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

项目总工项目副经理

施

工技术部综

合

部

安

质

部

财

务

部

物

资

设

备

部

盾构一队

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队

盾

构

三

队

盾

构

四

队

管

片

作

业

队

机

电

维

修

队专家组

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。

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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螺旋输送机

吊装螺旋输送机

螺旋输送机

一号台车

前盾

中盾

一号台车

螺旋输送机

前盾中盾

一号台车

螺旋输送机

盾尾

前体中体

一号台车

螺旋输送机

前体中体

一号台车

一号台车

吊装反力架

一号台车

二号台车

三号台车

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。