完整word版南京长江隧道工程盾构始发方案.docx
《完整word版南京长江隧道工程盾构始发方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《完整word版南京长江隧道工程盾构始发方案.docx（45页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
完整word版南京长江隧道工程盾构始发方案
南京长江隧道工程
盾构始发方案
编制：
复核：
审核：
审批：
中铁十四局集团有限公司
南京长江隧道工程指挥部第三项目部
二零零七年九月二十五日
南京长江隧道盾构始发方案
一、概述
（一）编制总说明
1.编制原则
（1）严格遵守设计规范、施工规范和质量验收标准。
（2）根据本区间隧道的工程地质、水文地质条件、埋深以及施工环境、施工条件等，选择合理、可靠的始发方法和技术，以保证工程施工顺利进行。
（3）抓住关键线路，突出重点，合理布署，努力优化资源配置和施工方案，以确保工期。
（4）选择成熟的施工工艺和工法，以保证施工工序质量和工程质量。
2.编制依据
（1）江苏省地质工程勘察院《南京长江隧道工程工程地质与水文地质详勘报告》；
（2）长江委长江中游水文水资源勘测局《南京长江隧道工程水文专题研究报告》；
（3）铁四院《浦口岸边段主体结构》设计图纸；
（4）铁四院《浦口工作井主体结构》设计图纸；
（5）铁四院《江中盾构段管片衬砌布置图》设计图纸；
（6）铁四院《江中盾构段道路结构》设计图纸；
（7）德国海瑞克公司《海瑞克盾构机技术描述及参数表》；
（8）《泥水处理厂整体规划、实施方案》；
（9）《旋喷桩质量检测报告》；
（10）《地下铁道施工验收规范》。
3.总说明
本篇共分五章，第一章编制说明及工程概况介绍了本方案编制原则和依据以及本标段工程的特点及施工重点、难点。
第二章工程总体筹划，对实施本标段工程的平面布置、资源配置和施工总体方案和工期进行了全面的策划。
第三章详细叙述了与始发有关的各分部分项工程施工方案。
第四章分析了与盾构始发有关施工风险，并做出了相应对策。
第五章编制了安全、质量、工期保证措施等。
（二）工程概况
南京长江隧道工程左汊盾构隧道采用双管单层的结构形式，隧道分为东西两线，自浦口工作井始发。
盾构隧道采用德国海瑞克公司生产的Φ14.93m的泥水混合式盾构机，盾构管片环外径14.5m，内径13.3m，壁厚0.6m，环宽2m，混凝土强度等级C60，抗渗等级S12。
始发段150m，左右线各75环管片，加上工作井内负环及零环管片，单洞共需混凝土管片84环。
本工程盾构隧道穿越多种地层，始发段主要穿越4层淤泥质粉质粘土、6层淤泥质粉质粘土夹粉土。
为适应盾构进出洞的需要，设计有专用的进出洞环。
管片内设置中箱涵和边箱涵，中箱涵安装与管片安装同步进行（盾构机箱涵安装设备位于管片安装器后方40米）。
箱涵上部用于车辆行走，下部用作通风管路。
中箱涵两侧的边箱涵和车道板在盾构机整机通过100m后进行施工。
1.线路平纵断面
盾构隧道线形较简单，右线隧道在里程RK3+599.421～RK3+605.0处存在一条R=4900.473m的右转圆曲线，曲线长5.579m（与始发井圆曲线相连）；在里程RK3+605.0～RK3+899.6处存在一条R=4900.473m的左转圆曲线，曲线长294.6m。
纵断面下坡为4%。
始发段起点隧道线间距为23.33m，隧道埋深6.79～10.08m。
2.工程地质条件
2.1地形地貌
拟建的长江隧道横穿长江，是连接主城区与江北浦口区的重要通道。
隧道位于长江河床底部及长江冲淤积低漫滩。
两岸低漫滩标高7.00m左右，并分布少量水塘、沟渠；北岸长江大堤标高约11.70m。
2.2地质特性
根据详堪报告及设计文件，本工程盾构隧道主要穿越④1～⑩地层，其中始发段主要穿越4层淤泥质粉质粘土、6层淤泥质粉质粘土夹粉土。
根据勘察结果，隧道长江段水下地层上部为填土和第四系全新统冲淤积流塑淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉土、粉砂等，中部为第四系全新统中密～密实粉细砂组成，下部为上更新统密实状砾砂、圆砾等；岩石地层主要为白垩系泥岩、粉砂质泥岩。
始发段各岩层的地层特性、物理力学性能指标见表2-2。
始发段土体根据沉积时代、成因、状态及其特征，划分为5个工程地质层8个工程地质亚层，各岩土层的岩性如下：
2-2层素填土：
灰黄～褐黄色，松散，岩性以粘土、粉质粘土、粉土为主，含植物根系，普遍分布。
厚度0.50～3.40m，层底埋深0.50～3.40m，层底标高4.15～9.12m。
2-3层灰黄色粉质粘土，软塑、局部软～可塑，局部地段夹粉土。
厚度0.50～4.40m，层底埋深0.50～6.00m，层底标高1.65～6.68m。
4层淤泥质粉质粘土：
灰色，流塑，加薄层粉土，局部呈千层饼状。
厚度0.90～18.90m，层底埋深3.60～21.60m，层底标高-5.83～2.63m。
6层淤泥质粉质粘土夹粉土：
灰～深灰色，流塑，局部软塑，夹粉土薄层，局部成互层，厚度1.50～9.40m，层底埋深12.60～26.70m，层底标高-1.50～-9.40m。
2.3地下水文地质条件
场地地表水主要为长江水，依据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）判定，长江地表水对混凝土及混凝土结构中的钢筋无腐蚀，对钢结构有弱腐蚀。
场地地下潜水及微承压水分别赋存于粘性土和砂性土中，为透水性上弱、下强的多层结构，北端潜水含水层较厚，一般15～25m，南端潜水含水层较薄一般5～15m。
受长江冲刷切割影响，两者互为连通。
纵向上看含水层微向江面倾伏，地下水由岸带流向江内。
含水层上部粘性颗粒含量高，沉积韵律明显，下部含水层渗透性相对较强。
勘察期间，陆域孔隙潜水初见水位埋深0.20～2.10m，稳定地下水水位埋深0.30～3.00m（标高7.94～8.11m）。
根据区域水文地质资料，孔隙潜水年变幅约1.00m，场地地势低洼，水网发育，雨季易汇水积水，设计时，地下水位埋深可按0.00m考虑。
孔隙微承压水水位埋深约1.00m左右,年变幅在0.50m左右。
本场地地下水位埋深较浅，区域降雨量大，土中的腐蚀介质基本溶入地下水中，且附近又无污染源。
根据南京地区经验，参照水质条件，判定该地土对混凝土、混凝土中钢筋无腐蚀，对钢结构具弱腐蚀。
2.4建筑物及管线
根据现场调查，江中盾构段始发段陆域主要构筑物为长江大堤，起防洪防汛作用。
长江大堤里程K3+758，岸堤坡角约45°，临水一侧浆砌片石护坡，修建时间60年代，堆填物为粉质粘土，大堤顶面宽8～10m，大堤顶面标高约11.70m，堤顶挡水墙高出大堤1.0m。
根据调查了解，南京长江隧道江中盾构段陆域50m范围内均未发现有大型建筑物，零星分布2～3层民房。
隧道穿越线路区未发现需保护建筑物。
江中盾构段勘探时未发现地下管线通过，穿越线路未发现（人防）地下室。
始发段穿越线路重点水利设施为南京长江大堤，为高级别堤防，堤防近水侧采用干砌块石防坡和浆砌块石护脚，堤顶为水泥砌块石挡水墙。
二、施工总策划
（一）始发施工顺序
在浦口明挖段主体结构施工完成以后，首先进行始发基座与反力架施工；盾构机运至工地后，进行整机下井组装，在组装过程中进行端头冻结加固、洞门密封安装及泥水设备联机测试；组装完成后进行盾构机空载调试，同步进行洞门破除、反力架钢支撑制安以及泥水投料试车等工作；盾构机空载调试完成后进行负载调试、拼装负环管片；然后盾构机向前推进，刀盘接触土体，进行洞门密封二次注浆、开始盾构机试掘进施工等。
施工流程图如下:
（二）资源配置
1.组织机构、人员安排
根据本工程的特点及施工要求，承担本项目任务的管理层人员，由具有类似项目管理经验的工程技术人员和管理人员组成。
项目班子设项目经理1名，书记1名，副经理2名，总工程师1名，总机械师1名，下设六部一室：
工程部、安质部、机电部、物资部、计划部、财务部和办公室，作业层为各施工队。
项目经理部代表中铁十四局集团公司对本项目进行管理，直接对业主负全责。
项目经理部负责组织本工程的设计、施工，编制工作计划、资金计划、物资计划，负责机械设备和劳动力的调配，制定施工方案、工期目标、安全质量目标和文明施工、环境保护规划，组织项目工作计划的执行，协调解决生产过程中出现的问题，与业主、监理工程师密切配合，作好组织和协调工作。
作业层负责工程实施，实行两班人两班倒制作业，节假日采用轮休制。
本次右线始发拟投入工程师42人，其中土建工程师10人，机电工程师7人，安全工程师2人，质检工程师2人，测量工程师5人；工人113人，随着施工进度计划的发展，作业人员的调配实行动态管理。
（1）右线始发拟投入人员表
决策层
项目经理张公社
项目书记夏红昌
总工程师张智博
总机械师邢慧堂
生产副经理陈鹏
安全长兼副经理
邵中锋
专家组
吴圣宏、王鹤林、傅明德、朱伟、袁大军、竺维彬
管理层
工程部
机电部
安质部
物资部
计划部
财务部
办公室
15人
7人
4人
10人
2人
2人
2人
作业层
掘进班
地面班
机修班
砼工班
机动班
渣土队
管片厂
17*2
12*2
7*2*2
16
11
分包
五分部
34
24
28
16
11
具体人员安排如下：
专家组：
吴圣宏（广州省基础公司盾构专家）、王鹤林（上海隧道股份盾构机械专家）、傅明德（上海盾构理事会盾构专家）、朱伟（河海大学教授）、袁大军（北方交通大学教授）、竺维彬（广州地铁公司盾构专家）。
决策层：
项目经理张公社，书记夏红昌，总工程师张智博，生产副经理陈鹏，总机械师邢慧堂，副经理兼安全长邵中锋。
管理层：
工程部、机电部、物资部、安质部、计划部、财务部、办公室
盾构机司机：
A班主司机陈鹏（机电工程师，有三年盾构机操作经验），副司机王德福（土建工程师）；B班主司机贺飞（土建工程师，有三年盾构机操作经验），副司机种计鑫（机电工程师）；C班主司机徐喜荣（土建工程师，有两年盾构机操作经验），副司机郭善波（机电工程师）。
泥水处理场工程师：
A班主管陆毅，副手张福明；B班主管葛照国，副手房中玉；C班主管冯国伟，副手谢志飞。
机电工程师：
付仁鹏、荆学林、张蛟、金川
测量工程师：
罗淑辉、宋成新、牛海涛、付小峰、赵庆华
质检工程师：
张建勇、王磊
地面协调工程师：
昝立胜
安全工程师：
邵中锋、梁植军
仓管采购：
马家彪、袁彬等
（2）劳动力安排
①掘进工班
右线盾构隧道内各设一个掘进工班，每班设班长1人（兼管片拼装器操作手），管片拼装工5人，管道工5人（平时负责盾构设备和管片的清洁），起重工4人，注浆工2人，共17人。
②地面工班
地面设置一个地面工班，每班设班长1人，龙门吊司机1人，井口1人，司索3人，泥浆处理系统6人，共12人。
③机修工班
机修班按地面、右线分设两个工班，每班设班长1人，机修工6人负责盾构机简易维修及保养和地面设施的维修保养。
换刀及其他较大型的设备维修由班长视情况对人员进行调配。
④混凝土工班
设班长1名，钢筋工5名，模板工5名，混凝土工5名，共16人。
负责边箱涵浇筑及其他钢筋混凝土施工。
⑤机动工班
设班长1名，杂工10名，共11人。
负责场地保安、保洁、抽水、协助测量及其他无合适人选的工作。
以上掘进工班、地面工班、机修工班和机动班均设置为两班人两班倒，混凝土工班只设一班。
全部工人设队长1名，副队长2名。
总人数为：
1+2+34+24+28+11+16=116人
（3）渣土外运与管片生产渣土外运由项目部通过招标方式选择有土场、经济实力和运输能力的分包队伍进行外运，管片生产由南京长江隧道第五项目部生产。
2.机具设备
盾构隧道施工所需主要设备见下表2.2-1：
表2.2-1掘进设备表
序
号
设备名称
规格
型号
数
量
国别
产地
制造
年份
生产
能力
备注
1
泥水盾构机
Φ14930
2台
德国
2007
新购
2
泥水处理系统
ZX-6000
1套
宜昌
2007
新购
3
龙门吊
100t
1台
新乡
2007
100t
新购
4
冷却塔
SRM-80
2套
郑州
2007
新购
5
轴流风机
SDF-N012.5
2台
深圳
2007
110kw
新购
6
砂浆拌合站
HZS50
2套
济南
2005
100m3/h
已有
7
管片运输车
GPC30-900
12台
郑州
30t
新购
8
箱涵运输车
w70
3台
新乡
70t
新购
9
装载机
ZLC50C
4台
柳州
2004
1.7m3
自有
10
自卸车
XC3320
20台
重庆
2004
20t
自有
11
推土机
YT220
2台
山东
2004
自有
12
挖掘机
PC400-6
2
日本
2004
1.8m3
自有
13
边箱涵钢模
订做
4套
南京
2007
新购
14
钢筋切断机
GT40-1
2台
广东
2006
7.5kW
自有
15
钢筋弯弧机
4
10台
广东
2006
7.5kW
自有
16
钢筋弯曲机
GDU-40-BD
4台
广东
2006
7.5kW
自有
17
电焊机
6
10台
上海
2006
21kW
自有
18
钢筋笼焊接定台
6座
自有
19
钢筋调直机
GJ4-14/4
3台
合肥
2006
7.5kW
自有
20
振动棒
高频Φ50mm
20台
上海
自有
21
发电机
250KW
3台
无锡
2004
250kW
自有
22
全自动电子水准仪
NA2002
2台
瑞士
2004
自有
23
水准仪
NA2
4台
苏州
2004
自有
24
水准仪
DSZ3
4台
苏州
2004
自有
25
经纬仪
蔡司010B
2台
瑞士
2005
自有
26
经纬仪
J2
2台
苏州
2004
自有
27
光学对中器
2个
苏州
2004
自有
28
铟钢板尺
5m
2把
瑞士
2004
自有
29
数显收敛仪
SD-1
2把
洛阳
2004
自有
30
分层沉降仪
NC-50
2台
洛阳
2004
自有
31
水位观测仪
2台
洛阳
2004
自有
32
全站仪
TCA2300A
2台
日本
2004
自有
33
全站仪
索佳SET2B
2台
2004
自有
34
垂准仪
DXJ3
1台
2004
自有
35
管线探测仪
400型
1台
2004
自有
36
陀螺经纬仪
GAK1-T1
1台
2004
自有
37
无尺监测系统
TC2300
1套
2004
自有
38
声波探测仪
1套
2002
自有
39
钻孔机
SY-1
2套
2004
自有
40
倾斜测试仪
SINCO
1套
美国
2001
自有
41
激光断面测量仪
AMT4000
1套
瑞士
2003
自有
42
泥浆比重计
NB-1
2台
上海
2004
自有
43
泥浆粘度计
NB-6
2台
上海
2004
自有
44
泥浆砂量测定仪
NA-1
2台
上海
2004
自有
45
泥浆测试箱
NY-1
1台
上海
2004
自有
46
静切刀
2套
上海
2004
自有
47
泥浆失水测定仪
NY-2
1台
上海
2004
自有
（三）工期计划安排
盾构始发工期计划安排右线隧道7月20日开始工地组装，9月20日组装完成，转入调试阶段，11月1日盾构开始始发；具体施工进度计划见图3-1《盾构始发阶段进度计划横道图》、图3-2《盾构始发阶段进度网络计划图》。
（四）施工平面布置
1、场内道路
场区环场道路标高6.5m，左侧道路宽度10m，右侧道路宽度8m，道路基层采用30cm泥灰碎石，上部采用钢筋混凝土结构，厚度20cm，全长1080m。
2、泥浆处理场及废浆池
场区左侧环场道路和围墙之间，里程K3+360～K3+570为泥浆处理场，泥浆处理厂长198.5m，宽51.9m。
设置有泥水分离器基础、泥浆池和弃渣场，泥浆池和泥水分离器之间设置浆沟，沿环场道路设置排水沟。
泥水分离器基础用来安装泥水分离器，弃渣场用于临时存放泥水分离器分离出来的废渣，泥浆池用于泥浆沉淀、保存和循环使用。
盾构施工排出泥浆通过泥水处理中心将泥浆内碴土分离出来。
大部分碴土被沉淀分离后直接装车运输。
剩余下来的废弃泥浆排入废浆池，废浆池面积5706m2，深度2m，最大容浆量11412m3。
在废浆池经较长时间沉淀下来细颗粒碴土，采用挖掘机清理装运。
经较长时间沉淀后产生的清浆采用排浆泵排回调浆池调浆。
3、现场办公室及工人宿舍
场区环场道路右侧，西侧大门前方以此为监理现场办公室、外籍专家组办公室以及工人住房，全部采用双层彩板房结构，每栋上下共六间，共十栋房屋。
4、库房及空压机房
工人住房前侧依次为现场库房、空压机房和冷却塔。
库房占地面积22×9m，采用一层彩板房结构，用于存放盾构机常用备品备件。
空压机房占地面积24×7m，采用单层彩板房结构，高度5m,为盾构隧道内提供工业用气。
5、冷却塔
冷却塔冷却水池采用钢筋混凝土结构，长度15m，宽度7m，深度3.5m，地面下2m，地面上1.5m。
冷却池内安装两台冷却塔，为盾构机施工机械提供循环冷却水。
6、龙门吊
440吨龙门吊基础采用管桩，上部为轨道梁，龙门吊场地内采用钢筋混凝土硬化，厚度20cm。
440t龙门吊设置两个主钩，一个副钩，主钩单钩起重量220t，副钩起重量10t，主要用于刀盘、盾体、主机等设备的吊装。
110吨龙门吊基础为箱形扩大基础，基础宽度2.5m，厚度35cm，110吨龙门吊主要用于后配套设备的吊装。
7、变电站
在工作井东南侧设置一处800千瓦变电站，用于提供现场龙门吊、照明及小型机具的用电。
盾构用电变电站建于场地外。
场地具体布置见图2.4-1施工场地总平面图。
三、实施方案
（一）始发基座、反力架施工
1.始发基座及反力架结构施工
始发基座及反力架采用现浇钢筋砼结构。
始发基座为弧形结构，底部长15m，宽15.5m，结构纵向两道预留沟槽，横向一道预留沟槽，沟槽为盾构组装焊接预留操作空间。
反力架为内圈为圆环形，内径13.30m，前侧面上预埋28块60×60cm钢板，主要为盾构始发提供牢固的受力点，使盾构千斤顶有足够的反向力推动盾构机前进。
为便于盾构始发及抵消盾构机始发后栽头，在始发基座施工中将结构顶面调整。
具体调整尺寸为依照盾构设计中心线，始发洞门连续墙外边（LK3+600，RK3+599.421）处抬高6cm，以此点向小里程方向延伸一个盾构机长度（14.307m），里程LK3+585.693，RK3+585.114处不抬高（按设计值）。
以此两点成直线控制其它部位调整尺寸，在始发基座起点（LK3+579.441，RK3+578.776）处竖向降低2.6cm，在盾构机始发完全脱离连续墙后（一个盾构机长度14.307m），盾构机刀盘处理论抬高12cm。
基座高度调整施工中重点控制H型钢调整符合要求。
2.轨道延长
始发基座上四条导向轨道盾构机在工作井内始发基座上始发进洞，根据设计院图纸施做的始发基座前段距洞门连续墙外侧为4.90m,底部距安装完密封环外侧为1.76m。
由于盾构机刀盘及前盾重量较大，当盾构机前盾体脱离始发基座且刀盘尚未接触土体时，盾构机向下栽头趋势较大，为减小这种影响，设计将始发导轨延长至密封环外侧，并预留盾构机刀盘转动进行整机测试的空间。
设计将始发轨道工字钢及方钢向前进方向延长1.5m。
为保证在盾构机完全进入密封环后有足够空间焊接底部二次密封钢板，轨道支撑采用钢筋混凝土基座+工字钢支撑。
轨道延长横断面图见1。
2.1轨道延长混凝土基座
延长轨道下部混凝土结构采用C30钢筋混凝土，依照始发基座配筋图进行配筋，延长段混凝土结构长度1.5m,宽度以盾构中心线投影两边各7.5m,高度60cm。
在浇筑混凝土时预埋工字钢连接钢板。
中间两条延长轨道预埋钢板设置在距盾构中线两侧1.584m处。
外侧两条轨道预埋钢板设置在距盾构中线6.954m处。
预埋钢板厚度2cm,宽度60cm,在延长方向上1.5m范围内连续。
为保证工字钢支撑刚度，在盾构中线两侧1.0m和5.036m处各预埋两道60cm宽钢板。
2.2工字钢支撑
工字钢主支撑沿盾构半径方向设置，中间两道与盾构中线竖向偏角10°，外侧两条轨道工字钢支撑与盾构中线竖向偏角40°，上部与轨道H型钢焊接，下部与预埋钢板焊接，工字钢型号采用45B，1.5m范围内采用三根工字钢支撑。
为加强支撑的强度，分别在盾构中线两侧1.0m和5.036m处再设置两道辅助支撑，以提高支撑的整体强度，抵抗支撑的挠度及弯曲变形。
辅助支撑在延伸1.5m结构上采用三根45B工字钢。
为保证工字钢刚度，在工字钢翼板之间加焊肋板，肋板采用1cm厚钢板，间距50cm。
工字钢与H型钢连接一端加焊端头板，端头板采用2cm厚钢板，钢板长度45cm，宽度30cm。
2.3H型钢导轨及方钢
H型钢导轨沿原导轨坡度进行延长，可延长1.5m，上部方钢向前延长1.0m，以不妨碍刀盘转动为准。
由于H型钢上下两翼板面分别与方钢和工字钢焊接，两翼板之间仅靠腹板连接，为保证其刚度要求，在H型钢上下两翼板间加焊肋板，肋板采用1cm厚钢板，间距20cm。
2.4预埋钢环内侧轨道延伸
预埋钢环内侧进行底部两条导轨延伸采用10×20cm扁钢，扁钢与预埋钢环之间加垫钢板以调整方钢顶面至设计标高。
方钢两侧与预埋钢环加焊加劲肋，加劲肋尺寸为始发基座方钢两侧加劲肋的两倍，间距保证不大于10cm。
方钢小里程一端做成向下的坡口型，以避免推进时盾体前端与方钢卡位，减小盾体与导轨的硬性摩擦。
预埋钢环上导轨焊接应确保所有焊缝饱满连续，无气泡、焊渣等，以保证盾构推进中方钢导轨不被松动，防止导轨松动进入刀盘前方对盾构造成危害。
在方钢及加劲肋焊好之后在预埋钢环段两轨道之间及轨道外侧0.5m浇筑C30混凝土，表面抹成圆弧形，素混凝土浇筑厚度在12～15cm，浇筑完后外露导轨高度保证不小于10cm。
（二）洞门密封及橡胶帘布安装
1、预埋钢环设计安装
盾构机工作井洞门预埋钢环设计为宽度0.8m的圆环板结构，钢环内侧面直径15.35m。
钢环竖直埋设于主体结构内，钢环外侧设置锚筋埋入主体结构中，钢环外侧预埋φ32注浆管，注浆管穿过预埋钢环，与钢环内侧面连通。
预埋注浆管，共23处（壁厚4ｍｍ），沿圆环均匀布置。
钢环小里程侧与主体结构面平齐。
预埋钢环安装在浦口明挖段工作井主体结构施工时进行，安装采用25t吊车吊装,4个5t手拉葫芦固定就位，焊接固定锚筋及钢环。
2、密封钢环设计与安装
在钢环小里程侧为密封环，密封环由封板、加劲板、圆环板、翻板和两道帘布橡胶板组成。
密封环小里程侧侧面与盾构轴线垂直，封板直径15.67m，封
升级会员 