水利工程盾构机接收专项施工方案

水利工程盾构机接收

专项施工方案

批准：_______________

审核：_______________

编制：_______________

二。二一年十月

目录

一、编制说明....................................................................1

1.1编制依据................................................................1

1.2编制原则................................................................1

L3适用范围...............................................................1

二、工程概况....................................................................1

2.1工程位置................................................................1

2.2设计概况................................................................1

2.3工程地质及水文地质.....................................................2

2.4气象水文特征...........................................................2

三、施工工程量及工期计划.......................................................3

3.1工期计划................................................................3

3.2机械设备配置计划.......................................................3

3.3主要物资配置计划.......................................................4

3.4施工工程量..............................................................5

四、施工总体部署................................................................5

4.1人员配置................................................................5

4.2盾构机主要参数.........................................................6

4.3到达前的测量工作.......................................................10

4.4盾构到达施工后配套设施布置.............................................10

4.5其它准备工作...........................................................11

五、盾构机到达施工方法.........................................................11

5.1盾构到达施工流程.......................................................11

5.2盾构到达前施工技术要点和措施..........................................12

5.3盾构在到达段参数控制...................................................15

1

一、编制说明

1.1编制依据

(1)XXXX工程上建施工XXX标设计文件；

(2)盾构施工到达井尺寸、场地平面布置和现场条件；

(3)《水工隧洞设计规范》(SL279-2016)；

(4)《地下工程防水技术规范》(GB50108-2013)；

(5)《调水工程设计导则》(SL430-2008)；

(6)《水工建筑物荷载设计规范》(SL744-2016)：

(7)《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》(SL654-2014)；

(8)《水工金属结构防腐蚀规范》(SL105-2007)；

(9)《水工建筑物地下开挖工程施工规范》(SL378-2007)；

(10)《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》(50199-2008)：

(11)《盾构法隧道施工与验收规范》(GB50445-2017)；

(12)《施工现场临时用电安全技术规范》(JG.J46—2005)；

(13)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)；

(14)《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50476-2019)；

(15)《起重机械安全规程》(GB6067-2010)；

1.2编制原则

(1)严格按要求的合同工期、质量、安全、文明施工等目标编制方案，使建设单位

的各项要求均得到有效保证。

(2)遵循设计文件的原则。

(3)加强科技创新和技术攻关，优化施工技术方案，确保工程全面创优的原则。

L3适用范围

本方案编制适用范围为XXX标盾构区间到达施工。

二、工程概况

2.1工程位置

本工程盾构隧洞到达段位于XX市义区XXXX工作井，到达段长100m,接收端地面

主要为农田，地形较平缓，沿线无下穿建筑物及管线。

2.2设计概况

1

本工程盾构隧洞坡度0.05%、最小半径500m,洞顶埋深最大34m、最小埋深18.9m,

为单线盾构隧洞。盾构机自XXXI#工作井工作井始发，始发井底板高程・14.4m,掘进

3412.6m后，到达XXX2#工作井到达工作井，到达井底板高程-16.01m。

2.3工程地质及水文地质

2.3.1地质情况

盾构隧洞到达段埋深24〜25.15m,地表以山前冲积平原地貌，地势平坦。围岩以强风

化泥质粉砂岩为主，局部为弱风化岩块，夹薄层细砂岩，薄层中厚状态：风化不均，存在

风化夹层或风化深槽，岩体及破碎，弱风化岩耐磨性试验测得CAI平均值为1.4(0.1mm),

低模性岩体，弱风化砂岩岩块饱和抗压强度Rb为47MPa〜87MPa；围岩以V类为主，围岩

自稳性差，并易发生塑性变形。

表2.3-1到达段地质特性表

地层厚度

序号位置地质名称地质特性

(m)

为褐红色人工填土层。主要由粉质黏土填筑，土质不均，黏性

1杂填土0-2

差，欠压实，含较多碎石块、块石。

隧道

粉砂岩V风化较透，呈粉质黏上、砂质黏土状，局部风化不均，木段线

2上覆18-20

类围岩路全风化带广泛分布且较连续

土

粉砂岩IV强风化岩体裂隙发育，岩质较软，岩芯多呈碎块状，完整性差。

33-4

类围岩局部风化不均，夹有全风化土或弱风化岩。

粉砂岩IV强风化岩体裂隙发育，岩质较软，岩芯多呈碎块状，完整性差。

42-6

隧道类围岩局部风化不均，夹有全风化土或弱风化岩。

区域粉砂岩in弱风化岩体裂较发育，岩质坚硬，钻孔岩芯多呈柱状完整性

51-4

类围岩较好。

粉砂岩IV强风化岩体裂隙发育，岩质较软，岩芯多呈碎块状，完整性差。

62-10

隧道类围岩局部风化不均，夹有全风化土或弱风化岩。

底部粉砂岩III弱风化岩体裂较发育，岩质坚硬，钻孔岩芯多呈柱状.完整性

72-15

类围岩较好。

2.3.2水文地质

本段线路以丘陵及山间盆地地貌为主，地下水以基岩裂隙水为主，主要受大气降雨补

给，向沟谷排泄，地下水位随地形起伏变化较大。地下水埋深多在2m~5m,含水层多在坡

洪积的砂层中。

2.4气象水文特征

2.4.1气象特征

珠江三角洲面临南海，属亚热带季风气候，常年气候温和，年平均气温在20〜23℃之

间。

2

日照时间长，年平均日照数约1900h；年辐射总量约108千卡/cm?。雨量充沛，空气湿

度大，夏季热带气旋常伴随大暴雨发生，冬季温和，气候宜人。

湿度：年平均相对湿度80%,最小为10%最大接近100%。

风速：冬季陆风风速较强，常达5m/s左右。夏季海风风速较弱，常为3m/so夏秋台

风风速常大于40m/s,并引起风暴潮，造成严重灾害。

2.4.2水文

珠江三角洲多年平均降雨量等值线变幅为1600-2600n)m,呈现沿海大〜腹地小〜北沿

大的地区分布特征。南部沿海的大隆山系、铜古山系、古兜山系及天露山脉东南部的锦江、

大田、朗底一带南海台风或暖流通过山脉时，由于地势抬升作用，造成大量降水，各自形

成闭合高值区，多年平均降雨量分别为2400〜2600mm,本工程位于珠江三角洲年降雨量最

大的地区。

三、施工工程量及工期计划

3.1工期计划

综合考虑总工期、节点工期要求及施工组织计划，结合我单位类似水利工程、隧道施

工经验，本标段盾构到达段掘进工程工期目标为14天，2021年10月18日〜11月6日盾

构机掘进到达段100m,平均每天掘进约5环。

3.2机械设备配置计划

表3.2-1机械设备配置计划表

序号名称规格型号数量生产能力用于施工部位

1盾构机土压平衡1台盾构掘进

2电瓶机车3台45t浆液、管片运输

3充电桩XX2套100A电瓶车

4管片运输车XX2节30t管片运输

5浆液运输车XX1节8m3架液运输

6砂浆中转站XX1台8m3浆液存储

7千斤顶XX2台lOOt到达盾体顶推

8液压泵站XX1千斤顶提高动力

9循环水冷却系统XX2套503/h循环水

10通风机1台通风

11浆液搅拌站1套50m3/h浆液制备

3

序号名称规格型号数量生产能力用于施工部位

12双液注浆机XX1套50L/min二次注浆

13龙门吊XX1台45t垂直运输

扬程55m,流

14潜水泵XX2台井底排水

量160m3

3.3主要物资配置计划

3.3.1注浆材料及掘进消耗类材料需求表

（1）到达段注浆用材料（同步注浆、二次注浆）及盾构机消耗材料计划需求量、规

格、单位等如下表：

表3.3・1注浆材料及掘进消耗类材料需求表

序号名称规格单位数量备注

1膨润土XX吨41.6

2粉煤灰XX吨208.2

3砂石料XX吨347

4水泥XX吨92.5

5水玻璃XX吨13.3

6泡沫剂XX吨6

XX吨5

7油脂

XX吨2

8齿轮油XX神10

9液压油XX桶40

3.3.2周转材料

表3.3・2盾构施工周转材料需求计划表

序号材料名称型号单位隧洞用量备注

1钢凯43kg/m6米米600

2钢轨43kg/m3米米200

3轨道拉杆吨2.7

4电瓶车轨枕900个70

5轨枕拉筋4>12吨1

6鱼尾板43KG2块/套套200

4

7夹道板螺栓M22*12.5cm食800

8走道板0.50X3米块40

9走道板支架个40

10走道板护栏管DN20米KX)

11循环水管及污水管中|()0、6米/根根60

1210KV高压电缆米500

13接收托架副1

14风机110KW台9

15重轨道岔Y型套3

16防水照明灯带米100

17隧道应急灯个20

18风管G1000mm米100

19洞门折叠板副1

20洞门压板副1

21洞门帘布副1

3.4施工工程量

表3.4-1到达段主要工程量表

序号项目名称单位数量备注

1到达段区间长度m100

2出土量m34025按L3系数考虑

3管片(正环)坏67

4M27螺栓套1474纵缝12套，环缝10套

5同步注浆量m3405按1.5系数考虑

四、施工总体部署

本工程根据工期需要合理规划施工人员人数、施工机械、材料；及时按照计划安排人

员、机械、材料调整、组织施工。

4.1人员配置

盾构到达施工由项目管理层进行施工过程的管理、管控，现场实施主要由盾构队进行

施工。

5

图4.1・1项目部组织机构图

表4.1」盾构施工管理人员配置表

管理人员备注

盾构经理人1统筹盾构施工、全面管理盾构隧道施工

盾构副经理人2主要负责盾构隧道的生产和管理工作

综合员人1

综合管理

物资员人2

技术负责人1负责盾构施工技术工作

技术专员人2技术方案、交底等工作

质量专员人2质量检查

安全员人2安全施工管理

合计人n

表4.1・2盾构施工生产人员配置表（单机单班组）

序号岗位工种人数备注序号岗位工种人数备注

1机组长19地面班长1

2盾构司机（操作手）110龙门吊司机1

3土建工程师111叉车、装载机司机2

4电瓶车司机212拌合站2

5管片拼装313机修人员1

6注浆工114电工2

7看土工115管片粘贴2

8司索工416管线、走道、铺轨2

合计27

4.2盾构机主要参数

表4.2・1盾构机主要性能参数表

序号项目名称参数列表单位备注

1使用项目

标段名称XXXX工程土建施工XXX标

区间里程SZ6+954.141〜SZ10+391.860

主要地质条件花岗片麻岩、粉砂岩

项目管片规格（外径/内径-宽度/

①6000/5400〜1500/36°mm

分度）

最小曲线半径500m

最大坡度().5%o

2整机

型号XXX

开挖直径06280mm

刀盘转速0-3.6rpm

最大推进速度80mm/min

最大推力3900t

不含尾部吊装

整机总长85m

平台

主机总长（含刀盘）9841mm

适用管片规格（外径/内径-宽度/

中6000/5400〜1500/36°mm

分度）

最大设计压力5bar

装机功率1888kW

水平转弯半径250m

纵向爬坡能力50%o

3刀盘

刀盘规格（直径X长度）①6280X1480mm

旋转方向正/反

整体开口率/中心开口率35/38%

结构总重七62t

主要结构件材质Q345B

7

序号项目名称参数列表单位备注

2个膨润土口与

泡沫口数量6个

泡沫共用

主动搅拌臂数量4个

大圆环耐磨形式两整圈耐磨合金块

6.4+6.4复合钢板面积（面板）约5n?

4刀具

可更换滚刀（或撕裂刀）

中心滚刀数量（或撕裂刀）6把

单力滚刀数量（或撕裂刀）34把

滚刀伸出（或撕裂刀）187.7mm

刮刀

刮刀数量40把

刮刀身度135mm

边刮刀

边刮刀数量12把

边刮刀高度135mm

磨损检测

磨损检测点数量3个

超挖刀

超挖刀形式软岩超挖刀具备仿形功能

超挖刀超挖量40mm

5中心回转接头

泡沫通道数量6道

膨润土通道数量2道与泡沫共用

液压通道数量4道

旋转编码器1套

6主驱动

驱动型式液压驱动

8

序号项目名称参数列表单位备注

驱动组数量8组

驱动总功率945kW

转速范围0-3.6rpm

最大扭矩8123KN•m

脱困扭矩9574KN•m

主轴承直径3060mm

主轴承设计寿命>10000h

密封型式X

内唇形密封数量X道

外唇形密封数量X道

密封最大承压能力10bar

预留双液浆注

7盾体

入接口

型式（主/被动较接）主动钱接式

前盾规格（直径X长度）66250X2078mm

前盾结构重量比52t

前盾壳体润滑孔数量6个

被动搅拌臂数量2+1个

土仓压力传感器数量5个

中盾规格（直径X长度）4)6240X2600mm

中盾结构重量心54t

中盾撑靴2个

超前注浆管数量8个

中盾壳体润滑孔数量6个

尾盾规格（直径X长度）66230X4265mm

尾盾结构重量七35t

尾盾壳体润滑孔数量6个

尾盾密封刷排数4排

9

序号项目名称参数列表单位备注

尾盾止浆板1道

盾尾管片安装间隙30mm

单液注浆管数量4X2+2个4用6备

单道油脂腔8

注脂管数量8X3个

个

校接密封型式

盾体主要结构件材质X

4.3到达前的测量工作

（1）采用全站仪、水准仪等测量仪器对桩点进行复测，复测成果上报发包人和施工

监理审定。

（2）根据施工图纸的平面图将线路在地面放样出来，以便进行监测点的埋设。

（3）盾构到达接收井150m前，施工单位应配合第三方监测单位完成洞抽线和洞门偏

差复核（联系测量与主控测量），确保盾构能准确进入盾构井。

（4）做好的测量工作复测，核对盾构机掘进位置，为盾构出洞做好准备。测量工作

主要包括建立测量控制网、联系测量、洞门精度测量、盾构机接收导轨测量。

4.4盾构到达施工后配套设施布置

盾构机到达施工后配套设施布置与盾构正常掘进布置一致。

（1）龙门吊

XXXI#工作井工作井场地设1台45t龙门吊，专门负责平面倒运油脂、发泡剂、管

片、钢轨、循环水管及其他周转性材料和消耗性材料的吊运。

（2）渣土坑

渣土坑布置在45t龙门吊覆盖范围内。渣土坑可存土600m3左右（约8环掘进方量），

现场常驻土方挖掘机，用于调节整理土堆和及时装土外运，做到经常保证渣土场有足够的

剩余空间。

（3）管片堆放场地

管片堆场设在45t龙门吊工作覆盖范围内，通过451龙门吊倒运至工作井下。管片堆

放可存放20环左右管片。

（4）场地内设浆液拌合站，设置砂浆中转站、水泥罐、粉煤灰罐及砂石料堆放场，

满足盾构掘进生产需求材料。

10

（5）配电房

配电房是整个施工场地的全部用电（包括地面及洞内用电）控制中心。配电房直接按

照指定接口取电，预留1套10KV的高压接驳口，为盾构掘进电压做准备。

（6）冷却塔、冷却水池

场地施工用水通过DN100mm管道引至冷却水池，由冷却水池通过水泵向盾构机供水。

冷却后的热水通过管道泵送至地面循环水池，再经冷却水塔冷却后注入冷却水池再向盾构

机供水，形成循环回路。井下向盾构机供水的管路随盾构机掘进每隔一定距离设置一个三

通阀，井下盾构机以外其他部分用水由三通阀接入。

（7）材料库

场地内设置材料堆存地点，主要堆存材料为盾构使用泡沫剂、各类油脂油料、膨润土、

盾构设备紧急配件等。

4.5其它准备工作

（1）盾构接收托架、预埋件等设备材料的加工、制作。

（2）做好实施性的场地规划和设计，准备临建材料。

（3）联系好盾构渣土运输单位，主要工程及设备耗材的购买准备。

五、盾构机到达施工方法

5.1盾构到达施工流程

11

图5.1-1盾构到达施工流程图

5.2盾构到达前施工技术要点和措施

5.2.1盾构机到达前端头加固

（1）端头加固设计概况

根据设计图纸，本工程设置工作井，作为盾构隧道到达井，为了保证盾构安全出洞，

对SXXX工作井大里程端进行固结灌浆加固，灌浆采用普通水泥浆。加固体厚度为盾构

中心高程上下分别为9m、5.5m,加固体长、宽分别为12ni、13m。端头加固区分A区、B区

两个注浆区，单个端头布置注浆孔57个。

12

（2）端头加固施工

本工程端头加固采用深孔高压固结注浆加固，每个端头分A、B两个区域进行注浆加

固，A区注浆孔间排距为2mxi.5m,B区注浆孔间排距为2mX2m。施工时首先进行B区

注浆，再进行A区注浆，灌浆孔宜采用单孔注浆，优先灌注内排，再灌注外排，分2序施

工。灌浆采用循环式注浆，分段灌注，分段长度5〜6m。

图5.2・2端头加固注浆孔分序及编号示意图

5.2.2端头加固效果检测

（1）地面检测方法

在注浆完成并达到设计弼度后进行加固效果检查，分别在注浆孔搭接位置上钻孔取

芯，观察岩芯，检查土体处理的连续性。将岩芯送实验室进行压力测试，最后用水泥砂浆

回填钻孔，抗压强度是否达到设计要求。

（2）到达端隧洞加固检测方法

在盾构到达端洞口处进行加固效果检查。

1）洞门加固效果检查内容：

①加固体强度。

②加固体整体性、均匀性。

③加固体中地下水含量情况。

2）检查方法

水平探孔共布设9个（中心1个，周边8个），均匀分部在盾构到达洞门墙内，水平

孔孔径42mm,每个水平探孔深4m。检测加固体的完整性及止水效果，要求无消泥、涌砂,

13

不塌孔，涌水量小于0.2L/min-m。钻探过程中要逐个进行，由上至下开孔，如出现有涌

水、涌砂现象应立即用木楔子或棉球进行封堵，然后采用注双液浆进行堵水加固，如涌水、

涌砂量较大应则需要在地面进行注双液浆进行加固或采用其它方法进行加固。

图5.2-3洞门检查孔布置图

5.2.3接收托架的安装

按照测量放样的基线将接收托架吊入井下就位后进行焊接，接收托架上的轨道中心与

实测洞门中心轴线重合，垂直方向低于设计高程15〜20mm。接收托架由30mm钢板和

20mm钢板焊接而成，形成箱式钢梁，在钢环上设置钢