苏州市轨道交通4号线Ⅳ-TS-1标土建工程盾构机改造方案

苏州市轨道交通4号线Ⅳ-TS-1标土建工程盾构机改造方案1目录1.区间情况介绍............................................................................................................21.1区间隧道情况.................................................................................................21.2工程地质及水文.............................................................................................32.改造方案编制说明....................................................................................................52.1编制目的..........................................................................................................52.2主要技术依据..................................................................................................62.3编制原则..........................................................................................................63.盾构设备情况............................................................................................................63.1盾构机类型......................................................................................................63.2盾构机主要参数..............................................................................................63.3盾构机改造......................................................................................................93.3.1同步注浆系统改造...............................................................................93.3.2盾构刀盘改造.....................................................................................173.3.3阀门改造.............................................................................................18苏州市轨道交通4号线Ⅳ-TS-1标土建工程盾构机改造方案21.区间情况介绍1.1区间隧道情况元和停车场出入场线盾构区间：采用一台盾构机掘进，线路从出入场线盾构井出场线线始发，向南延伸以R=345曲线转向西，然后以直线下穿黄埭塘，接着下穿苏虞张公路，再以直线接至苏虞张公路站。然后调头再从苏虞张公路站入场线始发，向东延伸再次穿越苏虞张公路，然后左转到达出入场线盾构井，本区间出入段线总长1891.849m。苏虞张路站～苏蠡路站区间：本区间线路区间从苏蠡路站右线始发后，以R=450曲线右转下穿大片1～2层民房、厂房以及农田后以缓和曲线接至苏虞张路站。然后调头再从苏虞张路站左线始发，左转到达苏蠡路站。右线长819.916m，左线长795.813m，左右线总长1615.729m盾构区间参数详见表1-1“盾构区间参数表”。表1-1盾构区间参数表项目盾构井～苏虞张路站苏虞张路站～苏蠡路站区间起始位置本区间线路从苏虞张路站出站后以直线下穿苏虞张公路，接着以R-350曲线（入线段）转向北，下穿黄埭塘后，再以直线接至盾构工作井。本盾构区间线路从苏虞张路站出发后，以R=450曲线下穿大片1～2层民房、厂房以及农田后以缓和曲线接至苏蠡站。线路里程（ｍ）右RCK0+246.010～右RCK1+200.000，右线长953.99m左CCK0+246.010～左CCK1+183.826,左线长937.859m左DK0+585.633～左DK1+405.549,左线长819.916m右DK0+585.633～右DK1+405.549,右线长795.813m曲线最小曲线半径350m最小曲线半径450m线间距9.111～13.816m14～15.668m坡度“V”型，最大纵坡22.2‰，最小坡度5‰“V”型，最大坡度25.3‰，最小坡度3.5‰埋深5～11.6m9.0～16.1m联络通道及泵房1处1处管片6块厚度350mm、环宽1.2m的环形预制钢筋混凝土管片，错缝拼装，组成外径6.2m，内径5.5m的圆形单洞隧道。苏州市轨道交通4号线Ⅳ-TS-1标土建工程盾构机改造方案3本工程的管片用量为2919环，详见表2-2“区间隧道管片数量表”。衬砌的设计强度为C50，抗渗强度等级为S10。衬砌每环宽1.2m，由封顶块（K），领接块（B1、B2），标准块（A1、A2、A3）构成。纵、环向均采用M30弯螺栓连接。衬砌接缝间防水采用由三元乙丙橡胶制成的弹性密封垫。1.2工程地质及水文（1）工程地质条件根据江苏省苏州地质工程勘察院提供的《苏州轨道交通4号线（主线）岩土工程初步勘察报告》（勘察编号：2010－K－310）钻探结果显示，拟建轨道交通4号线的沿线70.3m以浅地基土土层为第四系全新世至早更新世沉积的疏松沉积物，以粘性土为主，间夹砂性土。根据地质资料，本区间地层层序自上而下依次为：①1淤泥层：灰黑色，流塑，富含有机质，有腥臭味，有时含少量碎石及生活垃圾，主要分布在沿线各河道内，层厚0.30～0.50m，层底标高-0.25～0.05m，压缩性高，工程特性极差。①3素填土层：褐黄～灰～灰黄色，松散～松软，以粘性土为主，含植物根茎，夹少量碎石砖，局部勘探点表层含建筑垃圾及夹淤泥层，属第四纪全新世（Q44）近代人工堆积物，层厚1.00～8.10m，层底标高-4.79～1.77m。③1粘土：褐黄～灰黄色，可塑为主，局部硬塑，含铁锰质结核，夹灰色条纹。为第四纪晚更新世（Q32-3）冲湖积相沉积物，层厚1.90～4.20m，层顶标高-2.40～-1.76m。③2粉质粘土：灰黄～青灰，可塑为主。含铁锰质斑点及灰色团块，下部夹薄层粉土，局部粉土含量高。为第四纪晚更新世（Q32-3）冲湖积相沉积物，层厚1.00～6.30m，层顶标高-5.44～-2.03m。③3粉土：灰黄～灰色，稍~中密，饱和。夹少量薄层粉质粘土，含云母碎片，标贯击数平均值N＝16.0。为第四纪晚更新世（Q32-3）冲湖积相沉积物，层厚1.00～4.60m，层顶标高-8.91～-4.40m。④2粉砂或粉土：灰黄～灰色，中密为主，饱和。夹薄层粉质粘土，局部为粉砂，含云母碎片，标贯击数平均值N＝16.6，为第四纪晚更新世（Q32-2）海陆交互相沉积物，层厚0.90～9.00m，层顶标高-10.55～-6.24m。苏州市轨道交通4号线Ⅳ-TS-1标土建工程盾构机改造方案4⑤1粉质粘土：灰色，软塑～流塑。薄层理发育，夹少量粉土薄层。为第四纪晚更新世（Q32-2）海陆交互相沉积物，层厚1.50～18.80m，层顶标高-18.89～-7.33m。⑥1粘土：暗绿～灰黄色，可塑～硬塑。含灰色团块、条纹、铁锰质斑点，下部见铁锰质结核，偶夹薄层粉质粘土。为第四纪晚更新世（Q32-1）冲湖积相沉积物，层厚1.90～10.80m，层顶标高-21.10～-13.40m。⑥2粉质粘土夹粘土：灰黄～青灰，可塑为主，局部软塑。含铁锰质斑点，局部粉粒含量高，下部夹少量薄层粉土。为第四纪晚更新世（Q32-1）冲湖积相沉积物，层厚3.50～15.40m，层顶标高-31.04～-21.96m。⑦1粉质粘土：青灰～灰色，软塑～流塑。薄层理发育，夹少量薄层粉土。为第四纪晚更新世（Q32-1）冲湖积相沉积物，层厚1.40～13.50m，层顶标高-36.32～-27.39m。⑦2粉土或粉砂：灰色，密实为主，饱和。局部为粉砂，相城段以粉土夹粉质粘土为主，粉砂主要矿物成分为石英、长石，含云母碎片，为第四纪晚更新世（Q32-1）冲湖积相沉积物，层厚2.10～7.80m，层顶标高-38.37～-27.90m。⑦3粉质粘土：青灰～灰色，软塑。薄层理发育，夹少量薄层粉土。为第四纪晚更新世（Q32-1）冲湖积相沉积物，层厚2.70~11.40m，层顶标高-41.69～-34.50m。（2）水文地质条件根据埋藏特征，可将地下水分为孔隙潜水含水层、微承压含水层、承压含水层。（1）孔隙潜水含水层潜水含水层主要由全新统Q4填土层组成，勘察期间苏州测得潜水稳定水位为地面下1.0~1.50m左右，标高1.46～1.48m，据区域水文资料，苏州市历史最高潜水位为2.63m，近3～5年最高潜水位2.50m（1985国家高程基准），最低潜水位标高为0.21m，潜水位年变幅一般为1～2m。（2）微承压水微承压水含水层由晚更新世沉积成因的③3、④3粉土、④2粉土或粉砂层组成，其隔水顶板为③1、③2粘性土层，隔水层底板为⑥1、⑥2粘性土层，具微苏州市轨道交通4号线Ⅳ-TS-1标土建工程盾构机改造方案5承压性。据实测结果，微承压水水头标高在-0.20～1.90m，该层为对车站基坑开挖有直接影响的含水层。富水性主要受含水介质厚度制约。该含水层的补给来源主要为潜水和地表水。（3）承压水根据钻探结果，本次补充勘察范围内承压水含水层由晚更新世沉积成因的土层组成，主要为⑦2粉土或粉砂及⑨粉土、粉土夹粉质粘土层，具承压性，属于本区第I承压水。据4号线实测资料，其水头标高在-0.225～-2.92m之间。该含水层的补给来源主要为承压水的越流补给及地下迳流补给，以地下迳流及人工抽吸为主要排汇方式。据区域资料，承压水水头标高在-2.70m左右，年变幅1m左右。（4）环境水及土的腐蚀性评价根据气象资料，本地区干燥度指数小于1.5，属湿润区，场地土层含水量一般大于30%，因此可判定本地区环境类型为Ⅱ类。根据4号线主线初勘施工时所取潜水及地表水、微承压水水样水质分析结果，补充勘察范围内地表水对混凝土有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋有微腐蚀性。潜水对混凝土有微腐蚀性，长期浸水环境中对钢筋混凝土结构中钢筋有微腐蚀性，干湿交替环境中对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性。微承压水对混凝土有微腐蚀性，长期浸水环境中对钢筋混凝土结构中钢筋有微腐蚀性，干湿交替情况下有微腐蚀性。苏州地区系水网化平原区，地下水位埋深较浅，据本地区气象条件，结合场地环境及环境水腐蚀性评价结果，经综合判别，场地土（包括地下水位以下及地下水位以上土体）对混凝土有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋有微腐蚀性。2.改造方案编制说明2.1编制目的元和停车场出入场线盾构穿越黄埭塘、苏虞张公路，苏虞张路站～苏蠡路站盾构穿越大量1～2层民房及厂房等施工风险较大。为了使盾构顺利穿越以上特殊区域，需对盾构机进行改造以满足施工需要制定本方案。苏