盾構施工籌劃.ppt

1、天津地鐵6號線工程土建施工第9合同段,中鐵三局集團有限公司 天津地鐵6號線9合同段項目經理部 2013年8月13日,盾構選型匯報材料,中鐵三局集團有限公司,匯報內容,一、工程概況,1、工程概況,天津地鐵6號線9合同段工程位于河北區(qū)，南起北站站，沿呂緯路方向向北至南口站，全線均為地下線，總長1181m，本標段包括一個明挖車站、兩個盾構區(qū)間，分別為北站站新開河站、新開河站、新開河站南口路站。,區(qū)間設計為單圓盾構隧道，隧道內徑5.5m，襯砌管片厚度0.35m，環(huán)寬1.5m，單環(huán)管片由1個封頂塊、2個鄰接塊、3個標準塊組成，拼裝采用錯縫拼裝，管片連接采用彎螺栓連接，襯砌環(huán)采用標準環(huán)+左轉彎環(huán)+右轉彎環(huán)

2、組合。鋼筋砼管片強度等級為C50，抗?jié)B標號P10。,北站新開河站區(qū)間，設計里程為右線DK12+196.447DK12+490.147，右線區(qū)間全長293.7m；左線區(qū)間全長289.001m；采用盾構法施工。,2、區(qū)間工程,1）、新開河站北站區(qū)間工程,新開河北站站盾構區(qū)間 間,海韻家園,新開河站南口路站區(qū)間，設計里程為右線DK12+714.731DK13+540.874,右線區(qū)間全長826.143m；左線區(qū)間全長827.506m，采用盾構法施工。,2）、新開河站南口路站區(qū)間工程,二、水文地質情況,1、地質情況,根據勘察資料，區(qū)間場地埋深50.00m深度范圍內，自上而下包含以下土層: 1層雜填土;

3、2層素填土;1層粘土;1層粉質粘土;2層粉土;1層粉質粘土;3層粉土;4層粉質粘土;層粉質粘土;1層粉質粘土;2-1層粉砂;1層粉質粘土;2-2層粉砂;1層粉質粘土;111層粉質粘土;112層粉砂; 113層粉質粘土。 北站站六馬路站盾構區(qū)間隧道穿越地質有：粉質粘土、1粉質粘土、1粉質粘土、1j粉土。 六馬路站南口路站盾構區(qū)間隧道穿越地質有：4粉質粘土、1粉質粘土、2粉土。,2、水文情況,第一承壓含水層：2層粉土為承壓含水層。該承壓含水層水頭大沽標高約為0.10m。11-1層粉質粘土為承壓含水層隔水底板。 第二承壓含水層：112層粉砂為承壓含水層。該承壓含水層水頭大沽標高約為-1.00m。11

4、3層粉質粘土、121層粉質粘土為承壓含水層隔水底板。,三、周邊環(huán)境及風險源情況,北站新開河站區(qū)間側穿海韻家園，下穿五馬路、六馬路。該區(qū)間三級環(huán)境風險源1項，四級環(huán)境風險源3項。,1、新開河北站區(qū)間,1、盾構區(qū)間側穿海韻家園居民樓 盾構隧道左線依次側穿1幢9層居民樓、4幢6層居民樓、1幢8層居民樓，盾構隧道與居民樓最小水平凈距為4.3m；盾構隧道右線依次側穿2幢9層居民樓，盾構隧道與居民樓最小水平凈距為4.5m，風險源等級為級； 2、盾構區(qū)間側穿海韻家園居民樓 盾構隧道左線依次側穿1幢9層居民樓，盾構隧道與居民樓最小水平凈距為13.4m，風險源等級為級； 3、盾構區(qū)間側穿市運騰房地產開發(fā)有限公司

5、建筑物 盾構隧道右線側穿市運騰房地產開發(fā)有限公司建筑物，該處建筑物為1層磚混結構，盾構隧道距離建筑物最小水平凈距為3.9m，風險源等級為級； 4、盾構區(qū)間下穿市政管線 盾構隧道垂直下穿五馬路下方的1000雨水管800雨污合流管，隧頂至管底最小水平凈距為13.3m，風險源等級為級；,新開河站南口路站區(qū)間下穿八馬路、新開河、志成路，側穿市液力機械廠房、津裕大跨度廠房和津海大酒店，斜穿南口路，下穿永生里小區(qū)和50幢12層建筑物。該區(qū)間二級環(huán)境風險源3項，三級環(huán)境風險源6項，四級環(huán)境風險源1項。,2、新開河南口路站區(qū)間,1、盾構區(qū)間下穿新開河 隧道下穿河流，河底標高約-3.0m，隧道距河底最小豎向凈距

6、離約 10.1m，風險源等級III級; 2、盾構區(qū)間側穿志成路高架樁基 志成路高架樁基為直徑1.5m的鉆孔灌注樁，隧道側穿樁基，盾構隧道于樁基最小水平徑距約3.46m，風險源等級為III級； 3、盾構區(qū)間側穿市液力機械廠2層廠房 市液力機械廠2層廠房為磚混結構，廠房基礎不明，隧道側穿廠房，最小水平徑距離0m，風險等級III級； 4、盾構區(qū)間側穿天津津裕大跨廠房 天津津裕大跨廠房為1層磚混結構，廠房基礎不明，隧道下穿廠房，風險源等級III級； 5、盾構區(qū)間側穿津海酒店5層 津海酒店為5層磚混結構，隧道側穿該建筑物，基礎不明，最小水平徑距6.7m,風險源等級IV級； 6、盾構區(qū)間下穿永生里5層居民

7、樓 永生里5層居民樓為磚混結構，建筑物基礎不明，隧道下穿居民樓，風險源等級II級；,7、盾構區(qū)間下穿第一染整廠廠房 第一染整廠廠房為1層磚混結構，條形基礎，基底標高-1.5m，盾構隧道下穿該廠房，隧距離廠房基礎最小豎向凈距為7.9m，風險源等級II級； 8、盾構區(qū)間下穿5處50幢12層建筑物 盾構區(qū)間所下穿的約50幢12層建筑物均為磚混結構，隧距地面最小覆土深度約為10m,風險源等級II級； 9、盾構區(qū)間側穿4處約10幢12層建筑物 盾構區(qū)間所側穿的約10幢12層建筑物均為磚混結構，隧頂距地面最小覆土深度約為10m，風險源等級III級； 10、盾構區(qū)間下穿市政管線 區(qū)間垂直下穿八馬路下方180

8、01800雨污合流管，隧頂至管底豎向凈距約14m；區(qū)間垂直下穿志成路下方管線（DN2500水管源、DN529中壓燃氣管、DN1200輸配水管、DN2600水管源、DN1200輸配水管及DN630中壓燃氣管），隧頂至管底最小豎向凈距約5.8m；區(qū)間垂直下穿南口路下方DN1200輸配水管、1200雨污合流管、1200污水管，隧頂至管底最小豎向凈距約9m，風險源等級III級；,四、盾構籌劃工期安排及場地布置情況,盾構籌劃工期按地鐵三項目管理中心最新確定的工期計劃進行籌備，具體工期安排如下： 我項目部計劃投入2臺盾構機用于本合同段的施工，1臺為中鐵裝備6410盾構機，1臺為小松盾構機。小松盾構機用于掘

9、進六馬路北站區(qū)間的左右線及六馬路南口路左線，總掘進里程約1400m。中鐵裝備盾構機用于掘進六馬路南口路區(qū)間右線的800m。 總體安排為大小里程均在六馬路站始發(fā)，分別在北站和南口路站接收。在六馬路站配備2臺45噸龍門吊（出土口位置）及2臺16噸龍門吊（2個端頭井）進行出土、管片下放等相關作業(yè)。 2014年3月15日2014年5月15日，61天完成六馬路北站區(qū)間左線300m施工，工效為4.9m/天。（小松） 2014年6月10日2014年8月10日，61天完成六馬路北站區(qū)間右線300m施工，工效為4.9m/天。（小松） 2014年9月5日2014年12月15日，100天完成六馬路南口路區(qū)間左線80

10、0m施工，工效為8m/天。（小松） 2014年3月5日2014年7月25日，130天完成六馬路南口路區(qū)間右線800m施工，工效為6m/天。（中鐵裝備）,4.1、盾構工期籌劃,盾構施工籌劃圖,小松盾構,小松盾構,小松盾構,中鐵裝備盾構,4.2、盾構場地布置,在大小里程端頭井各布置一臺16噸龍門吊，在出土口位置布置2臺45噸龍門吊負責出土。,16t,管片及注漿布置圖,五、盾構機型號及參數,中鐵裝備盾構機,盾構主要參數,刀盤：輻條式刀盤，開挖直徑6410mm，開口率為43%； 主驅動：液壓驅動，總功率 630kW，預留 945kW； 刀盤轉速 3 rpm； 額定扭矩 5200kN.M，最大脫困扭矩

11、6100kN.M； 推進系統：最大推力 4255 T，最大推進速度 80mm/min； 螺旋輸送機：有軸式，內徑 800 mm；,中鐵裝備盾構機,盾構主機圖,中鐵裝備盾構機,刀盤開口率為43%，直徑為6410mm，用于軟土的盾構機刀盤均設計為大開口率，有利于降低刀盤扭矩 1）輻條式加小面板，6根輻條 2）刀盤重量35t,中鐵裝備盾構機,本工程地質主要為粉土、粉質粘土，安裝的刀具完全滿足本工程的需求，單線隧道最長為827.5m，掘進過程中不需要更換刀具。,土壓平衡掘進模式,設備具有可靠、靈敏的土壓平衡調節(jié)能力，保證開挖面的穩(wěn)定，與周圍的水土壓力保持平衡，控制地表、建構筑物及公路等沉降符合規(guī)范要求

12、；,被動鉸接與緊急密封裝置,前盾、中盾直徑為6400mm，中盾長度為2806mm，盾尾長度為3750mm,厚度為40mm，中盾和尾盾采用被動鉸接連接。 鉸接結構設計、鉸接密封性能參數 中盾和盾尾之間設計有兩道密封，一道為橡膠密封，一道為緊急氣囊密封，如下圖所示。正常情況下，橡膠密封起作用。在涌水或橡膠密封損壞需要更換時，使用緊急氣囊密封。通過調節(jié)調節(jié)塊的螺栓可以調節(jié)橡膠密封的壓縮量，從而調節(jié)中盾與尾盾之間的密封間隙。,管片拼裝,拼裝機具有6個自由度。 管片抓舉采用機械式，抓緊狀態(tài)檢測采用壓力繼電器檢測，具有聯鎖功能。 推進油缸行程為2150mm。盾構同時具備安裝1.2米和1.5米管片的能力。,

13、盾構管片采用1.5m寬度管片，管片內徑5.5m，外徑6.2m，管片厚度35cm,螺旋輸送機,防噴涌設計：采用兩道下出渣方式，兩道閘門呈相反方向，當兩道閘門同時開啟時渣土沿曲線流動，起到一定的減壓作用，從而起到防噴涌作用 當使用一道門時，另一道閘門起到備用作用，并且兩道閘門可實現單獨控制。,內徑 800 mm，最大扭矩115kNm，最高轉速25r/min，最大通過粒徑300560mm 螺旋輸送機具備自動伸縮功能，前端土倉內設置一道閘門，后端設置兩道閘門，且具備斷電自動關閉功能,超前注漿、超前地質探測,根據超前注漿的影響區(qū)域，沿中盾盾殼圓周上半部180范圍內設計6根超前注漿管，可對地質進行超前鉆探

14、、注漿加固。同時在盾體壓力隔板上布置7個超前注漿孔，可通過刀盤開口往隧道正前方鉆孔及加固,后配套系統,總長度約70m，共5個臺車 添加劑注入系統 同步注漿系統 自動導向系統（演算工房） 控制系統、數據采集系統 有害氣體檢測系統,泡沫、膨潤土等添加劑注入系統,添加劑注入口 刀盤前面共設置了5個添加劑注入口，其中3個為專用泡沫口； 2個為專用的膨潤土注入噴口，將泡沫與膨潤土同時輸送到刀盤前部以利渣土攪拌，加強改良效果，減少刀具磨損。,具有自動及手動控制模式，能自動控制推進力、刀盤扭矩、推進速度、土倉壓力、螺旋輸送機轉速、閘門開度等參數,控制系統,同步注漿系統（內置注漿管路）,適應性分析,刀盤設計和

15、刀具布置適應天津地質條件正常掘進要求； 刀盤扭矩滿足掘進需求，推進系統推力滿足掘進需求； 螺旋輸送機出碴能力滿足掘進需求； 同步注漿能力滿足最大掘進速度的需求。,中鐵裝備盾構機針對本項目設計的盾構機，能很好的適用于本項目。,小松盾構機,盾構主要參數,刀盤：輻條式刀盤，開挖直徑6340mm，開口率為44%； 主驅動：變頻驅動，總功率 640kW； 刀盤轉速：0 - 1.3 rpm； 額定扭矩 5147kN.M，最大扭矩 6176kN.M ； 推進系統：最大推力 37730kN，最大推進速度 80mm/min； 螺旋輸送機：有軸式，內徑 650 mm；,小松盾構機,盾構主機圖,小松盾構機,刀盤開口

16、率為44%，直徑為6340mm 輻條式+小面板，6根輻條,小松盾構機,本工程地質主要為粉土、粉質粘土，安裝的刀具完全滿足本工程的需求，單線隧道最長為827.5m，掘進過程中不需要更換刀具。,標準刀 78把 保護刀 12把 先行刀 66把 邊刮刀 16把 中心刀 1把 超挖刀 2把,土壓平衡掘進模式,設備具有可靠、靈敏的土壓平衡調節(jié)能力，保證開挖面的穩(wěn)定，與周圍的水土壓力保持平衡，控制地表、建構筑物及公路等沉降符合規(guī)范要求,主動鉸接,前中盾長度為4515mm，盾尾長度為3635mm,厚度為40mm 中盾和尾盾采用主動鉸接連接，鉸接油缸安裝在前后殼體上、鉸接處有防水密封。,管片拼裝,拼裝機具有6個

17、自由度。 管片抓舉采用機械式，抓緊狀態(tài)檢測采用壓力繼電器檢測，具有聯鎖功能。 更換所有短的推進油缸為行程為2150mm的油缸。盾構具備安裝1.5米管片的能力。,盾構管片采用1.5m寬度管片，管片內徑5.5m，外徑6.2m，管片厚度35cm,螺旋輸送機,內徑 650 mm，最大扭矩37.1kNm，最高轉速18r/min 螺旋輸送機可改造為具備自動伸縮功能，并設置前后兩道閘門及具備自動關閉功能，已與廠家確定改造方案。,超前注漿、超前地質探測,沿切口環(huán)四周布置有徑向注漿管，可對地質進行超前鉆探、注漿加固。,后配套系統,添加劑注入系統 同步注漿系統 自動導向系統（演算工房） 控制系統、數據采集系統 增

18、加有害氣體檢測系統,泡沫、膨潤土等添加劑注入系統,具有膨潤土注入系統 具有泡沫注入系統 刀盤有5個注入孔,注入孔,具有自動及手動控制模式，能自動控制推進力、刀盤扭矩、推進速度、土倉壓力、螺旋輸送機轉速、閘門開度等參數,控制系統,同步注漿系統,按日本制式設計的盾構注漿管均為外置包管形式，日本制式盾構外徑較小，因此總開挖土方、建筑間隙、注漿填充量均較歐洲制式盾構少，從而有利于減小周圍土體擾動、減少地面二次沉降、提高隧道成環(huán)質量。通過控制盾構進出洞姿態(tài)，外置注漿管盾構在各地軟土隧道施工中廣泛應用，實際效果良好，能夠保證工程建設質量。 盾構進出洞時，確保端頭加固效果良好，能夠保證工程安全。,同步注漿系統,適應性分析,刀盤設計和刀具布置適應天津地質條件掘進要求； 刀盤扭矩滿足掘進需求，推進系統推力滿足掘進需求； 螺旋輸送機出碴能力滿足掘進需求； 同步注漿能力滿足最大掘進速度的需求； 添加劑注入效果好。,選用的小松盾構機能很好的適用于本項目。,六、施工中需采取的措施,（1）、盾構過新開河前只有近29m的試驗段，負環(huán)管片尚未拆除，此時需通過對地表的監(jiān)測情況及六南區(qū)間左線已推盾構的參數情況來確定中鐵裝備盾構的參數設置，確保參數設置合理。 （2）、盾構頂部距河床底部僅有約10m距離，在盾構通過新開河期間，要加強水位監(jiān)測及河床的沉降監(jiān)測。 （3）、盾構過新