北京泥水盾构下穿高速道路专项施工方案.docx
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北京泥水盾构下穿高速道路专项施工方案
1.编制依据、编制原则及编制范围
1.1.编制依据、编制原则
1.1.1.编制依据
(1)国家现行相关法律、法规、标准和中国铁路总公司(原铁道部)现行相关规章制度和规范;
(2)国家发展和改革委员会《*****》(发改基础*****号);
(3)《沿线风险点专项设计》;
(4)施工组织设计;
(5)我公司现场踏勘和调查所获得的信息;
(6)我单位在以往类似的盾构下穿道路工程中总结的施工经验;
(7)我公司客运专线铁路建设的技术水平、管理水平和施工装备水平。
1.1.2.编制原则
以满足业主期望为目标,在深刻理解本标段工程特点、重点与难点的基础上,按照“技术领先、资源可靠、施工科学、组织合理、措施得力”的指导思想,遵循下列原则编制:
(1)质量保证原则
建立完整的工程质量管理体系和控制程序,明确工程质量目标,结合本工程特点与实际情况制定切实可行、有效的工程质量保证措施,施工过程严格进行质量管理与控制,确保工程达到优良质量标准。
(2)工期保障原则
根据业主对本合同段工程工期要求,科学组织施工,合理配置资源,使各项分部工程施工衔接有序,充分利用本项目的资源,以确保总体施工计划的实现,确保总工期。
(3)技术可靠性原则
根据本合同段工程特点,吸收国内外明、暗挖、盾构施工及轨道工程的施工技术、管理方法等成熟经验,编制可靠性高、可操作性强的施工技术方案进行施工,确保工程安全、优质、快速地完成。
(4)经济合理性原则
针对工程的实际情况,本着可靠、经济、合理的原则比选施工方案,并合理配备资源,施工过程实施动态管理,使工程施工达到既优质又经济的目标。
(5)环保原则
充分调查了解工程周边环境情况,施工紧密结合环境保护进行。
合理布置施工场地,加强施工过程环境控制,减少空气、噪音污染,杜绝排放污水、丢弃垃圾等行为对环境的污染,维护交通运输。
响应北京市建设“绿色工地”,实施“环保施工”的号召。
(6)人文施工的原则
建立健全消防、安全、保卫、健康体系,以人为本,维护和保障施工人员的健康安全。
1.2.编制范围
**隧道在里程DK19+790至DK19+910段落下穿**高速路,与**高速路相交里程为DK19+887.89,本方案为该段落内盾构隧道施工前以及施工中的保护措施。
2.工程概况
2.1.工程简介
本项目为**标段,位于北京市朝阳区境内。
**隧道为双洞单线隧道,本标段施工的隧道长度。
盾构隧道采用泥水盾构施工,本标段线路走向平面示意图如图2-1。
图2-1**标线路走向总平面示意图
盾构隧道整体为南北走向,最小平面曲线半径为**m,最大坡度为**‰,管片内径φ**m,管片外径**m,管片厚度**mm,管片环宽**m。
2.2.**高速公路概况
**高速公路是连接***的高速公路。
全程19公里,共有8个出口。
**高速公路为收费公路。
图2-2**高速公路公路现状照片
2.3.**隧道与**高速公路的相互关系
隧道在DK19+790~DK19+910段落下穿****高速路,与**高速路相交里程为DK19+887.89,该段落隧道采用盾构法施工,隧道直径为**m,管片外径顶部至路面距离为19.152m,相交处盾构隧道左右线中线间距为23m,隧道与**高速路相交角度约为54°,隧道坡度2.3‰,内轨顶面标高5.798,路面标高为33.4m。
盾构隧道与****高速公路的位置关系见图2-3、2-4所示。
图2-3**隧道与**高速公路公路的相互关系
图2-4**隧道与**高速公路公路的纵断面图
2.4.下穿**高速路区域地下管线分布情况
通过查阅相关管线资料及现场调查得知盾构穿越过程中所主要影响地下管线分布情况如表2-1所示。
表2-1下穿**高速路区域主要管线情况调查表
序号
管线名称
里程
埋深
产权单位
1
通信光缆
DK19+870~DK19+887.79
1.5
通信公司
2
通信光缆
DK19+887.79~DK19+970
1.5
通信公司
2.5.工程地质及水文地质
2.5.1.工程地质条件
按照地层沉积年代、成因类型、地层岩性及其物理力学性质对地层进行划分,根据本工程盾构隧道地层情况,共划分为3个大层,具体各土层为:
人工填土层(Q4ml)含有素填土;第四系全新统洪积层(Q4al+pl)含有粉质粘土、粉土;第四系上更新统冲洪积层(Q3al+pl)含有粉质粘土、粉土、粉砂、细砂等。
具体各土层岩性及分布特征概述见表2-2。
表2-2土层岩性及分布特征表
沉积年代
岩性名称
状态
密实度
湿度
压缩性
人工填土层(Q4ml)
素填土
松散
湿
第四系全新统
洪积层(Q4al+pl)
粉质粘土
可塑,局部硬塑
中高压缩性
粉土
中密~密实
稍湿~湿
中低压缩性
粉砂
中密
饱和
低压缩性
细砂
中密
饱和
低压缩性
中砂
中密
饱和
低压缩性
第四系上更新统
冲洪积层(Q3al+pl)
粘土
可塑,局部硬塑
中高压缩性
粘土
硬塑
中高压缩性
粉质粘土
可塑,局部硬塑
中低压缩性
粉质粘土
硬塑
中低压缩性
粉土
密实
湿
中低压缩性
细砂
密实
饱和
低压缩性
中砂
密实
饱和
低压缩性
2.5.2.水文地质条件
本工程盾构隧道内分布有3层地下水,其各层地下含水层水位分布情况见表2-3。
表2-3地下水位测量情况表
序号
地下水类型
各水层顶板埋深(m)
稳定水位埋深(m)
稳定水位标高(m)
1
潜水
5.4
7.3
26.43
2
层间水(具承压性)
12.5
10.4
23.33
3
层间水(具承压性)
24.5
24
9.73
2.6.盾构机概况
本标段采用的盾构机均为气垫式-泥水平衡式盾构,由**公司生产制造。
盾体长度为13m/台(不含刀盘),总长为83m/台(含配套拖车),总装机重量为1544t/台(含配套拖车)。
开挖直径**mm,刀盘转速0~1.8r/min,最大推进速度50mm/min,最大推力12380t,最小转弯半径900m,共1节设备桥和3节拖车。
****泥水平衡盾构机见图2-5和2-6。
图2-5泥水平衡盾构机预览图
图2-6泥水平衡盾构机主机剖面图
2.6.1.刀盘设计
盾构刀盘采用辐条式刀盘结构。
刀盘正面图如图2-7。
图2-7盾构刀盘正面图
2.6.2.推进系统
主机向前移动由推进系统来实现,推进系统有25对油缸,共50根,分为6组,总推力配置为12380t。
本工程管片封顶块共有25个拼装点位,推进油缸分布满足本工程所有拼装点位的要求。
推进油缸采用分组设计,掘进时每组油缸的压力均能单独控制,为更好的调整盾构姿态,司机可以调节每组油缸的压力,每组油缸中均配置行程传感器,可为盾构姿态提供相应的参考数据。
在拼装模式下,油缸也可以单独控制。
推进油缸布置简图如图2-8。
图2-8推进油缸布置简图
2.6.3.盾构机设备配置技术参数
根据本标段盾构隧道的地质情况和沿线风险点情况,对盾构机的选型和设计参数均进行了改进和提高,以提高盾构机整体的地质适应性和安全性。
盾构机的设备配置详细参数见表2-4所示。
表2-4盾构机技术参数表
序号
项目
参数列表
单位
备注
1
使用项目
****隧道
标段名称
**隧道
区间里程
1#盾构井~2#盾构井:
3740m
m
主要地质条件
粉质粘土、粉砂、粉土、粘土
项目管片规格(外径/内径/厚度/分度-环宽)
φ10500/9500/500/14.4°-2000mm
本区间最小曲线半径
m
2
整机性能概述
型号
CTS10870E-2000
开挖直径
φ10900
mm
刀盘转速
0~1.8
r/min
最大推进速度
50
mm/min
最大推力
12380
t
整机总长
80
m
主机总长(含刀盘)
13
m
适用管片规格(外径/内径/宽度/分度-环宽)
φ10500/9500/500/14.4°-2000mm
最大工作压力
8
bar
装机功率
4628
kW
3
刀盘
刀盘规格(直径)
φ10900
mm
旋转方向
正/反
正/反
开口率
49
%
结构总重
210
t
主要结构件材质
Q345B
主动搅拌臂数量
8
根
4
刀具
软土参数
中心刀
中心鱼尾刀数量
1
把
刀高
600
mm
可更换撕裂刀
可更换撕裂刀1数量
2
把
刀高
380
mm
可更换撕裂刀2数量
61
把
刀高
280
mm
焊接撕裂刀
数量
26
刀高
170
切刀
切刀1数量
112
把
刀高
220
mm
切刀2数量
80
把
刀高
120
mm
边刮刀
边刮刀1数量
16
把
刀高
220
mm
边刮刀2数量
16
把
刀高
120
mm
保径刀
保径刀1数量
8
把
刀高
220
mm
保径刀2数量
8
把
刀高
170
mm
保径刀3数量
8
把
刀高
130
mm
超挖刀
超挖刀数量
2
把
超挖量
55
mm
5
中心回转接头
冲刷通道
1+4
道
液压通道
6
道
6
主驱动
驱动型式
变频电驱
驱动组数量
10
组
预留6组
驱动总功率
2000
kW
最大转速
1.8
rpm
额定扭矩
23500
kNm
脱困扭矩
28200
kNm
主轴承寿命
>10000
h
密封型式
唇形密封
内唇形密封数量
4
道
外唇形密封数量
5
道
密封承压能力
8
bar
7
盾体
型式
无铰接
前盾规格(直径×长度)
φ10870×3050
mm
前盾重量
270
t
被动搅拌臂数量
4
个
前盾壳体润滑孔数量
12
个
压力传感器数量
3
个
中盾规格(直径×长度)
φ10855×4318
mm
中盾重量
180
t
中盾壳体润滑孔数量
12
个
尾盾规格(直径×长度)
φ10840×4730
mm
尾盾重量
120
t
尾盾密封刷排数
4
排
尾盾止浆板
1
排
盾尾安装间隙
40
mm
尾盾壳体润滑孔数量
12
个
单液注浆管数量
6×2
根
双液注浆管数量
6
根
注脂管数量
14×3
根
盾体主要结构件材质
Q345B
8
泥浆门
泥浆门安装形式
前装式
密封形式
油脂环密封
9
搅拌器
驱动形式
液驱
驱动功率
90
kW
搅拌器直径
φ1350
mm
10
破碎机
破碎机形式
颚式
破碎机功率
110
kW
破碎粒径
800
mm
11
人舱
型式
双舱并联
主舱容纳人数
3
人
副舱容纳人数
2
人
工作压力
8
bar
12
物料舱
型式
单舱
工作压力
8
bar
刀具运输小车
1
套
13
泥水输送系统
进浆系统
进浆泵流量
1600
m3/h
进浆泵扬程
60
m
进浆泵数量
1进浆+1中继
个
进浆泵功率
500
kW
进浆管管径
DN400
mm
刀盘冲刷泵1
110
kW
刀盘冲刷泵1流量
350
m3/h
刀盘冲刷泵1扬程
70
m
刀盘冲刷泵2
110
kW
刀盘冲刷泵2流量
350
m3/h
刀盘冲刷泵2扬程
70
m
刀盘冲刷泵3
110
kW
刀盘冲刷泵3流量
350
m3/h
刀盘冲刷泵3扬程
70
m
收浆泵
55
kW
收浆泵流量
150
m3/h
收浆泵扬程
70
m
排浆系统
排浆泵流量
1830
m3/h
排浆泵扬程
60
m
排浆泵数量
1排浆+3中继
个
自带一台
排浆泵功率
800
kW
排浆管管径
DN400
mm
排浆管最大通过粒径
210
mm
14
管片安装机
型式
中心回转式
抓举头型式
真空吸盘式
驱动功率
160
kW
转速范围
0~1.5
rpm
旋转限位形式
旋转编码器+接近开关
移动行程
3000
mm
自由度数量
6
个
旋转角度
±200
°
提升力
260
kN
旋转扭矩
750
kN.m
总重
70
t
控制方式
无线(具备有线控制接口)
15
管片运输小车
规格(长×宽×高)
22190×2485×782
mm
承载管片数量
9
块
负载管片能力
100
t
纵向滑动油缸数量
2
根
纵向滑动行程
2200
mm
升降油缸数量
18
根
升降油缸行程
50
mm
控制方式
有线+无线
16
管片吊机
型式
双梁
驱动型式
电驱/链轮链条传动
抓举头型式
真空吸盘式
吊机起吊重量
7.5×2
t
提升功率
3.7×4
kW
起吊速度V1
4/1
m/min
起吊高度
3500
mm
水平驱动功率
2.2×4
kW
水平行走速度
40
m/min
控制方式
有线+无线
管片卸载装置
1
套
17
设备桥
数量
1
节
18
后配套拖车
数量
3
节
19
换管装置
型式
软管延伸式
驱动型式
液压驱动+链轮环链传动
换管长度
6
m
20
推进系统
油缸规格(φ缸径/杆径)
φ300/260
mm
推进行程
2900
mm
最大推进速度
50
mm/min
油缸数量
50
根
其中带行程传感器油缸数量
6
根
分组型式(上-下-左上-右上-左下-右下)
6+12+8+8+8+8
最大工作压力
35
MPa
最大推力
12380
t
21
拖车拖动油缸
油缸规格(缸径×杆径-行程)
φ320/140-300
mm
油缸数量
2
根
22
同步注浆系统
A液泵型式
柱塞泵
A液泵数量
3
个
A液泵功率
55+30
kW
A液能力
12×3
m3/h
A液泵出口最大压力
60
bar
A液罐容量
23
m3
A液搅拌器功率
22
kW
B液泵型式
螺杆泵
B液罐容积
3
m3
B液泵功率
1.5×6
kW
B液泵流量
6×(0~1.5)
m3/h
单液同步注浆口数量
6+6
个
双液同步注浆口数量
6+6
个
23
二次注浆系统
双液注浆泵型式
柱塞泵
流量
90
L/min
压力
70
bar
双液注浆泵功率
15
kW
A液罐容量
1
m3
A液搅拌器功率
5.5
kW
B液罐容积
1
m3
24
工业压缩空气系统
空压机型式
螺杆式空压机
空压机数量
1
个
空压机功率
55
kW
空压机出口压力
10
bar
空压机能力
7.6
m3/min
空气罐容量
1
m3
过滤器
A、B两级过滤
A+B双级
25
工业供水及冷却系统
设备要求工业水供应量
120
m3/h
设备要求供水压力
4~10
bar
额定进水温度
28
℃
管路直径
150
mm
水管卷筒数量
2
PC
卷筒水管长度
2×40
m
外循环水泵功率
45
kW
外循环水泵流量
120
m3/h
冷却系统型式
闭式系统
内循环冷却水泵型式
离心泵
内循环冷却水泵功率
30
kW
内循环冷却水泵流量
100
m3/h
加水箱
12
m3
加水泵功率
15
kW
加水泵流量
20
m3/h
泥浆冲洗水泵功率
3×1.1
kW
泥浆冲洗水泵流量
4.5
m3/h
26
齿轮油系统
油泵型式
螺杆泵
油泵功率
3×5.5
kW
油泵压力
30
bar
27
盾尾油脂系统
盾尾油脂泵型式
气动柱塞泵
盾尾油脂泵能力
3×8.25
L/min
盾尾油脂泵压力
315
bar
油脂桶规格
200
L
28
HBW密封系统
HBW油脂泵型式
气动柱塞泵
HBW油脂泵能力
3.7
L/min
HBW油脂泵压力
350
bar
油脂桶规格
200
L
29
主驱动密封系统
油脂系统型式
气动柱塞泵
油脂泵型式
电动柱塞泵
油脂泵能力
3.7
L/min
油脂泵压力
350
bar
油脂桶规格
200
L
30
排污系统
主机污水泵型式
气动隔膜泵3"
主机污水泵流量
2×50
m3/h
后配套污水泵型式
气动隔膜泵+渣浆泵
污水箱
15
m3
后配套隔膜泵流量
50
m3/h
渣浆泵功率
55
kW
渣浆泵流量
150
m3/h
31
保压及呼吸系统
保压系统型式
气控(SAMSON)
数量
1+1
PC
保压系统空压机
3
PC
功率
90×3
kW
流量
11.2
m3/min
压力
10
bar
储气罐
5×5
m3
32
二次供风系统
风管储存筒数量
2
个
风管储存长度
100
m
二次通风管直径
2×φ1000
mm
二次风机型式
轴流风机
二次通风机功率
45
kW
通风流量
35
m3/s
隧道主风管直径
φ2000
mm
33
供电系统
初级电压
10000
V
次级电压
690/400
V
驱动电压
690/400
V
照明电压
220
V
阀控制电压
24
V
补偿装置cosφ
≮0.9
变压器容量
干式变压器2000(AN)+2000(AN)+1600
KVA
变压器数量
3
个
频率
50
Hz
电缆卷筒电缆长度
450
m
34
导向系统
型号
VMT
精度
1
秒
35
监视系统
1
套
36
通信系统
1
套
37
照明系统
照明系统
1
套
38
消防系统
灭火器类型
手提式干粉灭火器
灭火器数量
6
个
灭火器类型
手提式CO2灭火器
灭火器数量
6
个
39
有害气体监测系统
监测传感器型式
便携式+固定式
监测传感器数量
1+2
个
监测气体类型
CO2/CO/O2/CH4/H2S/NO
40
人性化设施
工作台
1
套
休息室
1
套
厕所
1
套
41
装机功率
4628
刀盘驱动
2000
kW
推进系统
190
kW
管片安装机
160
kW
管片安装机应急泵
11
kW
辅助系统
55
kW
搅拌器
90
kW
破碎机
110
kW
破碎机过滤循环泵
5.5
kW
液压油过滤泵
11
kW
泥水球阀
7.5
kW
超挖刀泵站
7.5
k
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