范文一:盾构掘进施工方案
目 录
一、 编制说明 ......................................................................................................... 3
1、 编制依据 ....................................................................................................... 3
2、 编制原则 ....................................................................................................... 3 二、 工程概况 ......................................................................................................... 3
1、 标段工程位置 ............................................................................................... 3
2、 工程水文地质情况 ....................................................................................... 4
2.1、 工程地质............................................................................................ 4
2.2、 岩土层岩性特征................................................................................ 5
2.3、 围岩分类............................................................................................ 7
2.4、 水文地质............................................................................................ 7
3、 风险分析 ....................................................................................................... 7 三、 施工总体安排 ................................................................................................. 8
1、 工期安排 ....................................................................................................... 8
2、 施工组织机构 ............................................................................................... 8
2.1、 项目管理组织机构............................................................................ 8
2.2、 劳动力组织........................................................................................ 8 四、 正常掘进施工 ................................................................................................. 9
1.1、 盾构正常掘进参数设定.................................................................... 9
1.2、 盾构下穿过街通道和排水管道施工参数设定................................ 9
1.3、 盾构在覆土最薄处掘进参数设定.................................................. 10
1.4、 主要的参数调整优化措施.............................................................. 10
2、 碴土改良 ..................................................................................................... 10
2.1、 碴土改良的作用.............................................................................. 10
2.2、 碴土改良的方法.............................................................................. 11
2.3、 碴土改良的主要技术措施.............................................................. 11
3、 盾构机同步注浆和二次补充注浆 ............................................................. 11
3.1、 同步注浆.......................................................................................... 12
3.2、 注浆主要施工参数.......................................................................... 12
3.3、 二次注浆.......................................................................................... 13
4、 停机措施 ..................................................................................................... 13
5、 地表变形预测、控制及监测反馈 ............................................................. 14 五、 盾构下穿过街通道和污水管道施工 ........................................................... 15
1、 隧道轴线控制 ............................................................................................. 15 1、 参数设定和优化 ........................................................................................... 9
2、 土仓压力控制 ............................................................................................. 15
3、 注浆控制 ..................................................................................................... 15
4、 泥浆质量控制 ............................................................................................. 15
5、 地面监护措施 ............................................................................................. 16
6、 地面监测 ..................................................................................................... 16 六、 施工管理措施 ............................................................................................... 16
1.1、 质量管理组织机构.......................................................................... 16
1.2、 质量管理措施.................................................................................. 17
1.3、 施工过程中的质量控制.................................................................. 18
2、 安全生产管理 ............................................................................................. 21
2.1、 安全生产目标及保证体系.............................................................. 21
2.2、 安全防范措施.................................................................................. 27
2.3、 安全注意事项.................................................................................. 29 七、 应急预案 ....................................................................................................... 30
1、 风险的预防措施 ......................................................................................... 30
2、 应急准备 ..................................................................................................... 30
2.1、 项目部领导小组.............................................................................. 30
2.2、 项目部组织机构框图...................................................................... 30
2.3、 项目领导小组成员及组织机构各部门职责.................................. 31
2.4、 应急物资与设备保障...................................................................... 32
3、 现场应急处置 ............................................................................................. 33
4、 工程风险应急处理预案 ............................................................................. 33
4.1、 盾构掘进过程中发生地面塌陷应急措施...................................... 33
4.2、 周边建筑物倾斜、坍塌应急措施.................................................. 34
4.3、 掌子面失稳塌方应急措施.............................................................. 34
4.4、 地面沉降过大应急措施.................................................................. 35
4.5、 帘布板漏浆处理措施...................................................................... 35
4.6、 盾构位置偏离过大控制措施.......................................................... 35
4.7、 管线保护及处理措施...................................................................... 36
4.8、 盾构刀具磨损预防措施.................................................................. 36 八、 媒体机构、信息发布管理 ........................................................................... 37 1、 工程质量保证措施 ..................................................................................... 16
一、 编制说明
1、编制依据
(1)长沙市轨道交通1号线一期工程土建施工第7合同段招标文件及招标补遗文件;
(2)长沙市轨道交通1号线一期工程土建施工第7合同段设计图纸及设计说明;
(3)招标文件明确要求执行的有关法律、法规、技术及规范标准;
(4)现场踏勘及走访调查获取的资料;
(5)《长沙市轨道交通1号线一期工程土建施工第7合同段施工组织设计》;
(6)我单位在地铁及地下工程领域的施工经验;
(7)我单位施工技术水平、既有装备水平及装备投入能力;
(8)盾构机相关设计图纸。
2、编制原则
(1)满足业主的要求;
(2)遵循安全质量为核心的原则,工期服从安全质量,通过加大资源投入和加强技术管理确保施工安全与质量。
(3)遵守国家、地方法律法规,达到技术标准和规范标准;
(4)结合工程实际,使施工总体部署合理、资源配置优化,施工方法科学、工艺成熟先进。
(5)全面推行标准化管理的原则,坚持管理制度,人员配备,现场管理和过程控制四个标准化,以工厂化、专业化、机械化和信息化作为支撑手段,落实闭环管理,全面推进标准化管理。
二、 工程概况
1、标段工程位置
长沙市轨道交通1号线一期工程土建施工第七标段,包括铁道学院站(地下三层)、南湖路站~黄土岭站~涂家冲站~铁道学院站区间(盾构法),施工场址从铁道学院至南湖路,沿芙蓉南路呈南北走向。
本标段包括一站(铁道学院站)、三区间(黄土岭站~南湖路站区间、涂家
冲站~黄土岭站区间、铁道学院站~涂家冲站区间)。如下图示意。
黄土岭站~涂家冲站盾构区间:左、右线路起、终点里程分别为ZDK22+518.458~ZDK23+105.2、YDK22+516.691~YDK23+105.2,左线全长572.441m(短链14.301m),右线全长581.520m(含短链6.989m)。区间覆土约为5.5m~11m。
黄土岭站~涂家冲站区间沿芙蓉中路由北向南延伸,北起赤黄路,南至新建西路。该区间为城市中心区,建筑物较多两侧商铺林立。根据资料收集和现场调查,区间途经星城旺座、省脑科医院、湖南省移动通讯指挥中心及金盆公寓等,并下穿过街通道和污水管道,进入黄土岭站。局部地下管线对工程施工有一定的影响。
2、工程水文地质情况
2.1、 工程地质
黄土岭站~涂家冲站区间位于长沙市芙蓉区境内,沿线主要为湘江IV~V级侵蚀冲积阶地,地形较开阔平整,地面标高66.29~73.37m。区间线路出黄土岭站后,沿芙蓉路向南前行至涂家冲站,芙蓉路为长沙市主干道,两侧建筑密集。
湘江IV~V级阶地覆盖层主要由第四系中更新统洞井铺组地层组成,网纹状粉质粘土、砂砾石层组成,具明显的二元结构。
黄土岭站~涂家冲站区间隧道基本处于全断面砂卵石中,地层稳定性较差,渗透系数大。
详见黄土岭站~涂家冲站区间纵断面图。
2.2、 岩土层岩性特征
根据野外钻探情况,沿线可分为5个岩土层(不含亚层),每个岩土层分别按岩土层代号、岩土名、时代成因、岩性描述如下:
1、人工填土<1-2-1>:主要由粘性土、砂土混碎石、砼块等建构筑物垃圾等,杂色,硬质物含量介于30%~50%,地表表部多分布有0.20~0.80m厚的砼,实测标贯击数8~13击,平均9.6击,全线均有分布,其分布厚度与地貌特征、沿线建筑物分布有关,层厚0.80~8.40m,平均3.67m。
2、粉质粘土<3-1>:褐红、褐黄色夹灰白色,硬塑状态,局部呈可塑状态,底部含约15%砂或卵石,切面稍有光滑,具网纹状结构,摇震无反应,具中等干强度及中等韧性,实测标贯击数13~18击,平均15.7击。
该层在场地内局部分布,钻孔M1Z3-CXD-01、02、08、10、11、12、14、16,M1S3-CXD-13、13-2,M1Z2-CJD-02、03共12个钻孔遇见,一般位于隧道结构顶板之上,层厚0.80~5.20m,平均2.43m,顶面埋藏深度0.80~7.40m,相当于标高61.24~68.51m。
3、粗砂<3-6>:褐黄色,灰白色,石英质,混10~30%粘性土,分选性较差,级配良好,饱和,呈稍密~中密状态。实测标贯击数11~15击,平均13.6击,修正动探击数8.3~8.8击,平均8.5击。
该层在场地仅零星分布,局部相变为中砂,钻孔M1Z3-CXD-14、15、18,M1Z2-CJD-02、03、04共6个钻孔遇见,位于隧道结构顶板之上,层厚1.00~5.80m,平均3.77m,顶面埋藏深度4.00~6.80m,相当于标高64.37~67.91m。
4、卵石<3-9>:沿灰白色,褐黄色,饱和、中密~密实状态,石英质、砂岩质,亚圆形,不均匀含砂、砾石及粘性土约30%,分选性较差,级配良好,卵石粒径为2~5cm,最大径大于15cm。修正动探击数15.6~27.9击,平均22.3击。
该层沿线普遍分布,一般位于隧道结构顶板之上,层厚1.40~17.90m,平
均11.86m,顶面埋藏深度0.90~11.00m,相当于标高58.49~67.71m。
5、粉质粘土<5-1>:紫红、褐红色,系泥质粉砂岩或粉砂质泥岩风化残积而成,呈硬塑、局部坚硬状态,遇水易软化。摇震无反应,光泽反应稍有光滑,干强度及韧性中等。局部地段顶部含有少量卵石。实测标贯击数17~29击,平均23.6击。
该层在沿线均有分布,层厚0.70~4.00m,平均1.83m,顶面埋藏深度13.40~22.80m,相当于标高46.72~53.62m。
6、泥质粉砂岩(Ks)<7-2-2>:紫红色,泥质胶结,成岩矿物显著风化,岩石组织结构已大部分破坏,但原岩结构清晰,岩石风化节理裂隙很发育,岩芯多呈土夹碎块状,岩块用手可折断,合金钻进速度一般。遇水易软化,实测标贯击数≥50击,修正动探击数14.1~21.2击,平均18.3击。天然单轴抗压强度0.49~
1.14MPa,岩体破碎,属极软岩,岩体基本质量等级为Ⅴ类。
场地内除钻孔M1Z3-CXD-13-2外,其余钻孔均有揭露,层厚0.70~6.00m,平均2.61m,顶面埋藏深度5.4~24.80m,相当于标高44.72~51.81m。
7、泥质粉砂岩(Ks)<7-2-3>:紫红色,局部为灰绿色粉砂岩,粉细砂结构,块状构造,泥质胶结,岩屑成分主要为粉细砂,岩石组织结构部分破坏,少部分矿物风化变质,节理裂隙发育且密闭,多为钙质或泥质物充填,裂隙面见褐色铁锰质浸染,岩芯上见溶蚀小孔,岩芯较完整,多呈柱状,偶呈块状,锤击声较脆,RQD=65~90%,属极软~软岩,天然单轴抗压强度1.78~6.80MPa,岩体基本质量等级为Ⅴ类,遇水易软化。
场地内均有分布,揭露厚度1.30~18.20m,顶面埋藏深度17.00~34.10m,相当于标高34.14~49.90m。
8、砾岩(Ks)<7-3-3>:紫红色,局部为灰绿色粉砂岩,粉细粒结构,中厚层状构造,泥质胶结,岩屑成分主要为粉细砂,岩石组织结构部分破坏,少部分矿物风化变质,节理裂隙发育且密闭,多为钙质或泥质物充填,裂隙面见褐色铁锰质浸染,岩芯上见溶蚀小孔,岩芯较完整,多呈柱状,偶呈块状,锤击声较脆,RQD=65~90%,属极软~软岩,岩体基本质量等级为Ⅴ类,遇水易软化。
场地内零星分布, 钻孔M1Z3-CXD-03、10、17,M1Z2-CJD-01、02遇见,揭露厚度1.30~18.20m,顶面埋藏深度17.00~34.10m,相当于标高34.14~
2.3、 围岩分类
根据国家标准《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》(GB 50307-1999)中表4.3.1及行业标准《铁路隧道设计规范》(TB10003-2005、J449-2005)附录A,本区间的岩土围岩分类、分级如下:
1、Ⅴ级(Ⅱ类)围岩
包括<3-1>粉质粘土、<5-1>粉质粘土、<7-2-2> 泥质粉砂岩、<7-2-3> 泥质粉砂岩、<7-3-3> 砾岩(Ks),围岩易坍塌变形,处理不当会出现大坍塌,侧壁经常小坍塌,浅埋时易出现地表下沉(陷)或坍塌至地表。
2、Ⅵ级(Ⅰ类)围岩
包括<1-2-1>人工填土、<3-6>粗砂、<3-9> 卵石,围岩极易坍塌变形,有水时常发生涌土或涌砂,浅埋时易坍塌至地表。
2.4、 水文地质
本区间没有地表水系经过,地势较高,远高于湘江水面标高,地下水位受湘江水域影响较小。
勘察场地地下水类型分为第四系松散层中的孔隙潜水、强~中风化基岩裂隙水及岩溶水,局部分布赋存于人工填土、粘性土中的上层滞水。场地内隧道大部分地段穿越卵石层且上覆地层为多为土层,地下水丰富,施工中可能会发生涌水、涌砂、甚至造成局部坍塌等工程危害。
本区间场地初见地下水位埋深1.00~8.70m,相当标高为60.82~70.21m;潜水稳定水位埋深2.00~8.60m,相当标高为60.92~69.21m;基岩裂隙水稳定水位埋深为10.58~13.20m,相当标高56.52~57.11m。
3、风险分析
根据本工程施工特点及复杂的地质情况,充分考虑到施工技术难度和困难、不利条件等,经多方讨论和分析,确定本项目的突发事件、风险或紧急情况如下:
1、进出洞时,由于洞口底层为卵石层,中间夹杂着泥沙,且地下水位较高,洞门凿除时容易发生涌水、涌沙、端头地表下沉。在盾构机进出洞时帘布板漏水漏浆等。
2、隧道穿过不良地层时,因围岩自稳性差、涌水、涌砂引起开挖面坍方或
3、隧道掘进原因引起重要建筑物不均匀沉降,造成建筑物的裂缝、倾斜、倒塌、变形、地面沉降等。
4、盾构掘进中土仓仓位过高,推力较大,引起地面隆起;
5、在里程DK22+873.707和DK22+633.634处隧道上方有地下过街和排水管道,距隧道顶分别为2.2m和1m,容易造成过街通道和排水管道的沉降和开裂。
三、 施工总体安排
1、工期安排
根据总体施工计划并结合项目实际施工情况,涂家冲站右线盾构预计于2013年12月30日始发,左线于2014年2月25日始发。 每个区间掘进时间为90天。
2、施工组织机构
2.1、 项目管理组织机构
2.2、 劳动力组织
本区间盾构工程由项目经理部的盾构作业工区负责施工,盾构作业由盾构掘进组、运输作业组、辅助作业组构成,左线盾构机人员编制共40人。具体作业层人员构成见劳动力配置表3-2-1。
劳动力配置表3-2-1盾构掘进
四、 正常掘进施工
1、参数设定和优化
根据标段内地质情况,盾构掘进采用土压平衡模式,可有效的保证土体的稳定、地表建筑物和施工安全。盾构施工参数在表中范围内选取,并在施工中不断优化调整。
1.1、 盾构正常掘进参数设定
根据地质情况和相关施工经验,对该段盾构掘进施工参数作如下设定:
(1)盾构机推力:控制在1000t左右。
(2)掘进速度:45mm/min-55mm/min。
(3)刀盘转速:1.0r/min-1.2r/min。
(4)刀盘贯入度:40mm/r-55mm/r。
(5)土压力:土仓蓄土量1/2仓位以上,根据该段地质情况可考虑欠压推进(土仓压力略小于正面土压力),土压力设定为1.0Bar-1.3Bar。
1.2、 盾构下穿过街通道和排水管道施工参数设定
(1)盾构机推力:控制在800t左右。
(2)掘进速度:35mm/min-45mm/min。
(3)刀盘转速:0.8r/min-1.0r/min。
(4)刀盘贯入度:35mm/r-45mm/r。
(5)土压力:土仓蓄土量1/2仓位左右,土压力设定为1.0Bar。
1.3、 盾构在覆土最薄处掘进参数设定
根据相关施工经验,对该段盾构掘进施工参数作如下设定:
(1)盾构机推力:控制在800t左右。
(2)掘进速度:40mm/min-45mm/min。
(3)刀盘转速:0.8r/min-1.0r/min。
(4)刀盘贯入度:40mm/r-45mm/r。
(5)土压力:土仓蓄土量1/2仓位左右,根据该段地质情况可考虑欠压推进(土仓压力略小于正面土压力),土压力设定为1.0Bar左右。
正常推进阶段采用100m试掘进施工掌握的最佳参数。通过加强施工监测,不断地完善施工工艺,控制地面沉降。
1.4、 主要的参数调整优化措施
1、土仓压力通过采取设定掘进速度、调整排土量或设定排土量、调整掘进速度两种方法建立,并应维持切削土量与排土量的平衡,以使土仓内的压力稳定平衡。
2、盾构机的掘进速度主要通过调整盾构推进力、转速(扭矩)来控制,排土量则主要通过调整螺旋输送机的转速来调节。在实际掘进施工中,应根据地质条件、排出的碴土状态,以及盾构机的各项工作状态参数等动态地调整优化。
3、掘进时应采取碴土改良措施增加碴土的流动性和止水性,密切观察螺旋输送器的出土情况。
4、推进速度控制在45 mm/min~50mm/min,并根据监测结果和排土情况调整。螺旋机转速根据设定土压力与推进速度匹配。
2、碴土改良
2.1、 碴土改良的作用
盾构在富水含砂地层中施工,进行碴土改良是保证盾构施工安全、顺利、快速的一项不可缺少的最重要技术手段。具有如下作用:
1、保证碴土和添加介质充分拌合,以保证形成不透水塑流性的碴土从而建立良好的土压平衡机理,只有碴土改良效果好才能从根本上保证掘进过程中地表的沉降控制,同时保证预定的施工进度;
2、使渣土具有流塑性和较低的透水性,形成较好的土压平衡效果而稳定开挖面,控制地表沉降;
3、减少地层的渗透系数,使之具有较好的止水性,以控制地下水流失及防止或减轻螺旋输送机排土时的喷涌现象;
4、改善渣土的流塑性,使切削下来的碴土顺利快速进入土仓,并利于螺旋输机顺利排土;
5、改善渣土的流动性和减少其内摩擦角,有效降低刀盘扭矩、降低对刀具和螺旋输送机的磨损、降低掘进切削时的摩擦发热,提高掘进效率。
2.2、 碴土改良的方法
碴土改良就是通过盾构机配置的专用装置向刀盘面、土仓、或螺旋输送机内注入添加剂,利用刀盘的旋转搅拌、土仓搅拌装置搅拌或螺旋输送机旋转搅拌使添加剂与土碴混合,其主要目的就是要使盾构切削下来的碴土具有好的流塑性、合适的稠度、较低的透水性和较小的摩阻力,以满足在不同地质条件下掘进时都可达到理想的工作状况。添加剂主要有泡沫、膨润土以及聚合物。
根据国内外成功的施工经验,本工程拟采用在膨润土浆液基础上加泡沫剂,其效果比单独改良有很大改善:显著降低刀盘、螺旋输送机的油压及盾构推力,减小刀盘扭矩,减轻砂卵石地层对盾构设备的磨损,提高掘进速度和设备的使用寿命。
膨润土泥浆配合比为水:膨润土:外加剂=10∶1∶0.2,膨润土为优质的钠基膨润土,外加剂为碱、CMC及超流化剂DAV等,泥浆坍落度控制在20cm以内。
泡沫:90~95%压缩空气和5~10%泡沫溶液;泡沫溶液的组成为泡沫添加剂3%、水97%。本工程所用泡沫剂粘度不低于0.1Pa·s。
2.3、 碴土改良的主要技术措施
在富水含砂地层的掘进主要是要降低对刀具磨损、降低刀盘扭矩、螺旋输送机的磨损,防止喷涌,采取向刀盘前和土舱内及螺旋输送机内注入泥浆泡沫混合物的方法来改良碴土。并增加对螺旋输送机内注入量,以利于螺旋输送机形成土塞效应,防止喷涌。
3、盾构机同步注浆和二次补充注浆
3.1、 同步注浆
盾构机掘进过程中形成的管片与土体之间的空隙将采用注浆回填,浆液是通过运浆车送到洞内,注浆与掘进保持同步,采用同步注浆。盾构掘进中的同步注浆和衬砌壁后补压浆是充填盾构壳体与管片圆环间的建筑间隙和减少后期土体变形的有效手段,同时也可加强隧道的稳定性,也是盾构掘进施工中的一道重要工序。
同步注浆选择可硬性浆液进行及时、均匀、定量压注,确保其建筑空隙得以及时和足量的充填,压浆量视地层变形监测数据而定,可硬性浆液配比如表3-3-1。稠度控制在9~11cm。压浆属一道重要工序,须指派专人负责,对压入位置、压入量、压力值均作详细记录,并根据地层变形监测信息及时调整,确保压浆工序的施工质量。
表3-3-1 同步注浆浆液配比表
所配出的浆液应具备以下性能:
(1)初始粘度低以更好地充填盾构掘进造成的间隙;
(2)凝结速度快以避免沉陷;
(3)不得堵塞盾尾密封。
考虑到沙卵石地层土质空隙密度大,在盾构掘进的过程中,每环注浆量控制在180%,为减少地下的后期变形,必要时进行衬砌壁后注浆,注浆参数及注浆量的选择根据实际情况而定(待100m试验段施工得出的数据),为防止浆液在注浆系统内硬化,定时对注浆系统及拌浆系统进行清洗,严禁在同步注浆系统堵塞的情况下进行盾构掘进。
3.2、 注浆主要施工参数
注浆压力:根据注浆目的要求调整注浆压力,充分充填盾构施工产生的地层空隙,避免由此引起的地表沉陷,影响地表建筑物与地下管线的安全。同时,防止过大的注浆压力引起地表有害隆起或破坏管片衬砌。背衬同步注浆压力控制在0.2~0.4MPa,二次补充注浆压力控制在0.3~0.5MPa。
注浆量:Q=V·λ
λ—指注浆率(一般取130%-180%)。
V—盾构施工引起的空隙(m3)。
V=π(D2-d2)L/4
D—指盾构切削外径(m)(削切外径6.28m)。
d—指预制管片外径(m)(预制管片外径6.0m)。
L—回填注浆段长即预制管片每环长度(预制管片每环宽1.5m)。
根据公式计算得:
Q=(6.282 -6.02)×3.14×1.5×(130%~180%)/4=5.2~7.2m3
即注浆量为5.2~7.2m3/环(1.5m)。
注浆量和注浆压力由技术人员确定。注浆工应及时做好拌浆记录和注浆压力、注浆量的记录,并按期检查浆液质量。尤其是,应控制和记录每一环的实际注浆量与环状间隙的理论容积的比较值,注浆量一般控制在理论空隙值的
1.8倍左右,即7m3。
3.3、 二次注浆
根据本工程施工特点及复杂的地质情况,本区间管片全部采用三孔注浆管片,二次注浆与盾构推,同步进行,注浆孔位保持在与盾尾间隔5环处,对地层进行填充,减少地面沉降。
二次补压注浆用水泥水玻璃双液浆,水泥采用42.5#普通硅酸盐水泥,水玻璃采用35Be的浓度。
浆液水灰比为:1 :1.2。
水泥与水玻璃的配比(体积比)为:1 :0.7。
考虑到隧道上部覆土较浅,注浆压力控制在0.3Mpa~0.5Mpa,不宜过大。
4、停机措施
考虑到机器故障、出土不及时因素等影响,造成暂停盾构掘进,盾构停机后将采取如下措施:
1、盾构到达停机点后,盾构停止掘进低速转动刀盘,通过膨润土系统向土仓内注入膨润土浆液,保持土仓内土压力平衡,螺旋机继续出土,尽可能出空土仓内残留土,用膨润土浆液注入土仓保压。
2、盾构停机后,派专人值班,定期转动刀盘,避免膨润土浆液沉积。
3、停机后观察土仓内土压力变化,若土压力降低,应继续注入膨润土浆液或盾构机向前顶进少许距离,保证土压力平衡。
4、加强地面监测,及时进行反馈。
5、可将停机点设置在4#联络通道位置。
5、地表变形预测、控制及监测反馈
采用盾构法施工影响地表沉降的因素很多,如地质条件、隧道埋深、土仓压力、注浆量及注浆压力、地下水位变化、施工多次扰动等。为了将地表沉降控制在允许范围内,通过施工监测与理论模型计算分析,合理确定注浆量、土仓压力、控制地下水位变化等可控因素,达到控制地表沉降的目的。根据监测结果和通过理论模型分析地表沉降,影响地表沉降的主要因素为开挖面土仓压力、管片衬砌背后的注浆量和施工引起地下水位变化情况。
1、施工前预测主要采用数值分析和施工经验预测隧道施工造成的沉降量,为制定施工方案提供依据;在施工过程中,根据现场监测得到的各项参数,对施工阶段和最终的地表沉降做出预测并反馈指导施工。
2、掘进过程中的变形控制
(1)合理确定土仓压力:根据地质条件和地下水状况,确定各地段土仓压力值,以保证工作面的稳定,并在掘进中根据反馈信息进行及时调整。
(2)保证同步注浆质量:环形间隙是盾构施工中引起地层变形的主要因素,盾构施工中严格执行“掘进与注浆同步,不注浆不掘进”的原则,加强设备管理,确保同步注浆不间断进行。同时要根据信息反馈及时调整注浆压力、浆液配比,必要时进行二次补充注浆。
(3)防止地下水流失:施工过程中如发生喷涌等现象,应采取措施控制地下水的流失,关闭出料口掘进使土仓充满土体、注入膨润土、泡沫改善碴土性能。必要时要进行二次注浆以截断水源。
3、施工过程中对地表沉降进行全程监控量测,并及时对监测数据进分析,分析引起沉降的主要原因,并根据分析结果及时将信息反馈到施工,及时调整施工参数,如土仓压力、注浆量、注浆压力、掘进速度等。在盾构施工过程中施工监控量测对控制地表沉降具有重要的指导作用。加强信息化施工组织管理,确保信息渠道畅通和信息反馈的及时性。
五、 盾构下穿过街通道和污水管道施工
因市政污水管道处于距盾构隧道顶部1m,盾构施工过程中,容易造成污水管沉降、断裂等情况,特补充以下预防措施:
1、隧道轴线控制
施工中严格控制盾构姿态,确保盾构平稳推进,要勤纠偏,小纠偏来减少对土体的扰动。盾构姿态平面误差控制在±50mm之内,高程上考虑到上附图较浅,污水管距隧道较近,盾构在穿越时高程控制在-40mm~-50mm之间,减尽量减小盾构施工对污水管的影响。
盾构掘进速度控制在35mm/min~45mm/min,保证盾构平稳连续的掘进施工,并充分切削土体,较小对刀盘前方土体形成挤压,并在施工中结合检测数据进行微调。
2、土仓压力控制
严格控制土仓压力。土仓压力波动太大,会增加对正面土体的扰动,导致正面土体的流失,因此,应尽可能的减少土仓压力的波动,保证正面土体稳定。操作中,根据监测信息对土仓压力做出及时调整。
3、注浆控制
在下穿污水管和过街通道时,一方面提高同步注浆浆液质量,改良浆液配合比(见表5-3-1),增加注浆量,另一方面,控制注浆压力,防止因压力过大而造成击穿上部土体。
表5-3-1 同步注浆配合比
盾尾穿过污水管后,立即对污水管范围内管片进行二次注浆,并向污水管左右各5环进行二次注浆,浆液为双液浆。
4、泥浆质量控制
为了加强对正面土体的支护能力,采用向刀盘前方注入膨润土,为了确保泥浆质量,在盾构推进过程中,泥浆处理人员要严格把关,及时调整泥浆密度和粘度等参数,保证盾构推进的顺利。
5、地面监护措施
盾构推进过程中,在污水管区域设置临时围挡,并派专人在围挡内24小时监护,观察地面情况,如有地面沉降、开裂等情况,立即调整施工参数并加大同步注浆量,必要时采取地面补充注浆。
6、地面监测
为了保证盾构安全顺利穿越,除事先做好充分准备工作外,信息化施工成为本次施工中重要的技术要求。通过监测系统提供的测试数据,掌握污水管的变形情况,及时调整与控制盾构穿越过程中的施工参数,使盾构施工对环境影响降到最低。监测成果当天要及时提交给领导、监理、业主,出现异常情况时要加大监测频率,及时提供速报,并发出警报,提醒有关部门关注,一边及时决策并采取措施。
六、 施工管理措施
1、工程质量保证措施
1.1、 质量管理组织机构
在工程施工过程中,成立质量管理领导小组,由项目经理担任组长,总工程师担任副组长,组员由各部门施工管理人员组成,详见质量管理机构图。
质量管理机构图
1.2、 质量管理措施
(1)建立综合的质量管理领导小组,以组织、计划、协调各部门的质量管理活动,同时要健全和完善相应的质量检查工作体系。
(2)对全体参建员工必须强化质量意识,严格按ISO9002质量体系的要求,认真执行质量程序文件。定期组织全体员工对质量方针、质量规范的学习,使职工牢固树立起“质量第一”的思想。
(3)对施工全过程加强质量控制,严格按照生产工艺和操作规程进行施工。按照企业和项目的质量方针和质量目标开展质量标准化管理工作,在横向展开到各个有关部门,纵向分理到每个作业点、做到纵向衔接,横向协调。
(4)建立一系列确保工程质量的规章制度,明确规定出项目各个部门的质量管理职能、职责、权限,并把各个单位工作体系之间的关系在整个项目部范围中连接起来,实现质量管理业务标准化,管理流程程序化。
(5)建立一套灵敏、高效的质量信息管理系统,规定质量信息反馈、传递、处理的程序和方式,保证整个项目部的信息全面、及时、准确。
(6)施工现场技术人员要熟悉设计图纸,制定详细的施工方案,在工序开始施工前进行技术交底,明确质量要求。
(7)加强质量检查工作,各工序施工过程中班组进行自检,施工完毕由质量检查员进行专项检查,再报监理和甲方代表检查,合格后方可进行下道工序的施工。
1.3、 施工过程中的质量控制
根据本工程的特点,对工程施工中的关键过程和薄弱环节,将采取有针对性措施和方法,重点控制和管理。
本工程的关键工序、特殊过程,具体有以下几条:
(1)测量的质量保证措施;
(2)隧道轴线控制质量保证措施;
(3)隧道衬砌质量控制;
(4)管片拼装质量控制;
(5)盾构推进、注浆及地面沉降的控制;
(6)隧道渗漏水的预防。
1、测量的质量保证措施
(1)制定全面的测量计划,配置高精度仪器设备及资深测量工程师。
(2)对业主提供的导线网和水准点等,测量成果须有签证、复测及认可。
(3)施工地面监测按要求布置测点,及时分析测量结果以指导施工。
(4)隧道轴线测量应准确严谨,在隧道掘进各施工阶段经常对轴线进行复测。
(5)隧道推进过程盾构姿态的测量须每环进行,以保证隧道的精度误差小于3cm。
2、隧道轴线控制质量保证措施
(1)在盾构推进施工的整个期间,认真地进行推进测量管理,及时地掌握盾构机的方向和位置,严格对盾构进行姿态控制,确保隧道施工实际偏差控制在±50mm以内。
(2)推进测量管理在每推进一环后进行。通过室内对测量数值的分析计算,及时的发布操作指令,适时纠偏。对初始出现的小偏差以二分之一允许值的标准纠正,避免误差累计,保证工程轴线实际施工的精度。
3、隧道衬砌质量控制
(1)管片制作质量的好坏,直接关系到隧道施工质量。为保证隧道施工质量,首先应加强衬砌管片验收的质量管理。
(2)拼装成环质量控制
施工时必须严格控制管片拼装精度。管片成环后(刚出盾尾)直径允许偏差≤12mm,相邻环间拱底环向相对旋转值≤3mm,纵缝张开地层中穿过;隧道顶板埋深9.8~21.3m。
三、工程地质及水文地质
从区间隧道工程地质剖面图中可以看出,始发区间隧道洞身通过的岩层主要为Ⅲ围岩,围岩自稳性为一般~较好。
区间的稳定地下水位埋深总体变化不大,处于0.2~4.0m之间。该区间位于珠江北岸,距离珠江较近,其涌水量和水位除了与季节性降雨量有关外,还受珠江的潮汐作用明显。
地下水对地铁构筑物中的混凝土结构无腐蚀性,对钢筋混凝聚土结构中的钢筋无腐蚀性,由于局部地段地下水含有较高腐蚀介质C1,其对钢结构有弱~中等腐蚀性。
四、沿线地面环境及建(构)筑物概况
潭村始发始发段地表为花城大道路面,无建筑物。
沿线地下管线的详细情况参见《潭村站~员村站区间建(构)筑物调查报告》。
第三章 施工总体计划
一、总体部署
根据工程的实际情况,右线盾构机先始发,在右线始发一个月后,左线再始发。潭村站的初始掘进长度定为90m。
掘进速度初始阶段为2.5环/天。
在始发阶段,根据井下场地的实际情况,施工时安排一列车进行渣土及材料的运输。在始发完成并拆除副环后,安装道岔,两列车运输。
考虑在右线始发初期,盾构出土井位置场地长度仅30m左右(车站承包商尚未提供),运输列车的配置为一辆土斗车、一辆台砂浆车、两辆管片车,一台电瓶车牵引。
出土在出土井由45t龙门吊出土。管片及其它施工用材料由45t龙门吊吊运。砂浆材料在地面制备,在2号拖车进洞前,由地面直接送进拖车砂浆罐内,超过5m左右后,由地面转存中板砂浆罐,再经砂浆车运输到盾构机拖车砂浆罐内。
二、资源配置
1、人员安排
盾构始发阶段掘进人员安排77人(单线),详见下表。
2、施工设备
2、工期安排
根据总体施工计划,盾构的始发施工工期为:
右线盾构始发掘进: 2006年7月20日~2006年8月13日; 左线盾构始发掘进: 2006年8月14日~2006年9月6日。
第四章 隧道初始掘进施工方法及技术措施
一、隧道施工工艺流程
1、盾构施工工艺流程
盾构施工工艺流程见图4—1。
图 4—1 盾构施工工艺流程图
2、掘进循环时间安排
盾构掘进施工时,我司将按照连续的原则组织施工,每天安排2个班掘进,每班作业时间12小时;机械维修保养以跟机保养为主。
二、掘进参数控制及掘进模式选择
1、 掘进参数的确定方法 (1)土仓压力P1
始发段地层主要为硬塑残积土,透水性弱,水土压力按水土和算取值,按下式计算:
P1=k0×γ×h 式中:P1——土仓压力
k0——侧压力系数 γ——水土的容重 h——刀盘中心点处的埋深
根据盾构机的掘进位置及相应的地质情况,可取γ=20KN/m3,h=12.8~14.3m,k0=0.4,代
入上式得:P1=102.4~114.4KN/㎡(P1=1.02~1.14bar)。
始发后,土仓压力逐渐从P1=1.02加大至始发段结束P1=1.14bar,并根据地面监测情况进行及时调整。
(2)千斤顶推力F
盾构机千斤顶最大推力Fmax=34210KN(30个千斤顶),始发段开始千斤顶推力主要考虑拖车阻力、破岩推力、正面土压及盾构围刷磨擦力,其中拖车阻力为680KN、破
岩推力约为2000KN、正面土压力为3160KN、盾构尾刷磨擦力为250KN,需要总推力为6100KN。始发阶段确定推力尚应考虑管片及反力架的承受力,故在始发开始的20环左右最大推力不应大于800t。
(3)刀盘转速n1,n2
满足转速和扭矩曲线,且无级可调n1=0~6rpm,n2=0~3rpm,扭矩水平较高时,使用n2段,扭矩水平较低时使用n1段。
(4)刀盘扭矩T
正常掘进时,扭矩应低于最大扭矩(一般情况下刀盘的扭矩T=150t.m),当工作扭矩达到最大扭矩时,刀盘将停止转动,如反复启动未果,即可启动专门开关(此时可达脱困扭矩),使刀盘重新启动。
(5)螺旋器转速n3
n3=0~22rpm,根据维持土仓压力的需要而调整。
(6)掘进速度v
根据土质、扭矩、推力和土仓压力等综合确定,受土质影响最大。vmax=8cm/min,一般v=2~4cm/min。
(7)注浆压力P2
取静水土压力的1.1~1.2倍,最大不超过3.0~4.0kg/cm2,且使浆液不会进入土仓和压坏管片,并保证地面的隆陷值在允许范围内(+10,-30mm)。根据始发段水土压力的计算,初步确定注浆压力为1.2~1.4bar(平均压力)。
(8)注浆量V1
V1是在管片与土体之间的空隙体积的基础上,再考虑1.1~1.8m扩大系数确定的。一般每环的理论注浆量V1≈4.1m3,实际每环注浆量为5.25~6m3。
(9)发泡剂的掺量V2
V2值主要根据土质确定,经验公式为;
V2=(20~60%)V土
V土——掘进土方的体积(实方)
V2值将根据实际的出渣情况和有关掘进参数(如扭矩等)不断调整。
(10)左右前进千斤顶行程差?S
?S主要根据线路特点和盾构机在水平方向偏离设计轴线的程度来确定的。?S的大
小确定了盾构机方向改变的急缓程度, S的达到和保持依靠合理使用左边和右边的推进千斤顶。
(11)盾构机俯仰角α(pitch)
α根据线路特点和盾构机在竖直方向偏离设计轴线的程度来确定的。α的保持靠合理使用上部和下部的推进千斤顶,一般情况下,α值不应超过±4mm/m。
(12)盾构机滚转角β(roll)
β和刀盘转动方向及扭矩大小有关,可以通过改变刀盘转动方向和使用稳定器来控制,一般情况下,β值不应超过±10mm/m。
(13)管片与盾尾的空隙δ1~δ4
反映了管片和盾构机的相对位置关系。对确立下一环的管片类型和掘进参数有指导意义,盾尾间隙应控制在75mm左右。
(14)铰接千斤顶的使用状态
铰接千斤顶有三种使用状态:完全伸长,自由伸缩,伸长一定角度。铰接千斤顶行程不能超过设定值(10mm~130mm),应控制在40~80mm。
2、掘进模式选择
根据始发段的地质情况,选择土压平衡掘进模式。该模式的核心是保持合理的土仓压力,从而维持开挖面的稳定和控制地面沉降,控制土仓压力的方法主要有两种:
1)在保持推进速度不变的情况下,调节螺旋输送机的转速或闸门开度;(螺旋机转速减小或闸门开度减小均能达到增大土仓压力的效果)
2)在保持螺旋输送机的转速或闸门开度不变的情况下,增大盾构机的推进速度,亦可达到增大土仓压力的目的。
上述两种控制方法可根据实际情况灵活选用。
三、初始掘进技术措施
盾构机在初始掘进前必须完成盾构机调试、地面设备材料准备、监测点布置等工作,盾构机始发掘进距离初定为90m,计划初始掘进90m安排24天完成。
初始90m也是摸索掘进规律、优化掘进参数的试掘进阶段。为此,我们在始发90m的地面布置了较密的观测点(详见《施工监测方案》),根据不同的掘进参数所对应的地面降沉值,可以总结和优化出相应的盾构掘进参数(土仓压力,推进速度,总推力,排土量,刀盘扭矩,注浆压力和注浆量等),为加快正常掘进打下基础。
1、管片选型及拼装
(1)管片选型
在确保盾构机沿着隧道设计轴线掘进的前提下,选择合适的管片类型和正确的管片安装将是保证隧道质量的主要措施。管片选型正确主要体现在以下几个方面:
1)隧道轴线偏差很小,管片拼装的外观质量很好。
2)上下左右的盾尾间隙比较均匀。(均控制在75mm左右)
3)推进千斤顶的行程差较小。
始发阶段最主要是根据联络通道的位置倒推出0环的安装点位。右线0环及-6环的安装点位为时钟11:00位置,联络通道第一环为267环,安装点位为1:00位置;左线0环及-6环的安装点位为时钟11:00位置,联络通道第一环为266环,安装点位为11:00位置。根据线路条件,副环管片均为标准环。
(2) 管片拼装的质量保证措施
1) 严格进场管片的检查,破损、裂缝的管片不用。下井吊装管片和运送管片时应注意保护管片和止水条,以免损坏。
2) 止水条及软木衬垫粘贴前,应将管片进行彻底清洁,以确保其粘贴稳定牢固。施工现场管片堆放区应有防雨淋设施。
3) 管片安装前应对管片安装区进行清理,清除如污泥、污水,保证安装区及管片相接面的清洁。
4) 严禁非管片安装位置的推进油缸同时收缩。
5 )管片安装时必须运用管片安装的微调装置将待装的管片与已安装管片块的内弧面纵面调整到平顺相接以减小错台。调整时动作要平稳,避免管片碰撞破损。
2、回填注浆
(1)砂浆配合比
回填浆液采用单液砂浆,主要成分及配比如下:单位: kg
浆液的初凝时间约为10h。
上述砂浆配比仅是一个基础的参考配比,实际运用中将根据地质特点和注浆效果进行相应调整。
(3)、注浆压力
注浆压力略大于各砂浆点位置的静止水土压力,并避免浆液进入盾构机的土仓中。 由于是从盾尾圆周上的四个点同时注浆,考虑到水土压力的差别和防止管片大幅度下沉和浮起的需要,各点的注浆压力将不同,并保持合适的压差,以达到最佳效果。在最初的压力设定时,上部每孔的压力比下部每孔的压力略大0.5~1.0bar。
始发阶段注浆压力的确定尚需考虑洞门密封能够成承受的大小,以保证浆液不穿透密封为限。
(4)初次注浆时间
在拼装完第一环后,掘进第二环的过程中,开始进行同步注浆。
(5)二次注浆
若盾构机通过后,地面沉降仍在发展,则需从相应位置的管片注浆孔进行二次补充注浆。
二次注浆一般采用手动控制。注浆范围根据连接管长度可达盾构机后部50m。
3、发泡系统
(1)使用目的
为改善土体的和易性,保证土仓内土压力的稳定性和出土的顺畅,在盾构机掘进过程中,将根据土层情况使用发泡剂。
(2)用量
按照生产厂家的推荐意见,并参考其它类似工程经验,结合本工程的具体地质情况,发泡剂的掺入量及配合比按下式确定:
1)发泡剂与溶液的比例为0.5~2%。
2)空气与溶液的体积比为(6~32):1,一般为12:1。
假设发泡剂的比例为2%,溶液与空气的比例为1:12。泡沫与掘进土体的体积比为30%,则每m3掘进土体使用的发泡剂数量如下图所示:
由上可以得到每m3掘进土中使用的发泡剂数量为:2L/3.9m3=0.5L/m3
水、发泡剂、空气的混合比例及向土体中的掺入比例都将根据实际的土仓压力状况和出土状况不断调整,直至达到最佳效果。
发泡系统的控制有三种模式:人工手动、半自动和全自动。
5、掘进中的方向控制
确保盾构机沿着设计线路掘进是隧道施工的一个主要目标。因此,掘进中的方向控制十分重要,线路中线平面位置和高程的允许偏差宜控制在±20mm。
(1)控制方法及基本原则
盾构机的测量导向采用德国VMT公司的SLS-T隧道掘进自动导向系统。根据VMT系统的电脑屏幕上显示的数据,盾构机操作手通过合理调整各分区千斤顶的压力及刀盘转向来调整盾构机的姿态,具体操作原则如下:
a.如果盾构滚角过大,则通过反转刀盘来减小滚角值。
b.如果盾构机水平向右偏,则提高右侧分区的千斤顶压力,反之,则提高左侧分区的千斤顶压力;如果盾构机竖直下偏,则提高下部千斤顶的压力,反之亦然:
(2)盾构机竖直方向操作原则
①一般情况下,盾构机的竖向偏差宜控制在±20mm以内,倾角可控制在±5mm/m以内。特殊情况下,倾角亦不宜超过±10mm/m,否则会因盾构机转弯过急引起盾尾间隙过小和管片的错台破裂等问题
②当盾构机下部土体较软(5以下)或上硬下软时,为防止盾构机机头下垂,适当保持上仰姿态。
③当开挖面上软下硬时,为防止机头偏上,盾构机则适当保持下俯姿态。
④操作盾构机时,注意上部千斤顶和下部千斤顶的行程差,两者不能相差过大,一般控制在±20mm内,特殊情况下也不能超过60mm。
(3) 盾构机水平方向的控制原则
①在直线段,盾构机的水平轴线偏差控制在±20mm以内,水平偏角控制在±3mm/m以内,否则会因盾构机急转引起盾尾间隙过小和管片错台破裂等问题;
②在缓和曲线段及圆曲线段,盾构机的水平偏差应控制在±30mm以内,水平偏角应控制在±5mm/m内,曲线半径越小控制难度越大;
③当开挖面内的地层左右软硬相差很大而且又是处在曲线段时,盾构机的方向控制
将比较困难,此时可降低掘进速度,合理调节各分区的千斤顶压力,必要时可将水平偏角放宽到±10mm/m,以加大盾构机的调向力度。(通过该段后立即恢复水平偏角到5mm/m以内)。
(4)盾体脱离始发架前的方向控制
在盾体脱离始发架前,盾构机的方向受始发架的限制,沿始发架的方向直线掘进,主要需注意盾体的旋转及保证各组推力油缸的推力平衡。
四、洞内通风设施与管线的布置
1、隧道通风
盾构始发阶段隧道通风主要利用盾构机拖车上的二次通风设备,由二次风机送风至盾体前部,回风经由隧道排至地表。
在拖车全部进入隧道后,启用潭村站始发井内布置的37×2KW的轴流式风机,送风方式为压入式。采用直径φ1000mm拉链式软风管,接到盾构机的二次通风设备上。
2、管线布置
根据盾构施工特点,在隧道内布置“三管、三线、一走道”,三管为φ150冷却水管, φ125排污管,φ150回水管。三线为10KV高压电缆线、380/220V照明线和43kg/m的运输轨道线。
五、中粗砂层段掘进措施
本区间洞顶地层在左线始发段有将近9m左右穿过中粗砂层或洞顶覆土距砂层厚度较小。该砂层无自稳性,透水性强,在盾构掘进过程中,易形成流沙和喷涌;同时,因地层失水较快,引起地层扰动,极易造成地表沉陷或塌方。掘进过程中采取的主要措施有:
(1)采取土压平衡模式掘进,提高土仓压力,减少土仓进水量;在刀盘扭矩允许的条件下,增大推进速度,快速通过。
(2)在土仓中增加泡沫注入量,使水土充分混合,减少水的流动性,避免流沙的发生。
(3)对螺旋输送机进行改装,增加出口两侧的密闭性;在保证土仓压力的前提下,控制出土,避免喷碴,减少隧道内的清理工作量。
(4)对同步注浆的浆液配比进行调整,并加大注浆量;配合二次双液注浆,加快管
片周围土体的固结,减小管片的沉降量,减小盾体后部管片外的流动水量。
(5)注意对盾构机姿态的控制,盾构机掘进轴线提前下调,防止盾构机上漂。
六、施工测量及沉降控制
详见施工测量及监测专项的方案。
第五章 质量及工期保证措施
一、掘进质量控制
掘进质量是指盾构机能按设计方向掘进,保证隧道线路的准确性,主要的控制措施有:
1、掘进前要明确设计线路的各项参数;
2、掘进前要通过测量,判断出盾构机的当前位置;
3、根据掘进前的各项监测成果,确定下次掘进的各项参数;
4、在确认各项准备工作完成后,才能根据指令开始掘进;
5、要严格按照规程进行操作,严禁违规操作;
6、要严格按主管工程师的指令进行参数选择和操作,遇有突发事故,要立即停止掘进并迅速向值班工程师报告,没有新指令前,不得擅自开始掘进;
7、掘进过程中,要有值班工程师全程监视盾构机的掘进(在现场或通过办公室的计算机);
8、值班工程师要根据实际情况随时发出指令;
9、加强对盾构机操作手的选拔和培养,对不合格者要立即清除;
二、管片安装质量控制
管片安装质量指满足要求的管片安装到了准确的位置,主要控制措施有:
(1)安装前要有专人检查以下项目:
1)止水条的位置、种类是否正确;
2)止水条与管片是否牢固连接;
3)管片是否有不符要求的裂缝、破损等缺陷;
4)管片的类型是否正确(标准环或左、右转弯环);
5)管片的标志是否齐全,是否已达龄期。
(2)管片运输中要轻吊轻放,避免碰撞。
(3)安装管片时要缓慢、均匀,对好位置后才可上螺栓。
(4)插入螺栓困难时,要分析原因,仔细调整位置,切忌大幅移动,强行插入。
(5)避免管片间有较大错台。
(6)避免安装过程中损坏止水条。
三、监测质量控制
主要的控制措施包括:
(1)对业主提供的基准点资料要及时进行复测,对不同之处要及时提出意见以便修正,从而确保基准点数据的准确性。
(2)通过详细调查资料,确定受施工影响的建(构)筑物和地下管线,并在其上设置必需的监测点。
(3)根据施工要求,设立地面沉降监测断面和相应的监测点。
(4)将所有被保护对象的详细调查资料汇编成册,以备随时查阅。
(5)在掘进施工以前应取得所有监测点的初始数据。
(6)将重要的监测对象和监测点标注在1:500的线路平面图上(将标有盾构机的位置)。
(7)对盾构机前30m后30m的范围要每天观测二次,盾构机过去30m后将逐渐减少观测次数直至稳定。
(8)每天的监测成果要及时送报主管工程师(并报送监理工程师)。
(9)监测组内要建立二级检查制度,仪器要按规定时间进行核准,以确保测量数据的准确性。
(10)要保留所有的原始资料,以供抽查。
(11)监测值出现异常时,要迅速报告相关工程师并加密观测次数(甚至24小时值班)直至稳定为止。
四、工期保证措施
为保证始发掘进的顺利完成,将采取以下有力措施:
(1)配备强有力的项目经理部人员,强化管理,健全内部责任制,通过奖勤罚懒,奖优罚劣等制度,充分调动广大员工的工作积极性和自觉性。
(2)按照施工计划的需要,配备充足的劳动力,并根据编制的材料供应计划,作
好订货加工,配备足够的库存量,从而随时保证工程的人力和物力需要。
(3)保证盾构机的顺利掘进是保证总工期的关键因素。因此,对机械故障要及时抢修,对出土设备,要确保洞内运输的畅通无阻,合理调度,牢固树立“一切为掘进”的指导思想。
(4)要建立有效的工作制度,包括技术交底制度、交接班制度、例会制度,专题讨论会制度和信息反馈制度等,将日常生产管理纳入到制度体系之中,从而保证工作的连续性和高效性。
(5)要定期对施工计划进行总结和检讨,找出原因,制定赶工对策,从而切实保证总工期的实现。
(6)要做好雨季施工的准备工作,包括搭设管片防雨设施,在渣土中设排水沟,定期清理场内排水沟渠,加强电器设备的防护,给作业人员配备雨具等措施。
第六章 安全文明施工
二、安全管理内容
1、人员安全
1)对所有人员进行体检,不适合者将不录用。
2)各项施工前要对人员进行相关的培训和书面考核,并确认其已具有必要的安全知识。
3)进入施工区域必须戴安全帽,并着专门的工作服和佩戴统一的工作证(姓名、头衔、身份编号等)。
4)在高空作业时要系安全带。
5)焊接、切割等特种作业时要戴安全护罩。
6)不要在吊物下经过和站立,不要在轨道上行走,不要触摸电气设备。
7)要注意各种提醒(龙门吊、电瓶车),要服从安全人员的指令。
8)受伤后要立即到医务室或联系医院寻求治疗。
9)新招工人必须先培训、后上岗,对拒不遵守安全纪律的人要坚决清除出场。
2、设备安全
1)电气设备一定要有接地装置,并配有漏电开关。
2)设备固定要牢靠,不要掉落伤人。
3)电焊机、氧气瓶等要按专门规定进行保管和操作。
4)设备架立安装时要根据荷载计算确定其支持结构。
5)起重设备的操作要严格遵守规程,严禁违规操作。
6)各种设备都要配有清晰的标牌,尤其要包括有关的安全注意事项。
3、运输车辆的安全
1)龙门吊的起吊重量不得超过其允许值,轨道两端要设置挡车板,要经常检查龙门吊的刹车系统;
2)龙门吊作业(尤其是行走)时,要鸣铃提醒各方注意;
3)吊运材料前(尤其是管片)要仔细确认吊点位置是否合适,吊绳强度是否足够,严禁不经检查的盲目吊运;
4)起吊材料要轻起轻放,避免材料碰撞受损;
5)电瓶车的刹车系统、灯具、警铃等要经常检查,进洞前要确认其完好;
6)始发车站的轨道端头要设置档板,电瓶车要随车携带档块,以备临时停车时使用;
7)电瓶车行走时不得超速,起动和停止时要缓慢均匀;
8)前方有人作业时,要提前鸣笛提醒,并减速缓慢通过;
9)电瓶车进入盾构机区域时,要减速缓慢行驶,并鸣笛示意,卸下材料后退之前要鸣笛确认不会影响他人;
10)进洞前要确认电池电量足够,避免中途抛锚,否则要及时更换电池;
11)严禁非经培训和认定的人员驾驶电瓶车;
12)材料运输车、运土车等运输车辆在场内行驶要特别谨慎,并严格遵守有关规定,倒车和启动前要充分提醒;
13)车辆离场出门时注意门前的道路状况,并配有专人指引车辆出入,避免撞人撞车。
14)对以上运输设备的司机在开工前要专门进行培训考核合格后方可上岗,对犯错者要及时进行教育甚至调离岗位。
4、紧急救护系统
1)工地将设卫生所并配有专职医护人员,轻伤将在此处理。
2)将与工地附近的一所医院签订救护协议,以应付较严重的急症病人。
3)在潭员站预备一个急救箱,供受伤人员迅速从井下转移到地面上接受相应治疗。
4)控制室内将放置若干手电筒,以供隧道内全面停电时安全撤离。
5)为检验紧急救护系统的有效性,将不定期地举行急救演习。
6)对各项急救设备将有专人负责定期检查。
三、文明施工管理内容
1、周围环境保护
1)场地周围用围墙围护,超重设备作业不允许超出围墙。
2)对场内不能迁移之树木要负责保护好。
3)生活垃圾按照城市规定每天集中纳入城市生活垃圾处理系统。
4)施工所形成的噪音,不得超过周围声级标准15分贝以上,并尽量采取隔音措施。
5)施工车辆离开场地前一定要清理干净,以防止污染场外地面。
2、污水处理
1)所有废水及污水按经过工程师批准的方法处理后排入排污系统,排放标准依据相关的政府规定。并办理废水排放许可证
2)沉淀池及污水沟要经常清理,使之保持畅通有效。
3、渣土清理
1)从隧道中运出的渣土要集中到渣土池后运出,不得在场内随意卸堆。
2)每天开挖出的渣土要尽快安排运出,不得积压。
3)按政府部门规定办理淤泥排放证。
4、洞内作业环境
1)在洞口安装鼓风机向洞内送风,若洞内气温超过标准,将送冷却空气。
2)洞内粉尘含量控制在标准内,若粉尘超标,采用喷湿器解决;若洞内空气流动性差,考虑安装抽风机来改善。洞内将备有饮用水、防脱水药片及其它必备用品;洞内环境明显恶化时,每天测量温度、湿度和粉尘含量等指标,以便采取相应改善措施。
5、场地保洁
将配有专人负责地面生活区和施工区的清扫保洁,隧道内也将安排专人清扫,每周安排一次,集中大扫除,使施工场地始终保持一个良好的面貌。
场内及洞内材料都要分类整齐堆放,并保持一定间距。场地规划时要充分考虑到雨季排水。在适当的位置要设立足够的垃圾收集装置。
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范文五:盾构分体始发掘进专项施工方案
第一章 编制依据
1、广州市轨道交通六号线盾构7标段【天平架~燕塘~天河客运站】盾构区间土建施工项目招标文件、招标图纸、地质勘查报告、补遗书及投标文件。
2、广州市轨道交通六号线盾构7标段【天平架~燕塘~天河客运站】盾构区间土建工程承包合同。
3、广州市轨道交通六号线盾构7标段补充地质勘测资料、管线调查及现场调查资料。
4、广州市轨道交通六号线盾构7标段施工设计图纸。
5、国家现行有关施工及验收规范、规则、质量技术标准,以及广州地区在安全文明施工、环境保护、交通组织等方面的规定。
6、我公司在广州地铁建设中的成功的施工经验和研究成果及现有的施工管理水平、技术水平、科研水平、机械设备能力。
第二章 工程概况
一、始发端头工程地质、水文概况
㈠ 工程地质
根据《广州市轨道交通线网岩土工程勘察总体技术要求》的地铁沿线岩土分层系统和沿线岩土层的成因类型和性质、风化状态等,本基坑内各岩土分层及其特征如下:
<1>人工填土层(Q4ml)
主要为杂填土和素填土,颜色较杂,主要为褐黄色、灰色、灰褐色、褐红色等,素填土组成物主要为人工堆填的粉质粘土、中粗砂、碎石等,杂填土则含有砖块、砼块等建筑垃圾或生活垃圾,大部分稍压实~欠压实,稍湿~湿。本层标贯击数6~18击,平均击数11击。
<4-2>河湖相沉积土层(Q3+4al)
呈深灰色、灰黑色,主要为淤泥及淤泥质土组成,组成物主要为粘粒,含有机质、朽木,饱和,流塑状,局部夹薄层细砂。标贯实测击数1~2击,平均击数为1.5击。
<5h-2>硬塑~坚硬状花岗岩残积土层
黄褐色、红褐色、灰白色、灰褐色、黑褐色等色,组织结构已全部破坏,矿物成分除石英外大部分已风化成土状,较多细片状黑云母,以粉粘粒为主,含较多中粗砂、砾石。残积土遇水易软化崩解。主要为砾质粘性土、砂质粘性土、粘性土,呈硬塑~坚硬状。
<6h>花岗岩全风化带(γ53-2)
呈黄褐色、褐灰色、红褐色、黑褐色等,原岩组织结构已基本风化破坏,但尚可辨认,岩芯呈坚硬土柱状,遇水易软化崩解。局部夹强风化花岗岩碎块。
<7h>花岗岩强风化带(γ53-2)
呈黄褐色、褐灰色、红褐色、黑褐色等,原岩组织结构已大部分风化破坏,矿物成分已显著变化,风化裂隙很发育,岩石极破碎,岩块可用手折断。钾长石用手捏成砂状,斜长石、云母多已风化成高岭土或粘土。局部夹全风化花岗岩。岩芯呈半岩半土状,岩芯遇水易软化崩解。
<8h>花岗岩中等风化带(γ53-2)
呈浅褐色、灰褐色等,中、细粒结构,块状构造,岩石组织结构部分破坏,矿物成分基本未变化,风化裂隙被铁染,并充填少量风化物。斜长石矿物风化较深,钾长石、云母矿物风化轻微。岩质硬,锤击声稍脆,不易击碎。局部夹强风化岩。岩芯较破碎,呈短柱状、碎块状。
<9h>花岗岩微风化带(γ53-2)
岩石组织结构基本未变化,断口处新鲜,岩质坚硬,锤击声脆。岩芯呈长柱状、短柱状。
㈡ 工程水文
地下水按赋存方式分为第四系松散土层孔隙水,块状基岩裂隙水。第四系冲积—洪积砂层为主要潜水含水层,冲积—洪积砂层含粘粒较多,富水程度较差,渗透系数仅为0.5~2.0m/d。块状基岩裂隙水主要赋存在燕山期花岗岩强风化带及中等风化带,水力特点为承压水,地下水的赋存不均一。在裂隙发育地段,水量较丰富,属承压水,渗透系数为1.09m/d。
区间场地环境类别为Ⅱ类。地下水对混凝土结构无腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性,对钢结构具弱腐蚀性。 二、始发井结构设计概况
燕塘站~天河客运站区间中间风井兼盾构始发井起止里程左线为ZDK22+219.603~ZDK22+254.610,右线为YDK22+220.460~YDK22+255.463,全长35.0米,盾构始发井基坑位于燕岭路东侧,尤鱼岗用地规划—A型宿舍(广环大厦)东南侧,施工场地为广州市洒水车队大院内。其地势平坦,风化基岩埋深较浅。基坑围护结构采用800mm厚地下连续墙,三道支撑;主体结构为地下二层结构,顶板覆土厚度为4.3
米,结构侧墙厚度800mm、顶板厚度为800mm、中板厚度为400mm、底板厚度为1100mm设计;主体结构中间立柱为1000×1200mm。
始发井中板、顶板均设置11.5m×7.5m的盾构机下井口,用于盾构机和后配套台车的吊装下井组装。在始发井天河客运站方向结构中板、顶板均设置9.3×6.0m的临时出土口,用于初始掘进阶段的渣土吊运。如下图:
三、始发段概述
盾构始发是指在始发竖井内利用临时组装的管片、反力台架等设备,使台架上的盾构机推进,从井壁上的到达口处入地层,并沿着规定路线掘进的一系列作业。本工程先进行右线始发,鉴于始发场地局限,盾构机始发不能按照正常始发方案进行,盾构机部分台车必须位于地面。以延伸管线实现始发,经过台车转接使盾构机设备正常连接和正常掘进,进行两次始发。
表1 燕塘-天河客运站区间始发段线路概况
本区间采用两台海瑞克土压平衡盾构机先后始发掘进。
该盾构机适宜我标段砂土、淤泥质土、花岗岩风化带、强风化带等土层的掘进施工;盾构机掘进最小曲率半径300m,最大坡度42‰;
盾构机设备总重量约为470T,盾体长度为8.30m,包括后配套总长75.6m,分为盾构机主机和后配套设备两大部分,后配套设备分别安装在5节后续台车上;
盾构机盾尾间隙75mm,最大掘进速度8cm/min,最大推力36400KN。
盾构机刀盘直径6.28m,共有32把单刃滚刀,4把双刃中心滚刀,共40把刀刃,每个刀刃能承受的最大推力为267吨。
图4-1 盾构机主体图 第三章 盾构始发施工安排
一、始发方案
广州地铁六号线天天盾构项目部盾构始发井位于燕~天河区间的洒水车队处,始发井纵向长度仅有35米长,采用的海瑞克公司的Ф6280 mm土压平衡式盾构机由盾体、桥架和5辆后续台车组成,总长 75.6m,始发竖井不能满足盾构机的整体始发。盾构机的具体尺寸如表 1-1。
表1-1 盾构机盾体及台车长度
分是主要设备,理应将3#台车至盾体部分下井,4#-5#台车放置在地面,这样技术改造比较简单且改造费用较少,但考虑到始发竖井只有35米长。从设备改造增加的费用和满足盾构机正常始发的条件下综合考虑:在右线始发时,我们采用将 l#台车至盾体部分下井,2#~4#台车放置在始发井左侧,取消5#台车,这样的分体始发方案最理想。等右线盾构机掘进135米后,左线始发,采将l#台车至盾体部分下井,2#~5#台车放置在右线隧道内的分体始发方案。
盾构机分体始发就必须要对盾构机原设备进行必要的改造和增加部分设备。
㈠ 后配套设备布置及设备改造。盾构机的改造直接影响到盾构机始发的安全、效率、功能,故对盾构机改造应根据以下原则 :
⑴ 最大限度利用盾构机原有设备,减少对原有设备的改造和取消不必要的设备 ; ⑵ 满足始发竖井的空间和材料垂直运输通道的要求 ;
⑶ 有利于盾构机的下井安装及始发阶段掘进完成后其余台车的下井; ⑷ 从经济及能耗的角度考虑尽量减少井下台车与台车之间连接管线长度 ; ⑸ 能够快速完成始发阶段掘进 ; ⑹ 不占用地面必要的工作面;
⑺ 尽量利用现有龙门吊作为垂直运输设备。
根据以上原则和始发井空间,在右线始发时,将 l#台车以前部分下井放于右线始发侧 ,2#~4#台车下井放于始发井左线,延长连接 1#与台车之间管线 (见图 1)。这样盾体与l#台车组装后 ,留下 4m的空间作为材料垂直运输通道。将原在3#台车的油脂泵4#台车泡沫泵迁移到 l#台车尾部,既减少管线的长度又能保证油脂的压力。将5#台车上皮带出土系统的主动轮和电机改到#台车上,将桥架和1#台车利用原有旧皮带连接,加工一个1.5米宽、3米长、2米高的土斗放在管片车上出渣。前10米掘进采用卷扬机作为水平运输的牵引动力,待掘进10米后将电瓶车、浆车和一节渣土车下井出土,下管片时将浆车和渣土车吊上来,把管片车吊下运输管片。
图1-1 右线盾构机分体式始发摆放图
图1-2 左线盾构机分体式始发摆放图
需要加装的设备较少,改造技术简单,延长的管线数量较少、长度较短。垂直运输使用龙门吊,井下水平运输前10米使用管片车和卷扬机,10米后使用电瓶车和渣土车,对掘进效率影响小。
㈡ 增加的设备。根据实际的需要增加必要的设备 ,所增加的设备见表 1-2。
从上表可知,增加设备不多就可满足盾构机分体始发的需要。所增加的管线考虑到竖井的宽度、始发阶段掘进距离、台车在井下的摆放方式,增加单条管的长度约50米 。
㈢ 盾构机的安装。分体始发的盾构机安装与完整始发安装基本一样 ,只是在安装的过程中应根据短竖井的空间来考虑设备安装步骤,避免由于设备安装空间不够而造成安装困难。另外增加的连接管线应与原备同一规格型号。
㈣ 将电缆和管路分开放置,在掘进过程中及时延放 l#、2#台车之间的连接管线,防止拉断管线。利用卷扬机牵引管片车时要采取有效的防溜车措施。
㈤ 右线掘进50米后,将2~5号台车移到右线始发侧,恢复盾构机原有设备,进入正常掘进。左线掘进135米后停机,进行左线的分体始发,待左线掘进50米后,将2~5号台车移到左线始发侧,恢复盾构机原有设备,双线进入正常掘进。
二、始发流程
盾构始发主要工作内容:场地布置、端头土体加固、洞门凿出、始发托架浇注及安装、施工轨道铺设、盾构机组装、反力架安装、洞门密封、管片生产、负环管片拼装等。
图2-1 盾构始发流程
三、组织机构及分工
项目经理对始发工作全面负责,项目副经理、项目总工负责始发现场工作、技术
方案;下设物资设备部负责始发物资设备的进准备;财务部负责财务管理;技术部负责盾构始发技术方案准备、现场实施工作;安全质量部确保现场安全、控制施工质量。整个始发过程实行“各部、室对项目总工程师、项目副经理负责;项目总工程师、项目副经理对项目经理负责”的层层负责制。
项目经理
专家组
项目总工
项目副经理
施工技术部
综合部
安质部
物资设备部
财务部
盾构一队盾构二队盾构三队盾构四队
管片作业队机电维修队
图3-1盾构始发管理组织结构图
1、总负责:王江卡 2、技术总负责:李霄辉 3、工序组织协调:秦永宏 4、现场技术管理:张部令
5、盾构机下井组装、调试:裴宝林 6、施工测量:刘晓春 7、场地布置:马忠伟 8、安全、质量管理:屈建设
9、物资设备:杨玉江 10、工地试验:郭正平 四、主要机械设备
五、工期计划
天平架-天河客运站盾构区间共有四次始发。本次为第一次始发工期安排。 见附图一盾构区间隧道工程施工进度横道图。
第四章 盾构始发准备
一、始发线型及参数
盾构始发采用直线的线型,考虑到最好的拟合隧道线路,采用如下参数: ㈠ 盾构机始发洞门中心点坐标为左(33658.8052,45018.5044)、右线(33649.6004,45023.9922);
㈡ 始发井西端头盾构始发洞门中心点标高为:左线 18.674,右线 18.674。 ㈢ 盾构机进入土体后将沿直线掘进,该直线为曲线的割线,直到第6环管片(不包括负环管片和零环)拼装完毕后,盾构机将沿隧道中心线坐标掘进。
㈣ 设置6环负环,-6环拼装点位为3点。 二、周边环境核查、监测
盾构始发前应对始发段隧道范围内的所有地下管线、地面建构筑物进行核查。并提交地下管线调查报告、地面建筑物调查报告、地质补堪报告。
盾构始发前一个月完成始发段前300米布监测点的布置并取监测点初始值。 三、施工场地布置
施工场地布置主要包括场地围蔽、消防通道及消防设备布置、施工临时供电系统、场地排水系统及污水防治、供水系统、生产、办公、生活区布置等,已提交施工场地布置图。
象,及时通知值班技术人员,现场分析有无安全隐患;
⑷ 对检测孔24小时现场观测,如果有泥沙或大水流出,用事先准备好的棉纱和木屑封堵检测孔;
⑸ 作业人员佩带好安全帽、安全带、工作服、绝缘鞋、防护罩等;
⑹ 二次凿除后,如果盾构机不能及时始发,派专人观测洞门土体变形情况,同时作好地面沉降监测,如果地面沉降超过30mm,启动应急措施;
㈢ 文明施工和环保要求 ⑴ 注意及时清理现场的垃圾;
⑵确保噪音在6:00-22:0小于75dB,22:00-6:00小于55dB。 六、弧形导台施工
弧形导台用于盾构机始发时固定盾构机方位、承载盾构机的自重,以及调整盾构机中心达到设计标高;在负环管片拆除前,始发托架还起着固定负环管片的作用。
本标段采用混凝土浇注的弧形导台作为始发固定盾构机,由于弧形导台施工完毕后要有至少14天的等强时间,导台要提前施工,导台采用C30钢筋混凝土,以确保结构安全。施工由我方根据端头始发场地的情况自定。弧形导台半径3265mm,弧形导台大样图如下:
七、盾构机及后配套台车吊装下井、组装、调试
㈠ 盾构机及后配套台车吊装下井
盾构机的吊装分两部分进行,首先起吊一号台车、桥架、螺旋输送机、盾体、刀
盘,最后反力架就位、组装。在进行第二部分的下井(也可穿插进行),将二号、三号、四号台车按4、3、2的顺序掉入线路左线隧道,进行台车之间的连接,最后将一号台车和二号台车之间的管路连接。具体如下吊装顺序图:
一号台车
一号台车
拖车Ⅰ
一号台车
中盾
一号台车
中盾
一号台车
盾尾
一号台车
一号台车
一号台车
二号台车
四号台车
铺设好台车轨道及电瓶车轨道,并对线路断面进行检查,确保最小断面处台车的通过。施工轨道铺设完毕后,确保电瓶车和后配套台车顺利通过。
电瓶车用吊车从盾构始发井吊装下井,并通过施工轨道驶入; ㈡ 盾构机的调试
盾构机始发掘进前进行全面系统调试,确保盾构机处于完好待机状态。 盾构机吊装下井组装、调试时间从始发前一个月进行,时间为20天。 调试项目见下表:
在基坑端头内衬结构施工时,预埋洞门钢环板A,在洞门第二次凿除前安装橡胶帘
布,钢环板B及扇形压板。
安装帘布橡胶板及B环板,通过预埋在洞门圈上部的两个吊环,用导链将橡胶帘布及B环板起吊至洞门圈范围内,再对橡胶帘布及B环板进行安装。安装顺序为:先安装橡胶帘布,再安装B环板,橡胶帘布安装时要从洞门顶部开始装起,从上到下依次将洞门圈范围内的螺栓穿入橡胶帘布及B环板上的螺栓孔,再将扇形压板套在螺栓上,最后将洞门范围内的螺帽拧紧,待拼装完零环后,将扇形压板口圈缩小,拧紧螺帽。
A环板制作由我项目部完成,制作时完全按照交底图纸说明进行;注意构件的平整度、中心安装设计位置以及垂直度的要求,严格控制构件的精确度以确保正常使用。
A环板制作及安装要求:
㈠ 内径允许差Da=±10mm(任意点检测),环板内径3250mm,螺栓孔圈半径3300mm,环板外径3400mm。
㈡ 环板宽度允差0~3mm。 ㈢ 整个平面不平整度≤6mm。
㈣ 焊缝需连续焊,不渗漏,焊缝高度为5 mm。 ㈤ 钻孔及螺栓孔布置均匀,相邻孔间距误差≤2mm。 ㈥ 竖直公差要求:Va不得超过±10mm。 ㈦ 水平公差要求:Ha不得超过±10mm。
㈧ 防止圆度变形:内径允许差不得超过±10 mm。
图8-1 洞口各构件装配图
图8-2扇形压板详图
洞门预埋钢环在始发井主体结构施工过程预埋,洞门橡胶帘布及扇形压板的安装为始发前7天,时间为3天。 九、配套设施布置
㈠ 配套设施包括45T龙门吊、浆液搅拌站、水循环冷却塔、通风机、充电机、污水泵、碴车、管片车、运浆车、装载机、辅助汽车吊、柴油发电机组、污水三级沉淀池。
㈡ 设施布置及施工时间安排详见施工场地布置图。 十、管片生产
根据实际管片生产情况,预计到盾构始发前管片厂管片库存能够达到800环,满足盾构始发初期掘进需求。 十、负环管片拼装
盾构机始发时在反力架和零环管片之间安装负环管片(全部为闭口环),其中始发井西端头左线安装6环负环管片,右线安装6环负环管片。每环临时管片分块数与标准管片相同,依次安放在弧形导台上。在内、外侧采取钢丝拉结和钢管支撑等加固措施,以保证在传递推力过程中管片不会旋转浮动。
图11-1盾构西端头右线始发弧形导台及反力架示意图
十一、电力系统
盾构始发井场地内分别设1台4000KVA高压开关柜和2台500KVA的变压器,4000KVA变压器供两台盾构机施工用电,2台500KVA变压器供围护结构、附属工程及生活用电,另外在现场配备1台250KW的发电机做为备用。施工现场的供电系统主要
包括配电房和发电机房。
配电房向外与10KV输电线路相接,其中2路直接送到左右线盾构机内,2路通过配电房内的2个变压器电压转化为380V/220V,分别供其它施工设备和照明使用。供电系统见图12-1
10KV
电机浆机
风机
龙门吊龙门吊其它设
口照
道照明
卷扬机空压机
场区照明场区运输机修电工
食堂
浴及生室空活
调照明
图12-1 盾构施工场地供电系统图
第五章 盾构始发掘进
一、初期掘进
㈠ 本工程初期掘进长度设定为100米。100米的长度考虑了下几个因素: ⑴ 盾构机和后方台车的长度。 ⑵ 轨道的布置需要。
⑶管片与土体之间的摩擦力足以支持盾构机的正常掘进。 ⑷ 盾构左线始发所需要的长度。
㈡ 初期掘进为盾构施工中技术难度最大的环节之一,不可操之过急,要稳扎稳打。 ⑴ 弧形导台上掘进:平推时,轨面上涂抹黄油,推力小于300t,对始发架和反力架进行监测。对洞门密封进行检查。
⑵ 初始隧道段掘进:刚切削土体时刀盘转速不宜过大,增加泡沫的用量,不要出土逐步建立土压平衡。推力小于600t,刀盘转速1.0转/min,速度15-20mm/min。
二、碴土运输
为保证盾构始发段的出土,在始发井东端头处,分别于始发井中板和顶板左右跨各预留两个规格为9.3×6. m的临时出土口。碴土用运输列车运送到临时出土口,龙门吊吊出到碴坑内,并用自卸汽车外运出土。盾构完成初期掘进进入正常掘进后,将出土口前移到盾构吊入井,同时设置道岔,加快施工速度。 三、管片拼装
管片由管片车运到场地后,由专人对管片类型、龄期、外观质量和止水条粘结情况等项目进行最后一次检查,检查合格后才可卸入管片堆放场地。管片经管片吊车按安装顺序放到管片输送平台上,掘进结束后,再由管片输送器送到管片安装器工作范围内等待安装。负环管片不存在防水问题,因此采用通缝拼装。其余管片采用错缝拼装。
㈠ 管片选型以满足隧道线型为前提,重点考虑管片安装后盾尾间隙要满足下一掘进循环限值,确保有足够的盾尾间隙,以防盾尾直接接触管片。
㈡ 管片安装必须从隧道底部开始,然后依次安装相邻块,最后安装封顶块。 ㈢ 安装邻接块时,为保证封顶块的安装净空,安装第五块管片时一定要测量两邻接块前后两端的距离(分别大于C块的宽度,且误差小于+10mm),并保持两相邻块的内表面处在同一圆弧面上。
㈣ 封顶块安装前,对止水条进行润滑处理,安装时先径向插入2/3,调整位置后缓慢纵向顶推。
㈤ 管片块安装到位后,应及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片,其顶推力大于稳定管片所需力,达到规定要求,然后方可移开管片安装机。
㈥ 管片安装完后及时整圆,并在管片脱离盾尾后要对管片连接螺栓进行二次紧固。
四、始发测量监测
详见始发井施工测量及施工监测方案。 五、初期掘进时注意事项
㈠ 初期掘进前,对前方地层的地质情况充分了解,不能一概而论,要根据土质情况选择恰当的模式。
㈡ 盾构机正面中心土压力根据计算确定,并根据跟踪测量数据及时调整设定压力,随时做好二次压浆的准备。
㈢ 在初期掘进阶段,由于反力架会产生不同程度的变形,因而影响隧道成环质量,若当管片接缝发生问题时,及时用纠正,以提高成环质量,并做好测量工作。
㈣ 确定土压平衡状态下密封仓内的土压力,且密封仓被充满后,开启螺旋输送机出土,以控制排土速度,来保证密封仓内的土压力和开挖面土压力相平衡。
㈤ 最初的100环管片安装保持良好的真圆度,保证盾构始发位置的准确。如最初的真圆度保持不好,则往后误差会越来越大,不但造成后续施工越来越困难,也会对管片本身产生破坏。因此最初的管片安装必须做到以下几点:
⑴ 按顺序及操作规范施工; ⑵ 拼装管片后及时进行同步注浆;
⑶ 加强管片真圆度的测量。测量办法有两种:①丈量弦长、间距控制法;②通过测量盾尾间隙,如各个方向的间隙基本一致,则可说明管片的真圆度较好。 六、负环管片、反力架的拆除
盾构完成135m掘进以后开始对负环管片、反力架进行拆除,准备正常掘进。将轨道铺设双轨,并在隧道内架设道岔。
㈠ 将反力架后座与车站结构分离,采用切割反力架后撑的型钢,并用千斤顶顶开后,将反力架和车站结构分离100mm左右。
㈡ 将反力架与负环分离约100mm左右。 ㈢ 分块拆除反力架并调出井口。
第六章 安全控制措施
一、盾构始发安全注意事项
㈠ 盾构机密封刷处已涂满密封油脂。
㈡ 盾构机始发时应缓慢推进。始发阶段由于设备处于磨合阶段,注意推力、扭距的控制,同时注意各部分油脂的有效使用。掘进总推力控制在反力架承受能力以下(600t),同时确保在此推力下刀具切入地层所产生的扭矩小于始发架提供的扭矩。
㈢ 始发前在刀头和密封装置上涂抹油脂,避免刀盘上刀头损害洞门密封装置。始发前在始发轨道上涂抹油,减少盾构机推进阻力。
㈣ 弧形导台导轨必须顺直,严格控制标高,间距及中心轴线,基准环的端面与线路中线垂直。盾构机安装后对盾构机的姿态复测,复测无误后才开始掘进。
㈤ 盾构刚进洞时,掘进速度宜缓慢,同时加强后盾支撑观测,尽量完善后盾钢支
撑。
㈥ 在始发阶段,由于盾构机推力小、地层较软,调整盾构机姿态,使用下侧的千斤顶加朝上的力的同时一边向前推进,防止盾构机磕头。
㈦ 始发初始掘进时,盾构机位于始发架上,在始发架及盾构机上焊接相对的防扭转装置,为盾构机初始掘进提供反扭矩。
㈧ 盾构机始发在反力架和洞内正式管片之间安装负环管片在外侧采取钢丝拉结和木楔加固措施,以保证在传递推力过程中管片不会浮动变位。
二、盾构机吊装安全措施
㈠ 起重安装作业前清除工地所经道路的障碍物,做到工地整洁、道路畅通。 ㈡ 起重机、吊索具、运输车辆、进场工作前进行一次再检查确保完全处于良好状态。
㈢ 为保证吊装基础的安全,在250吨吊车的履带下面再垫四块6米×1.8米20~30㎜厚的钢板。
㈣ 起重、指挥、操作人员使用统一信号,配备无线对讲机,严格遵守操作规则和安全规范,所有机械、人员均持特种作业许可证。
㈤ 起重挂钩工必须严格执行“十不吊”并遵守“吊物下严禁站人”制度;各种起重机械起吊前,须进行试吊。
㈥ 风力大于等于4级时,停止吊装作业; ㈦ 降雨大于等于10mm或中雨时停止作业; ㈧ 雾能见度小于4米或大雾时停止作业; 三、用电安全措施
㈠ 加强施工用电管理,搞好安全用电。切实执行照明、高压电力线路的架设标准,保证绝缘良好。各种电动机械和电器设备、均设置漏电保护器, 变配电装置的三级配电箱、外电防护、二级保护必须配备防触电系统,确保用电安全。
㈡ 施工现场内临时用电的安装和维修必须由专人负责完成,非电工严禁拆装电气设备。
㈢ 严格执行电气安装、维修技术规程,认真贯彻“JGJ-4688”施工现场临时用电安全技术规范。
㈣ 操作人员正确使用防护用品(安全带、绝缘鞋、绝缘手套、工作衣等)。
㈤ 电工高空作业时,严禁向下抛掷物品,应采用绳子上下传递物品。
㈤ 检查、维修配电箱时,必须将其前一级相应的电源开关闸断电,并悬挂“禁止合闸、有人工作”等标志牌。
㈦ 高压电气设备和线路上的作业,必须由专业人员操作。 ㈧ 安全组织架构见下图:
安全工作人员架构图
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