广州至佛山段地铁施工1标段土建工程盾构始发方案

珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段施工1标段土建工程盾构机始发方案1广东水电二局股份有限公司一、工程简介【魁奇路站～祖庙站盾构区间】属珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段，地处佛山市汾江南路至建新路。线路出魁奇路站后，沿汾江路一直向北行进，过季华园站和同济路站后，线路转东下穿密集房屋后，向东转入建新路到达祖庙站。本标段盾构施工场地位于魁奇路站，工程施工交通条件便利。吊出井位于祖庙站。本标段工程主要由两组双孔单线盾构隧道区间组成，全长6988.6072延米。主要附属工程包括联络通道5个，废水泵房3个，其中YDK1+305、YDK2+702.096、YDK3+808.295里程的联络通道与废水泵房合建。工程范围见示意图1.1.1【魁奇路站～季华园站区间】：左右线总长2602.0358m，左线为直线，右线有2个R＝2500m的平面曲线，曲线总长120.722m，占区间总长度的4.6％。线路位于城市主要交通道路汾江南路下，场地地形起伏小，地面高程为6.9～8.4m，线间距13～15m。工程范围示意图魁奇路站左线全长1301.0358m区间起点里程YCK0+602.15季华园站同济路站祖庙站YCK1+903.2YCK2+047.8YCK3+238.5YCK3+388.9YCK3+378.1区间终点里程YCK0+841YCK1+305YCK2+200YCK2+702.096YCK3+808.295联络通道联络通道与废水泵房合建联络通道联络通道与废水泵房合建联络通道与废水泵房合建右线全长1301.5m右线全长1190.7m右线全长989.2m左线全长1190.8134m左线全长1015.808m珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段施工1标段土建工程盾构机始发方案2广东水电二局股份有限公司1.2【季华园站～同济路站区间】：本区间左右线长度为2381.5134m。区间线路平面上共有2个曲线段，曲线半径为3000m。线路位于城市主要交通道路汾江中路下，场地地形起伏小，地面高程为6.9～8.4m，线间距为13m。1.3【同济路站～祖庙站区间】：本区间左右线长度为2005.008m。区间线路平面上共有2个曲线段，曲线半径分别为2000m和300m。线路一部分位于城市主要交通道路汾江中路下，一部分穿过地面建筑物，场地地形起伏小，地面高程为6.9～9.4m，线间距为13.18m。1.4【魁奇路站～季华园站区间】：隧道最大覆土厚度为17.2m，最小为9.2m。隧道最大纵坡为23.5‰，对应坡长为250m。在区间最低点设区间泵房及联络通道。【1.5【季华园站～同济路站区间】隧道最大纵坡为23.2‰，对应坡长为260m。在区间最低点设区间泵房及联络通道，隧道最大覆土厚度为17.2m，最小为9.2m。1.6【同济路站～祖庙站区间】隧道最大纵坡为29‰，对应坡长为220m。在区间最低点设区间泵房及联络通道，隧道最大覆土厚度为17.2m，最小为9.2m。区间隧道的纵坡设计基本避开了不良地质。二、施工总体筹划根据工期要求和具体的场地接口条件，采用两台三菱φ6260EPB土压平衡盾构机进行施工。盾构机由魁奇路站始发，过季华园站、同济路站，至祖庙站吊出。盾构吊出井于2007年10月22日移交，计划左线盾构机于2007年11月10日进场拼装，2007年12月10日始发；右线盾构机计划于2007年11月30日进场拼装，2007年12月30日从右线始发。三、盾构机始发方案3.1.盾构机始发次数3.1.1第一次从魁奇路站始发3.1.2第二次过季华园站后，在季华园站北端始发3.1.3第三次过同济路站后，在同济路站北端始发3.2始发流程盾构始发的主要内容包括：安装盾构机始发台、盾构机组装就位和调试、安装洞门密封圈、安装反力架、拼装负环管片、拆除洞门围护结构、盾构机贯入作业面加压和掘进等。始发流程如图所示。珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段施工1标段土建工程盾构机始发方案3广东水电二局股份有限公司四、魁奇路站始发4.1始发台的安装始发台采用钢结构形式（具体见附图），主要承受盾构机的重力和推进时的摩擦力。由于盾构机重达300多吨，所以始发台必须具有足够的刚度、强度。此外，在始发台的两侧每隔1.5m加设200H型钢作为横向支撑，支撑在车站结构的地梁上，提高始发台的稳定性。在安装始发台前先由测量组在车站底板设立控制护桩，根据护桩精确定位始发台的高程和左右位置。然后由工班将始发台安设在预定的位置上，并由测量组进行复核，在完成定位之后，将始发台固定。在盾构机主机组装时，在始发台的轨道上涂硬质润滑油以减小盾构机在始发台上向前推进时的阻力。盾构机在始发井的始发位于直线段，始发台同车站端墙垂直。始发台的坡度（即盾构机的中心坡度）与隧道设计轴线坡度基本保持一致。4.2盾构机的下井、组装及调试盾构机进场之后，用250T履带式吊机吊运至井下始发台上进行组装，始发之前须对盾构机进行调试，以确保盾构掘进时能正常运转。（详见盾构机吊装方案）4.3安装反力架反力架提供盾构机推进时所需的反力，因此反力架具有足够的刚度和强度。反力架支撑在底板和中板上，反力架的纵向位置保证负一环砼管片拆除后浇注洞门时满足洞门盾构机始发流程图安装盾构始发台盾构掘进机组装和调试安装洞门密封圈组装反力架拆除围护结构盾尾通过洞门、背衬回填、注浆始发端隧道地层加固负环安装，导轨，掘进珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段施工1标段土建工程盾构机始发方案4广东水电二局股份有限公司的结构尺寸和连接要求以及支撑的稳定性。反力架的横向位置保证负环管片传递的盾构机推力准确作用在反力架上。安装反力架时，先用经纬仪双向校正两根立柱的垂直度，使其形成的平面与盾构机的推进轴线垂直。为了保证盾构机始发姿态，安装反力架和始发台时，反力架左右偏差控制在±10mm之内，高程偏差控制在±5mm之内，上下偏差控制在±10mm之内。始发台水平轴线的垂直方向与反力架的夹角＜±2‰，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差＜2‰，水平偏差＜±3‰。4.4洞门密封装置的安装为了防止盾构始发掘进时泥土、地下水从盾壳和洞门的间隙处流失，以及盾尾通过洞门后背衬注浆浆液的流失，在盾构始发时需安装洞门临时密封装置，临时密封装置由帘布橡胶、扇形压板、垫片和螺栓等组成。为了保证在盾构机始发时快速、牢固地安装密封装置，在车站施工时在预留洞门处预埋环状钢板，洞门预埋件的结构尺寸见图。密封装置安装前应对帘布橡胶的整体性、硬度、老化程度等进行检查，对圆环板的成圆螺栓孔位等进行检查，并提前把帘布橡胶的螺栓孔加工好。盾构机进入预留洞门前在外围刀盘和帘布橡胶板外侧涂润滑油以免盾构机刀盘挂破帘布橡胶板影响密封效果。当盾构机刀盘进入洞门后将扇形压板置于外侧并用螺栓固定；当盾构机主机全部通过洞门后将扇形压板置于内侧靠在负环管片的外表面，起到防止泥水、浆液流失的作用，从而减少始发时的地层损失。预埋环板A环形密封橡胶带固定环板B扇形压板120-M20×85120-ф20锚筋环板装配图ф12预埋连接筋内衬墙90°ф6500ф6600ф680030025602519164.5洞门钢筋砼凿除凿除围护结构的主要目的是割掉盾构机通过范围内的钢筋，使盾构机顺利进入端头加固区。根据车站施工图纸，盾构机始发时的车站围护结构为φ1000mm钻孔灌注桩。洞口凿除分两部分进行：A部分先进行凿除。B部分在盾构推进前再快速凿除。珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段施工1标段土建工程盾构机始发方案5广东水电二局股份有限公司75025066006600施工时先凿除钻孔桩砼750mm厚，并将外层钢筋焊割掉。当盾构机推进至洞门时将剩余的钢筋焊割掉，并进行剩余围护结构的凿除。凿除施工时在盾构机与掌子面之间搭建脚手架，采用人工用高压风镐进行凿除围护结构砼施工，凿除按照从下往上、从中间往两边的顺序进行，凿除的范围为预留洞门轮廓线内的围护结构。拆除工作保证围护结构钢筋全部切断，以避免盾构刀盘被围护结构的钢筋挂住。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。4.6始发前的准备工作4.6.1负环管片为标准环管片。管片为300mm厚，内径为5400mm，外径为6000mm。在拼装负七环负环管片前，在盾尾管片拼装区下部180度范围内安设7根长1.4m、30mm厚的钢管（盾尾内侧与管片间的间隙为30mm）。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，由于始发支座轨道与管片外侧有130mm的空隙，为了避免负环管片全部推出盾尾后下沉，在始发台导轨上架设管片托架，将负环砼管片托起。负六环以前管片将采用通缝拼装。具体见附图2。4.6.2始发台要具有相当的强度、刚度和稳定性。始发台导轨必须顺直，并严格控制其标高及中心轴线。始发时将始发台导轨抬高20mm，并在台轨道上涂抹硬质润滑油，以减少盾构推进阻力。4.6.3始发前在刀盘边缘和密封装置（帘布橡胶）上涂抹油脂，避免刀盘上刀头损坏洞门凿除示意图拼装负环管片珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段施工1标段土建工程盾构机始发方案6广东水电二局股份有限公司洞门密封装置。4.6.4在洞门结构底部安装导轨，防止盾构低头。4.7盾构机始发掘进当盾构机的刀盘部分切入帘布橡胶板并抵达掌子面时，由于盾构机没有进洞后周围岩土侧压力的磨擦作用，且盾构油缸的推力和掌子面通过刀盘的反力都很小，所以，在试运转时应使刀盘慢速旋转，且要正、反向旋转，使盾构姿态正确。进洞后，根据洞门岩层土体加固情况设定土压。盾构推进速度不宜过快，盾构机总推力不大于1000T。盾构机坡度略小于设计坡度，待盾构机出加固区之后，根据土层情况调整铰接油缸行程进行纠偏。当盾尾进入洞门后，及时调整扇形压板的位置将洞门封堵严实，以防洞口漏泥水、漏浆从而减少地层的损失。在掘进过程中，根据情况在盾构机正面及混合仓内加入泡沫剂、高分子材料以改善碴土性能。在施工过程中，应根据地表的监测信息对土压设定值以及推进速度等施工参数作及时的调整。始发的具体步骤如下：⑴盾构机主机与设备桥连接，后续台车为1～10#台车。根据业主协调提供始发车站长度为110m，后续台车可以一次性全部下井。⑵由于盾构出碴口位置与盾构始发井之间长度所限，始发阶段在第七号台车上安装皮带输送机作为出碴设备。8～10#台车需拆除上部连接钢架，以便碴斗吊出。⑶电机车配置为五个碴土车，两台管片车，一台砂浆车，形成一列完整配置。⑷管片和碴土的吊装均通过出碴口进行起吊。⑸盾构机掘进100m后，拆除反力架和负环管片。⑹注浆材料配比根据试验进行确定，分洞口段、一般段及补强注浆三种情况，初凝时间控制在3～10小时，抗压强度不小于1.2Mpa。洞口段注浆材料初凝时间相对取小值。双液注浆一般在地质条件较差和出现较大涌水情况，初凝时间控制在5～15s。4.8测量系统及数据采集4.8.1隧道导向系统采用日本演算工房隧道导向系统，自动定位，掘进程序软件及评估，PC机共同完成盾构掘进的立体方位和走向的最新信息，并自动适时向转向控制机构下达调整指令，以便将盾构机掘进方向控制在设计的线路公差范围之内。始发掘进前应正确的输入控制点坐标、轴线、坡度等有关数据信息，并制定出如果导向系统出错时的人工测量方案和设备、人员。在始发100m范围内采用人工测量对自动测量系统进行校核。4.8.2数据采集珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段施工1标段土建工程盾构机始发方案7广东水电二局股份有限公司始发及掘进过程中，通过盾构机配置的数据采集系统获得大量的有关盾构掘进的资料，同时对地表及建筑物特别是重要建筑物进行全天候监测，并与盾构掘进参数相关联，从而制定一套盾构掘进参数设置与建筑物变形控制关系图表，指导施工。洞内掘进控制与洞外建筑物监控量测及盾构机和管片姿态统一协调。监控数据必须及时传入洞外控制室，采用住处网络技术进行控制。在安装负环管片时,应对每环管片都采取人工测量的方法,对管片的位置和姿态进行测量,并以最快的速度指导施工,确保盾构机按设计线路掘进。4.9盾构机始发推进要点⑴由于始发时盾构机与地层间摩擦