0深圳地铁2221标段盾构始发与掘进方案最新.docx

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0深圳地铁2221标段盾构始发与掘进方案最新

1、概述

1.1工程概况及盾构始发说明

1.1.1工程概况

本工程为深圳地铁二号线东延线（蛇口线）2221标段【东延线起点（世界之窗站）-侨城北站盾构区间】土建施工项目。

本工程左线里程为ZDK15+518.366~ZDK16+732.976,右线里程为YDK15+514.8~YDK16+732.976，左线全长1214.61m，右线全长1218.176m。

由于地质补勘中发现基岩突起，经过业主、设计等各方协调，本工程左右线隧道里程ZDK15+617.0~YDK15+675.0（长度58m）,ZDK15+514.8~ZDK15+682.0（长度167.2m）段采用矿山法开挖初衬，盾构空推拼装管片作为二衬进行施工。

本工程区间隧道自侨城北站盾构始发井开始掘进，以400米直径左转下穿侨香路后进入深圳市华中发电有限公司院内，然后下穿草地后进入人工湖范围，经过香山中街后进入欢乐谷游乐园院内，先后下穿的景点有迷旋、心语神泉、肯配古塔、丛林狩猎、奇境探险、幸运生肖、异度空间、水世界看台及飓风餐厅等。

随后进入矿山法隧道，盾构空推，并在洞内进行二次始发，下穿杜鹃山西街后进入吊出井。

本区间最小转弯半径为400米，最大坡度为千分之二十。

区间隧道地面线路西南侧欢乐谷西北一带原始地貌为残丘坡地，向北主要是冲洪积层沟谷，香山中街北侧为小型湖泊。

沿线地面较平坦，高差不大。

区间隧道穿越地层结构变化较大，岩土层分布变化较大，基底为花岗岩，基岩顶面起伏较大，工程地质条件复杂。

主要穿越的地层有：

全风化花岗岩：

褐黄色、粉红色，坚硬土状，除石英和部分钾长石外，其它矿物基本风化为粘土，原岩结构清晰，部分钾长石形态可辨，手捏成粉状。

与上覆残积层呈渐变过渡关系。

除少数孔外，其它孔均有分布。

强风化花岗岩：

暗褐色、草绿色、肉红色，半岩半土状，局部碎块状，用手可捏碎，浸水崩解，原岩结构清晰，钾长石形态较完整、难折断，除ZK31、ZK44、ZK7~ZK14、ZK1~ZK3孔外，其它孔均见。

厚度相差较大。

中风化花岗岩：

褐色、浅肉红色，岩石风化褪色，岩芯呈碎块状为主，锤击声哑、易断，裂隙很发育，成网状、不规则状，充填有铁质。

斜长石及黑色矿物已经风化，钾长石风化褪色。

仅见于ZK41，厚度为2.30m。

层顶埋深为20.10m，标高为-2.73m。

微风化花岗岩：

灰白色、肉红色，粗粒结构，岩石新鲜、坚硬，岩芯呈长柱状，裂隙不发育。

见于ZK15~ZK19、ZK22~ZK29、ZK34、ZK37、ZK39~ZK43孔，其它孔均有揭露，顶面埋深为18.70~32.60m，起伏很大，标高为-5.72~-17.01m。

微风化花岗岩取样及单轴抗压试验结果如表1，最小值为65.8MPa，可能是裂隙较多，最大值为125.3MPa，一般在71.4~125.3MPa，平均99.6MPa。

1.1.2始发说明

本工程盾构区间隧道施工共计两次始发，分别为左线隧道、右线隧道始发。

根据本工程盾构始发井的结构尺寸，决定采用全套始发的方式，即盾构机及其后配套台车一次连接，共同始发进洞，该方案较分体始发具有速度快、经济效果显著等特点。

1.2始发条件及特点

第一台盾构机计划在盾构始发竖井左线进行始发，初始掘进段隧道主要穿越硬塑状砾（砂）质粘土、全风化花岗岩，土状强风化花岗岩等。

根据总体施工规划，盾构始发井具备条件时间为2009年4月；始发线路曲线半径为400m，采用割线始发，隧道出盾构始发井后以2‰上坡，随后进入下坡段。

始发可提供始发的场地总长度约139米，其中盾构始发预留洞为7m*5m，而盾构机及后配套总长度约78m，盾构机下井安装后，刀盘距掌子面有2.8m，5#台车尾部距出土口东端有5米，可以满足始发下管片、出土要求。

因此选择整机始发，当盾构机刀盘顶到掌子面的时候，预留洞已可以进行出土和下管片。

水平运输采用整列编组，既一台电瓶车，五节渣土车，一节砂浆车和两节管片车为一组。

垂直运输采用50T龙门吊进行。

始发掘进距离为75米，完成后重新铺设岔道轨枕及轨道，改为两组电瓶车进行掘进。

由于始发井除扩大段外，均有一侧与隧道中线距离不足，无法满足盾构后配套台车通过条件，因此在始发阶段需要对平面位置做微调。

左线始发时，右侧台车与边墙距离过小，可将盾构机中线向左侧平移50mm进行割线始发，并根据需要调整铰接和桥架。

右线始发时，左侧台车与边墙距离过小，可将操作室等往右侧平移以满足台车通过条件。

始发现场平面布置见图1-1.

图1-1现场平面布置示意图

1.3始发方式的确定

针对本工程始发井条件及工程特点，本次始发计划采取全套始发的方式。

1.4始发阶段的划分

本次始发共推进负环7环（1.5m宽直线环，-6~0环），正环约50环（1.5m宽管片）；负环掘进段共10.5m（7环负环），正环掘进段共75m，在具备安装岔道条件后即开始拆除负环、反力架和始发托架，安装道岔，用两列电瓶车进行掘进。

根据本工程的特点，将始发掘进分为2个阶段论述如下，即：

①第一阶段：

是指盾构前4环负环掘进阶段（-6～-3）环的掘进。

前4环负环均为空推掘进，拼整环负环管片，刀盘未接触土体。

②第二阶段：

是指-4环～﹢50环的掘进。

第二阶段共掘进55环整环，共82.5m，盾构机脱离始发托架后既沿着VMT指导的轴线掘进。

第-4环掘进开始，刀盘接触土体，至第+6环，刀盘前端接触隧道中心线。

1.5刀盘初装刀具

根据地质详勘察及补勘资料，本工程隧道穿越地层主要为塑状砾（砂）质粘土、全风化花岗岩，土状强风化花岗岩等，岩石强度最高125.3Mpa，且局部有微风化及中风化孤石，决定采用硬岩刀盘进行施工。

初装刀盘图见下图1-2。

2、盾构始发准备

2.1材料、物资准备

材料、物资准备包括

●龙门吊的进场、安装；

●盾构始发预埋件的设计、加工、安装；

●盾构始发反力架、反力环、厚壁钢管（φ＝480mm，δ＝14mm）、始发基座、轨道、钢轨枕、管道、方木进场、加工、安装；

●电瓶车、渣土车、管片车、砂浆车、循环水泵、冷却塔、砂浆搅拌站、砂浆泵、污水泵、充电机等附属设备进场、安装；

●泡沫、盾尾密封油脂、润滑油、润滑脂进场；

●液压泵站、扭矩扳手、二氧化碳保护焊机盾构施工专用工具进场；

●盾构设备的进场、下井、组装；

●盾构高压电缆进场、安装；

●盾构机信号电缆等管路的进场、安装；

●盾构机供电系统、附属设施供电系统的进场、安装；

盾构始发反力架见图2-1，盾构始发基座见图2-2，反力环见图2-3。

2.2场地的准备

●盾构机后备台车组装、调试、始发地面场地布置；

●盾构机盾体组装、调试、始发场地布置；

●龙门吊轨道梁施工、轨道安装；

●盾构吊装场地加固、弃土坑施工；

●盾构机污水沉淀池的砌筑；

●库房、材料加工区间、存放区、机修车间、机加工车间的准备；

●办公室、宿舍、生活设施的建设；

图2-1盾构始发反力架

图2-2盾构始发基座

图2-3反力环

3、盾构始发工艺流程

盾构始发工艺流程见下图3-1，现分述如下：

3.1安装始发基座

根据始发竖井的长度，盾构机始发基座设计为8m。

由于盾构机是在半径为400m的曲线上始发，为保证盾构隧道的中心偏差在规范允许范围内（－50mm～＋50mm）范围内，始发基座定位依据割线始发的原则，盾构隧道的中心偏差在-40mm～-50mm之间，符合规范要求。

考虑始发基座在盾构始发时要承受纵向、横向的推力以及抵抗盾构旋转的扭矩，所以在盾构始发之前，对始发基座两侧用H型钢进行加固。

盾构始发时处于2.0‰的上坡上，为防止盾构机扎头，始发基座设计成在盾构机安装在基座上后，刀盘的中心比盾构洞门的理论中心略高3cm，防止盾构机向下扎头，保证盾构沿设计坡度始发。

基座设计为两半栓接的方式，解体下井后再从井下拼接。

基座连接、调平后沿设计轴线固定在底板上。

图3-2盾构机组装、调试工艺流程图

3.2盾构机的组装、调试、验收

1、盾构机组装

盾构机组装详细工艺流程见图3-2，盾构下井组装顺序图及说明见图3-3。

2、盾构机调试

盾构机的调试分为空载调试和负荷调试，现分述如下：

●空载调试

盾构机组装和连接完毕后，即可进行空载调试。

主要调试内容为：

液压系统，润滑系统，冷却系统，配电系统，注浆系统，以及各种仪表的校正。

着重观测刀盘转动和端面跳动是否符合要求。

●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。

盾构机调试顺序及说明见下表3-4；盾构机试运转验收项目见下表3-5。

盾构机调试顺序及说明表表3-4

1．盾构设备整体安装就位以后进行调试、试运转工作

2．确认每台电机的接线情况，各种管路、信号线路的连接情况

3．确认机内各种紧急按钮是否有效

4．确认液压油箱的油位和各个变速箱的油位

5．确认液压泵运转是否正常

6．在有危险的部位放置警示牌

7．排掉各活塞泵内的空气

8．接通电源，确认各个部分电压是否符合要求

9．确认各个漏电保护开关是否有效

10．检查各个电动机的转向是否正常

11．排掉润滑油管路内空气，并确认转换压力和各油路分配阀运行情况是否良好

12．依次对每台液压泵进行无负荷运转，直到泵内无空气混入的声音为止

13．通过操作盘启动各个液压油泵和刀盘电机，看运转是否正常

14．随时观察各种管路是否漏油

15．对千斤顶进行全位伸出、回缩，将其内的空气排净

16．对计测千斤顶进行速度和长度确认

17．结束后将所有千斤顶都缩回至原位

18．对管片拼装机进行运行确认

⑴对拼装机的控制系统即有线操作和无线操作进行确认

⑵对旋转马达进行运转，看是否灵活可靠，并将其内的空气排净

⑶对拼装机伸缩、提升、支撑千斤顶的动作确认并排净其内的空气

⑷检查拼装机上各种连接油管，看是否有漏油现象

19．对螺旋输送机进行空载试车

⑴对螺旋输送机液压马达进行试运转，看是否灵活可靠

⑵检查各条管路有否漏油

⑶检查各种操作线路连接是否可靠有效

20．排土门运行试验

⑴对排土门液压千斤顶进行确认并排净内部空气，看是否灵活可靠

⑵对排土门蓄能、蓄压进行确认

⑶利用蓄能、蓄压器对排土门进行开启、关闭试验，看是否运行可靠

21．在操作台操作对主刀盘进行旋转试验

⑴在试验前将盾构基座的刀盘位置处割去一块，以防刀盘旋转时和基座碰撞

⑵刀盘进行正、反方向旋转，看是否正常

22．扩挖刀的调试

⑴将扩挖刀千斤顶中的空气排净

⑵检查其各个部分的油管是否漏油，滑道是否顺滑，行进是否灵活

3、盾构机验收

验收项目列表表3-5

序号

项目名称

验收状况

备注

1

机械

外观

盾构机

台车

皮带运输机

操作台

2

液压

系统

刀盘泵运转

螺旋输送机泵运转

液压管路情况

液压阀门情况

操作台各仪表反应情况

黄油泵运转

盾尾密封油脂泵运转

3

机械

运转

情况

刀盘转动（顺、逆时针）

扩挖刀伸缩

千斤顶伸缩

螺旋输送机转动

管片拼装机运转

注浆孔开关

4

控制

系统

操作台控制

3.3安装反力架、反力环

反力架分为4部分，即下横梁，左右立柱，上横梁，拼装顺序为：

先将下横梁吊入井下，左右立柱用膨胀螺丝定位、与下横梁连接，最后连接上横梁。

待全部螺栓紧固完毕后，反力架与支撑钢板焊接牢固，后部加斜撑固定。

反