导弹发射井盾构施工方案

导弹发射井盾构施工综合技术方案一、工程概况1.1结构设计参数本工程为深埋式导弹发射井主体结构，设计深度48米，井筒内径12米，采用双层衬砌结构。外层为盾构管片支护，内层为特种钢筋混凝土浇筑层，总厚度达3.5米，其中管片厚度0.6米，内衬厚度2.9米。井体底部设置3米厚钢筋混凝土承载底板，配置直径32mm的HRB500级钢筋网片，网格间距150mm×150mm，混凝土强度等级C60，抗渗等级P12。井口防护系统采用分体式液压驱动井盖，单体重180吨，开启时间≤45秒，密封性能满足IP68标准。1.2地质条件根据地质勘察报告，施工区域从上至下依次为：素填土层（0-2.5m）：松散结构，含建筑垃圾黏土层（2.5-8.7m）：硬塑状态，天然含水量28%中风化岩层（8.7-35.2m）：花岗岩为主，单轴抗压强度45-60MPa微风化岩层（35.2-55m）：致密花岗岩，完整性系数0.85，单轴抗压强度60-80MPa地下水位位于地表下3.8m，对混凝土结构具弱腐蚀性。需穿越2处节理密集带，最大裂隙宽度达5mm，可能存在局部涌水风险。二、施工准备2.1技术准备组织完成三级技术交底，编制专项施工方案12项，包括：盾构机选型与改造方案硬岩地层掘进参数优化方案井筒垂直度控制专项方案管片拼装质量控制细则内衬混凝土浇筑施工工艺井身结构防辐射处理技术规程建立BIM三维模型，对盾构掘进、管片安装、内衬浇筑等关键工序进行模拟推演，提前发现并解决空间冲突问题。针对岩层特性，开展刀具选型试验，确定采用直径43mm的盘形滚刀，刀间距80mm，配置16寸中心鱼尾刀。2.2设备配置设备名称型号规格数量主要参数盾构机Φ12.8m硬岩TBM1台额定扭矩5800kN·m，推进力42000kN管片运输车15t蓄电池机车3台轨距900mm，最高速度12km/h混凝土搅拌站HZS1201座理论生产率120m³/h液压抓斗ZJ351台最大抓斗容量2.5m³注浆泵HBTS80/162台工作压力16MPa，排量80m³/h冷冻机组JLY-2004台制冷量200kW/台地质雷达SIR-40001台探测深度50m，分辨率2cm2.3场地布置施工区划分五大功能区域：盾构始发区：设置20m×30m始发井，井壁采用800mm厚地下连续墙+6道钢支撑支护，底部浇筑2m厚C30混凝土垫层管片预制区：配置6套钢模，采用蒸汽养护，日产能15环，设置专用水养护池（长20m×宽10m×深2m）材料堆放区：划分钢筋、水泥、砂石料分区，设置防雨棚（面积800㎡）及自动喷淋系统设备维修区：配置20t龙门吊1台，设置刀具维修车间（配备刀具研磨机、硬度检测仪）监控中心：安装三维姿态监控系统、地质超前预报系统、环境监测系统，实现24小时不间断监测三、主要施工流程3.1盾构始发阶段（1-15环）3.1.1端头加固采用"冷冻+旋喷"复合加固工艺：冷冻加固：沿洞口周边布置24根冷冻管，管长18m，间距800mm，冷冻温度控制在-25℃~-30℃，冻结壁厚度≥2.5m，盐水流量120m³/h旋喷桩加固：在冷冻圈内侧设置双排Φ800mm旋喷桩，桩长12m，搭接长度300mm，采用P.O42.5R水泥，水灰比1:1，提升速度15cm/min加固完成后进行取芯检测，确保加固土体无侧限抗压强度≥3MPa，渗透系数≤1×10⁻⁶cm/s。3.1.2盾构机组装调试盾构机分28个模块下井组装，核心步骤包括：始发托架安装：采用型钢焊接结构，调整精度达到轴线偏差≤5mm，高程偏差≤3mm，水平扭转≤1‰刀盘吊装：使用350t履带吊，吊装半径18m，额定起重量120t，设置4个吊点，吊装角度控制在30°以内主机与后配套连接：完成12条液压管路、8条电气线路、4条注浆管路的对接，进行120小时空载联动调试负环管片安装：采用通缝拼装方式，共安装9环负环，管片与反力架之间设置30mm厚钢板调整间隙3.2正常掘进阶段（16-480环）3.2.1硬岩掘进参数控制掘进参数中风化岩层微风化岩层节理密集带刀盘转速1.8-2.2rpm1.2-1.5rpm0.8-1.0rpm推进速度40-60mm/min25-35mm/min15-20mm/min总推力28000-32000kN35000-38000kN≤25000kN扭矩3200-3800kN·m4200-4800kN·m≤3000kN·m注浆压力1.2-1.5MPa1.5-1.8MPa1.0-1.2MPa采用"分区恒压"推进模式，将盾构机推进油缸分为4组，通过实时调整各组油缸压力差控制姿态，每环测量3次，确保井筒垂直度偏差≤1/5000。3.2.2管片施工管片采用C50预制混凝土，单环由6块组成（1封顶块+2邻接块+3标准块），厚度600mm，宽度1500mm，每块设置8个M30连接螺栓。拼装工艺要点：选型：根据前3环掘进姿态预测下一环管片选型，转弯环楔形量38mm定位：采用真空吸盘吊装，径向偏差控制在±5mm，环向间隙≤2mm连接：螺栓初拧扭矩300N·m，复拧扭矩350N·m，采用扭矩扳手逐个检查密封：在管片接缝处粘贴20mm厚遇水膨胀止水条，压缩量控制在30%-40%同步注浆采用双液浆（水泥浆:水玻璃=1:0.3），注浆量为理论空隙的130%-150%，初凝时间控制在120-180秒。每环注浆完成后进行压力保持，稳压时间≥5分钟。3.3内衬施工阶段3.3.1钢筋工程在管片内侧安装双层钢筋网：外层钢筋：Φ25mm@200mm，采用机械连接，接头错开率50%内层钢筋：Φ20mm@150mm，绑扎连接，搭接长度45d拉筋：Φ12mm@600mm×600mm，梅花形布置设置8道环形加强肋，采用20mm厚钢板焊接而成，与管片通过M24膨胀螺栓连接，每环布置16个连接点。3.3.2模板工程采用液压爬模系统，模板高度3m，由4榀大模板组成，配备自动调平系统：安装：模板与爬架通过液压油缸连接，提升速度0.5m/min调整：利用水平和垂直调节丝杆，控制模板垂直度≤3mm/2m加固：每榀模板设置4道斜撑，底部采用Φ48mm钢管支撑，间距600mm清理：每次拆模后采用高压水枪（压力≥15MPa）清理模板表面3.3.3混凝土工程采用C60自密实混凝土，性能指标控制：初始扩展度≥750mm，1h损失≤50mm表观密度≥2400kg/m³含气量3%-5%氯离子含量≤0.06%浇筑采用布料机对称布料，分层厚度500mm，每层浇筑时间控制在45分钟以内。配置6套附着式振捣器，振动频率200Hz，振幅1.5mm，确保混凝土密实度。在-10℃~50℃环境温度下，采用电伴热养护，养护时间≥14天，确保混凝土强度达到设计值的100%。四、质量控制4.1关键质量控制点井筒垂直度：每掘进5环进行一次全断面测量，采用全站仪+陀螺仪组合测量，确保总偏差≤50mm（按50m深度计）管片拼装质量：错台≤3mm/环接缝张开量≤2mm螺栓扭矩达到设计值的95%-105%混凝土强度：每50m³留置3组试块，其中1组用于7天强度检测，2组用于28天强度检测，确保合格率100%防辐射性能：在混凝土中掺入5%的硼钢纤维（长30mm，直径0.2mm），完工后进行辐射检测，屏蔽效率≥99.9%4.2检测方法建立三级质量检测体系：班组自检：每环掘进完成后检查掘进参数、管片质量等12项指标项目部抽检：每天抽查3环管片，进行超声波探伤检测，检测比例不低于20%第三方检测：每月委托第三方机构进行结构实体检测，包括回弹法测强、钢筋扫描、电磁感应法测厚等对井身结构进行100%渗漏检测，采用蓄水试验（水位高度5m），观察24小时，渗水量≤0.05L/(m²·d)。五、安全措施5.1地质灾害防控超前地质预报：采用TSP203系统+地质雷达组合预报，预报距离30-50m，每10环进行一次全面预报涌水控制：在节理密集带施工时，提前进行超前注浆，采用水泥-水玻璃双液浆，注浆压力控制在1.5-2.0倍静水压力岩爆防治：对微风化岩层，采用超前释放孔（直径100mm，深度8m，每环布置12个），降低岩体应力集中度5.2施工安全防护盾构机安全：设置三重紧急停止系统（控制台、操作室、盾构机尾部）刀盘驱动系统设置温度、振动、扭矩监测传感器，超限自动停机人行通道宽度≥1.2m，设置防滑踏步和应急照明用电安全：采用TN-S接零保护系统，重复接地电阻≤4Ω盾构机内设置2套独立供电系统，确保不间断供电潮湿环境使用IP67级电气设备，手持电动工具配备漏电保护器（动作电流≤15mA）防火防爆：井下每50m设置消防栓，配备2套35kg推车式干粉灭火器油料库与掘进面保持≥50m安全距离，设置防爆型通风设备焊接作业办理动火许可证，配备看火人及灭火器材5.3辐射安全管理施工人员佩戴个人剂量计，每季度检测一次，年累积剂量≤20mSv放射性防护材料进场时进行辐射水平检测，确保γ射线剂量率≤0.2μSv/h设置放射性警示标识，非施工人员严禁进入辐射作业区建立辐射应急预案，配备2台辐射剂量率仪，响应时间≤30分钟六、施工进度计划采用Project软件编制四级进度计划体系，关键线路如下：施工准备阶段：60天（含场地平整、设备进场、端头加固）盾构掘进阶段：180天（平均日进尺2.5环，即3.75m）内衬施工阶段：90天（平均日浇筑高度1m）设备安装阶段：45天（含井盖系统、液压设备、控制系统）调试验收阶段：30天（分系统调试、联动调试、竣工验收）总工期控制在405天，设置3个关键里程碑节点：第60天：盾构机始发第240天：盾构机到达设计深度第330天：内衬结构完工七、特殊工况处理7.1刀具更换当刀具磨损量达到15mm或出现崩刃时，进行刀具更换：掘进至刀盘位置处于完整岩层启动管片支撑系统，使盾构机处于稳定状态降低掌子面水压至0.3MPa，采用压缩空气置换作业人员进入刀盘前，检测氧气含量≥19.5%，有害气体≤0.5%采用专用刀具更换平台，配备液压扳手和扭矩倍增器每次更换刀具数量不超过6把，更换时间控制在8小时内7.2管片破损处理发现管片破损时，根据破损程度采取相应措施：轻微破损（深度≤20mm，面积≤100cm²）：采用环氧树脂修补砂浆填充，表面粘贴碳纤维布（厚度0.111mm）中度破损（深度20-50mm，面积100-500cm²）：植入Φ12mm钢筋，采用无收缩混凝土修补，养护7天严重破损（深度>50mm，面积>500cm²）：拆除破损管片，重新安装新管片，采用注浆加固周边地层7.3突水突泥处理发生突水突泥时，立即启动应急预案：停止掘进，关闭盾构机所有闸门启动备用排水系统，配置4台200m³/h水泵从地面和井下双方向突水点注浆，采用超细水泥+水玻璃双液浆加密监测频率，每30分钟测量一次涌水量和水压待涌水得到控制后，采用地质雷达探测前方地质情况，确认安全后恢复施工八、验收标准工程验收分为以下几个阶段：分部分项验收：盾构掘进工程：每50环进行一次验收，合格率100%管片安装工程：全检，优良率≥95%钢筋工程：按检验批验收，允许偏差项目合格率≥90%混凝土工程：强度、抗渗、抗裂性能全部达标竣工验收：井筒尺寸：直径偏差±50mm，垂直度≤1‰结构性能：承载试验加载至设计荷载的1.2倍，持荷1小时无塑性变形防护性能：抗爆压力≥3MPa