某盾构区间土建施工技术.doc
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1、第一章 概述11工程概况11.1工程范围及主要工程量11.2工程周边环境11.3工期要求与场地接口条件21.4工程地质与水文地质21.5气象31.6本工程主要有以下特点和难、重点:42工程技术要求与标准52.1线路平面设计52.2线路纵断面设计52.3工期要求53施工总体部署53.1施工总体方案53.2盾构机63.3临时工程及辅助施工设备6第二章 工程设计71设计标准72线路的拟合与管片环的选择73管片结构的设计83.1管片设计83.2防水设计:93.3联络通道及泵房设计:9第三章 盾构机111盾构机选型的基本原则111.1盾构机类型概述111.2盾构机的选型122泥水平衡盾构机的主要技术参数
2、122.1刀盘122.3推进结构和铰接设计142.4泥水循环系统152.5注浆系统163复合型盾构机的主要结构与性能特征163.1刀盘163.2主驱动163.3盾体163.4人员舱163.5推进油缸及铰接油缸173.6管片安装机173.7后配套系统17第四章施工配套设施181洞内水平运输181.1列车的编组:181.245吨电力机车特点:181.3蓄电池组充电及其维护191.4机车使用中主所要着重做好的几项工作 :201.5三十五吨电力机车不足之处的改造231.6砂浆车、管片车的使用情况:251.7充电装置:262同步注浆料的供应263冷却系统与排水264泥浆处理系统27第五章 施工组织291
3、项目组织与管理291.1项目组织291.2项目管理292工序组织与管理312.1掘进循环时间安排312.2劳动力组织312.3盾构掘进作业工序流程及操作控制程序323施工进度保障措施333.1组织管理措施333.2资源保障措施333.3进度计划控制措施34第六章 盾构隧道施工361盾构机的组装与调试361.1概述361.2盾构机组装362泥水处理系统布置及处理方案443盾构始发463.1概述463.2总体方案473.3盾构始发前准备473.4盾构始发前洞口准备503.5盾构的始发544掘进模式的选择与参数控制574.1掘进模式的选择574.2掘进参数控制:575掘进施工与方向控制585.1掘进
4、施工585.2盾构掘进方向控制606壁后注浆626.1同步注浆626.2注浆目的626.3注浆方式637管片选型与安装677.1管片安装方法687.2安装管片质量保证措施688隧道防水施工688.1防水施工688.2隧道渗漏治理709管片局部破损的修补709.1管片角部小面积破损709.2管片较大面积破损7110盾构机的拆卸与转运7310.1盾构机的拆卸7310.2盾构机到达前的准备工作7310.3盾构机到达7510.4盾构拆机前的准备工作7610.5盾构机拆卸79第七章 盾构施工测量861地表控制测量861.1接桩与复测861.2布设施工控制网862联系测量872.1导线控制测量872.2高
5、程传递测量883地下控制测量893.1平面控制测量893.2高程控制测量904盾构始发与掘进测量904.1盾构测量特点904.2始发架(台)的定位914.3反力架的定位914.4导向系统914.5盾构机姿态的人工测量924.6托架测量934.7盾构推进过程中的方向控制935管片测量945.1水平偏差的测量955.2竖直偏差的测量965.3管片椭圆度测量966贯通测量977竣工测量97第八章 联络通道及泵房施工981联络通道施工981.1工程概况981.2暗挖联络通道施工技术措施991.3联络通道施工1031.4融沉控制110第九章 洞门及附属工程施工1141洞门防水施工1141.1工程概况11
6、41.2施工方法1142洞门钢筋混凝土施工1152.1钢筋绑扎1152.2立模、浇筑混凝土1152.3安全保证措施1162.4质量保证措施1163管片嵌缝及堵漏施工1163.1施工目的与施工范围1163.2总体施工方案1163.3具体施工方法和步骤1173.4安全质量保证要求119第十章 特殊地段盾构施工1201下穿污水泵站段施工1202盾构穿越浑河技术总结1202.1工程地质与水文地质1202.2施工方法及施工要点122第十一章 施工监测1261区间监测项目的设置与测点布置1261.1工程概况1261.2工程地质及水文地质1261.3沿线建筑物概况1262主要监测内容及监测方法1272.1监
7、测系统设计原则1272.2监测项目1282.3监测点布置1293联络通道施工监测1323.1监测内容1323.2监测点的布设1323.3监测频率1343.4监测数据报警值和报警制度1354地表、建筑物、管线等的控制标准1354.1地表隆陷控制基准1354.2地下管线沉降控制基准1354.3建筑物下沉及倾斜控制基准1364.4围岩位移控制基准1375监测资料的分析、预测和信息反馈1386监测管理体系和质量保证措施1397提交的监测成果1408控制地面沉降措施1415 第一章 概述1 工程概况1.1 工程范围及主要工程量1.1.1 工程范围 五里河站奥体中心站盾构区间盾构机从奥体中心开始掘进,由南
8、向北沿青年大街东侧绿化带下穿越,下穿泵站污水处理池及泵站变电所,下穿浑河河床以及海峰加油站地下油库,到达五里河车站,区间全长1371.450米,交通条件较好。盾构区段由双孔圆形隧道组成;主要附属工程包括2个联络通道、4个洞门。主要工程量见表1-1。五里河车站奥体中心车站区间盾构工程缩图名称项目里 程长度(m)备注区间隧道左线K14+799.800K16+171.2501372.410 m长链0.960m右线K14+799.800K16+171.2501371.450 m联络通道1K14+980.000联络通道2 K15+574.500与排水泵房结合洞门左、右线4个总 长2743.860m表11
9、五里河站奥体中心站区间隧道主要工程量表1.2 工程周边环境本标段周边地面环境有如下两个特点:一是穿过500米宽的浑河,浑河水深度约为4m,隧道过河段覆土厚度为12m17m,非过河段覆土厚度为10m22.1m,为盾构施工的重点;二是隧道在里程K15+738K15816处穿越污水泵站,另在K14+850K14+900处穿越加油站,为盾构施工的重点。其它大部分地表为绿地,对施工比较有利。1.3 工期要求与场地接口条件1.3.1 工期要求业主要求本区间工程的工期为2008年8月25日至X年8月01日,共计706天。1.3.2 场地接口本工程施工场地分别设于五里河站和奥体中心站,其中盾构始发均从奥体中心
10、站开始始发,本区间接收井均设在五里河车站。1.4 工程地质与水文地质1.4.1 工程区域的地质概况五里河站奥体中心站盾构区间由第四系全新统和更新统中粗砂,砾砂土组成。区间隧道盾构穿越段地层主要为-4和-4砾砂层,地质统计图见图盾构区间穿越的地层情况详见下表。地质年代与成因层号岩土名称层厚 (m)层底标高(m)第四系全新统人工填土层(Q4ml)杂填土层1.010.837.8742.68第四系全新统浑河低漫滩冲积层(Q43al)2粉细砂0.56.0034.9540.384砾砂4.415.3020.1534.154-5圆砾5.09.528.4532.30第四系全新统浑河高漫滩及故河道冲积层(Q41a
11、l+pl)1粉质粘土层1.53.237.8940.263中粗砂层0.34.834.2740.404砾砂层4.520.0014.9531.1845圆砾1.02.029.8430.77第四系上更新统浑河老扇冲洪积层(Q32al+pl)-1粉质粘土层0.329.26-3中粗砂1.107.5010.4515.40-4砾砂3.025.301.7510.76-4-1粉质粘土0.600.8013.4816.48-4-3中粗砂0.604.012.1524.69-4-5圆砾2.93.813.4614.38第四系更新统冰积地层(Q1fg1)1泥砾层6.013.20-10.662.732泥砾层6.8-10.662.
12、73五里河站奥体中心站区间隧道穿越地层统计表2 X集团X地铁二号线第十二合同段 1.4.2 水文地质本区间地下水类型为第四系松散岩类孔隙潜水,主要赋存于中粗砂、砾砂及圆砾层中,主要含水层厚度为26.235.5m之间,属水量丰富区段,地下水补给来源主要为侧向径流。区间隧道地下水水温1113,属冷水,地下水类型为第四系松散岩类孔隙潜水,稳定水位埋深4.38.80m之间。地下水常年水位变幅约2m。本区间各地层渗透系数见表12。表 12 地层渗透系数表层位岩性平均渗透系数K20透水性类别(cm/s)(m/d)-4砾砂4.0910-235.3强透水-4砾砂2.9210-225.2强透水-4砾砂2.391
13、0-220.6强透水-1泥砾1.1310-29.8中等透水1.4.3 地震基本烈度工程所处地区地震基本烈度为7度区。1.5 气象X属于北温带半湿润的季风性气候,同时受海洋、大陆性气候控制。其特征是冬季漫长寒冷,春季干燥多风,夏季炎热多雨,秋季凉爽湿润,春秋季短,冬夏季长。X历年平均气温为78,七月平均气温24.6,1月平均气温-11.4,极端最高气温38.7,极端最低气温-33.1。每年11月中旬开始封冻,翌年3月初解冻。土壤最大冻结深度为1.2m,最大冻结深度1.48m。降水量:历年平均降水天数为106天,多集中在69月份,年平均降水量为720mm。蒸发量:年平均蒸发量为1420mm,每年4
14、9月份蒸发量最大,占全年蒸发量的67.4%。风向:冬季多为西北风、北风,夏季多为西南风、南风,春秋季风力较大,最大风速为1215米/秒。日照:日照时间历年平均为2588.7小时,日照率为58%,全年平均晴天136.7天,云天145.3天,阴天为83天。1.6 本工程主要有以下特点和难、重点:本区间段是X地铁二号线工程的第一批盾构项目,具有以下特点:1.6.1 建设意义重大,需充分体现X地铁建设理念本工程为X地铁二号线盾构工程的第一批盾构项目,是X市重点工程,是X市广大市民瞩目的项目,建设意义重大,施工需充分体现“节约地铁、精准地铁、艺术地铁、和谐地铁、安全地铁、文化地铁、科技地铁、绿色地铁”的
15、理念。1.6.2 盾构选型困难五奥区间工程穿越的地层全部为砾砂层,稳定性极差渗透系数大,地层中还存在直径大于20的砾石而且需穿越500m宽的浑河,基于本区间工程的特点,盾构选型是本工程的关键所在,且盾构掘进是本标段工程关键线路上的关键工序,做好盾构选型,保证盾构机穿越浑河河床、穿越砾砂地层条件下良好的适应性和安全、快速掘进是本标段工程的重点,要求盾构机具备稳定正面土层功能的同时还要兼具较好的密封性能。因而,在盾构的选型、主要功能和主要参数的确定方面具有相当大的难度,必须进行大量的研究计算和调研、比选。1.6.3 盾构机密封管理是本工程的重点X地区地下水位较高,在富水饱和地层中掘进,盾构机穿越浑
16、河河床,做好盾构机密封的管理,防止泥沙、水泄入隧道内是施工的重点。1.6.4 确保结构防水质量是本工程的重点防水质量的好坏与结构质量和耐久性紧密关系,同时对地铁的正常运营有着重大影响,确保地铁结构的防水质量,做到不渗不漏是工程的重点。1.6.5 需进行冬季施工受工期制约,根据安排,冬季施工不可避免,而X地区冬季最低气温达-30需采取多种措施,保证泥水盾构在冬季施工时泥浆的质量和机械设备正常运转,并对泥浆管路进行保温等措施,确保盾构区间的顺利进行。1.6.6 盾构穿越浑河河床盾构穿越浑河河床段,长约500m,浑河河道水位约41m,隧道穿越段主要为砂砾层,工程地质较差,隧道在地下水范围内。隧道埋深
17、大,河面水位高,针对该段地层进行合理的盾构选型,在盾构掘进过程中选择合适的掘进参数和进行有效的碴土管理,在确保安全、经济的前提下保证施工进度和有效控制地表沉降,施工风险大。1.6.7 盾构施工工期紧,施工组织难度大本标段工程涉及施工项目多,有效的进行车站组织施工,保证盾构的按时始发、接收,均为工程考虑的重点。施工工期紧,施工组织难度大。2 工程技术要求与标准2.1 线路平面设计本工程设计为平行的两条区间隧道,线中心间距为15m,隧道线路在平面上曲线长为111.7米,直线段长为1259.6米。2.2 线路纵断面设计线路纵断面为 “”形坡。线路最大下坡为-30,最大上坡为23。区间隧道大部分洞段埋
18、深较大,对地面的干扰相对较小。隧道过河段覆土厚度为12m17m,非过河段覆土厚度为10m22.1m。在线路设计上,为了能使行车平稳,在变坡点处设竖曲线。详见附图五奥区间纵断面图;2.3 工期要求合同文件要求本标段的计划工期为X年10月01日至X年8月31日,共计1430天。3 施工总体部署3.1 施工总体方案本区间工程根据工程地质条件及工期要求,配置了一台复合式泥水平衡盾构机,为法国NFM公司在X重型机械场进行生产的盾构机,承担五奥盾构区间左、右线的掘进施工任务,盾构机自奥体中心站始发井出发,中间穿越污水处理厂、浑河河床以及海峰加油站到达五里河车站后拆卸再运至奥体中心站进行二次始发。根据本工程
19、特点,施工总体按四个阶段进行:设备采购、前期筹划与培训阶段;施工准备、盾构机进场与下井组装阶段,区间隧道掘进、洞门、联络通道施工阶段;盾构拆机退场与验收阶段。盾构掘进划分为三个阶段:试掘进段、正常掘进段和到达掘进地段,即从盾构始发井始发后的60米作为试掘进地段,在盾构到达车站出洞前50米段作为到达掘进地段,其余地段作为正常掘进段。3.2 盾构机根据五奥区间水文地质状况和复杂的周边环境条件,本工程使用的一台盾构机为全封闭式的泥水平衡盾构,以适应于对地面沉降要求高、软弱的淤泥质粘土层、松散的砂土层,特别是用于地层含水量大的地层中掘进。在掘进时,将调制好的泥浆输送至掌子面,使泥浆能够迅速渗入地层中,
20、使掌子面形成一个封闭的空间,气垫仓内下半部全部为泥浆,而在气垫仓上半部为压缩空气,压缩空气全部有保压系统自动进行控制,通过设定的压力自动向气垫仓内进行加压或排压,以保证掌子面的稳定。同时配合可靠的同步注浆系统,必要的二次补充注浆等辅助工法,确保盾构机顺利安全的向前掘进。盾构刀盘直径6280mm,超挖刀开挖直径6450 mm,以适应不同曲线半径的转向纠偏能力。衬砌采用钢筋混凝土管片衬砌一次成型,管片外径6000mm,内径5400mm,每环管片长度1200mm,管片拼装采用“3+2+1楔形块”错缝拼装,管片接缝采用挤压式止水条防水。3.3 临时工程及辅助施工设备洞内运输采用单线编组列车运输,用于向
21、隧道内运送管片以及盾构掘进所需材料的运输。另在奥体中心站设15T门吊装卸管片及其它进洞材料。洞内施工通风,区间左右线隧道施工期间,在始发井适当位置设1台237KW轴流风机压入式通风,采用1000mm拉链式软风管,保证隧道内通风效果,根据洞内积水情况采用抽水泵进行施工排水。该区间的渣土通过泥浆管路(在适当位置设置输送泵)输送至地面泥浆分理站,分离站将大于20m以上的渣土全部筛分出来,将优质泥浆排入沉淀池内进行沉淀后循环使用,筛分出来的渣土通过委托运输公司进行外运。第二章 工程设计1 设计标准(1)、结构的安全等级为一级,重要性系数取=1.1;(2)、结构按抗震设防烈度7度进行抗震验算,抗震设防类
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