1地铁盾构区间施工方案.docx
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1地铁盾构区间施工方案
地铁盾构区间施工方案
2.1盾构区间施工方案
XX号线均为地下线,共25个区间,均采用盾构法施工,包含23个正线区间、1个停车场出入线区间、1个车辆段出入线区间。
管片外径为6200mm,内径为5500mm,厚度为350mm,环宽为1500mm。
全线盾构区间最小转弯半径R=350m,最大坡度34‰,线路线间距在8.3~19.7m之间,线路埋深在7.9~26.23m之间。
全线跨越5个地质分区,溶洞、土洞、上软下硬、基岩凸起、全断面硬岩、孤石、煤系、富水卵石层等地层复杂多变,属典型的复合地层,拟投入28台φ6480mm复合式土压平衡盾构机掘进。
全线盾构机均有专属设计,充分适应本工程地质情况。
针对全断面硬岩、上软下硬、大粒径砂卵石、基岩突起、孤石等,专属设计耐磨刀盘、配置高强度耐磨合金刀具;针对溶洞和土洞,专属配置超前地质雷达扫描系统、超前注浆处理溶洞系统;针对煤系地层专属配置有害气体探测及报警系统;针对地层多变、富水砂层配置能使用多种渣土改良剂的渣土改良系统。
配备先进的配套机械设备,保证完成各项节点工期。
本项目将确保盾构机具有充分的适应性,配置先进的编组列车、龙门吊、浆液搅拌系统、自动化测量系统、自动化监测系统、自动化监控系统等,通过机械设备配置与进度安排匹配性分析,全线洞通时间较招标文件要求提前3个月,完全满足招标文件要求。
从组织、管理、经济、技术四方面,制定针对性的保证措施,确保质量、安全、进度、文明施工、环境保护等目标的实现。
针对盾构施工中的地基处理、管片生产、盾构推进、管片拼装、壁后注浆等施工工序,制定针对性的生产组织计划、安全和质量保证措施,严格执行深圳市及地铁集团的文明施工管理要求,确保安全、文明施工、质量满足招标文件要求,确保进度管理目标的实现。
采用钢套筒始发和接收工法,保证不良地质条件和环境条件下盾构始发和接收安全。
双龙站~龙南站区间双龙站小里程盾构始发端、江岭站~东纵站区间东纵站小里程盾构始发端,受地质条件影响,加固效果可能较差,始发风险较大,采用钢套筒始发。
江岭站~东纵站区间江岭站大里程盾构到达端,受DN1200雨水管影响,不具备地面加固条件,且地层较差,接收风险较大,采用钢套筒接收。
采取可靠的工程措施,确保穿越建筑物、地铁既有线及地质复杂地段的安全。
区间沿线穿越建筑物94处,穿越管线25处,穿越既有铁路线1处,上跨成型盾构隧道1处,共13个区间揭露有溶洞(大部分为无填充),13个区间涉及上软下硬地层、10个区间涉及全断面硬岩层、2个区间涉及富水卵石层、4个区间涉及孤石、3个区间涉及有害气体。
在掘进前主要通过专项地质勘察,明确不良地质分布情况,制定专项不良地质处理方案。
在盾构选型上优化盾构刀盘结构设计、刀具选择和布置、刀盘防泥饼设计和配置溶洞、孤石超前探测装置(盾构搭载三维激发极化法超前预报系统、盾构搭载三维声波超前预报系统),确保盾构机硬件上满足区间复杂地层的掘进要求。
在盾构掘进过程通过建构筑物调查、设备检修保养、地表预加固处理、洞内跟踪注浆、优化掘进参数、选择合理掘进模式、确保同步注浆和二次注浆质量、自动化监测、合理选择施工时间等针对性措施,确保盾构在穿越建筑物、铁路既有线及地质复杂地段的施工安全。
2.1.1主要施工方法
XX号线均为地下线,正线23个区间除数码城站~回龙埔站区间数码城端长度59.315m采用矿山法暗挖施工、双龙站两端相邻区间58、50m采用明挖施工外,其余均采用盾构法施工;数码城站~停车场出入线采用盾构法+暗挖法(紧邻停车场122m),田心站~车辆段出入线采用盾构法(C1线638.07m)+明挖法(C1线660m、C2线916m);共含25段盾构区间,盾构区间设计概况表见表2.11。
表2.11盾构区间设计概况表
区间
区间长度(m)
联络通道数量(座)
线路特性
主要穿越地质
大运站~大运北站区间
1024.709
1
线路线间距9.02~14.2m,最小转弯半径R=400m,线路埋深15.05~20.64m,最大坡度29.0‰。
31-4-12微风化石灰岩、8-5-3含砾粉质粘土、30-2-3强风化砂岩
大运北站~龙城西站区间
757.554
1
线路线间距12.0~16.2m,最小转弯半径为R=450m,线路埋17.70~26.23m,最大坡度25.0‰。
30-2-3强风化砂岩、30-1-3全风化砂岩、31-4-12微风化石灰岩、6-1-3粉质粘土
龙城西站~数码城站区间
1194.038
2
线路线间距10.6~16.2m,最小转弯半径为R=2000m,线路埋11.4~24.2m,最大坡度25.0‰。
30-2-3强风化砂岩、31-4-14微风化炭质石灰岩、31-1-3全风化砂岩石灰岩、31-3-14、中风化炭质石、8-5-3含砾粉质粘土
数码城站~回龙埔站区间
1174.805
2
线路线间距8.3~19.7m,最小转弯半径为R=350m,线路埋10.6~17.6m,最大坡度15.0‰。
31-4-12微风化石灰岩、30-2-3强风化砂岩、6-1-3粉质黏土、30-1-3全风化砂岩、8-5-3含砾质粉黏土、8-3-3粉质黏土
回龙埔站~龙岗汽车站站区间
1054.827
1
线路线间距14.2~14.6m,最小转弯半径为R=700m,线路埋10.5~14.2m,最大坡度10‰。
8-3-3粉质粘土、31-4-12微风化石灰岩、8-4-4含砾粉质粘土
龙岗汽车站~天健花园站区间
541.200
/
线路线间距14.2m,线路埋9.6~11.8m,无转弯,最大坡度14.18‰。
30-1-3全风化砂岩、8-4-4含砾粉质粘土碎石、30-2-3强风化砂岩、8-5-3含砾质粉黏土、8-3-3粉质粘土
天健花园站~龙城中路站区间
758.837
1
线路线间距14.2~16.2m,最小转弯半径为R=550m,线路埋9.1m~12.2m,最大坡度23.285‰。
8-3-3粉质粘土、30-1-3全风化砂岩、31-4-12微风化石灰岩、6-1-3粉质粘土
龙城中路站~龙平站区间
1194.408
2
线路线间距10.0~49.3m,最小转弯半径为R=350m,线路埋10.5~14.2m,最大坡度10.0‰。
31-4-12微风化石灰岩(局部5-2-3粉质粘土、5-3-2中粗砂
龙平站~双龙站区间
918.253
1
线路线间距12.35~17.49m,最小转弯半径为R=450m,线路埋11.9~18.7m,最大坡度28‰。
31-4-12微风化石灰岩、5-2-2粉质粘土、5-3-3砾砂、5-3-2砾砂、6-3-3砾砂
双龙站~龙南站区间
871.460
1
线路线间距13~17.2m,最小转弯半径为R=360m,线路埋10.2~20.4m,最大坡度28‰。
6-1-3粉质粘土、31-4-12微风化石灰岩、6-3-2中粗砂
龙南站~龙东村站区间
943.542
1
线路线间距13~15.2m,最小转弯半径为R=1000m,线路埋10.2~20.4m,最大坡度26‰。
31-4-12微风化石灰岩、8-3-3粉质粘土、8-3-2粉质粘土
龙东村站~同乐村站区间
1678.737
2
线路线间距13~15.2m,最小转弯半径为R=400m,线路埋10.4~22.8m,最大坡度21.504‰。
8-3-3粉质粘土、30-2-3强风化砂岩、30-1-3全风化砂岩、8-3-3粉质粘土、6-3-2中粗砂、31-4-12微风化石灰岩、6-1-3粉质粘土
同乐村站~坪山站区间
1473.885
2
线路线间距12~23.5m,最小转弯半径为R=450m,线路埋10~16m,最大坡度28‰。
8-3-3粉质粘土、30-2-3强风化砂岩、30-1-3全风化砂岩、11-4微风化花岗岩、8-2-3砂质粘性土、11-1全风化花岗岩
坪山站~六联村站区间
639.327
1
线路线间距17.2~22.2m,最小转弯半径为R=360m,线路埋9.5~16.3m,最大坡度16.944‰。
11-2强风化花岗岩、11-3中风化花岗岩、11-4微风化花岗岩、11-1全风化花岗岩、8-2-3砂质粘性土
六联村站~文化中心站区间
622.921
1
线路线间距15.2~17.2m,最小转弯半径为R=350m,线路埋7.9~13.7m,最大坡度25‰。
8-2-3.砂质粘性土、11-1全风化花岗岩、11-2强风化花岗岩
文化中心站~坪山围站区间
404.211
/
线路线间距15.9~17.2m,最小转弯半径为R=350m,线路埋9.8~20.7m,最大坡度20.77‰。
8-2-3砂质粘性土、11-1全风化花岗
坪山围站~坪山中学站区间
599.626
/
线路线间距12~15.3m,最小转弯半径为R=350m,线路埋10.2~18.7m,最大坡度14.744‰。
30-2-3强风化砂岩、30-2-2强风化页岩、30-1-2全风化页岩、6-3-3砾砂、6-3-2中粗砂
坪山中学站~江岭站区间
719.376
1
线路线间距11.24~16.95m,最小转弯半径为R=350m,线路埋10.7~12.5m,最大坡度6.29‰。
6-3-2中粗砂、6-1-3粉质粘土
江岭站~东纵站区间
456.385
/
线路线间距12.4~14.2m,最小转弯半径为R=700m,线路埋10.2~11.9m,最大坡度4.294‰。
卵石、粉质粘土、砾砂、中粗砂
东纵站~新屋站区间
864.927
1
线路线间距14.2~15.m,最小转弯半径为R=1200m,线路埋9.4~14.9m,最大坡度10.38‰。
卵石、粉质粘土、中粗砂、含砾粉质粘土、微风化石灰岩
新屋站~横塘站区间
691.555
1
线路线间距11~14.2.m,最小转弯半径为R=800m,线路埋10.4~16.1m,最大坡度15‰。
6-1-3粉质粘土、8-3-3粉质粘土、30-1-3全风化砂岩、30-2-3强风化砂岩、30-3-3中风化砂岩
横塘站~田头站区间
1727.089
2
线路线间距12~14.2.m,最小转弯半径为R=700m,线路埋10~21m,最大坡度27‰。
6-1-3粉质粘土、8-3-3粉质粘土、6-7、31-1-8全风化炭质页岩、30-2-2强风化页岩、30-2-3强风化砂岩
田头站~田心站区间
1270
2
线路线间距14.2~15.4.m,最小转弯半径为R=450m,线路埋15.2~20.58m,最大坡度22‰。
30-2-2强风化岩、30-2-3强风化砂岩、30-2-8强风化炭质页岩、40-1糜棱岩、31-4-12微风化石灰岩、8-3-3粉质粘土、5-2-3粉质粘土、5-3-1中粗砂
数码城站~停车场出入线区间
639.670
/
线路埋深约8~34m,最大坡度34‰。
30-2-3强风化砂岩层、8-5-3含砾粉质黏土、31-4-12微风化石灰岩层
田心站~车辆段出入线区间
638.070
1
区间纵向基本呈“Z”字坡,线路埋深约13.5m,最大坡度26‰,采用盾构法+明挖法施工,其中盾构段长638.07mm,明挖段长1576m。
6-5含砾粉质黏土、6-8含碎石粉质黏土、8-3-3粉质粘土、30-2-3强风化砂岩层。
2.1.1.1施工方法
本工程25个区间地层均为复合地层,全部选择采用复合式土压平衡盾构施工,复合式盾构掘进具有以下特点:
⑴在复合地层中进行盾构掘进需根据地层变化变换选择封闭式(土压平衡模式)、半敞开式(欠土压平衡模式)、敞开式(空仓模式)掘进模式:
1)在软土地层或以软土地层为主的上软下硬地层中施工时,采用封闭模式;
2)在相对自稳的残积土层施工时,采用半敞开式(欠土压平衡模式);
3)在硬岩地层,特别是比较完整的岩石地层中施工时,采用敞开式。
4)在富水砂层或以富水砂层为主的上软下硬地层中采用土压平衡模式施工时,通过加注膨润土、泡沫、高分子改良剂等建立土压平衡模式。
根据掘进断面地层和岩石的软、硬程度,盾构机的刀具配置做出适当的调整:
1)在硬岩段施工时,采用全断面滚刀破岩模式,采用开口率较小的刀盘;
2)当掘进在软岩或软土地段时,将部分或全部滚刀换成适应软岩或软土的刮刀,增大刀盘的开口率。
随地层变化对施工工艺和施工参数进行调整:
不同地层调整添加剂的种类和数量;根据具体环境情况配置不同的辅助设备(比如破岩机、超前钻机、钻孔设备);在不同地层掘进时对盾构机姿态控制参数进行调整,根据完整的地勘资料和盾构自身的超前地质探测技术,针对溶洞、孤石、球状风化体、上软下硬和全断面硬岩地层等特殊地层提前选择施工工艺、调整掘进参数,在过程中根据监测数据对盾构参数进行调整和优化。
在围岩强度变化极其悬殊的地段及高强度硬岩地段等地层中掘进时,刀盘磨损较大需频繁的更换刀具。
在特殊的复合地层采用一些辅助工法:
全断面坚硬岩石段选择采用矿山法和深孔爆破,孤石、球状风化体和上软下硬地层选择采用注浆加固、深孔爆破和钻孔破碎。
2.1.1.2盾构施工总体安排
根据区间设计情况、工期筹划和地层情况,本工程区间投入28台φ6480mm的复合式土压平衡盾构施工,盾构区间具体工期筹划详见“1.1.2.5总体施工程序”中“图1.1-27”,各区间盾构投入及掘进示意见表2.12。
表2.12各区间盾构投入及掘进示意表
序号
工点
作业面
施工方向
盾构机编号
备注
1
大运站~大运北站区间
左线
大运北站→大运站
1#
右线
2#
2
大运北站~龙城西站区间
左线
龙城西站→大运北站
3#-2
右线
4#-2
3
龙城西站~数码城站区间
左线
龙城西站→数码城站
5#
右线
6#
4
数码城站~停车场出入场线区间
左线
数码城站→停车场
3#-1
调转至大运北站~龙城西站
右线
4#-1
5
数码城站~回龙埔站区间
左线
回龙埔站→数码城站
7#
右线
8#
6
回龙埔站~龙岗汽车站站区间
左线
龙岗汽车站→回龙埔站
9#-1
调转至右线
右线
9#-2
7
龙岗汽车站~天健花园站区间
左线
天健花园站→龙岗汽车站
10#-1
调转至右线
右线
10#-2
8
天健花园站~龙城中路站区间
左线
天健花园站→龙城中路站
11#-1
调转至右线
右线
11#-2
9
龙城中路站~龙平站区间
左线
龙城中路站→龙平站
12#
右线
13#
10
龙平站~双龙站区间
左线
双龙站→龙平站
14#
右线
15#
11
双龙站~龙南站区间
左线
龙南站→双龙站
16#-2
右线
17#-2
12
龙南站~龙东站区间
左线
龙东村站→龙南站
16#-1
调转至双龙站~龙南站
右线
17#-1
13
龙东站~同乐村站区间
左线
同乐村站→龙东村站
18#
右线
19#
14
同乐村站~坪山站区间
左线
同乐村站→坪山站
20#
右线
21#
15
坪山站~六联村站区间
左线
坪山站→六联村站
22#-1
调转至右线
右线
22#-2
16
六联村站~文化中心站区间
左线
文化中心站→六联村站
23#-1
调转至文化中心站~坪山围站
右线
23#-2
17
文化中心站~坪山围站区间
左线
文化中心站→坪山围站
23#-3
右线
23#-4
18
坪山围站~坪山中学站区间
左线
坪山中学站→坪山围站
24#-3
调转至坪山中学站~江岭站
右线
25#-3
19
坪山中学站~江岭站区间
左线
坪山中学站→江岭站
24#-4
右线
25#-4
20
江岭站~东纵站区间
左线
东纵站→江岭站
24#-1
调转至东纵站~新屋站
右线
25#-1
21
东纵站~新屋站区间
左线
东纵站→新屋站
24#-2
调转至坪山围站~坪山中学站
右线
25#-2
22
新屋站~横塘站区间
左线
新屋站→横塘站
26#-1
调转至新屋站~横塘站右线
右线
26#-2
23
横塘站~田头站区间
左线
田头站→横塘站
27#-3
右线
28#-3
24
田头站~田心站区间
左线
田头站→田心站
27#-2
调转至横塘站~田头站
右线
28#-2
25
田头站~车辆段出入线
左线
车辆段→田心站
27#-1
调转至田头站~田心站
右线
28#-1
2.1.2施工工序及工艺
提前对不良地层采取处理措施,进场后首先进行补勘;对揭露出球状风化体、基岩突起和溶洞的地段制定针对性补勘方案,加密补勘,准确揭示盾构穿越及影响区域的地层;根据完整的地质勘察资料进行盾构选型;在盾构机进场前,首先完成施工用水用电的接入、临时设施建设等;完成沿线的重要建构筑物调查工作。
前期率先进行车站的盾构始发井及盾构吊出井的结构施工,并完成端头井的地基加固施工,在始发井结构施工完成后,进行盾构场地布置、洞门复测、始发基座安装加固复测工作,为盾构始发提供条件。
盾构机到达现场后,进行下井组装调试,保证盾构各系统正常运转;同步进行洞门处理、止水装置安装和支撑体系的安装;在始发端100m隧道上方依据设计方案布设沉降观测点并取得初始值,随着盾构掘进,监测点持续向前布设。
盾构机始发后先进行100m的试掘进,再正式掘进。
盾构机到达前完成到达端头加固、止水装置安装、接收基座安装加固复测等准备工作。
盾构机到达后,进行盾构机拆解和吊出工作,盾构施工工艺总体流程见图2.11。
图2.11盾构施工工艺总体流程图
2.1.2.1盾构始发准备
⑴地质补勘
1)在盾构施工前,结合设计图纸及已掌握的地层资料进行地质补勘,区间补勘设计表见表2.13:
表2.13区间补勘设计表
序号
补勘部位
1
盾构始发端、接收端位置和联络通道位置。
2
沿线岩土分层界线起伏变化超过5m(尤其在隧道洞身范围内)的地段。
3
原勘探孔孔距超过50m,地层有一定变化的地段;确保经过初勘、详勘和补勘后勘探孔孔距不超过15m,准确揭露岩层特性。
4
部分探孔没有穿过隧道底板,地质情况突变点,存在岩层、孤石或球状风化体和岩溶发育异常地段等周围应加密补充钻探,查明地质界线。
5
计划换刀地点周围地段。
6
盾构下穿重要建(构)筑物、河涌等,需进行基础保护位置。
2)地质补勘探注意事项
通过补勘详细查明地层分布、层序、地质年代、岩石产状构造特征等。
查明岩石的抗压强度和完整性,从而确定掘进模式和掘进参数。
所有探孔钻完毕后,采用水泥浆注浆封孔,水灰比为1:
0.5,并做好标记。
对实际的地质图资料进行描绘,以此作为盾构施工的依据。
以补勘资料作为施工图地质资料,地质钻孔补勘及岩样摆放见图2.12。
图2.12地质钻孔补勘及岩样摆放
⑵盾构机组装及调试
1)盾构机的组装
①盾构组装调试程序见图2.13。
图2.13盾构组装调试程序图
②组装场地及吊装设备
盾构机的组装场地按盾构始发井移交场地的具体情况分成三个区:
后配套拖车存放区、主机存放区、吊机摆放区。
盾构机按后配套拖车、主机依次进场组装。
吊装设备为:
320t履带吊机一台,150t汽车吊机一台,150t液压千斤顶四台,小型液压泵站一台,以及相应的吊具、机具、工具,盾构下井吊装图见图2.14。
图2.14盾构下井吊装图
③盾构机组装
盾构组装顺序见图2.15。
步骤一:
组装始发台
步骤二:
组装后配套拖车
步骤三:
吊装设备桥
步骤四:
螺旋机吊装
步骤五:
前体吊装
步骤六:
组装中、前体
步骤七:
组装刀盘
步骤八:
组装管片机及盾尾
步骤九:
组装螺旋机
步骤十:
设备桥连接及反力架安装
步骤十一:
组装完成
图2.15盾构组装顺序图
⑶调试
1)空载调试
盾构机组装和连接完毕后,进行电路及控制开关的再次检查确认,即可通电进行空载调试,盾构空载调试主要内容表见表2.14。
表2.14盾构空载调试主要内容表
序号
系统
标准
备注
1
配电系统
良好
2
液压系统
良好
各压力管道溢流阀有效
3
润滑系统
良好
出脂口与上位机显示一致
4
冷却系统
良好
5
控制系统
良好
6
注浆系统
系统运行正常,管路畅通
出浆位置与上位机显示一致
7
渣土改良系统
系统运行正常,管路畅通
喷出孔位与上位机显示相同
8
刀盘
系统运行正常,无异响
旋转方向与指令相同
9
螺旋输送机
系统运行正常,无异响
螺旋输送机轴旋转方向与指令相同
10
管片拼装机
系统运行正常,无异响
旋转方向与指令一致,限位有效
2)负荷调试
空载调试证明盾构机具有工作能力后即可进行负荷调试。
负荷调试的主要目的是检查各种管线及密封的负载能力,使盾构机的各个工作系统和辅助系统达到满足正常生产要求的工作状态。
通常试掘进时间即为对设备负载调试时间。
负荷调试时将采取严格的技术和管理措施保证工程安全、工程质量和隧道线型。
2.1.2.2管片生产
管片生产分为试生产、预生产及正式生产三个阶段。
先进行试生产、三环拼装等所有试验和检测合格后开始预生产。
预生产在盾构始发前3个月进行,计划预生产600环管片。
正式生产阶段保质保量完成本工程所有计划内管片,管片生产过程示意图见图2.16。
图2.16管片生产过程示意图
尽早与管片生产厂家签定合同,制定管片生产计划,提早生产,确保管片储备充足。
给管片生产厂家提供一份详细管片参数。
按计划预计共生产约30829环(含负环)管片,确保管片的数量和质量满足生产的要求,提前一个月向生产厂家提供管片需求计划,以保证管片能按时供应。
2.1.2.3端头井加固
盾构进出洞是盾构施工中的难点和关键,为防止出现盾构“下沉”、“抬头”等现象。
保证盾构机进出洞安全、正常的掘进方向、洞口的止水要求,在盾构进出洞前对一定范围的地层进行加固和止水。
根据设计资料按加固方法统计,本工程的端头加固可分为三大类:
双管旋喷桩加固(600mm@450mm)、TSS水平注浆、特殊加固(地质条件良好无需加固、加固质量不满足要求采用钢套筒始发),端头加固范围及技术参数表见表2.15。
表2.15端头加固范围及技术参数表
序号
加固方法
加固区间
加固范围
技术参数
1
双管旋喷桩加固
大运站~大运北站区间
大运北站~龙城西站区间
龙城西站~数码城站区间(始发)
数码城站~回龙埔站区间(始发)
回龙埔站~龙岗汽车站站区间
龙岗汽车站~天健花园站区间
天健花园站~龙城中路区间
龙城中路~龙平站区间(始发)
龙平站~双龙站区间(始发)
龙南站~龙东村站区间(始发)
龙东村站~同乐村站区间(到达)
同乐村站~坪山站区间
坪山站~六联村站区间
六联村站~文化中心站区间
文化中心站~坪山围站区间
坪山围站~坪山中学站
坪山中学站~江岭站区间
新屋站~横塘站区间
东纵站~新屋站区间
横塘站~田头站区间
田头站~田心站区间
江岭站~
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