施工工的难点之之一，用于于本区间施施工的盾构构机必须具具备对水文文地质的高高度适应性性及质量可可靠性。经多次论证证比选，我我项目采用用2台土压平衡衡盾构机进进行本标段段盾构区间间施工。美国罗宾斯斯EPBØØ6280mm美国罗宾斯斯盾构盾构基本参数刀盘刀具：：复合式刀刀盘，开口口率约45%；主驱动：电电驱动，９９００ＫＷＷ，０.３~１.５~３.５rpm，最大脱困困扭矩７３３１６kN；推进系统：：最大推力力３６００００kN；螺旋输送机机：有轴式式，φ８００mm；主机图刀盘布置图图盾构基本参参数概述数据设备类型土压平衡总功率1560千瓦刀盘类型面版式刀盘开口率45%（可安装不同刀具）刀具类型刮刀，切刀，撕裂刀，滚刀（可更换为撕裂刀），超挖刀主驱动类型变频电机额定扭矩5628KN.m脱困扭矩7316KN.m总推力3600t螺旋输送机功率259KW螺旋输送机类型有轴式，φ800mm盾构基本特特点及适应应性分析基本特点盾构驱动扭扭矩大，适适宜砂卵石石地层掘进进刀盘开口合合适，既能能满足在砂砂卵石地层层中较大开开口掘进的的需要，同同时和其它它纯幅条式式盾构相比比，可以实实现在突发发情况下进进舱换刀或或处理意外外情况的需需要复合式刀盘盘，既可以以安装滚刀刀，又可以以互换为相相应的齿刀刀，在遇到到胶结砂卵卵石地层时时，具备安安装滚刀的的功能。有轴式螺旋旋输送机，，强度高，，适宜砂卵卵石地层掘掘进。具备完善的的泡沫、膨膨润土注入入系统，有有六个独立立泡沫注入入孔。设备已经在在广州地铁铁复合式地地层中得到到验证，设设备状况完完好。主动铰接，，在刀盘脱脱困和往刀刀盘注砂浆浆时具有优优势。盾构改造为了确保盾盾构对本标标段砂卵石石地层掘进进更好的适适应性，对对盾构进行行了部分改改造，主要要是对刀盘盘刀具的改改造。刀盘刀具刀盘增加耐耐磨处理，，焊接耐磨磨块及耐磨磨焊条优化刀具形形式，主要要是加大切切刀及齿刀刀的尺寸，，更利于砂砂卵石地层层掘进螺旋输送机机叶片及套筒筒增加耐磨磨处理其它完善碴土改改良材料注注入系统关于刀盘改改造总体方案：：合适的刀盘盘开口率及及合理的开开口形状：：45%左右，中间间开口尽量量大，周边边应注意有有利于控制制沙层坍塌塌。合理刀具布布置，以撕撕裂刀、刮刮刀和切刀刀为主，中中心采用鱼鱼尾刀。周周边适当布布置少量滚滚刀。刀具具高出面板板高度分层层错开。最大程度耐耐磨处理，，面板所有有部位均采采取耐磨处处理。1.增加耐磨处处理2.优化软土刀刀具形状4.中间部位滚滚刀更换为为鱼尾刀，，周边保留留滚刀3.加焊重型撕撕裂刀5.周边增加保保径刀改造方案刀刀盘刀具布布置图割除三角挡挡板，增大大开口。正面滚刀换换装撕裂刀刀正面面板加加焊撕裂刀刀中心更换为为鱼尾刀切刀宽度由由150mm变为250mm周边保留部部分滚刀，，加焊撕裂裂刀边刮刀不变变拟改造方案案刀盘刀具具布置图中心鱼尾刀刀一把撕裂刀60把边滚刀6把边刮刀12把保径刀12把切刀60把滚刀高度150mm撕裂刀高度度160mm切刀高度125mm刀盘开口率率约45%撕裂裂刀刀和和原原滚滚刀刀轨轨迹迹位位置置示示意意图图改造造后后的的施施工工效效果果广~菜区区间间掘掘进进速速度度达达到到6cm/min以上上在广广~菜区区间间实实现现不不更更换换刀刀具具，，达达~广区区间间计计划划更更换换两两次次刀刀具具（（在在加加固固点点更更换换及及维维修修刀刀盘盘））。。掘进进期期间间刀刀盘盘结结构构没没有有发发生生异异常常磨磨损损盾构构主主要要施施工工工工艺艺第三三部部分分土仓压力控制因素图增大/减小推进速度增大/减小螺旋输送机排放速度地下水压土压盾构构施施工工安安全全质质量量工工期期控控制制第四四部部分分盾构构施施工工过过程程安安全全控控制制重点点阶阶段段盾构构始发发与与到到达达盾构构机运运输输、、吊吊装装和和吊吊出出盾构构机开开仓仓换换刀刀盾构构掘进进、、管管片片拼拼装装与与注注浆浆盾构构在特特殊殊地地层层掘掘进进I、盾盾构构始始发发与与到到达达端头加加固固：加加固固及及检检验验，，确确保保加加固固效效果果。。始发发拖拖架架及及反反力力架架的的安安装装、、加加固固。。始发发前前盾盾构构的的姿姿态态测测量量控控制制及及始始发发过过程程的的姿姿态态控控制制。。始发发、、到到达达时时盾盾构构的的推推力力控控制制（（不不能能过过大大））。。始发发、、到到达达过过程程的的测测量量。。始发发、、到到达达过过程程的的洞洞门门密密封封。。始发发、、到到达达过过程程的的注注浆浆。。II、盾盾构构机机运运输输、、吊吊装装和和吊吊出出核算算地面面承承载载力力是是否否满满足足吊吊装装要要求求；；核算算地面面外外加加荷荷载载对对盾盾构构井井的的影影响响是是否否在在允允许许范范围围内内。。选择择资质质满满足足要要求求的的专专业业施施工工单单位位，，吊吊装装指指挥挥、、司司索索工工等等工工种种的的人人员员资资格格符符合合要要求求。。并并且且要要求求承承包包商商编编制制施施工工方方案案指指导导施施工工；检查查吊机机回回转转半半径径内内的的空空间间是是否否足足够够，，会会否否和和附附近近建建（（构构））筑筑物物、、树树木木、、架架空空电电线线等等发发生生干干涉涉；；大件件吊吊装装时时进进行行旁旁站站，，防防止止吊吊装装过过程程碰碰刮刮盾盾构构井井结结构构；；跟踪踪检查查吊吊装装作作业业过过程程，，防防止止吊吊点点设设置置不不合合理理或或设设备备本本体体刚刚度度不不足足产产生生变变形形；；严格格按照照起起重重作作业业的的相相关关要要求求进进行行吊吊装装作作业业；；注意意防止止工工具具、、材材料料等等坠坠落落伤伤人人。。III、盾盾构构机机开开仓仓换换刀刀根据据地质质情情况况和和刀刀具具可可能能磨磨损损的的程程度度布布设设开开仓仓检检查查、、换换刀刀点点；在实际际掘掘进进施施工工过过程程中中按按照照计计划划实实施施开开仓仓检检查查，，特特殊殊检检查查点点需需要要超超前前加加固固或或地地面面加加固固时时按按计计划划执执行行。。人员员准备备工具具物资资准准备备开仓仓条条件件确确认认开仓地地质质确确认认仓内气气体体检检测测：：COCO2H2SSO2等IV、盾盾构构掘掘进进、、管管片片拼拼装装与与注注浆浆管片片拼拼装装：：防防止止物物体体打打击击挤挤压压、、起起重重伤伤害害注浆浆：：防防止止注注浆浆压压力力伤伤人人防止止掘掘进进过过程程的的液液压压管管路路压压力力伤伤人人掘进进过过程程中中的的用用电电安全全管片片吊吊运运区区域域的的碰碰撞撞、、挤挤压压安安全全控控制制通过过建建筑筑物物、、江江河河等等特特殊殊地地段段的的安安全全掘掘进进（（压压力力控控制制、、出出碴碴量量控控制制、、螺螺旋旋输输送送机机喷喷涌涌控控制制、、地地层层沉沉降降控控制制等等））盾构构施施工工质质量量控控制制要要点点合格格的的盾盾构构隧隧道道产产品品线型型好好：：满满足足列列车车运运行行限限界界要要求求管片片质质量量好好：：无无错错台台、、裂裂缝缝防水水质质量量好好：：无无渗渗漏漏水水现现象象盾构构施施工工质质量量控控制制要要点点管片片工厂厂生生产产工工艺艺比比较较成成熟熟，，重重点点是是加加强强过过程程检检验验验验收收工工作作。。做好好管管片片运运输输过过程程对对管管片片及及防防水水材材料料的的保保护护管片片到到达达现现场场后后严严格格按按标标准准验验收收（（外外观观））管片片拼拼装装正确确选选型型，，调调整整盾盾尾尾间间隙隙规范范拼拼装装，，确确保保拼拼装装过过程程不不磕磕碰碰损损坏坏管管片片和和防防水水材材料料配合合盾盾构构推推进进和和注注浆浆，，减减少少管管片片错错台台二次次注注浆浆时时压压力力应应控控制制在在0.6Mpa以下下，，避避免免压压力力过过大大损损坏坏管管片片管片片螺螺栓栓应应及及时时复复紧紧盾构构施施工工质质量量控控制制要要点点盾构构施施工工控制制盾盾构构掘掘进进线线型型。。线型型不不能能超超限限。。对对特特殊殊地地质质条条件件下下的的管管片片上上浮浮或或下下沉沉应应及及时时预预判判，，并并预预留留相相应应的的变变形形量量。。保压压掘掘进进在不不稳稳定定地地层层中中应应保保压压掘掘进进，，控控制制地地层层变变形形保压压值值应应根根据据水水文文地地质质条条件件提提供供计计算算，，并并根根据据施施工工过过程程中中的的监监测测值值及及时时进进行行调调整整。。盾构施施工质质量控控制要要点盾构施施工同步注注浆和和二次次注浆浆同步注注浆初初凝时时间应应保持持在6~8小时，，注浆浆量不不小于于间隙隙的150%。二次注注浆应应及时时跟进进，以以压力力控制制为主主，注注浆压压力不不超过过0.6Mpa。盾构掘掘进参参数合合理控控制合理控控制盾盾构推推力，，始发发阶段段应控控制在在1000t以下，，正常常段超超过2000t时应及及时分分析原原因。。盾体扭扭转应应及时时反转转刀盘盘纠正正盾构施施工工工期控控制要要点科学合合理的的总体体筹划划（高高效、、实用用的场场地布布置）），严严格的的节点点工期期控制制。提前制制定切切实可可行的的施工工方案案（总总体、、关键键点、、风险险点））。提前根根据工工程地地质条条件对对盾构构等设设备进进行适适应性性改造造；加加强施施工过过程中中的维维修保保养；；保证证充足足的备备件储储备。。熟练、、有经经验的的操作作人员员。保证材材料的的供应应时效效和供供应质质量。。渣土外外运保保障。。确保沿沿线风风险源源的调调查、、评估估、保保护工工作的的提前前实施施。对城市市重大大活动动的预预备方方案。。风险控控制第五部部分控制风风险管管理“懂”：认认知到到位，，超前前预控控“准”：立立足实实据，，全面面调查查、准准确判判断（（成因因）、、判断断决策策方案案（时时空））“狠”：制制度齐齐全、、责任任清晰晰、奖奖罚分分明、、严肃肃执行行“细”：全全员、、全方方位、、全过过程精精细管管理风风险因因素目标是是认真研研究（（评估估）超前预预控降低风风险（（概率率和级级别））精细管管理果断决决策控制事事故风险因素达~广区间间风险险因素素砂卵石石地层层掘进进撑子面面的稳稳定性性刀具磨磨损刀盘磨磨损沿线构构筑物物（前前期调调查））盾构旁旁穿广广安门门东桥桥盾构下下穿广广安门门匝道道桥盾构下下穿西西二环环护城城河盾构下下穿二二环主主路盾构下下穿手手帕口口铁路路桥盾构下下穿广广安门门桥平面：：东引桥东异形板桥主桥西引桥西异形板桥断面：：地质条条件：：堤岸情情况丰水季季节盾构下下穿西西二环环护城城河区间右右线相相对位位置立立面图图区间左左线相相对位位置立立面图图风险点点及主主要措措施达~广区间间风险险点砂卵