S465S466盾构机在施工三标的适应性分析报告.docx

1、S465S466盾构机在施工三标的适应性分析报告附件四：盾构机改造、维修协议书 41465/466号盾构机在【施工三标】的适应性分析报告1、盾构机概况我公司于2008年在深圳地铁5号线投中5302标，针对该标段地质水文情况，购置两台同年由海瑞克（广州）隧道设备有限公司生产的土压平衡式盾构机，编号S465、S466。开挖直径为6280mm，装机功率达1650kw，全长82m，重达500t，最小曲线半径250m，刀盘额定扭矩4500kn/m，总推进力34210kn，最高掘进速度80mm/min，最大爬坡能力35。在5302标区间施工过程中，两台盾构机性能稳定，适应性强，未出现较大的机械故障，并在预

2、期时间内顺利完成了隧道掘进任务。其中S465号盾构机累计掘进1961m，S466号累计掘进2231m。依据此标段施工经验可知，这两台盾构机具有应对上软下硬、孤石等不良地层的能力，下穿、侧穿地表构（建）筑物和地下管线时能保持沉降在规范要求之内。现计划将S465/466号盾构机于2014年4月投入到广州地铁十三号线三标项目部使用。本项目对盾构机的各部件进行系统检测，并总结以往掘进过程的维修保养记录，对这两台盾构机作了客观、真实的性能分析，认为它们对本区间地质水文情况有良好的适应性，满足沉降要求，可投入至本标段使用。2、盾构机在深圳地铁5号线5302标段内的使用效果分析深圳地铁5号线5302标包括两

3、个盾构区间，左线全长1961m，由S465号盾构机完成；右线全长2231m，由S466号盾构机完成。其中【同乐站洪浪站】区间于2008年12月1日始发，2009年10月6日完工；【翻身站灵芝公园站】区间于2009年11月2日始发，2010年4月25日完工。S465号盾构机于2008年12月1日从同乐站左线端头井始发，到达洪浪站后转场至灵芝站二次始发，于2010年4月25日在翻身站解体吊出。S466号盾构机于2008年12月20日从同乐站右线始发，到达大浪站吊出转场至翻身站后二次始发，于2010年4月5日在灵芝站解体吊出。2.1深圳项目盾构区间地质水文概况深圳地铁5号线5302标段【同乐大浪灵芝

4、】、【翻身灵芝】盾构区间为两条平行的分离式的单线圆形隧道。隧道洞身处于地下水水位以下，隧道结构覆土埋深约为9.323.7m，线路平面最小曲线半径为400，最大纵坡为28。区间地质情况复杂、条件极差，存在较多孤石及上浮基岩，岩体强度极大，部分高达120Mpa以上。主要穿越砾质粘性土、全风化花岗岩石、强风化花岗岩、部分穿越中、微风化岩层。穿越地层同一断面软硬不均现象突出，地层存在不均匀现象，且变化频次多。隧道区间场地内普遍存在饱和砂层和圆砾层，富水性大，结构松散，属较不稳定土体，透水性强，施工中易发生坍塌、涌水、涌砂等现象。线路沿线场地地下水赋存条件主要为松散岩类孔隙水及基岩裂隙水；孔隙水主要赋存

5、在第四系砂层、粘性土及残积层中，砂层地下水略具承压性；基岩裂隙水主要赋存在花岗岩强中等风化层中，略具承压性。地下水位埋深0.63.2m，水位高程0.9310.3m，水位变幅0.52.0m。2.2深圳项目盾构区间地表建（构）筑物及地下管线情况深圳地铁5号线5302标段沿线建筑物密集，主要集中穿越的建筑物以35层的民宅建筑居多，其中大部分为框架结构。翻身至灵芝区间，沿创业一路下穿碧海花园、宝安立交桥、107国道、宝民路，海明宾馆、宝安汽车站、建安一路，主要建筑物碧海花园、宝晖大厦、创业立交、宝安汽车站、澎柏白金酒店公寓，其中下穿宝安立交桥桩基采用托换法进行桩基托换。盾构区间场地均存在密集的电力、电

6、信、雨水、上水、污水、燃气、路灯等地下管线管道，地下管线管道的走向与道路平行，局部斜交，施工风险较大。兴东至洪浪区间线路沿创业路敷设，主要侧穿广深立交桥桩基，净距0.6m。2.3殊地段盾构掘进效果描述2.3.1上软下硬地层中盾构掘进效果深圳地铁5号线5302标隧道沿线下部多处于中、微风化混合花岗岩，上部为淤泥质粉细砂及强风化混合花岗岩，属于典型的上软下硬地层。盾构机在此类地层中掘进时需要对掘进模式、刀具更换、姿态控制、地面沉降控制、各个推进组油缸压力选择等一系列因素进行综合型考虑，防止由于前面刀盘受力不均而发生姿态不易控制的现象。掘进中对刀盘刀具的性能极具考验。在整个隧道掘进过程中两台盾构机均

7、表现出良好的适应性，按照预计工期顺利完成了施工任务。2.3.2穿越建（构）筑物及管线时掘进效果 深圳地铁5号线5302标段掘进时，盾构机需下穿较多地面构筑物及地下管线。这些建筑物及管线对盾构掘进过程中的推力、扭矩大小、出土量的多少、同步注浆二次注浆、推进速度以及姿态控制、地表沉降均有严格要求，施工难度较大。在该标段，这两台盾构机顺利穿越了地表建（构）筑物及地下管线，成功通过了孤石、上软下硬、淤泥软土等不良地层，得到各级主管单位的认可。3、广州地铁13号线3标工程概况广州地铁13号线3标包含【文园站庙头站】区间，左线长2152.975m，右线长2151.891m。包括盾构隧道、4个联络通道，其中

8、3#联络通道为14#盾构井及中间风机房。盾构区间结构形式为圆形断面，预制装配式单层衬砌；内径5.4m，管片厚度0.3m，外径6m，标准管片宽1.5m，每环6块管片。3.1广州地铁13号线3标地质及水文特点3.1.1地形、地貌 【文园站庙头站】区间标高主要在6.97.6m之间，表现为珠江三角洲海陆冲积平原-剥蚀丘岗微台交互地貌。地层岩性根据区域地质资料及野外地质钻探揭示，场区内均普遍为第四系松散层覆盖，下伏基岩主要由变质岩组成。区间存在瘦狗岭断裂层，总体走向近东西向，大约在SE90110之间。取岩石样单轴抗压强度2.2511.25Mpa，属极软岩至软岩，力学性质差，强度较低。具体岩土分层及其岩性

9、特征如下所述：区间范围岩土大致分层情况施工范围工程地质大致分布示意图沿线地形较为平坦，上覆土为第四系人工填土以及砂层，局部含淤泥层，下卧岩层，主要地层：2-3蚝壳片中砂层，2-4海陆交互粉质粘土、粉土层，5Z-1混合花岗岩可塑残积土，5Z-2混合花岗岩硬塑残积土，6Z混合花岗岩全风化层，7Z混合花岗岩强风化层，8Z混合花岗岩中风化层。岩土分层及其特征根据沿线所揭露地层的地质时代、成因类型、岩性特征、风化程度等工程特性，将沿线岩土层分为七大层，各层内有必要的再细分亚层。各岩土分层及其特征如下：1) 人工填土层（Q4(ml)）：呈褐黄色、紫红色等，组成物主要为人工堆填的粉质粘土、中粗砂、碎石等，局

10、部含有机质土，顶部0.20.3m为砼路面。2) 海陆交互相沉积层（Q4(mc)）：该层共分为5个亚层，分别为淤泥层、淤泥质土层、淤泥质粉细砂层、中粗砂层及粉质粘土层，各亚层的特征及分布如下：a. 淤泥层：呈深灰色，流塑，主要成分为粘粒、有机质，局部含砂粒，有腥臭味。标贯实测击数为14击，平均击数2.7击。b. 淤泥质土层：呈深灰色，流塑，主要成分为粘粒、粉粒及有机质，局部含砂粒，略有腥臭味。标贯实测击数为27击，平均击数4.4击。c. 淤泥质粉细砂层：呈灰色、浅黄色，饱和，松散，级配一般，颗粒较均匀，主要成分以石英颗粒为主，含少量粘粒及有机质。标贯实测击数为412击，平均击数8.4击，渗透系数

11、为2.6m/d。d. 中粗砂层：呈灰色，饱和，稍密为主，局部松散、中密。级配良好，主要成分以石英中粗砂为主，局部夹薄层淤泥，含少量有机质成分，土质不均。标贯实测击数为819击，平均击数11.2击，渗透系数为3m/d。e. 粉质粘土层：呈褐黄色，可塑硬塑，粘性较好，韧性及干强度中等，局部含细砂，手捏具砂感。标贯实测击数为621击，平均击数11.1击，渗透系数为0.007m/d，。3)残积土层（Q(el)）：根据母岩性质、残积土的状态和密实程度，划分为两个亚层，其特征分述如下：a、混合花岗岩可塑状残积砂质粘性土，呈薄层状或透镜体状分布。土性：褐红色，可塑，粘性一般，由粉粒、粘粒及砂粒组成，韧性及干

12、强度中等，由下伏基岩残积而成。标贯实测击数为820击，平均击数13击；修正后标贯击数为715.2击，平均击数11击，渗透系数为0.21m/d，。b、混合花岗岩硬塑状残积砂质粘性土，呈薄层状或透镜体状分布。土性：褐黄色、灰黄色，硬塑，粘性一般，由粉粒、粘粒及砂粒组成，韧性及干强度中等，由下伏基岩残积而成。标贯实测击数为1637击，平均击数23.5击；修正后标贯击数为14.330.2击，平均击数19.2击，渗透系数为0.24m/d，。4) 混合花岗岩全风化带（Pz1）：呈褐黄色，岩石风化剧烈，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。局部夹强风化碎块。标贯实测击数为

13、3266击，平均击数43击；修正后标贯击数为29.149.1击，平均击数33.2击。5) 混合花岗岩强风化带（Pz1）：呈褐黄色，岩石风化强烈，原岩组织结构大部分破坏，节理裂隙发育，岩芯呈半岩半土状及碎块状，遇水软化崩解。标贯实测击数为55104击，平均击数72.3击；修正后标贯击数为48.976.5击，平均击数57击。6) 混合花岗岩中风化带（Pz1）：灰色，花岗变余结构，眼球状、块状构造，主要矿物成分为石英、长石，次为云母，长石大部分风化成小黄斑点。裂隙发育，岩芯呈短柱状，碎块状，少量扁柱状，锤击声较清脆。岩质较软，岩石天然抗压强度范围值fc=10.0839.83MPa，平均值fc=21.

14、26MPa，标准值fc=19.75MPa，属软质岩。软化系数0.73，属软化岩石。岩体基本质量等级为级。其中盾构穿越地层地质饼图如下：3.1.2水文特点广州市热量丰富，日照时间长，雨量充沛。气候和降雨量随冬、夏季风的转换而变化，每年59月为雨季，大气降水、地表水渗透补给地下水。本项目区间位于三角洲地区，地形平坦，沿线地下水类型以及赋存方式有以下几种：第四系孔隙水、构造裂隙水。勘察期间地下水稳定水位埋深为1.405.40m，平均埋深为2.4m，标高为4.6320.73m，平均标高为6.4m。水位年变化幅度为1.002.50m。场地地下水位同时会随临近珠江潮汐水位涨落而起伏变化。3.2工程重难点3

15、.2.1存在下穿（侧穿）较多建（构）筑物及地下管线广州地铁13号线3标盾构隧道需下穿（侧穿）临近的建（构）物多，施工保护要求严，特别是特高压的大鹏燃气管线及广州燃气管线属特高风险源，针对这些特高风险源、高风险源施工部位需制定专项方案并采取有效的加固措施。盾构区间隧道出文园站后下穿双沙村密集浅基础房屋区、BRT双岗车站、广裕仓码有限公司、侧穿黄埔大桥30#墩31#墩（最小距离4.68m）、亚钢厂房、庙头涌，大鹏煤气管线及广州煤气管线特高压燃气管道（特高压），庙头综合市场及商业街。3.2.2存在不良地段存在软硬不均、断裂带等不良地段。对此具体描述如下：区间穿过沿线地形较为平坦，上覆土为第四系人工填土以及砂层，局部含淤泥层，下卧岩层，主要地层：2-3蚝壳片中砂层，2-4海陆交互粉质粘土、粉土层，6Z混合花岗岩全风化层，7Z混合花岗岩强风化层，8Z混合花岗岩中风化层。软硬不均地层，主要体现为上软下硬，这给盾构掘进带来很大难度，容易出现刀具磨损严重、更换困难致使掘进受阻，刀盘磨耗致使刀盘强度和刚度降低而无法掘进，严重时刀盘受力不均致使主轴承受损或主轴承密封被破坏。另外，盾构隧道需穿越F1（瘦狗岭）断裂破碎带，总体走向由东向西，大约在SE90110之间。该断裂往东进入工作区后被北西向的文冲断裂右旋