杭州地铁1号线工程七堡车辆段出入段线盾构区间工程施工组织设计-

目录1编制说明 ④增大注浆量，填补粉砂层空隙，减少隧道后期漏水、沉降。5盾构进、出洞粉砂、淤泥质粉质粘土地层中盾构进、出洞施工，易发生涌水涌砂现象，施工风险大。①采用地面旋喷的加固方式，控制好加固质量；②洞门止水装置（始发采用双层）质量保证；③盾构进出洞段提前调整好姿态；④盾构推进时根据总推力和刀盘扭矩的变化及时调整推进参数；=5\*GB3⑤根据土层、土质及加固体厚度及时调整土仓压力的设定；⑥加强进出洞施工期间洞门上方土体位移监测和水土流失情况的观测；⑦钻设3口降水井应急；=8\*GB3⑧做好施工应急预案及施工应急物资准备。6盾构站内调头盾构机在彭埠站站内调头施工①根据彭埠站场地情况，提前编制盾构调头方案，合理安排施工工序。②将车站、盾构机、基座、轨道、固定托架、移动托架、反力架等按相应比例在AutoCAD软件中绘制成形，模拟车站盾构调头，并对整个模拟过程的可行性进行深入研究，确定方便、快捷且经济的最佳施工方式和路线。③做好物资、设备准备，并准备好应急预案、应急物资。④提前对施工人员进行安全技术交底，盾构到达前做好调头准备。7盾构穿越备塘河盾构隧道穿越改移后备塘河①盾构穿越时根据上覆土压力和水深情况计算和控制好土仓压力、注浆压力，控制好盾构姿态；②盾构推进控制好盾尾与管片之间的间隙，盾尾油脂压注要保质保量；③盾构推进注意刀具、各种设备的保养，确保推进过程中运行良好；④盾构穿河施工尽可能避开汛期；⑤采用双回路供电系统；⑥施工期间加强监测，根据数据及时调整盾构掘进参数；⑦加大同步注浆、二次注浆量，保证沉降满足要求；⑧盾构采用3道钢丝刷，推进过程中控制好油脂压注量。8盾构下穿彭埠站1、4号出入口、1号线出段线明挖段近距离下穿构筑物，与1号出入口底板最小净距仅2.6m，与汇水池底最小净距仅1.3m。距明挖段不详。①在穿越施工前对需穿越的1、4号出入口和明挖段线与隧道之间的关系进行详细分析，根据实际情况确定穿越前、穿越中的土仓压力压力设定，和穿越中、穿越后注浆压力，既要保证盾构的顺利掘进，又需确保构筑物不受影响。土压力和注浆压力预设定值需精确到每环；②严格控制盾构出土量，同时视监测情况合理调整出土量；③盾构穿越前调整好姿态，加强对推进轴线的控制，穿越中减小纠偏量；④盾构推进速度控制在2cm/min以内，匀速推进,减少土体扰动；⑤推进过程中在进行同步注浆时停止盾构上部注浆，加大下部压浆量，注浆量根据土层设定，确保合理填补施工空隙，且保证结构不受影响；⑥增加下穿区域内管片注浆孔，以备出现沉降时补浆；⑦在穿越构筑物上布置监测点，在盾构临近和穿越过程中对出入口和明挖段进行全程、全方位监测。8盾构下穿沪杭高速公路交通流量大，沉降控制要求高①穿越前根据高速公路路基填土高度计算穿越段的土仓压力和注浆压力。②盾构推进速度控制在2cm/min以内，匀速推进；③严格控制盾构出土量，同时视监测情况合理调整出土量；④穿越期间同步注浆要及时、均匀、足量，确保建筑空隙及时和足量充填；⑤增加下穿区域内管片注浆孔，以备必要时补浆；⑥施工期间加强监测，采用特殊监测手段，根据数据及时调整盾构掘进参数；⑦与沪杭高速管理部门建立联动机制，确保穿越期间的运行和施工安全。10盾构上跨1号线正线联络通道兼泵房土仓压力和盾构本体质量造成构筑物沉降、破坏①在穿越前根据周边环境及与1号线联络通道相对关系适当调整土仓压力，避免盾构掘进时水平向土仓压力对既有结构产生挤压，造成影响；②穿越施工前对盾构机械进行全面整修，避免在联络通道上方出现停机。③穿越段适当提高推进速度，减少盾构机在联络通道顶部的停留时间；④穿越过程中的同步注浆停止盾构下部注浆，加大上部压浆量，适当减小注浆压力，必要时二次补浆；⑤联络通道内布置变形监测点，穿越过程中全程全方位监测，确保动态施工。⑥必要情况下对联络通道和泵站进行洞内加固。3工程部署3.1施工流向安排本区间工程隧道采用1台盾构机施工，从七堡车辆基地出入段线明挖端头井始发，先施工入段线，至彭埠站东端盾构井后盾构机调头，施工出段线，返回出入段线端头井后解体退场。具体见图3.1-1。联络通道兼泵站联络通道兼泵站2013.1.29到达2012.10.5始发彭埠站七堡车辆基地接收2013.6.23约915m调头接收2013.2.28图3.1-1施工流向图3.2施工平面布置3.2.1布置原则1、施工场地不超出规定的施工用地范围，以满足施工生产和现场管理为主，尽量减少对道路交通、居民生活、及周边标段施工的干扰；2、方便施工组织，确保节点工期要求，并合理考虑机械设备的充分利用；3、在施工过程中，施工场地的布置根据场地情况及施工需要及时进行调整；4、生活及办公场所尽量做到相对固定，生活、生产区域分开，做到经济合理、简洁美观，有利于安全生产；5、严格按照业主及杭州市有关部门的要求、规定进行场地平面布置。3.2.2平面布置说明1、平面布置根据业主提供施工用地范围，结合场地的现场情况及工程的施工特点考虑，作如下布置：(1)生活区：本标段项目部设在七堡车辆基地场地周边空地内，，该场地内主要布置办公室（含业主监理办公室）、生活用房、卫浴、食堂、医务室等，并布置施工班组办公生活场地。(2)生产场地布置：本标段共设置一个工区，施工场地充分利用围挡内场地，并拆除车辆段靠河侧围挡，围挡外推，在河上搭设施工平台，场地主要布置了盾构施工需要的管片场、拌合站、集土坑等。(3)施工场地采用全封闭围挡措施，在主要出入口设大门。(4)施工便道采用20cm厚的钢筋砼结构，其它均采取15cm厚素砼全部地坪硬化。(5)按照防火防爆的有关规定设置危险品库等临时性构筑物，易燃易爆物品堆放间距和动火点与氧气、乙炔的间距符合规定要求。临时设施区按规定配足消防器材：危险品仓库等重点部位配备足够数量种类合适的灭火机。重点仓库或部位等每25m²建筑面积配备一只灭火器，非重点仓库，宿舍等建筑区域每100m²建筑面积配备2只灭火器。消防设备配备合理，性能完好可靠。消防栓、消防器材周围畅通不得堆物，消防器材安排专人负责维护管理。⑹施工用水使用发包人提供的1个50mm～80mm管径的施工用水接驳口，接口安装Φ100mm自来水主管道贯穿整个施工区域；⑺施工用电使用发包人在施工现场提供的1个10Kv配电点，在盾构机掘进前两个月接收发包人提供的盾构机所需配电点，按安全及文明施工要求自行铺设变压器出线后的电力线路；3.2.3平面布置1、管片堆放场地：设在七堡车辆基地出入段线明挖端头井左右两侧，用于堆放衬砌管片和管片防水处理场地，32t龙门吊机行走覆盖整个管片堆放场地，便于管片起吊运输。2、集土坑：设在始发井口西南侧附近，面积125m²，地面下深4.5m，地面上高0.5m，总设计堆土高度5.0m，总存土量625m³，渣土坑采用壁厚300～600mm的钢筋混凝土结构，龙门吊机行走侧面覆盖碴土坑长度方向。3、拌合站：设在始发井口东北侧，附近设置水泥罐、粉煤灰罐，以及膨润土库和砂石料堆放场。4、材料存放场：面积100m²，主要堆积泡沫剂、踏板、43kg钢轨及轨枕等工程材料。5、配电柜及充电间：在始发井口东北侧设配电柜（二级箱），从变压器处引来电源。在顶板上两个盾构井口间设充电间，面积60m²。6、水池、三级沉淀池：设于工作井北侧，场地施工用水通过100mm管道引至水池，由水池向盾构机及拌合站供水。回收的废水通过三级沉淀池过滤后排入城市管道。施工场地布置详见附表五施工总平面图。3.3临时设施建设3.3.1施工围挡拆除七堡车辆段靠河侧围挡后，将围挡外推至备塘路边缘，封闭施工，竣工后恢复场地原围挡及绿化。3.3.2临时生产设施临时生产设施主要包括：试验室、材料堆放场地、施工用风、水、电线路的布置、变配电柜、水池、三级沉淀池、注浆材料拌合站等。施工前按照平面图和施工计划及时完成临时设施的建设，以满足生产需要。3.3.3临时道路及现场场地硬化为了方便施工，按要求对施工现场内的道路、施工场地、生活区域进行硬化，地坪质量应符合杭州市的有关规定，施工道路、施工场地、生活区应保持清洁，对地坪、车辆冲洗要设置排水系统，将污水沉淀后排放。因施工场地狭窄且临河施工，为施工方便，施工时将占用工地与改移后备塘河间绿地，在改移后的备塘河上搭设施工便桥一座，便桥材料计划使用军用梁，该便桥兼做施工场地，围挡外移至备塘路边缘，施工完毕后将施工场地恢复原貌，便桥范围见附图五：施工总平面图。3.3.4施工现场给排水1、施工供水施工供水由业主提供的φ50mm～80mm总水管引进，根据本项目用水需求，引至各用水点。工地现场给水主管路采用φ100mm，沿施工围挡附近敷设，盾构给水主管路采用DN100（4英寸），为了便于用水，给水主管路沿线按需设置给水阀门，阀门采用DN25（1英寸）带接管的阀门。2、施工排水及污水排放在工地上建立有效的排水系统，并与地区的排水系统沟通。施工现场设置以砖砌排水明沟、集水池（三级沉淀）为主的临时排水系统，施工污水经明沟引流、集水池沉淀滤清处理达标后，间接排入市政排污系统。砖砌排水沟流水面用M5水泥砂浆抹面，排水沟穿越道路时埋管或加盖板。工地汽车出入口均设置冲洗槽，并用水枪将外出的汽车冲洗干净，确保出入车辆不对外部环境产生污染。隧道内及洞内作业面排水采用气动隔膜泵加上Φ100胶皮排水管的抽排水方式，把洞内污水由作业面排到洞口处，再由潜水泵及泥浆泵抽至井口上部的排水沟内以保证洞内干燥清洁。3.4盾构隧道施工运输系统1、水平运输⑴列车编组及渣斗隧道始发后，正常掘进时隧道内采用两列编组运输：每一列为一节35T车头拖两节渣斗、一节运浆车、一节管片车、一节运料车，并备用一个车头。⑵浆车浆车的容量为5m³，考虑浆液流失等消耗，满足注浆需求量。⑶管片车及运料车配备两节管片车可以将六块管片分两次运进盾构机内。编组的备用底盘用于运输油脂、轨道等物料。⑷轨道隧道内采用单线运输，轨距为762mm，在洞口安装道岔，实现始发井内双线运输，钢枕为20A工字钢制作，布置间距为0.8m。钢轨采用24kg/m钢轨。2、轨道铺设行走轨的铺设在进场之后进行,用38Kg钢轨铺设外侧两钢轨，用24kg钢轨铺设中间两条钢轨，最外侧轨道走行后配套台车，中间两轨走行运输列车，轨道在站内沿洞门向七堡车辆段车站内铺设75米。为了始发出渣的顺畅：计划在轨道75米位置连接一个对称道岔，利用端头井双线出渣及下管片。道岔处轨道延伸到端头洞门。3、垂直运输每环渣土的重量为1800kg/m³(渣土比重)×39.07m³=70.3T，每个渣斗的自重为2.8T，每斗土的重量约为17.6T，总重为约为20.4T，配备1台大龙门吊载重为32T/5T。该龙门吊同时用于管片等物料的卸车。3.5隧道通风系统在隧道内，考虑到作业人员的呼吸和盾构机产生的热量的扩散，以改善隧道内作业环境为目的，设置通风设备。隧道内新鲜空气量满足工作人员每人每小时供应不低于30m³的标准，同时满足隧道中氧气含量按体积不小于20％，相对湿度为65%～80%之间。因此，本标段隧道内通风采用两台SDF(A)-№6.5/22kW型隧道轴流风机压入式通风，风筒直径800mm。风机技术参数见表3.5-1。3.5-1技术参数风量(m3/min)风量(m3/min)高效风量(m3/min)电机功率（kw）303~585640～532039622×2风机安装在地面盾构井口边，风筒布置在隧道拱顶，根据检测工作面空气质量及温度情况，调整通风时间。根据理论计算机施工经验，本通风设计满足工作要求。经过通风H2S、CH4以及其他有毒或有害气体等浓度不超过有害身体健康的浓度，易燃气体浓度不超过最小爆炸浓度的10%，通风设备噪音不超过75分贝。为防止沼气的危害，施工中，经常检测洞内气体，发现有害气体超标，立即加强通风，降低有害气体浓度，同时，严格各项安全操作要求，防止出现火化及明火。3.6隧道断面布置隧道断面布置主要考虑合理利用空间，并考虑到安全因素。具体布置见图3.6-1。1、车架轨枕轨枕选用20H钢制作，每环布置。2、电机车轨道在轨枕上布置一般常用的24kg电机车轨道，用于盾构掘进材料运输。3、人行走道出于安全考虑，在左下方管片上制作人行走道架，上面搁走道板，走道板要固定牢靠。4、隧道照明采用36V安全电压，灯具选用配有防水灯头的开启式照明器，在隧道左上方间隔7环布置一个灯架，照明电缆和灯具通过瓷瓶固定在上面，同时每隔14环设置一个应急照明灯。5、管路隧道右下方每隔4环安装一个托架，上面铺设给排水管路。6、通风管在上方每隔8环布置一个吊架，供通风管道、动力电缆固定之用。7、隧道内通讯在照明灯具支架上安装2×1.5一对的电话线路，通过设置在井口、测量转换平台、盾构机头处的电话进行通讯联系。图3.6-1隧道断面布置示意图8、隧道内消防隧道内每50m设一组消防器，配电箱及各车架均设消防器。每100m设一个消防水阀门。3.7施工进度计划本工程招标文件中要求总工期为458日历天，计划开工日期为2012年8月10日，计划竣工日期为2013年11月10日。经我部仔细研究、分析，结合本公司承建类似工程的经验和实力，确定本工程施工总工期：2012年8月10日开工，2013年11月9日完成本次招标文件中规定的施工任务。本标段施工总体计划，见附表四：计划开、竣工日期和施工进度网络图。1、施工进度参数的选定根据本工程的地质特点以及盾构机性能，初步计划工序循环时间、掘进指标如下：盾构始发、到达阶段平均每天按4环计算，正常掘进阶段平均每天按8环计算，盾构始发考虑30天，盾构吊出及收尾考虑30天；联络通道安排在盾构区间掘进完成后进行。2、工期保证措施⑴技术管理保证①盾构机按计划到场。目前盾构机已调试完毕，存放在深圳组装车间，可根据车站施工进展及时进场。②施工中重点解决盾构在粉砂层地层中的掘进研究，成立由盾构专家组成的科技攻关小组，就碴土改良和控制沉降作专项研究。③盾构掘进过程中坚持机电工程师和土建工程师跟班作业，做到及时发现问题，及时解决，尤其是在盾构出现异常的初期能做到及时准确判断，从而避免问题严重化，影响工期。④提前做好盾构通过建筑物等特殊地段的施工技术措施和应急预备方案，做到超前考虑，超前准备。提前与既有建构筑物产权单位协调，签订穿越施工保护协议。⑤加强工班工序间的衔接，减少人为的影响，实行工班交接班制度，对上班存在的影响进度的问题及时交接、及时处理，认真研究和总结盾构掘进参数、轨道布置、列车编组、地下与地面班组间的协调，持续不断的提高工作效率。⑥根据施工总进度的要求，分解月、周、日施工生产计划，建立生产调度、分析会议制度，对照检查，找差距、找原因、完善管理，促进施工。⑦严格施工监控量测信息反馈管理，及时指导施工技术方案和施工方法的调整，减少因意外事故而影响盾构掘进。⑧加强日常施工资料的收集和整理，分析整理并提供有参考价值的可行数据，为下一步施工提供重要的改进依据。⑵设备物资保证①加强盾构机及配套设备的维护保养，充分发挥施工机械的优势，提高其完好率、利用率以提高生产作业的效率。②根据施工生产计划编制材料供应计划，超前订货加工，同时严把原材料质量关，防止因不合格材料而影响工期。③加强与渣土外运单位的协调，确保满足施工进度。④做好施工物资采购供应工作，特别是管片、特殊管片、注浆材料、泡沫剂、膨润土、盾构机用油脂、轨道、风水管线和盾构机配件的采购供应，保障施工正常进展。3.8资源配置1、组织机构及人员为优质安全的实现本工程目标，我公司将组建“杭州地铁1号线七堡车辆段出入段线盾构区间工程项目经理部”，按一个项目经理部和一个工区的两级模式管理。成立由集团技术经济负责人牵头的专家顾问组，并联合高等院校、科研机构成立施工难题科研攻关组，组织机构如图3.8-1。技术质量部项目经理项目总工程师技术质量部项目经理项目总工程师综合办公室计划财务部物资设备部安全环保部项目副经理盾构工区专题攻关组专家组图3.8-1项目部组织机构图为了优质、高效的完成本标段的施工任务，根据工程特点，结合总体施工计划和工程量，科学合理的配置劳动力资源，见图3.8-2：劳动力投入柱状图。图3.8-2劳动力投入柱状图2、材料、机械及仪器设备投入项目物资材料实行“统一管理，集中采购，优化配置，严格核算”的管理模式。坚持一个“早”字，即“早准备、早上场、早施工”。⑴施工准备阶段尽快编制施工材料及周转材料进场计划，订立材料供应协议；⑵做好外委试验规划。⑶根据总体进度计划、工程量和施工场地条件等，合理的配备施工机械，重点在出土、盾构设备的选择，详见附表一拟投入本标段的主要施工设备表。4区间施工方案与工艺4.1设备选型及设计4.1.1设备选型1、盾构机的选型原则盾构机选型是优质、安全、快速建成盾构隧道的关键工作之一。盾构机主要遵照以下原则进行选型：⑴选择的盾构机机型和功能必须满足本标段线路条件、工期、施工条件和环境等要求。⑵选用的盾构机按本标段的地质条件，进行有针对性的设计与制造，要求其性能与本标段内的工程地质、水文地质条件相适应。⑶选用的盾构机应具有良好的性能和可靠性。⑷类似地质、施工条件下盾构选型、施工实例及其效果。⑸盾构机制造商的知名度、良好的业绩、信誉与技术服务。2、拟选盾构机应具备的功能此标段施工采用的泥土加压式土压平衡盾构机，其应具备功能如下：⑴基本功能具备开挖、出碴、碴土改良、管片安装、注浆、动力、控制、测量导向等基本功能。⑵满足微承压水下的盾构掘进本工程中场地承压水主要为中部第④4层砂质粉土夹粉质粘土、第⑥3层砂质粉土中赋存的微承压水，盾构在掘进过程中，一旦由于对周围土体出现较大的扰动，即可能导致掘进面位置处承受较大的水压，这要求盾构机螺旋输送机能配置应急设备、盾尾密封等处能耐水压，保证在此条件下的可靠性。同时，刀盘主轴承必须具备良好的密封性能。⑶满足粉砂及淤泥质粉质粘土条件下掘进条件①具备土压平衡模式掘进功能。②足够的刀盘驱动扭矩和盾构推力。③合理的、高耐磨性的刀盘及刀具设计，足够的刀盘开口率，开口形状及合理位置，刀盘刀具可靠，尽可能减小故障率。④能承受大偏心力矩的主轴承设计，具有高的主轴承设计寿命，有效的主轴承密封及刀盘减震设计。⑤应具备优良的碴土改良系统。⑷盾构机应配置适于地层压力的气闸及系统，可安全进行换刀作业。⑸应具备高水压下防螺旋输送机喷涌技术。⑹应具备在粉砂及硬塑粘土地层中掘进的刀具减磨、减粘技术，防止刀盘扭矩过大发生刀盘被卡的现象。⑺精确的方向控制盾构机必须具有高精度的导向系统，确保线路方向的正确性，盾构方向的控制包括两个方面：一是盾构机本身能够进行纠偏；二是采用先进的激光导向技术保证盾构掘进方向的正确。⑻环境保护盾构法施工的环境保护包括两个方面：首先是盾构施工时对周围自然环境的保护，即地面沉降满足设计要求，无大的噪声、震动等；其次要求盾构施工时使用的辅助材料如油脂、泡沫及添加材料等不能对环境造成污染。⑼掘进速度满足计划工期要求根据计划工期安排，整个标段计划工程平均月进度最快为200m，要求盾构机具备300m/月的掘进能力。⑽设备可靠性、技术先进性与经济性的统一盾构选型及设计应该按照可靠性第一，技术先进性第二，经济性第三的原则进行。3、选定型号根据地质及工期要求决定选用1台日本川崎TY6440-mm型加泥式土压平衡盾构，该盾构可以满足区间穿越的粉砂、淤泥质粉质粘土土层施工，该型盾构设计覆土条件为5m～40m完全可以满足本工程的埋深要求。该盾构装备适应高水压可防止挖削土体的喷涌；在皮带输送机处测定土量，监控进入的土体量，在盾构机上方设置3处土体沉降探测装置，监控上方的空隙量，在操作界面中显示空隙状态，在挖削同时进行同步注浆，在机器后方防止沉降。从而保持开挖面稳定、减少周边土体扰动、保护环境安全。根据本隧道的工程特点，盾构机应配备泡沫和澎润土注入系统，进行掘进中的碴土改良，实现盾构的土压平衡掘进和止水固结掌子面能进入土仓进行各种作业的目的。施工操作的性能：该型盾构机施工的安全和可操作性较高。最大设计坡度为44‰满足本工程最大坡度34‰的要求。最小转弯半径完全满足本工程300m的最小曲线半径。技术先进及经济合理性：该盾构性能卓越，已在上海、杭州等地广泛应用，其总体性能已得到大量工程的实绩证明。针对本工程做以下设计：⑴为保证掘进面稳定、土体切削的流畅性、减少刀具、刀盘的磨损，刀盘开口率设计为40%；⑵作为防止沉降的措施，在皮带输送机处进行土量测量，在监视土量的同时，在盾构机上方设置3处土体沉降探测装置，监控上方的空隙量，以监视土体塌陷情况；⑶为适应土质的变化，刀盘采用变频式电机驱动；⑷为防止刀盘过度深入土体而设置联锁等安全措施；⑸配备加泥注入装置、泡沫注入装置（刀盘前6孔）以加入适合土质的加泥材料；⑹浆液拌制选用自制搅拌设备，盾构注浆泵采用德国SCHWING泵；⑺千斤顶根据隧道埋深等参数设定。4.1.2盾构机设计特点与主要参数1、设计特点TY6440-mm盾构机的设计具备以下特点：⑴可以能满足开挖土层从砂层到软土层的土压式平衡盾构。⑵刀盘结构为辐条式，便于刀具的布置及受力，结构坚固、强度高、刚性大、耐磨程度高，刀盘开口率40％。⑶刀盘的设计及刀具的配置选择及布局要求合理，必须具有足够的寿命。⑷盾构机采用8台75kW变频电动机驱动，具有较大的扭矩和多档转速，可适应不同地层的掘进需要。⑸具有良好可靠的加泥、泡沫注入系统，用于开挖面、土仓及螺旋机中土体改善。⑹螺旋输送机采用有轴式螺旋输送机，后部尾部处排土，具有二道闸门，且螺旋输送机前端叶片及前筒体堆有耐磨材料，抗磨性能优越。⑺螺旋输送机可配置防喷的保压泵装置。⑻具有良好可靠的同步注浆注入系统，能及时充填管片与地层的间隙，减小沉降。同步注浆注入系统即可以采用单液浆，也可以采用双液浆。⑼管片拼装机通过辅助措施可以在盾尾密封刷位置进行管片安装，便于在隧道内实现盾尾密封刷的更换。⑽具有双仓式气压人行闸设计，设置土仓自动调压装置，保证更换刀具的便利及人员的安全，以适应河底或建、构筑物下的换刀及处理障碍物要求。⑾盾构机主机的密封装置（刀盘驱动密封及盾尾密封等）在较高水土压力状态下具有良好的密封功能。⑿电气和液压元件质量可靠、响应迅捷，防水性能好，适应隧道内的高温、高湿工作环境。⒀具有应对紧急突发事件的能力，设置有遇到异常情况发生时能自动报警，且设置急停按钮。如紧急停电时螺旋机出土闸门可以通过操作台边上的开关关闭，并且在主机内及操作室内的操作台上各有1个紧急停止开关。⒁控制系统的自动化程度高且具有连锁功能，减少了劳动强度和错误操作的发生。⒂盾构机具有故障自诊断及故障内容显示功能，方便维修人员的检修。⒃具备高精度的盾构机导向测量系统，确保盾构施工的精度。2、盾构机主要参数主要技术参数见表4.1-1所示。表4.1-1主要技术参数表序号位置项目名称出厂参数1盾构整体机体总长8700mm盾壳厚度70mm（40+30mm）盾尾间隙30mm装备总功率1053.35kW最大掘进速度80mm/min盾尾密封3排钢丝刷2刀盘开挖、超挖直径6440mm驱动型式电动变频驱动开挖范围全断面盾构机最大转速2.25rpm最高扭矩额定5040kNm，最高6048kNm，脱困7560kNm扭矩系数23.073仿形刀型式液压式最大超挖量120mm数量14传感器土压传感器4个液压传感器4个(推进系统)、1个(螺旋输送系统)序号位置项目名称出厂参数5润滑系统各阀件性能双重管线润滑系统（自动/自动)中心回转接头1个用来传输液压油×2系统+泥浆×6系统驱动部密封4层密封×3（4）排供脂距离盾构及台车油脂泵供脂流量1170cm³/h供脂压力可调盾尾油脂200kg桶油脂泵6管片拼装器类型圆筒型转速高1.5转/min、低0。4转/min提升能力117.7KN径向行程670mm轴向行程750mm7液压油缸推进油缸顶力（kN）1750行程(mm)2200数量（台）20工作压力(MPa)34.3最高压力(MPa)34.3管片拼装器提升油缸顶力（kN）117.7行程(mm)670数量（台）2工作压力(MPa)13.7最高压力(MPa)21管片拼装器平移油缸顶力（kN）53行程(mm)750数量（台）2工作压力(MPa)13.7最高压力(MPa)21管片拼装器保持油缸顶力（kN）53行程(mm)70数量（台）2工作压力(MPa)13.7最高压力(MPa)21仿形刀油缸顶力（kN）196序号位置项目名称出厂参数8液压马达管片拼装器回转正常压力(MPa)13.7扭矩(kN·m)112数量（台）2螺旋机正常压力(MPa)13.7扭矩(kN-m)最高104数量（台）1工作压力(MPa)13.7最高压力(MPa)21*电驱动电机*扭矩(kN-m)额定5040最高6048脱困7560电机数量（台）8工作电源380V输出功率75kW序号位置项目名称出厂参数9液压泵掘进排量95L/min工作压力34.3MPa转速1450转/分数量（台）1管片拼装器装的回转排量82L/min工作压力13.7MPa转速1450转/分9液压泵数量（台）1仿形刀排量30L/min工作压力13.7MPa转速1450转/分数量（台）1螺旋机排量245×2L/min工作压力14MPa转速1450转/分数量（台）23、盾构机相关设计图纸川崎土压平衡盾构机形象图4.1-1、4.1-2，盾构刀盘见下节。4、主要针对性设计由于土压平衡盾构在国内，尤其是在华东地区使用较多，本标书中对土压平衡盾构共有的、常规的设备及性能不做赘述，仅就针对本标段的工程特点与水文地质情况所做的针对性设计及特点进行介绍，如表4.1-2所示。表4.1-2盾构的针对性设计设计部分针对性设计及意图刀盘刀具刮刀、切削刀切削粉砂、加固土、淤泥质粘土盾尾密封考虑微承压水环境盾构施工的风险，盾尾密封采用三道钢丝刷螺旋输送机考虑盾构施工的可能发生的喷涌事故，设置2道液压控制闸门，两个加泥加水口，且在出口部预留应急法兰与球阀添加剂注入口刀盘正面及土仓内分别设置4个加泥加水口注浆系统除配置两套同步注浆系统外，在切口环和支承环后部设置2道应急注浆孔有害气体监测根据本标段可能遇到的沼气的情况，在盾构机内设置有害气体监测装置5、刀盘和刀具本区间盾构主要穿越粉砂、淤泥质粉质粘土，对于此类地层，仅配置刮刀和切削刀也可满足掘进要求，但带来的问题则是刀盘扭矩较大，掘进速度减缓，且需采用向刀盘前方注水、注泡沫等措施降低机器消耗。结合本单位在类似地层的工程经验，确定盾构刀盘采用辐条式，刀具在软土地层中正常配置的刮刀。盾构刀盘设计图见图4.1-3。图4.1-3盾构刀盘设计图⑴刀盘刀盘开口率约为40%，其中刀盘正面的开口尺寸可满足各种粒径的土体进入土仓经由螺旋机排出；刀盘内侧（土仓侧）设计有搅拌棒，随刀盘一起转动，可加速土体流动；刀盘的转动为双速电机驱动，采用多级减速传动，使刀盘能承受较大冲击力，适应在软土层图3-3盾构机后配套设备图掘进；图3-3盾构机后配套设备图图4.1-1盾构机形象图图4.1-1盾构机形象图图4.1-2盾构机形象图图4.1-2盾构机形象图装配一把仿形刀，伸长范围12cm，主要用于软土层曲线段或轴线纠偏时超挖。⑵刀具基本结构为辐条式，在辐条内配置刮刀，辐条端部配备切削刀具。切削刀具可以方便地从刀盘土舱内更换。6、盾尾密封盾构穿河施工与正常区段最大的区别是盾构掘进土层上方一定范围内为河水，无论盾构穿越的土层渗透系数如何，均有可能在盾构施工中的不确定因素作用下，使河水与掘进面或盾尾贯通，因此在穿河隧道盾构设计之初必须对盾尾密封进行充分的考虑。盾尾密封层数的多少，主要从盾尾密封的使用时间及高水压作用下的止水性能来考虑，盾尾层数越多盾尾密封防水性能越好。采用最多的是三层密封（三道钢丝刷）。影响盾尾密封防水性能主要可分为盾尾密封的设计和施工技术两个方面的因素。其中施工技术水平可以在施工的过程中不断提高。而盾尾设计一旦完成就很难改变，若设计时没有充分高水压对盾尾密封的影响，在后期施工中很难对其进行修改，容易引起盾尾漏奖、漏水，给盾构施工带来风险。所以盾尾设计（盾尾刷层数）必须合理。根据以往盾构施工经验，为应付盾尾密封可能发生大量漏水的险情，有时也在盾尾刷之间安装紧急止水装置，图4.1-4为加有紧急止水装置的三层盾尾密封。图4.1-4三层盾尾密封图本工程土压平衡盾构在穿越改移后备塘河，在选择盾构防水措施时需考虑到最不利情况。同时因隧道沿线可能存在浅层沼气，压力未知，这也给盾尾密封提出很高要求。这种水压和气压同时存在情况下，对盾尾密封的作用机理尚不明确。为防止盾尾发生渗漏，必须保证其具有优良的密封性能。结合表上述几方面的分析结果，本穿河土压平衡盾构采用3道盾尾刷（3道钢丝刷，可耐0.4MPa以上的水压），以保障盾构顺利穿越河流。7、螺旋输送机螺旋输送机主要用于输送刀盘切削下来的渣土。通过改变螺旋机的转速，调节出土量，控制掘进面土压。螺旋输送机采用低速大扭矩液压马达直接驱动螺杆旋转，径向出土形式，在螺旋机出土口安装滑动闸板门，为了防止供电系统故障等紧急情况下的泥水倒灌，系统设有应急储能器，作为紧急关闭闸门的动力源。在隧道的施工中，螺旋机也是控制可能在掘进面出现的高压水和沼气喷涌这两风险控制的关键所在，根据本工程的水文地质情况，本工程螺旋机针对性设计如下：⑴螺旋机的壳体上设有2个加泥加水口，用来改善土体流动性。必要时可通过两加泥加水孔进行纳基膨润土或高分子聚合物等的加注，充填、密实螺旋机，使其快速起到土塞效应，防止和控制水气土结合，从螺旋机处发生喷涌现象；⑵设置2道液压控制闸门，一旦发生喷涌，可立即关闭螺旋机，截断水气土等喷涌通道；⑶在螺旋机上部预留应急孔法兰与螺旋机间增设球阀，若出现喷涌现象持续，无法按正常恢复施工时，通过关闭球阀，法兰盘上外接保压泵，进行恢复施工。螺旋输送机及机筒加泥口如图4.1-5和4.1-6所示。图4.1-5螺旋输送机图图4.1-6螺旋机上加泥加水口图8、添加剂注入口除了上述在螺旋机上设置2个加泥加水口外，在刀盘正面设置了4个以及在土舱设置4个加泥加水口，以改良刀盘正面渣土和土仓内的渣土。刀盘正面加纳基膨润土及泡沫注入口等，除改良渣土外，还能起到一定的保护刀盘、刀具作用。9、注浆系统⑴同步注浆系统注浆系统为自带液压控制系统的注浆系统，它由双杆泥浆泵、浆液储浆桶，注浆的流量可通过泵的流量的大小来进行控制和调节，在回路中带有4套装置。为保证盾构在施工中的安全，配置两套同步注浆系统，如图4.1-7所示。图4.1-7同步注浆系统示意图⑵应急注浆系统在切口环和支承环后部设置2道应急注浆孔。第一道6个，第二道8个，如图3.2-8所示。在发生施工风险，需盾构前端紧急注浆时（盾尾渗漏严重、气压换刀时气从盾构外向后漏气、盾构机姿态不好时等），均可进行应急注浆。预留注浆孔位置示意见图4.1-8。预留应急注浆孔预留应急注浆孔图4.1-8预留注浆孔位置示意图10、有毒有害气体监测装置本工程施工时，在盾构机的螺旋输送机出口、盾尾和第一节车架处设置固定式自动报警有毒有害其他监测装置。另外，在隧道施工面及成形隧道内再配置1台手持式有害气体监测仪器（可监测沼气、一氧化碳、硫化氢和氧气的浓度），3台手持式沼气监测仪器。手持式监测仪器在有毒有害气体段施工时，进行人工24小时的监测。所有监测设备在施工前必须到位，并经检验合格后投入使用。另考虑到第一、第二、第三节车架电器设备较多，且较接近沼气涌出源，故除第一节车架已放置了固定式自动监测报警装置外，在第二和第三节车架间固定放置一把移动式手持有害气体监测仪器，作为该区域特定的检测设备。沼气固定监测仪如图4.1-9所示。图4.1-10为盾构驾驶舱内的沼气报警装置。表4.1-3沼气固定监测仪安放位置。图4.1-11为TN4手持式多气体检测报警仪。图4.1-9沼气固定监测仪图图4.1-10盾构驾驶舱内的沼气报警图表4.1-3沼气固定监测仪安放位置仪器编号位置仪器编号位置备注1号螺旋输送机出土口前上方2号1#车架右侧头部3号螺旋输送机出土口上方4号盾构机里面H钢右上侧5号2#车架右侧上部6号1#车架左侧前面7号3#车架左侧前面8号3#车架左侧尾部图4.1-11TN4手持式多气体检测报警仪4.1.3盾构机部件性能描述盾构是一种集多种功能于一体的综合性设备，它集合了盾构施工过程中的开挖、出土、支护、注浆、导向等全部的功能。不同形式的盾构其主机结构特点及配套设施也是不同的，对盾构来说，盾构施工的过程也就是这些功能合理运用的过程。加泥式盾构即以膨润土、粘土等矿物为主添加材料，改良盾构切削下来土体的施工方法。在结构上包括刀盘、盾体、人舱、螺旋输送机、管片安装机、整圆器、管片小车、皮带机和后配套拖车等；在功能上包括开挖系统、主驱动系统、推进系统、出碴系统、注浆系统、油脂系统、液压系统、电气控制系统、激光导向系统及通风、供水、供电系统等。下面根据这些部件或系统在盾构施工中的不同功能特点来分别进行说明。1、盾体盾体是用钢板焊接而成的圆型筒体，在内部焊有筋板、环板等一些加强板，具有足够的耐土压、水压的强度和刚度，抵挡周围土体压力。盾体由前体、中体和盾尾三大部分组成，盾构机前体前部安装有刀盘，盾构机本体内安装有刀盘驱动装置、推进油缸、螺旋输送机、拼装机、气压人行闸、工作平台、电气系统、液压、同步注浆、加泥及添加剂管路等装置。并可保护在盾构机内工作的人员和设备的安全，盾构机壳体的基本参数见表4.1-4。表4.1-4盾构机壳体参数表直径开挖直径6440mm；本体的外径，后胴为Φ6400mm，前胴为Φ6410mm。长度8700mm盾尾密封钢丝刷三道掘进速度0～8cm/min（20个油缸同时伸）总推力35000KN2、刀盘驱动系统刀盘驱动形式采用变频电机驱动方式，该部分是盾构机的最关键部件，特别是刀盘密封、大轴承的可靠性、安全性、寿命是至关重要的。刀盘驱动部(包括密封、大轴承、小齿轮、减速机变频电动机组)作为一个整体组装调试后再用螺栓固接在盾构机壳体上，这样更能保证刀盘密封与传动的可靠性与安全性，并且转场、拆卸、安装方便。盾构机刀盘驱动装置见图4.1-12。图4.1-12刀盘驱动装置3、管片拼装系统管片通过单轨梁的电动葫芦将管片从管片运输车上吊起，将管片放在存放区，在拼装的时候再用双轨梁将管片吊起放置到管片拼装机下方，通过拼装机完成管片的拼装。⑴管片运输机从第一节车架到拼装机下部设置管片运输单轨和双轨梁，配置行走小车、单轨梁3.2t电动环链葫芦一只，双轨梁3.2t2只，都采用链轮链条行走，设置限位装置防止小车滑落。管片拼装机整体外形为一圆环状，旋转角度范围为±210°。除旋转外，其余动力和油箱等装置均安装在拼装机悬伸臂上，主要用于管片的拼装。管片拼装机具有6个自由度，包括前后移动、旋转运动、伸举运动和绕管片自身的三轴旋转运动，盾尾间距30mm。管片拼装系统见图4.1-13，管片拼装机参数见图4.1-5。表4.1-5管片拼装机参数表形式盘式环型油马达驱动回转角度速度210°左右0.4/1.5rpm提升行程平移行程0～670mm0～750mm推力提升力53kN117.7kN图4.1-13拼装系统示意图4、螺旋输送机在本工程中，考虑到在河底掘进施工，所以采用对止水性更为有利的轴式螺旋输送机，出土口在螺旋机尾部设置了二道闸门。螺旋径800mm，螺旋间距650mm，螺旋机扭矩最大104kN·m，螺旋机排土容量最大370m³/h，螺旋机配备动力75kw×2台，共计150kw。螺旋机结构如图4.1-14所示。图4.1-14螺旋机结构示意图②皮带输送机宽800mm，速度最大100m/min，排出容量最大400m³/h。5、盾尾密封和油脂注入系统盾尾密封设在盾构机壳体最尾部，能防止粉土、水及同步注浆材的侵入。采用耐久性好的3层钢丝刷。设置气动油脂注入系统，在盾构机推进过程中根据需要向盾尾钢丝刷中注入油脂。在水压较高的情况下，盾构机在推进过程中需不间断地向盾尾钢丝刷中注入具有一定压力的油脂，防止盾尾钢丝刷反转。由于油脂的不断充填，可以获得充足的止水效果。盾尾油脂的注入，通过泵的间歇运转和注入阀的开关来实现。盾尾油脂注入系统操作界面见图4.1-15。6、同步注浆系统川崎公司为了满足国内各施工单位对壁后注浆的不同要求以及由于各工程地质条件的不同需要采取单液或双液注浆的情况，在设计盾构机壁后注浆系统时，采用了既能单液注浆也能双液注浆的设计，开发了同步注浆系统。同步注浆速度可以满足工程要求。注浆系统为自带液压控制系统的注浆系统，注浆的流量可通过调节泵的流量的大小来进行控制和调节，在回路中带有清洗装置。注浆系统示意图4.1-16所示。图4.1-15盾尾油脂注入系统操作界面图4.1-16注浆系统示意图7、添加剂、聚合物、泡沫注入系统为了能更好地改善土质，可通过加泥系统向开挖面注入添加剂或发泡剂。由于添加泡沫剂对淤泥质粘土层地层具有很好的效果，可以有效地提高施工效率，需要根据不同的地质情况和使用效果来决定添加哪种添加材料，川崎公司在盾构机中引入了添加剂、聚合物、泡沫注入系统。在刀盘面板及土仓内面板上各设有4个注入口。盾构施工添加剂、聚合物、泡沫注入系统工作原理图见图4.1-17。图4.1-17添加剂、聚合物、泡沫注入系统工作原理图8、监测、测量与控制系统盾构采用PLC集成控制、监测；操作室可于地面进行远程连接，工作人员能通过远程机对盾构机提供远程维护、监控掘进并保留掘进工程的数据。导向系统如下图4.1-18所示。图4.1-18导向系统概念图9、双仓人行闸土仓自动压力调整装置为了防备意外事态发生，在密封隔仓的胸板中央部位安装了双仓式气压人行闸装置，分主仓和副仓，通过法兰连接在前体的结构上，人员可以通过人行闸出入土仓。人行闸额定使用压力为0.3Mpa，最大压力为0.45MPa以上。主仓长度为1.65m，直径为φ1.0m，能保证二人的空间，副仓950mm×1300mm×1500。舱内设有4个土压力传感器。盾构人行闸及土仓自动压力调整装置图见图4.1-19。图4.1-19人行闸及土仓自动压力调整装置图9、数据采集系统该系统共有：掘进监视、实时信息、历史信息、实时曲线、环报表和动力设备六个子系统。掘进监视：显示盾构掘进机的工作状态和工作参数。实时信息：罗列了盾构设备重要的报警信息和状态事件的信息。历史信息：每条历史信息事件记录包含事件日期、事件时间、事件名称、事件动作值、事件数值五项内容，通过输入环号的方式进行选择。实时曲线：主要用于处理实时数据，通过趋势曲线形式形象地显示实时数据，给施工人员修正盾构掘进参数提供帮助。环报表：报表功能通过后台应用程序实现。动力设备：显示动力设备运行情况。盾构操作室可于地面进行远程连接，工作人员能通过远程机对盾构机提供远程维护、监控掘进并保留掘进工程的数据。土压平衡盾构数据采集系统如图4.1-20所示。图4.1-20数据采集系统4.1.4泡沫添加剂和盾尾油脂品牌本标段盾构穿越沪杭高速公路、地铁1号线出段线明挖段等构筑物，且下穿河，盾构对地层的扰动控制要求严格，为保证盾构顺利掘进，必须优选盾构机使用的土仓泡沫添加剂、盾尾刷、盾尾油脂的品牌，严格控制产品质量。1、盾构机土仓泡沫添加剂的作用⑴减少盾构机机械的磨损。土压平衡盾构在摩擦性较大土体中掘进时，与土体发生作用的刀具极易磨损，通过在刀盘上注入泡沫材料，可以降低土体的摩擦性，减小刀具的磨损；⑵调整土仓内土体塑性流动性，维持正面土压平衡。土压平衡盾构法掘进过程中，土仓内土体性质如何，将直接影响盾构的顺利掘进，切削后的渣土具有良好的塑性流动性，不但可以能够使开挖面维持较好的支护压力，而且保证排土顺利进行。在盾构掘进中，由于地层的变化，未经处理进入土仓的土体通常难以获得希望的流动性，使土仓内容易发生“泥饼”、“堵塞”等问题，严重影响掘进效率。泡沫的注入可以有效解决上述问题；⑶降低渣土的透水性。土压平衡式盾构机在强透水层施工时，开挖面过高的水压力会导致盾构机螺旋输送机出口发生地下水大量流失，严重时会发生喷涌。影响掘进顺利进行，注入泡沫可以有效降低渣土的渗透性，有效防止掘进中喷涌的发生；⑷降低切削渣土的内摩擦力。良好的泡沫剂改良土体后减少刀盘、螺旋输送机的磨损，降低刀盘扭矩，防止机器能耗过高发热而发生故障。2、盾尾油脂的作用当选用金属刷的盾尾密封时，必须用盾尾油脂来堵塞刷子线材之间的间隙及金属刷中的网式薄板中的网眼。盾尾油脂是盾尾密封钢丝刷达到封闭地下水、泥土和压浆材料最为关键的填充剂。盾尾油脂由特殊油脂、长纤维、矿粉填充料以及抗离析外掺剂等混合而成．外观上呈油膏状，手触摸之有部分黏滞感觉。目前已有的盾尾的密封油脂的技术指标对比见表4.1-6。表4.1-6盾尾的密封油脂的技术指标对比表技术要求上隧牌CONDAT三菱商事宁政远321JP9-208943FIXTSG6CONDATR89稠度kgf/cm²≥240322260230～255250250±10255～265挥发性,％≤2.51.0<2－－－≤3下垂值,mm030－－－水冲损失量无少量－≤5％2.0～3.0*0≤7％可泵性打出油脂可－－－40～45g/m抗渗性,MPa－－0.8－<2.0*－比重－－1.33－－1.62～1.68生物降解－－－－100％－3、选定采用的品牌范围结合产品性能及本单位在已有盾构工程中的使用效果，经综合比选，确定土仓泡沫添加剂和盾尾油脂的品牌。土仓泡沫添加剂、盾尾油脂品牌范围见表4.1-7。表4.1-7品牌范围产品名称品牌型号厂家或产地土仓泡沫添加剂CONDAT（康达特）CLBF4/AD_1000L康达特（上海）化学制品有限公司（法国产）ELCO(埃尔科)ELCOSF-301B广州澳润合成材料厂（新西兰）盾尾油脂CONDAT（康达特）WR89-250康达特（上海）化学制品有限公司（法国产）ELCO(埃尔科)泵送型广州澳润合成材料厂（新西兰）4.1.5盾构检修及保养1、盾构设备保养制度⑴所有操作人员必须持证上岗；⑵所有操作人员必须严格按各岗位的操作规程正确操作；⑶设备保养人员每天按“维修保养操作日点检卡”中的内容对设备进行保养；⑷设备保养人员在完成第3条的前提下，于每周二按“维修保养操作周点检卡”中的内容对设备进行全面保养，并填写“维修保养操作周点检卡”；⑸设备保养人员在完成第4条的前提下，于每月的第一个周二按“维修保养操作月点检卡”中的内容对设备进行维修保养，并填写“维修保养操作月点检卡”；⑹设备保养人员还须对点检卡中未列出的机、电设备进行定期保养；⑺点检卡中的各项数据必须如实填写，按期交给盾构项目经理部，所有设备保养及施工人员都有责任做好盾构设备的保洁工作。2、盾构设备维修制度⑴设备维修人员必须持有培训合格证；⑵施工人员在施工过程中若发现设备运转情况异常或设备故障，应及时通知维修人员尽快修理，并填写“设备故障报修单”，不得使设备带伤运行；⑶设备维修人员接报后应尽快对设备进行修理，更新或购买零部件，须经盾构项目经理部认可；⑷在盾构机上装配修复的零部件，须经盾构项目经理部认可并出示修复件的测试合格证；⑸设备维修人员在修复工作完成后应及时填写“盾构机故障情况记录表”；⑹设备保养人员在完成第5条的前提下，于每月的第一个周二按“维修保养操作月点检卡”中的内容对设备进行维修保养，并填写“维保养操作月点检卡”。4.2实施性沿线障碍物排查措施为确保盾构的安全掘进，在施工前，根据业主提供的地质资料和相关的图纸，对区间沿线障碍物进行排查：1、地下障碍物排查主要采用从已知到未知的排查方法，利用走访和调查相结合的方法对线路进行详细的实地调查，记录存在地下障碍的可疑地点；2、对可疑地点重点排查，到杭州城建档案馆和相关部门查阅相关图纸，了解障碍物的有关资料；3、影响盾构施工的地下障碍物多为钢筋砼桩基，结构与周围土层之间物性差异大，可采用磁感应法、单道地震映像法等物理勘测方法，确定其结构尺寸和平面位置。4.3区间盾构施工主要技术措施本工程采用一台盾构机施工，在七堡车辆段出入段线盾构始发井组装、调试，安排25个工作日，始发掘进，到达彭埠站后调头，调试后掘进返回七堡车辆段出入段线端头井，拆除盾构机。4.3.1盾构掘进施工本工程盾构掘进流程（详见图4.3-1盾构推进施工流程图）图4.3-1盾构推进施工流程图4.3.1.1盾构机的组装及调试1、盾构机组装⑴劳动力安排盾构组装作业班分两个组：一个机钳液压组和一个电气组，组装劳动力安排见表4.3-1。⑵设备安排盾构吊装设备计划有：300t履带吊1台，120t汽车吊1台，150t液压千斤顶4台，以及相应的其它工具、机具和吊具。⑶组装工具、材料组装用工具、材料见表4.3-2。表4.3-1盾构组装劳动力计划表序号班组、工种班次人数备注一机钳液压1141机械工程师1带班人员2起重工43钳工44液压工25辅助工3二电气176电气工程师1带班人员7电工28辅助工4合计21表4.3-2盾构组装工具、材料计划表序号名称型号规格单位数量备注1液压扭力扳手把1用于紧固螺栓2拉伸预紧扳手把1用于紧固刀盘螺栓3油泵台2和液压、预紧扳手配套4风动扳手1/2吋、1吋把各15扭力扳手450Nm、1800Nm把各26棘轮扳手1/2吋、1吋把各27重型套筒扳手套18内六角扳手英制套29内六角扳手22mm、30mm把各210开口扳手＜42mm套211开口扳手≥42mm套112管钳200、300、450、600、900把各113普通台虎钳200个114撬棍L=1.2m、L=0.5m根各8作辅助用15导链1t、3t、5t、10t个各216吊带1.5t、3t、5t条各217千斤顶5t、10t、16t个各218卧式千斤顶1t或1.5t台119推进油缸50t根2用于推动主机等20高压油泵台2供推进油缸使用21氧气乙炔割具套222电焊机台2包括面罩、电焊手套等23空压机台1包括连接软管30m24电动盘式砂光机SIM100B把425电动盘式砂光机SIM230B把226弯轨机台127轨道小车台128液压小推车台129加油机套130注脂管路套131活动人梯架232油枕1.2m根3033插线板套334电工工具套235钢丝绳Φ16、Φ20，L=10m根各6⑷组装场地本工程盾构组装结合盾构机运输同步进行，盾构机运输进场即开始进行地面拼装，各分部构件在地面组装好后整体吊运下井，下井后再作部件与部件之间的连接与组装。组装场地为七堡车辆段出入段线盾构始发场地。⑸盾构机组装顺序盾构组装、调试施工流程见图4.3-2所示。始发井底板放置的始发台精确定位及后配套拖车处的轨道铺设完成后，方可将盾构主机吊运下井组装。后配套拖车组装顺序：拖车起吊→轮对安装→拖车下井→皮带机架下井→风管下井→拖车后移。各节拖车下井顺序为：六号拖车→五号拖车→四号拖车→三号拖车→二号拖车→一号拖车→连接桥。组装场地的准备组装场地的准备后配套拖车主机吊装与连接主机定位及与后配套连接安装反力架空载调试安装负环管片负载调试井下轨道及始发基座的准备吊机组装就位图4.3-2盾构组装、调试程序框图主机下井顺序为：螺旋输送机→前体→中体→刀盘→安装机→盾尾。盾构机组装顺序见图4.3-3。图4.3-3a盾构始发托架组装图4.3-3b组装后配套拖车图4.3-3c连接桥下井组装图4.3-3d吊装螺旋输送机图4.3-3e吊装盾体图4.3-3f刀盘组装图4.3-3g组装螺旋输送机、设备连接、安装反力架图4.3-3h完成组装、调试、始发前示意图⑹组装技术措施①盾构组装前必须制定详细的组装方案与计划，向所有参加组装的人员进行技术交底，同时组织有经验的经过技术培训的人员组成组装班组。②组装前应对始发基座进行精确定位。③履带吊机工作区应铺设钢板，防止地层不均匀沉陷。④大件组装时应对始发井端头墙进行严密的观测，掌握其变形与受力状态。⑤对于机械部件的组装，组装前需要弄清其结构及安装尺寸的关系，螺栓连接紧固的具体要求等机械安装的基本常识，同时自始至终保持清洁的习惯。⑥组装前必须检查泵、阀等液压件的封堵是否可靠，如有可疑情况，必须进行现场清洗，管件在组装前如没有充满油液，也必须进行严格清洗。⑦对于高低压设备和电气元件的安装，严格执行制造厂所提供的有关标准和我国电力电气安装的有关规定和标准。⑧组装前必须对所使用设备、工具进行安全检查，杜绝一切安全隐患，保证组装过程的安全顺利进行。⑨大件吊装时必须有120吨以上的吊车辅助翻转。⑺组装安全措施①盾构机的市内运输委托给专业的大件运输公司运输。②盾构机吊装由具有资质的专业队伍负责起吊。③组建组装作业班承担盾构机组装工作，指定生产副经理负责组织、协调盾构机组装工作，机电总工程师技术负责，机电工程师跟班作业，保证组装质量。④每班作业前按起重作业安全操作规程及盾构机制造商的组装技术要求进行班前交底，完全按有关规定执行。⑤项目部安质部和办公室保安员具体负责大件运输和现场吊装、组装的秩序维护，确保施工的安全和顺利。2、盾构机调试⑴空载调试盾构机组装和连接完毕后，即可进行空载调试，空载调试的目的主要是检查设备是否能正常运转。主要调试内容为：液压系统，润滑系统，冷却系统，配电系统，注浆系统，以及各种仪表的校正。电气部分运行调试：检查送电→检查电机→分系统参数设置与试运行→整机试运行→再次调试。液压部分运行调试：推进系统→螺旋输送机→管片安装机→管片吊机和拖拉小车→泡沫、膨润土系统和刀盘加水→注浆系统→皮带机等。⑵负载调试空载调试证明盾构机具有工作能力后即可进行负载调试。负载调试的主要目的是检查各种管线及密封的负载能力；对空载调试不能完成的工作进一步完善，以使盾构机的各个工作系统和辅助系统达到满足正常生产要求的工作状态。通常试掘进时间即为对设备负载调试时间。负载调试时将采取严格的技术和管理措施保证工程安全、工程质量和线型精度。4.3.1.2盾构推进前准备1、技术交底、岗位培训在盾构施工前，对参加施工的全体人员按阶段进行详细的技术交底，按工种进行岗位培训，考核合格后方可上岗操作。2、地面准备工作⑴在盾构推进施工前，按常规进行施工用电、用水、通风、排水、照明等设施的安装工作。⑵施工必需材料、设备、机具备齐，以满足本阶段施工要求，管片、连结件等准备有足够的余量。⑶井上、井下建立测量控制网，并经复核、认可。⑷车架安置到位，电缆、管路等接至井下。3、井下准备工作⑴盾构基座就位盾构基座为钢结构预制成榀，盾构基座位置按设计轴线准确放样，安装时按照测量放样的基线，吊入井下就位焊接。两根轨道中心线与基座上的盾构必须对准洞门中心且与隧道设计轴线反向延长线基本一致，并对基座加设支撑加固。⑵盾构反力架制作在最后一环负环和井壁结构之间加设钢反力架，钢后靠采用2根双榀70＃H钢，钢后靠与井壁结构之间灌注水泥砂浆，使混凝土管片受力均匀，环面平整。后盾支撑设置完成后，在盾构推进时，应注意观察后靠的变形，防止位移量过大而造成破坏。在后靠设置变形观测点，开始时每推进一箱土测量一次，待后靠变形较稳定时每环测量一次，直至后靠稳定后方可停止观测。后靠如变形过大，应立即采取加固措施。4、导向轨制作洞圈内盾构支座制作需满足支撑盾构机出洞时的本体重量，并起到一个导向作用。支座材料采用43Kg/m重型轨道，共布置2根，准确位置为盾构基座上2根43Kg/m重型轨道在洞圈上的延伸段。5、洞门的密封装置安装由于工作井洞圈直径与盾构外径存有一定间隙，为了防止盾构出洞时及施工期间土体从该间隙中流失，在洞圈周围安装橡胶帘布带、环板、铰链板等组成的密封装置，并设置注浆孔，作为洞口防水堵漏的预防措施。6、盾尾油脂为确保盾尾的密封防水效果，在盾构调试结束后，向盾尾钢刷之间涂抹盾尾油脂，油脂涂抹要均匀、密实。7、负环拼装第一环开口环后部与型钢后靠存在的间隙，用高标号砂浆进行充填，使混凝土管片受力均匀，环面平整。第1环负环管片拼装是控制管片拼装质量的第一步，管片的环面必须按轴线高程和平面放样的位置，校正到垂直于设计轴线的位置。为保证管片脱出盾尾后不产生变形，在管片外弧面加设支撑，予以固定。8、盾构进出洞加固处理本区间隧道有4个洞口，分别为彭埠站洞口2个，七堡车辆段出入段线端头井洞口2个。盾构进出洞时洞门处地层较软弱，盾构进、出洞前，需进行端头加固。同时由于加固区与非加固区土体软硬程度有差异，为避免端头井、加固区与非加固区间的不均匀沉降宜在其间设置变形缝。加固区经加固后土体强度需达到以下指标：无侧限抗压强度qu28≥0.8MPa，渗透系数不应大于1×10-8m/s，土体粘聚力c≥300kpa，内摩擦角φ≥30º。土体加固要求具有良好地均匀性、自立性、密封性，以保证盾构进出洞时洞门打开的安全。盾构出洞前对井外地基加固效果进行取芯和样测实验验收，若达不到上述指标，采取补加固措施，在符合要求的情况下再进行施工。出洞地基加固在盾构吊装下井前（出洞前约35天）完成。⑴进出洞地基加固范围依据招标文件及施工图纸要求，盾构进出洞洞门土体加固方式采用地面三重管高压旋喷加固的施工形式，加固范围洞周≥3m、到达纵向≥9m，桩径为800mm，搭接200mm。如图4.3-4所示。图4.3-4七堡车辆段出入段线洞门土体加固示意图⑵加固要求为确保盾构进出洞安全，在进出洞施工前，必须对加固土体进行检测，当加固强度、渗透性、自立性等技术指标达到设计要求后，方能进行施工，否则必须采取补加固措施。在凿除洞门混凝土前，须在洞门中心及周边布置若干观察孔，以进一步观察加固效果，在确认加固良好的情况下，开始凿除洞门混凝土。⑶质量控制出洞地基加固是盾构施工过程中的关键节点。加固质量的好坏直接影响到环境安全以及施工工期等因素。为确保地基加固质量，从以下几方面进行控制：①选择技术过硬的地基加固施工队伍②严格把好加固范围、钻机就位的放样、测量关③切实把好材料质量关，及时做好材料的复试工作④专业技术人员24小时控制加固施工各项参数并认真做好记录⑤严格控制浆液配比和水泥掺入量⑥现场施工做到及时记录、及时整理，发现问题及时汇报、处理⑦施工时，严格遵守操作规程，班长和技术员严格进行质量自检⑧认真做好地基加固的质量检验工作施工结束，准确、整齐、完整地收集好加固资料并及时上报现场监理，配合做好加固施工质量抽检工作。4.3.1.3盾构机始发及试掘进1、盾构始发流程盾构始发流程见图4.3-5。NoNo端头加固安装始发基座盾构机组装、空载调试端头洞门凿除安装反力架盾构机推进盾构负载调试安装负环盾尾通过洞口密封注浆回填盾构掘进和管片安装图4.3-5盾构始发流程框图⑴混凝土洞门凿除盾构调试完成，在确保盾构运转状态良好的情况下开始凿除洞门。在洞圈内搭设钢制脚手架（详见图4.3-6《洞圈内脚手架布置图》）。在洞门中心及周边布置若干观察孔，以测定土体的加固情况。在确认加固良好的情况下，分九块凿除洞门混凝土(详见图4.3-7《混凝土分块图》)，首先暴露出内、外排钢筋，割去内排钢筋，保留外排钢筋，并在每块混凝土中间凿出一个吊装孔，然后按照先下后上的顺序逐块割断外排钢筋，吊出混凝土。洞门凿除连续施工，尽量缩短作业时间，以减少正面土体的流失量。整个作业过程中，由专职安全员进行全过程监督，杜绝安全事故隐患，确保人生安全，同时安排专人对洞口上的密封装置做跟踪检查，起到保护作用。图4.3-6洞圈内脚手架布置图图4.3-7混凝土凿除分块图凿除施工完毕后拆除脚手架，快速拼装负环管片，使盾构机抵拢掌子面，避免掌子面暴露太久发生失稳坍塌。⑵始发设施的安装①始发基座安装在洞门凿除完成之后，依据隧道设计轴线定出盾构始发姿态的空间位置，然后反推出始发台的空间位置，始发台的安装高程可根据端头地质情况适当进行抬高。由于始发台在盾构始发时要承受纵向、横向的推力以及约束盾构旋转的扭矩，所以在盾构始发之前，必须对始发台两侧进行必要的加固，基座结构见图4.3-8。图4.3-8始发基座结构示意图②反力架安装在盾构主机与后配套连接之前，进行反力架的安装。由于反力架为盾构始发时提供反推力，在安装反力架时，反力架端面应与始发台轴线垂直，以便盾构轴线与隧道设计轴线保持平行。安装时反力架与车站结构连接部位的间隙要垫实，以保证反力架脚板有足够的抗压强度，其结构见图4.3-9。图4.3-9反力架结构示意图③洞门密封安装根据我公司杭州地区的施工经验及拟建场地地质情况，在盾构进出洞施工时易发生涌水涌砂现象，施工风险大。洞门止水装置始发采用双层形式，弧形插板间安装气囊和高密海绵作为止水屏障。洞门止水装置见图4.3-10。图4.3-10洞门止水装置示意图钻设3口降水井应急，并做好施工应急预案及施工应急物资准备。⑶负环安装负环管片为预制混凝土管片。负环管片为350mm厚，内径为5500mm，外径为6200mm的混凝土预制圆环，负环管片起到连接反力架的作用。在拼装第一环负环管片时，在盾尾管片拼装区180°范围内用木条填垫盾尾内侧与管片间的间隙（见图4.3-11《负环管片定位示意图》）。在盾构机内拼装好整环后利用盾构机推进千斤顶将管片缓慢推出盾尾，此时利用门吊将第二环管片吊至盾尾，拼装后将管片同推出盾尾的负环管片用螺栓连接。为了避免负环管片全部推出盾尾后下沉，在始发基座导轨上点焊圆钢，以填充始发支座轨道与管片外侧的空隙，使圆钢将负环管片托起。第二环负环以后管片将按照正常的安装方式进行安装。图4.3-11负环管片定位示意图随着负环管片靠上反力架，负环管片用木楔支撑在反力架上，并采用斜撑支撑牢固。随着负环的进一步拼装，盾构机快速地通过洞门进行始发掘进施工。2、盾构出洞施工流程洞圈放样－基座安装－盾构安装、调试－后靠安装－凿除部分槽壁－洞口止水安装－槽壁全部凿除－盾构靠上洞圈内原状土－出洞推进。3、盾构出洞⑴盾构靠上加固土体为避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置，在刀头和密封装置上涂抹黄油以减少摩擦力。当盾构刀盘鼻尖即将靠上加固土体时在确定刀盘旋转时不会切削到止水装置，开始旋转刀盘开始使盾构推进建立正面初始平衡。为保证盾壳顺利进入洞圈，盾构千斤顶的使用基本以下部为主，千斤顶行程差值维持原状，确保在盾构前移的过程中盾壳与基座的接触良好。盾构出洞如图4.3-12所示。图4.3-12盾构出洞⑵检查洞口止水装置盾构刀盘靠上洞圈前再次检查洞口止水装置的密封效果确保出洞安全。（盾构出洞止水装置如图4.3-13所示。）图4.3-13盾构出洞止水装置（铰链板）⑶穿越加固区①盾构穿越加固区技术措施a加密测点并加强监测频率b严格控制土压力由于盾构刚靠上的加固好的土体或自立性较好的土层，因此土压力的设定可偏低。同时结合沉降报表和其它施工参数进行分析、调整，反馈给推进班组确保出洞施工安全。c严格控制出土量根据盾构及管片之间的建筑间隙及各土层特性合理控制出土量，大约为建筑间隙的98％～100％。并通过分析调整，寻找最合理的数值。d推进速度偏慢盾构推进速度宜控制在1cm/min以内，确保盾构顶进压力以及刀盘扭距不至于太大影响盾构机性能保证盾构出洞安全。同时根据需要在盾构正面加入发泡剂或泥，以改良正面的土体。e同步注浆严格控制同步注浆量、浆液质量及注浆压力。主要是控制盾构上部的注浆量，浆液质量将是该区域地面二次沉降的保证，注浆压力控制偏小以减少对土体的扰动影响地面变形。f动态信息传递在盾构施工中要根据地面监测信息的分析，结合推力、推进速度和出土量以及千斤顶的编组等等之间相互关系，保持推进坡度相对的平稳，控制一次纠偏的量，减少对土体的扰动。每一次测量成果都及时汇总给施工技术部门，以便于施工技术人员及时了解施工现状和相应区域地面变形情况，确定新的施工参数和注浆量等信息和指令，并传递给盾构推进面，使推进施工面及时作相应调整，最后通过监测确定效果，从而反复循环、验证、完善，确保隧道施工质量。②穿越加固区注意事项a负环管片脱出盾尾后，周围无约束，在推力作用下易发生变形，为此需采取必要的加固措施（如加横向临时支撑）。b千斤顶总推力控制在适当的范围内(不超过钢后靠的设计荷载)。c盾构机进入洞门圈时，需密切注意洞圈止水装置是否完好，必要时需对其采取补加固措施，确保密封效果。d安装负环管片时，要保证管片和盾构机下部的合理间隙。e确保盾尾油脂的压入量和均匀性，保证盾尾密封效果。f初始注浆时，注浆压力的设定要综合考虑地面沉降要求和洞门密封装置的承压能力。g除了洞口特殊环外，其他负环管片可不贴止水密封条。h封洞门当盾尾脱离车站内壁结构时，可进行洞门封堵工序。即将洞门圈钢板与洞口环管片背覆钢板焊接，用快速水泥将袜套等止水装置和管片粘结成一整体以防止土体从间隙中流失而造成地面的塌落。同时，在控制注浆压力的情况下通过洞门预留注浆孔压注止水材料（如双液浆等）。4、始发掘进技术要点⑴在进行始发台、反力架和首环负环管片的定位时，要严格控制始发台、反力架和负环的安装精度，确保盾构始发姿态与隧道设计线形符合。⑵第一环负环管片定位时，管片的后端面应与线路中线垂直，负环管片轴线应与线路的切线重合，负环管片采用错缝拼装方式。⑶始发前基座定位时，盾构机轴线与隧道设计轴线保持平行，盾构中线可比设计轴线适当抬高。⑷在始发阶段由于推力较小，地层较软要特别注意防止盾构低头。⑸盾构在始发台上向前推进时，通过控制推进油缸行程使盾构机基本沿始发台向前推进。⑹始发初始掘进时，盾构机处于始发台上，因此需在始发台及盾构机上焊接相对的防扭转支座，为盾构机初始掘进提供反扭矩。⑺在始发阶段由于设备处于磨合阶段，要注意推力、扭矩的控制，同时也要注意各部位油脂的有效使用。掘进总推力应控制在反力架承受能力以下，同时确保在此推力下刀具切入地层所产生的扭矩小于始发台提供的反扭矩。⑻盾构始发前要根据地层情况，设定一个掘进参数。开始掘进后要加强监测，及时分析、反馈监测数据，动态地调整盾构掘进参数。⑼盾构组装前在基座轨道上涂抹油脂，减少盾构推进阻力；始发前在刀头和密封装置上涂抹油脂，避免刀盘上刀头损坏洞门密封装置。⑽当盾构机掘进50m后，拆除反力架和负环管片；将后配套拖车分别移至隧道内，并将第一节后配套拖车与设备桥连接；拆除延长管线，安装盾构机配套的皮带输送机，重新连接水、电、油等管路，使盾构机形成正常的掘进状态。在拆除延长管线时要注意推进油缸压力的保持，防止盾构机后退。5、盾构100m试推进盾构出洞后为了更好地掌握盾构的各类参数。此段施工时注意对推进参数的设定，地面沉降与施工参数之间的关系，并对推进时的各项技术数据进行采集、统计、分析，争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能，确定盾构推进的施工参数设定范围。⑴试掘进策划盾构机从七堡车辆段盾构工作井始发，计划以隧道前100米段作为推进的试验段，试掘进分三个阶段：①第一阶段为20环。日进度控制在2～3环，对密封仓土压力、刀盘转速及压力、推进速度、千斤顶推力、注浆压力和注浆量等，分别采用三组不同施工参数进行试验掘进。通过监测确定一组适用的施工参数。②第二阶段为30环。利用已掌握的施工参数，通过监测结果进行微调，取得最佳施工参数，其日进度控制在5环左右。③第三阶段为由试验阶段转向正式推进的过渡阶段，以地表沉降为控制原则，日进度为5～7环。通过试验阶段熟练掌握操作方法，在不同地层中盾构掘进各项参数的调节控制方法，掌握管片拼装工艺，防水施工工艺，环形间隙注浆工艺及通过监测结果，分析出不同地层中各种掘进参数和工况条件下地层位移规律和结构受力状况，以及施工对地面环境影响的规律。此段施工时应注意对推进参数的设定，地面沉降与施工参数之间的关系，并对推进时的各项技术数据进行采集、统计、分析，争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能，确定盾构推进的施工参数设定范围。此阶段施工重点要求做好以下的几项工作：①用最短的时间掌握盾构机的操作方法，机械性能，改进盾构的不完善部分。②了解和认识隧道穿越的土层的地质条件，掌握这种地质下的土压平衡式盾构的施工方法。③通过本段施工，加强对地面变形情况的监测分析，掌握盾构推进参数及同步注浆的量，为正常段的推进顺利积累经验。④做好100米试掘进试验段的各项施工参数的记录工作，为下一区间隧道施工打好基础。⑵盾构推进和地层变形的控制本工程采用土压平衡式盾构掘进机，其利用压力仓内的土压力来平衡开挖面的土体，从而达到对盾构正前方开挖面支护的目的。平衡压力的设定是土压平衡式盾构施工的关键，维持和调整设定的压力值又是盾构推进操作中的重要环节，这里面包含着推力、推进速度和出土量的三者相互关系，对盾构施工轴线和地层变形量的控制起主导作用，所以在盾构施工中要根据不同土质和覆土厚度、地面建筑物，配合监测信息的分析，及时调整平衡压力值的设定。同时要求推进中盾构姿态保持相对的平稳，控制每次纠偏量不过大，减少对土体的扰动，并为管片拼装创造良好的条件。同时根据推进速度、出土量和地层变形的监测数据，及时调整注浆量，