南京长江隧道盾构始发方案Word文件下载.docx
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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和7-2层粉土。
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。
始发段土体根据沉积时代、成因、状态及其特征,划分为4个工程地质层,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。
7-2层粉土:
灰色,湿~很湿,稍密~中密,夹粉质粘土薄层,具水平层理,局部夹粉砂,厚度0.20~14.80m,层底埋深20.40~34.60m,层底标高-28.95~-14.42m。
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:
图1始发流程图
(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
表1右线始发拟投入人员表
决策层
常务副指挥
王守会
常务副书记周先民
总工程师王华伟
总机械师
夏晓中
生产副指挥张公社
安全调度长
袁明亮
执行层
分部经理
张公社
分部书记
夏红昌
分部总工
张智博
分部副经理
邢慧堂
陈鹏
分部副经理/安全长
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
作业层
掘进班
地面班
机修班
砼工班
机动班
运输队
管片厂
17*2
12*2
7*2*2
16
11
45
五分部
34
24
28
具体人员安排如下:
专家组:
吴圣宏(中铁十二局公司盾构专家)、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:
项目经理王守会,书记周先民,总工程师王华伟,生产副经理张公社,总机械师夏晓中,安全调度长袁明亮。
执行层:
三分部项目经理张公社(兼),书记夏红昌,总工张智博,副经理邢慧堂、陈鹏,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专业队伍进行实施,管片及箱涵运输队运输,管片和箱涵生产由第五分部承担。
2.机具设备
盾构隧道施工所需主要设备见下表2:
表2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
3
龙门吊
100t
1台
新乡
4
冷却塔
SRM-80
2套
郑州
5
轴流风机
SDF-N012.5
深圳
110kw
6
砂浆拌合站
HZS50
济南
2005
100m3/h
已有
7
管片运输车
GPC30-900
12台
30t
8
箱涵运输车
w70
3台
70t
9
装载机
ZLC50C
4台
柳州
2004
1.7m3
自有
10
自卸车
XC3320
20台
重庆
20t
推土机
YT220
山东
12
挖掘机
PC400-6
日本
1.8m3
13
边箱涵钢模
订做
4套
南京
14
钢筋切断机
GT40-1
广东
2006
7.5kW
15
钢筋弯弧机
10台
钢筋弯曲机
GDU-40-BD
17
电焊机
上海
21kW
18
钢筋笼焊接定台
6座
19
钢筋调直机
GJ4-14/4
合肥
20
振动棒
高频Φ50mm
21
发电机
250KW
无锡
250kW
22
全自动电子水准仪
NA2002
瑞士
23
水准仪
NA2
苏州
DSZ3
25
经纬仪
蔡司010B
26
J2
27
光学对中器
2个
铟钢板尺
5m
2把
29
数显收敛仪
SD-1
洛阳
30
分层沉降仪
NC-50
31
水位观测仪
32
全站仪
TCA2300A
33
索佳SET2B
垂准仪
DXJ3
35
管线探测仪
400型
36
陀螺经纬仪
GAK1-T1
37
无尺监测系统
TC2300
38
声波探测仪
2002
39
钻孔机
SY-1
40
倾斜测试仪
SINCO
美国
2001
41
激光断面测量仪
AMT4000
2003
42
泥浆比重计
NB-1
43
泥浆粘度计
NB-6
44
泥浆砂量测定仪
NA-1
泥浆测试箱
NY-1
46
静切刀
47
泥浆失水测定仪
NY-2
(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附图三《盾构始发阶段进度计划横道图》。
(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。
分离出来的清浆进入泥浆池继续循环使用,剩余下来的废弃泥浆排入废浆池,废浆池面积4906m2,深度2m,最大容浆量9812m3。
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。
场地具体布置见附图四施工场地总平面图。
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。
基座抬高设计见附图五。
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。
基座形式见附图六。
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,中间部分依照原始发基座做成弧形,两条轨道预埋250×
250cmH型钢。
两侧基座高度100cm,方钢导轨与底座之间采用工字钢连接,在浇筑混凝土时预埋连接钢板,预埋钢板厚度2cm,宽度60cm,位置设置在距盾构中线6.618m处。
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4.924m处各预埋一道60cm宽钢板。
所有钢板穿孔塞焊钢筋埋入下部混凝土结构。
施工时首先清理场地内杂物,抽净底板上积水,在基座四周用红砖砌筑挡水矮墙,宽度24cm,高度60cm,总长度20m,挡水墙内侧抹面,以保证钢筋绑扎及混凝土浇筑施工时无积水。
绑扎钢筋前将始发基座前侧面与延伸段混凝土结构接触部分进行凿毛,可适当凿出结构内钢筋,与延伸段结构钢筋焊接。
2.2工字钢支撑
两侧轨道工字钢主支撑沿盾构半径方向设置,与盾构中线竖向偏角40°
,上部焊接端头板,端头板采用2cm厚钢板,钢板宽度20cm,长度1.5m。
工字钢支撑焊接端头板后与轨道方钢焊接固定。
工字钢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4.924m处再设置一道辅助支撑,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。
2.3H型钢导轨及方钢
在绑扎钢筋前首先进行预埋H型钢的定位,H型钢固定采用[12a槽钢支架,槽钢与结构底板锚栓连接,锚固螺栓采用Φ18膨胀螺栓。
底部两条导轨H型钢及方钢沿原导轨坡度进行延长,长度1.5m,H型钢与方钢之间应满焊,焊缝高度8mm。
2.4预埋钢环内侧混凝土支撑
当盾构机进入密封环后接触掌子面前,盾构机前部最大悬空距离为2.86m,为避免盾构机发生载头现象,需在洞门密封环内浇筑混凝土基座用于支撑盾构机。
混凝土基座为弧形结构,施工范围为盾构机掘进轴线左右各25度。
基座底部为洞门预埋钢环,上表面与盾构机盾体半径相同,坡度与导轨方钢坡度相同。
基座一端在里程预埋钢板外端位置,一端在连续墙端面,靠近密封环一侧混凝土打成斜面,减少盾构机冲撞基座产生的破坏。
为避免盾构机冲撞造成基座整体滑移或剥离洞门预埋钢环,需在洞门预埋钢环上焊接几字型钢筋,钢筋位置关系及样式见图2、3。
图2密封环内混凝土导轨立面图
图3密封环内混凝土导轨剖面图
(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
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