盾构下穿铁路施工专项方案.docx

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盾构下穿铁路施工专项方案

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）

盾构下穿铁路

施工专项方案

编制：

审核：

批准：

投资集团股份有限公司

年月日

施工组织设计（方案）报审表

方案名称：

项目部报审意见：

项目经理：

年月日

工程部审核情况：

审核人：

年月日

工程部领导审批意见：

审批人：

年月日

JL—A002

施工组织设计（方案）报（复）审表

工程名称：

编号：

致（监理单位）：

现报上施工组织设计（方案）（全套、部分），已经我单位上级技术负责人审查批准，请予审查和批准。

附：

施工组织设计（方案）

承包单位项目部（公章）：

项目负责人：

项目技术负责人：

年月日

专业监理工程师审查意见：

1、同意2、不同意3、按以下主要内容修改补充

专业监理工程师：

年月日

总监理工程师审查意见：

1、同意2、不同意3、按以下主要内容修改补充后

并于月日前报来。

项目监理机构：

（公章）

总监理工程师：

年月日

注：

本表由施工单位填写，一式三份，连同施工组织设计一并送项目监理机构审查。

建设、监理、施工单位各留一份。

盾构下穿铁路施工专项方案

1．编制说明

1.1编制依据

（1）某市轨道交通1号线一期工程土建施工第7合同段招标文件及招标补遗文件；

（2）某市轨道交通1号线一期工程土建施工第7合同段设计图纸及设计说明；

（3）招标文件明确要求执行的有关法律、法规、技术及规范标准；

（4）现场踏勘及走访调查获取的资料；

（5）《某市轨道交通1号线一期工程土建施工第7合同段盾构施工组织设计》；

（6）我单位在地铁及地下工程领域的施工经验；

（7）我单位施工技术水平、既有装备水平及装备投入能力；

1.2编制原则

（1）满足业主的要求；

（2）遵循安全质量为核心的原则，工期服从安全质量，通过加大资源投入和加强技术管理确保施工安全与质量。

（3）遵守国家、地方法律法规，达到技术标准和规范标准；

（4）结合工程实际，使施工总体部署合理、资源配置优化，施工方法科学、工艺成熟先进。

（5）全面推行标准化管理的原则，坚持管理制度，人员配备，现场管理和过程控制四个标准化，以工厂化、专业化、机械化和信息化作为支撑手段，落实闭环管理，全面推进标准化管理。

2.工程概况

2.1标段工程位置

长沙市轨道交通1号线一期工程土建施工第七标段，包括铁道学院站（地下三层）、铁道学院站～涂家冲站～黄土岭站～南湖路站区间（盾构法），施工场址从铁道学院至南湖路，沿芙蓉南路呈南北走向。

2.2工程范围

本标段包括一站（铁道学院站）、三区间（黄土岭站～南湖路站区间、涂家冲站～黄土岭站区间、铁道学院站～涂家冲站区间）。

铁道学院站～涂家冲站区间左、右线起止里程分别为ZDK23+302.0～ZDK25+029.85和YDK23+302.0～YDK25+036.85，隧道分别长1737.247m、1734.85m，为两条分修的单线隧道。

区间隧道外直径ø6.0m，内径直径ø5.4m。

区间隧道施工采用两台中铁轨道系统集团有限公司产的外径为6250mm，长度为8580mm的土压平衡式盾构掘进机分别从铁道学院站始发向涂家冲站站方向进行掘进。

区间在里程Y（Z）DK24+082--24+128段分别正下穿新中路立交桥D、F线，长约48米，盾构通过前对距离盾构隧道较近的F04#1～F07#1桥桩和D01-D03柱，施工钢筋混凝土筏板基础，筏板基础内预埋钢板，上部采用钢管桩支撑，通过千斤顶调节，防止桥面发生沉降。

筏板顶面标高与地面平齐，施工前根据地面实际情况核对地面标高，筏板浇筑前应对地面进行平整，筏板基础厚度为800mm,钢筋净保护层厚度为50mm，混凝土等级为C30。

立交桥桥墩与隧道水平关系及筏板基础平面图详见筏板基础平面图。

筏板基础平面图

3.组织机构

3.1现场组织机构框图

长沙市轨道交通一号线一期工程7标区间隧道工程是由中铁二十五局集团公司承建。

本工程管理体系将实行在项目部的领导下和各职能部门密切配合下的项目经理负责制，设立项目经理部负责区间隧道的施工组织管理，详见图3-1

3.2组织机构成员职责

①代表企业实施项目管理。

贯彻执行国家法律、法规、方针、政策和强制性标准，执行企业的管理制度，对工程的质量、安全、进度、成本、文明施工及环境保护等全面负责。

②确定项目经理部管理组织机构的构成，建立质量管理体系、安全管理体系和环境管理体系，明确相关人员的职责，并全面组织区间施工的开展和协调工作。

③对进入现场的生产要素进行优化配置和动态管理。

④负责与建设单位、监理单位、设计单位和各协作单位的协调，解决项目中出现的问题，确保工程按期完工。

主动积极处理好与项目部所在地政府部门的关系，确保工程的顺利进行。

（2）常务副经理

①在项目经理的领导下，全面组织现场施工活动，负责各生产要素的组织协调。

②负责与建设单位、监理单位、设计单位和各协作单位的协调，解决项目中出现的问题，确保工程按期完工。

主动积极处理好与项目部所在地政府部门的关系，确保工程的顺利进行。

③负责配合项目经理的各项工作。

（3）项目副经理:

①在项目经理的领导下，全面组织区间隧道的现场施工活动，负责工程总体部署，总体计划的管理，协调各部门关系，合理组织生产。

②参与制定并贯彻项目经理部的各项管理方针和管理体系。

③负责工程的合同管理、物资管理、设备管理和分供方的评审工作。

④负责对项目经理部的计划进度、实际进度进行调控，确保工程按期完工。

⑤对工程中的所有风险源进行辩识，确保工程施工中现况建筑物及地下管线的安全。

（4）项目总工程师:

①在项目经理的领导下，具体主持项目质量管理保证体系的建立，并进行质量职能分配，落实质量责任制，对工程质量负全面技术责任。

②负责编制及审批施工组织设计、施工方案及不合格品的处置、纠正和预防措施的实施。

③组织对本项目的关键技术难题进行科研攻关，进行新工艺、新技术的研究和实施，不断提高工程质量，确保对工程总工期的控制。

④组织有关人员对材料、设备的订货、供货质量进行监督、验收、认可，严把质量关。

⑤组织好工程的竣工验收工作。

负责对京广铁路预加固的质量进行把关，并协助项目经理做好与相关部门的协调沟通工作。

（5）安全总监：

①配备符合工程要求的安全工程师以及专职安全员，负责工程施工中的各项安全工作。

②负责现场施工安全，落实各项安全制度，定时检查现场施工安全情况。

③负责职工的安全教育和特殊工种的安全培训，确保各工种持证上岗。

④负责制定实施施工安全措施、机械安全措施，临时用电安全措施。

⑤贯彻安全事故报告制度，进行调查分析，提出处理意见。

（6）计划合同部：

①配备符合工程要求的结构工程师，由其负责施工过程的各项管理工作，根据工程进度计划，合理组织施工，确保施工安全、施工质量、施工进度。

②工程的年、季度、月计划编制及实施，对施工实施动态管理，落实项目进展的进度计划，并随工程实际情况不断调整具体实施计划的安排，以保证总进度计划的落实，负责工程量的统计报表工作。

③负责不同阶段施工场地和临时堆场的协调和管理，有序地组织平面、立体的各种材料和设备运输、堆放等工作。

④负责施工过程的文明施工和环境保护管理。

（7）物资管理部：

①配备符合工程要求的材料工程师，由其负责材料供应的相关工作。

②负责施工所需材料的采购、供应、管理工作，并提供相应的质量证明。

③负责施工过程材料和周转料的调配，顾客提供产品的验证检查。

④负责对材料的标识管理和搬运、储运工作。

（8）机电部：

①配备符合工程要求的机械工程师，由其负责机械设备的相关工作。

②根据工程特点及工程量完成设备采购和管理，并制定本标段的设备管理办法。

③负责设备的日常维修保养管理工作，并制定落实设备维修保养计划。

④制定设备维保方案和相关的管理制定，做好设备维保记录。

⑤负责施工机械的使用和租赁管理，按计划进行机械的平衡调度。

（9）工程管理部：

①由项目部总工程师负责，配备符合工程要求的量测工程师、测量工程师、以及专职资料管理员。

②负责项目有关技术管理工作的实施，组织图纸会审与交底工作。

编制各分部、分项工程施工方案。

③监督检查《施工组织设计》在工程中的实施过程，负责工程中出现的新工艺、新技术的实施管理。

④负责对工程竣工资料的审核、组卷。

⑤负责对重大质量事故的调查分析，并提出纠正预防措施、并监督实施工作。

⑥负责工程测量的交桩、放线、复核等，严格按照图纸及相关精度要求实施工程测量工作。

完成测量内业资料的编制，保存测量记录，并负责项目竣工测量工作。

负责测量仪器的保管工作，并保证未经检验的仪器不准在项目工程中使用。

⑦负责工程监控量测，反馈真实信息，做好信息化施工。

（10）财务部

①负责本工程项目的财务管理、承包合同、成本控制、成本核算工作。

②按照财务法负责本工程的资金管理，确保项目建设资金的专款专用。

③负责编制单位的财务收支计划并组织实施，检查分析计划执行情况，指导本单位的财务管理和经济核算，安排落实上级财务部门的有关制度和规定。

（11）综合管理部

①负责高效组织与管理、专业接口的协调配合关系。

②负责如何统筹安排，精心组织，优化配置，减少矛盾，使得每个工作面协调推进，每道工序衔接紧凑，安全、优质、按期完成施工任务。

（12）安全环保部

①依据安全目标制定本标段的安全管理规划，负责安全综合管理，编制和呈报安全计划、安全技术方案等具体的安全措施，并认真贯彻落实。

②组织定期安全检查和安全抽查，发现事故隐患，及时监督整改。

负责安全检查督促，对危险源提出预防措施，制定救险预案。

定期组织对所有参建员工进行安全教育。

（13）盾构施工队

负责整个盾构及配套加固施工的质量、安全，积极响应项目部各部门的号召，完成项目部下达的各项指标。

（14）加固施工队

负责地面加固施工，积极响应项目部各部门的号召，保质保量完成项目部下达的各项指标。

4.主要工程数量

2.2京广铁路加固情况

2.2.1京广铁路加固设计情况

盾构下穿铁路架空采用人工挖孔桩，纵梁采用3片I63C工字钢，横梁采用I36C工字钢纵横抬梁架空线路。

共设19根C30混凝土人工挖孔桩。

Z1～Z3、Z16～Z18:

桩长8m，桩径1.5m；Z4～Z15桩长16.5m，采用扩底人工挖孔桩,标准段桩径为1.5m，端部桩径为2m；Z19桩长16m，桩径1.5m，为临时立柱L15的基础桩。

Z1～Z18为纵横抬梁系统支点桩。

桩顶设尺寸为1.5m×1.5m×1m的帽梁。

顶面预留控制线路方向横向移动的钢轨立柱孔洞20×20cm方孔，孔深60cm。

上、下行线桩顶标高根据便梁高度确定。

施工期间对铁路1~3#岔间的渡线拆除，锁死1#、3#道岔。

线路扣轨施工分两步进行，先施工右线隧道的扣轨，待扣轨全部完成，铁路线路稳定后再进行右线隧道的盾构施工。

右线隧道铁路段施工全部完成后拆除右线的扣轨梁并进行左线隧道的扣轨施工，扣轨完成待铁路线路稳定后再进行左线隧道盾构施工，左线隧道铁路段施工全部完成后拆除扣轨，恢复线路原始状态。

详见右线盾构下穿铁路扣轨加固示意图和左线盾构下穿铁路扣轨加固示意图。

旋喷桩施工主要分为三部分，京广铁路两侧的旋喷桩施工、新中立交桥L线L08桥墩旁旋喷桩施工和新中立交桥L07桥墩旁旋喷桩施工，旋喷桩均采用800@500三重管。

详见加固平面图和断面图。

在京广铁路两侧，排水明渠内各打设三排旋喷桩，起到加固土体、止水、隔断及控制变形的作用，并作为引流钢管的基础。

新中路立交桥L线L08混凝土桥墩沿承台周围打设两排高压旋喷桩，以加固土体和作隔离保护。

新中路立交桥L匝道L07混凝土桥墩在桥桩与盾构隧道间顺着区间线路打设两排高压旋喷桩，起到加固土体和隔离保护的作用。

京广线铁路旋喷桩加固平面图

京广线铁路旋喷桩加固断面图

2.2.2京广铁路加固施工情况

到目前为止，已完成人工挖孔桩，预计2012年12月30日完成扣轨。

旋喷桩加固已进场开始实施，预计2012年12月14日完成。

详见附图四新中路立交桥及京广线加固施工进度图。

通过人工挖孔桩Z6、Z7、Z12、Z13四个孔位取样情况，与设计图有一些不符，在Z6号孔开挖到12m以下全都为卵石层，Z7号孔在14m以下为风化岩层，Z12号孔在13m以下为风化岩层，Z13号孔在15m以下为风化岩层。

详见挖孔桩孔位分布图和地质断面图。

挖孔桩孔位分布图

右线纵断面图

左线纵断面图

Z6孔土样

Z7孔土样

Z13孔土样

Z12孔土样

2.3加固体检测验收

盾构推进掘进至新中路立交桥、京广铁路线的加固范围时，条件允许的情况下，在进入加固区时进行开仓检查，对加固区加固体的范围及抗压强度和抗渗系数进行检查，确保加固体合格。

成桩效果检验：

旋喷桩完成28天以后，对于部分旋喷桩进行抽芯检验，在桩径1/4处、全长抽芯取样进行无侧限抗压强度试验，28天无侧限单轴抗压强度≥1.2MPa，地层渗透系数不大于10-5cm/sec。

观察其完整性、均匀性并拍摄照片，判断成桩效果。

如若不合格，采取返工处理。

抽芯数量为施工孔数的1%，并不少于3个。

3盾构施工计划安排

目前，右线盾构机已于2012年10月22日始发，左线已于2012年11月11日始发。

由于盾构施工受铁路春运条件制约，必须在春运前完成盾构下穿铁路施工，春运时间预计为2013年1月26日开始。

右线预计2012年12月3日掘进到新中路立交桥，2013年1月14日到达京广铁路，2013年1月16日下穿京广铁路完成，2013年2月5日下穿新中路立交桥完成；左线预计2012年12月23日掘进到新中路立交桥，2013年1月24日到达京广铁路，2013年1月26日下穿京广铁路完成，2013年2月24日下穿新中路立交桥完成。

详见附图五盾构施工进度计划图。

盾构机在通过新中路立交桥和京广铁路前，分别在3#、4#联络通道位置开仓对刀具进行检查，对盾构设备进行检修，保证盾构下穿施工中盾构设备的正常运转，并对各项加固进行验收。

第四章盾构施工主要技术方案

1盾构机选型及配置

1.1盾构机选型

针对本工程盾构通过地层地质条件的复杂性和现场场地条件的现在，本工程选用复合式土压平衡盾构机。

1.2盾构机主要尺寸、技术性能和参数

盾构机主要参数见下表：

主部件名称

细目部件名称

参数

综述

盾构类型

土压平衡盾构

地层土质种类

详见地质报告

管片外径

6,000mm

管片内径

5,400mm

管片宽度

1,500mm

分布

3+2+1

纵向连接螺栓数量

16

整机主要部件设计寿命

10km

开挖直径

装滚刀时：

6280mm

前盾直径

6250mm

主机长度

12.5m

整机长度

约80m

盾构及后配套总重

430t

最小平曲线半径

250m

最小竖曲线半径

1000m

最大线路坡度（爬坡能力）

35‰

刀盘

刀盘型式

复合式材料：

Q345C

安装滚刀时最大开挖直径

6280mm

安装齿刀时最大开挖直径

6280mm

开口率

33%

盘形滚刀

35（38）把盘形滚刀刀座（齿刀与盘形滚刀可互换）

滚刀轴向转动力矩

22-80Nm（根据地质条件可调整）

切刀

46（68）把

刀盘外缘保护刀

8（12）把

泡沫/膨润土浆注入孔数量

5个

重量（约）

53t

超挖刀形式

超挖齿刀

超挖刀数量

1

最大超挖量

50mm

刀具安装方式

背装式

旋转接头

5路泡沫+4路液压

刀盘驱动

驱动型式

液压驱动

转速

0－2.75rpm（双向旋转，连续可调）

额定扭矩

4,617kNm（1.2rpm时）

脱困扭矩

5,578kNm

主驱动装机功率

3×250kW

主轴承形式

3排圆柱滚子轴承

主轴承直径

2820mm

主轴承使用寿命

>10000h

主轴承密封设计承压能力

3bar

主轴承密封形式

唇型密封

主轴承密封润滑方式

外密封自动集中润滑，内密封定期手动润滑

盾体

型式

铰接式

前盾直径、钢板厚度

6250mm、50mm

中盾直径、钢板厚度

6240mm、40mm

盾尾直径、钢板厚度

6230mm、40mm

中盾与前盾连接方式

螺栓连接

承压能力

3bar

钢丝刷密封数量

3道

盾尾密封承压能力

3bar

盾尾间隙

30mm

土压传感器数量

7个（5个位于隔板上，2个位于螺旋输送机上）

前盾重量（约）

100t（含设备）

中盾重量（约）

90t（含设备）

盾尾重量（约）

35t（含设备）

推进系统

总推力

36,474kN@300bar

最大总推力/压力

42,553kN@350bar

油缸数量

32根

油缸行程

2000mm

最大推进速度

80mm/min

最大外伸速度

150mm/min所有油缸空载

管片安装模式下最大回缩速度

2,880mm/min用2个油缸

管片安装模式下单缸最大回缩速度

3,000mm/min

位移传感器数量

4只

推进油缸分区数量

4区（上、下、左、右）

铰接系统

类型

被动式铰接

最大收缩力

1,000kN　@350bar

油缸数量

14根

油缸行程

170mm

位移传感器数量

4只

铰接转向角度（垂直/水平）

1.3°

铰接密封

密封形式

1道橡胶密封＋1道紧急气囊密封

人舱

舱室数量

2个

容量

3人（主舱）＋2人（紧急舱室）

直径

1600mm

舱门数量

3

工作压力

3bar

盾尾密封油脂系统

泵站形式

气动式

管路数量

2×4线路（每个注脂腔4个）

压力传感器数量

2×4个

注入点分布

均布

EP2油脂润滑系统

泵站形式

气动

HBW油脂密封系统

泵站形式

气动

螺旋输送机

类型

有轴螺旋式

数量

1个

输送机壳体内径

820mm

最大扭矩

220kNm

最大转速

21rpm

最大能力（理论）

380m3/h

节距

630mm

通过的卵石粒径

250mm

伸缩结构形式

套管式

伸缩行程

1000mm

螺旋输送机驱动唇型密封润滑方式

集中自动润滑

重量（约）

17t

防涌门

1个剪式

皮带输送机

驱动类型

电机驱动

数量

1个

皮带宽度

800mm

皮带长度（约）

55m

速度

2.5m/s

最大能力

450m3/h

皮带机装机功率

30kW

同步

注浆系统

盾尾上管路布置形式

内置式

注浆管路数量

2×4根

注浆泵数量

2台双柱塞泵

注浆泵型号

施维英KSP12

能力

2×12m3/h

储浆罐容量

大于6m3

储浆罐两端轴承润滑方式

集中润滑

压力传感器数量

4只

泡沫系统

管路数量

刀盘5个＋螺旋输送机2个+隔板2个

最大泡沫注入量

6m3/h

控制模式

自动/手动

膨润土注入系统

刀盘上的注入点

和泡沫注入点一致

泵流量

10m3/h，可调

泥浆罐容积

4m3

泥浆泵数量

1

泥浆泵安装功率

5.5kW

管片拼装机

额定抓举能力

100kN

转动扭矩

275kNm

静扭矩

350kNm

类型

6自由度，齿圈式，机械抓取

驱动方式

液压驱动

移动行程（隧道轴向）

2100mm（满足更换前两道盾尾刷）

提升行程（隧道径向）

1200mm

旋转角度

±200°

旋转速度

0～1.5rpm（速度可调）

控制方式

1无线控制+1有线控制

每环管片拼装时间

约20min

管片吊机

型式

双梁式

数量

2

起吊能力

3.2t

行走速度

10m/min

控制方式

摇控+线控

喂片机

存放3块管片（冗余设计）

导向系统

型式

两棱镜式

测量精度

2秒

俯仰和旋转传感器

2个

自动全站仪

Leica TCA1202-S型

监视系统

摄像头数量

4台

显示屏数量

1

后配套

拖车数量

1节连接桥＋5节拖车

连接桥长度

12.5m

允许列车宽度

1500mm

后配套拖车行走方式

轨行式

冷却水系统

水管规格

DN80mm

水管挂架有效延伸长度

12m

水管数量

3路

排污系统

型式

隔膜泵

能力

30m3/h

污水泵

40m3/h

排污管规格

DN80mm

压缩空气系统

空压机数量

2

每台空压机排量

6.4m3/min

额定压力

8bar

储气罐

1m3

供气分配网

后配套每节拖车上

初次过滤器

有

自动保压系统

PID系统

自动保压系统数量

2套（其中一套为备用）

二次通风

风管直径

600mm

通风管储存装置

2个（DN1000风管,100m储量）

有害气体检测系统

便携式和固定式各一套

便携式进舱使用

液压泵站

油箱容量

4.5m3

液压油

矿物油VG46

过滤功率

15kw

电力系统

初次电压

10KV（-10%~+10%）/50Hz

二次电压

400V

变压器数量

1台

变压器

1000+800kVA

电气系统防护等级

IP55

功率因素（配备功率因素补偿器）

CosØ=0.9

电器设备保护等级/标准

IP55

高压电缆托架

1个（不含电缆）

消防

灭火器数量

1个

控制和通讯

可编程控制器PLC

西门子S7-400

显示器

2个

数据采集系统

1套

语音通讯

6部电话

地面上的通讯

光纤

功率配置

刀盘驱动系统

750kW

盾构推进系统

90kW

管片拼装机

55kW

辅助系统

0kW推进系统串联

注浆系统

0kW管片拼装系统串联

液压油过滤系统

15kW

齿轮润滑系统

4kW

螺旋输送机

200kW

泡沫发生装置

18kW

同步注浆

8kW

皮带输送机

30kW

二次通风

0kW

空压机

74kW

电源插座及工地用电

75kW

其他

60kW

合计

1,379kW

1.3盾构机刀盘配置

1.3.1DZ007刀具配置方案

1、方案一：

中心滚刀更换为中心齿刀，部分正面滚刀更换为正面齿刀，其余刀具无变化。

该方案适用于砂卵石地层。

复合地层刀具选择

种类

数量（把）

备注

中心齿刀

8

正面滚刀

10

正面齿刀

10

边缘滚刀

7

边缘滚刀和正面滚刀结构型式相同，因为布置在边缘，所以称为边缘滚刀。

切刀

46

保径刀

12

超挖刀

1

2、方案二：

与初装刀具配置相同，适用于风化岩层中。

涂铁区间刀具配置

种类

数量（把）

备注

中心滚刀

8

正面滚刀

20

边缘滚刀

7

边缘滚刀和正面滚刀结构型式相同，因为布置在边缘，所以称为边缘滚刀。

切刀

46

保径刀

12

超挖刀

1

1