盾构试掘进100m推进验收报告.docx
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盾构试掘进100m推进验收报告
100米推进施工验收报告
深圳地铁罗宝线(1号线)续建工程土建6标段盾构区间圆形隧道工程由中铁十五局集团有限公司总承包进行施工。
本工程自2008年3月1日起进入新安站西端头井进行盾构机下井组装及调试验收工作。
新宝区间右线于2008年6月19日盾构始发,并于2008年7月28日完成首100米试推进;为保证盾构掘进工程顺利施工,有必要对完成首100米掘进施工做如下小结,验收汇报如下:
一、工程概况及验收范围:
1.1总体工程概况
新安站~宝安中心站盾构区间里程范围为SK27+044.35~SK27+911.256,单线区间隧道总长1733.812m。
本区间隧道共设置1个联络通道,联络通道中心里程为SK27+628.828,其中废水泵房结合联络通道设置。
线路出新安路站后以直线沿新湖路前行,穿过兴华一路后,仍以直线进入宝安中心站。
区间平面线型在SK27+797.615~+866.371段为曲线段,其余为直线。
区间两端车站为岛式车站,线间距为由13.2增大到15.2米。
宝安中心站~宝体站盾构区间设计里程范围为SK28+120.606~SK28+778.2,单线区间隧道总长1315.188m。
本区间隧道共设置1个联络通道,联络通道中心里程为SK28+380.29,其中废水泵房结合联络通道设置。
线路出宝安中心站后以直线沿新湖路前行,穿过裕安一路后,左右线均以R-2000m的半径引入宝体站。
区间全线平面线型较顺直。
区间两端车站为岛式车站,两线平行,线间距均为13.2米。
该区间右线采用海瑞克公司Φ6250复合式土压平衡盾构机,新安站~宝安中心站、宝安中心站~宝体站盾构区间隧道管片,采用外径为6000mm,内径为5400mm,衬砌环环宽为1500mm的管片,:
采用300mm厚C50、S10高精度钢筋砼通用型管片,环向分块采用六块方式,一块小封顶块,两块邻接块,三块标准块。
环、纵缝及连接构造:
管片环面外侧设有弹性密封垫槽,内侧设有嵌缝槽,整个环面不设凹凸槽,环与环间以纵向弯螺栓连接。
1.2首100米掘进工程地质情况
1.2.1工程地质
1、本区间隧道围岩分级如下:
(1)Ⅴ级围岩:
⑦4微风化花岗岩,岩体较完整。
(2)Ⅳ级围岩:
⑦3中等风化花岗岩,岩体较破碎或破碎。
(3)Ⅲ级围岩:
⑦2强风化花岗岩。
(4)Ⅱ级围岩:
包括坚硬~硬塑第四系海冲积①2素填土、①4素填土、③5粉质粘土、③4粘土、③12圆砾、⑥1砾质粘性土、⑥2砂质粘性土、⑦1全风化花岗岩。
(5)Ⅰ级围岩:
包括①1素填土、①3素填土、③7粉砂、③9中砂、③10粗砂、③11砾砂。
序号
里程
长度(m)
岩土围岩分级
基本分级
拱顶
洞身
隧底
岩土特征
围岩分级
岩土特征
围岩分级
岩土特征
围岩分级
1
DK27+044.35~DK27+81.875
37.525
③5
Ⅵ
③5
Ⅵ
③5
Ⅵ
Ⅵ
2
DK27+81.875~DK27+114.75
32.875
②11
Ⅵ
②11
Ⅵ
③7
Ⅵ
Ⅵ
3
DK27+114.75~DK27+185.525
70.775
③9
Ⅵ
③5
Ⅵ
③11
Ⅵ
Ⅵ
2、水文地质
本场地地下水按赋存条件主要分为孔隙水及基岩裂隙水。
孔隙水主要赋存在第四系砂层、圆砾及粘性土、残积层和全风化花岗岩中,砂层、圆砾层地下水略具承压性。
基岩裂隙水主要赋存在花岗岩强风化层~中等风化层中,具承压性。
本次勘察期间地下水位埋深1.6~3.2m,水位高程0.7~2.62m,水位变幅0.5~2.0m。
1.2.2沿途地形建筑物、障碍物及管线概况
本区间线路位于新湖路中,新湖路地下管线较多,多铺设于道路两侧,主要有雨水、污水、路灯、电力、上水、电信等14条主要管线。
路基主体工程下无影响施工的管线。
隧道施工期间建立完善的变位监测系统,在沉降允许范围内,拟建工程对地下管线影响小。
1.3验收范围
本次验收范围为新宝区间右线隧道首推100米,验收部位(工序)为盾构推进、管片拼装工序,关键部位(工序)验收阶段的划分依据《各类工程关键部位(工序)验收计划表》。
二、执行标准、规范、强制性条文
2.1工程主要技术规范
Ø《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-99
Ø《地下防水工程质量验收规范》GB50208-2002
Ø《地下工程防水技术规范》GBJ50108-2001
Ø《市政地下工程施工及验收规程》DGJ08-236-1999
Ø《盾构法隧道工程施工与验收规范》GB50446-2008
2.2工程质量评定标准
Ø《地铁工程质量检验评定标准》
2.3其它
Ø设计要求及合同有关规定
三、盾构机简况
我部在深圳地铁罗宝线(一号线)续建工程土建6标段盾构区间工程使用的是两台德国海瑞克φ6250土压平衡盾构机。
3.1盾构机构成
盾构机由主机及后配套辅助系统构成。
主机包括:
刀盘、刀盘驱动、壳体、推进系统、人员仓、螺旋输送机、管片安装机。
后配套辅助系统包括:
出碴系统、碴土改良系统、管片运输系统、同步注浆系统、液压泵站、注脂系统、控制系统、供电系统、压缩空气系统、水系统、通风系统。
3.1.1盾构机主要构件相关参数
⑴盾构机外径(含耐磨层)φ6260mm;
⑵盾尾内径φ6060mm;
⑶盾尾间隙30mm;
⑷盾体总长度(不含刀盘)7925mm。
3.1.2盾体组成部分:
(1)前盾和中盾部分
带有焊接压力壁的切割部分是刀盘驱动的基座,它将搅拌舱和工作面舱分开,它需要产生压力以支撑隧道掌子面。
切割部分还承担刀盘接触产生的压力。
30个推进油缸以中部法兰形式联接在盾体尾部,活塞杆的一端用一个橡胶轴承联接。
推进油缸的顶脚作用在5+1个管片上。
它们可以单个控制或者按数量和压力分成4组,顶进和控制隧道开挖作业。
(2)盾尾
盾尾是一个整块焊接结构件,它通过一个被动铰接与前部盾壳连接在一起。
盾尾装有3排密封刷,其间充满可连续供应的密封油脂,它们与隧道外径形成密封和润滑。
油脂泵安装在后配套台车上。
3.1.3刀盘
刀盘是根据深圳施工现场的具体地质条件进行设计制造。
刀盘结构设计为带有进料口的切割式圆盘。
其开口率约为26%。
带有4条支撑臂的厚壁法兰板支座用来联接主驱动和刀盘。
4条支撑臂结构均为厚壁钢管,可以将油液和泡沫剂等液体供到刀盘结构上。
刀盘的进料口即进碴通道通道有4个,这4个开口在刀盘的外边缘是进料的主要通道,它们可以将开挖下来的渣土导入到刀盘背后的土仓里。
刀盘开口最大宽度是200mm,这就保证了通过刀盘的碴土也可以通过螺旋输送机(螺旋输送机能通过的最大砾石直径为210mm)。
在刀盘后部的中心,装有一个旋转接头装置,用来把来自于盾体内的液压油和泡沫剂等液体供给旋转的刀盘。
3.1.4刀具
切刀安装在进碴口的左右两边,且均匀间隔的布置在整个进碴口的长度范围内。
外边缘另配备刮刀,它可以从背面更换。
刀盘上备有28把单刃到和2把中心双刃滚刀,开口率为28%。
刀盘的后部装有4个搅拌棒。
3.1.5刀盘驱动
刀盘驱动系统与刀盘通过法兰盘栓接。
主要部件如下:
大齿圈、主轴承、密封及其支撑装置、用于安装刀盘法兰盘、密封钢环、外部和内部封闭西统、带轴承的小齿轮,带液压马达的齿轮箱
刀盘驱动为液压式,采用闭式循环系统,主泵为三个流量可控液压泵。
它可以实现以不同的速度两个方向上旋转。
3.1.6主驱动输出功率
刀盘驱动为全液压闭式循环系统。
三台输出功率为315kW的电机驱动三台变量油泵,它们都安装在后配套台车的液压站上。
8个液压驱动的马达均为变量马达。
变量泵和变量马达的结合,形成闭式恒功率系统,并使得刀盘速度可以在0-6.1rpm之间调整。
刀盘最大可用扭矩是5300kNm。
最大速度是6.1rpm。
3.1.7管片安装机
(1)管片安装机安装在拼装机移动横梁上,用来安装单层管片衬砌。
它的运动与施工现场的条件特别适应,能将管片准确的放到恰当的位置上。
所有动作的行程和能力储备都经过精心计算,可以确保其动作精确到位。
管片安装机的横梁用作水平移动架。
它的突缘与后部支撑架相连。
盾构与拖车间所有的连接都通过管片安装机中部的开口部分。
盾体与拖车的联结点铰接在移动梁上。
(2)内套缩管的两端用轭架连接在一起。
轭架用作管片安装机头部支撑。
拼装机头可以准确地完成管片安装时的横向轴的旋转和纵向轴的上下运动以及管片的抓紧与松开。
3.1.8后配套设备
3.1.8.1结构
拖车系统主要包括:
运输管片的桥吊
将管片运到管片安装机的短管片供料机
轨道放置区
带有电气和液压元件的5个拖车。
这些元件都是土压平衡盾构操
作、碴车装运站、高压电缆储存、水管卷筒、通风管、控制室,背衬注浆设备、发泡剂站等所必需的。
①一号拖车
一号拖车装有下列部件:
控制室、同步注浆设备、管片卸货吊机
②二号拖车
二号拖车装有下列部件:
用于主驱动的泵驱动液压动力站(带4000L液压油箱)、用于推进柱塞、管片安装机、螺旋输送机和附属设备的泵驱动液压动力站、过滤冷却循环系统、主轴承润滑油脂泵站、聚合物泵、发泡剂设备
三号拖车
三号拖车有以下部件:
配电柜、中型电压配电装置
④四号拖车
四号拖车有以下部件:
变压器、空压机、高压电缆卷筒
⑤号拖车
五号拖车有以下设备:
支撑皮带输送机、水管卷筒、辅助轨道装卸起重机
3.1.8.2螺旋输送机
螺旋输送机安装在刀具部分压力壁的突缘上,从盾构的底部到皮带输送机的出碴点,倾斜角约为23度。
它包括以下部件;安装/连接凸缘(焊接在切割部分)、中部、出碴筒、驱动、带心螺旋、出碴筒门阀。
螺旋直径和钻心直径的限制,沿一边的最大弃碴颗粒为210mm。
3.1.8.3皮带输送机
皮带输送机将弃碴从螺旋输送机出碴点运到等着的碴斗里。
螺旋输送机是一整块带有电驱动装置的结构体。
皮带输送机的主要部件:
皮带结构、排碴部分、张拉站。
3.1.8.4泡沫发生系统
本系统用于泡沫的控制生产,此泡沫是作为盾构掘进的土支撑的调节媒介。
通过把泡沫加到土压盾构的开挖舱和开挖面,这种支撑媒介“塑性土”的延展性,透水性和弹性得到改善而且要求的驱动力也将减小。
泡沫系统将由控制板设置或维持操作,包括:
半自动控制、自动控制。
3.1.8.5注浆系统
隧道与围岩间的环形空隙将通过四根注浆管连续注浆填满,为适应不同
注入量(掘进速度)之目的,整个设备根据压力控制注入量。
最小和最大注浆压力可以预先选择。
3.2技术参数表
隧道掘进系统
最高工作压力
包含后援系统在内的总长度
最大推进速度
3[bar]
约80[m]
80[mm/min]
盾构
盾体总长度(不含刀盘)
钢材质量
隔板上定子的数量
每台盾构机的土压传感器数量
预留超前钻机孔数量
约7,925[mm]
S355J2G3
4个
5个
6个
前盾构部分
前盾构部分的外径(不含硬质焊敷层)
前部盾构长度
盾构敷层的钢材厚度
压力隔板的钢材厚度
前盾构部分的钢结构重量
螺旋输送机的直径
通道闸门的尺寸
6.250[mm]
1.710[mm]
60[mm]
80[mm]
约570[KN]
DN900[mm]
DN600[mm]
中间盾构部分
中间盾构部分的外径(不含硬质焊敷层)
中间盾构部分的长度
盾构敷层的钢材厚度
中间盾构部分钢结构的重量
6.240[mm]
2.580[mm]
40[mm]
约320[KN]
尾部机壳
尾部机壳的外径(不含硬质焊敷层)
尾部机壳的长度
尾部机壳敷层的钢材厚度
尾部机壳钢结构的重量
6.230[mm]
3.665[mm]
40[mm]
约300[KN]
人行气闸
公称宽度
通道室容积
主室容积
最高工作压力.
试验压力
DN1.600[mm]
2,1[m³]
4,25[m³]
3[bar]
4,5[bar]
推力缸
推力油缸的数量
带行程测量系统的推力油缸的数量
油缸规格
行程
组数
350bar时的最大推力
回缩速度,7个油缸
最高伸出速度
30个
4个
220/180mm
2.000[mm]
4
约34.200[kN]
2.000[mm/min]]
80[mm/min]
盾构铰接油缸
油缸数量
油缸规格
行程
带行程测量系统的推力油缸的数量
250bar时,盾构铰接油缸的总张力
14个
180/80[mm]
150[mm]
4个
7.200[kN]
刀盘
标称直径
重量
旋转方向
结构用钢材
开口比率
格栅条
泡沫注射口数量
6.280[mm]
约573[kN]
左/右
S355J2G3
25%
Hardox400
8个
刀具
中心刀具
双刃滚刀数量
刀具相对刀盘前端面的凸出量
刀圈直径
软岩石中心刀(可顶靠在软土中的刀盘上进行更换)
刀具数量
刀具相对刀盘前端面的凸出量
硬岩石刀具
滚刀数量
刀具相对刀盘前端面的凸出量
刀圈直径
正面割刀(可顶靠在软土中的刀盘上进行更换)
割刀数量
刀具相对刀盘前端面的凸出量
切削刀
数量
工具高度
边刮刀
左/右
工具高度
超挖刀(4环碟状)
数量
行程
4个
175[mm]
17”
4个
140[mm]
31个
175[mm]
17”
20个
140[mm]
64个
140[mm]
8个/8个
145[mm]
1个
50[mm]
旋转接头
泡沫通道
液压通道
4个
2个
刀盘驱动装置
装机功率(3x315kW)
双级行星齿轮
转速
起动力矩
力矩1
力矩2
945[kW]
8个
0–6.1[1/min]
5.400[kNm]
4.500[kNm]
2,000[kNm]
拼装机
类型:
液压,浮动中心
伸缩臂式拼装机
自由度数量
液压比例抓取系统
纵向行程
径向行程
拼装机回转角度(旋转机架)
最高旋转速度(空载)
拼装机机头回转角度
倾斜拼装机机头
倾斜拼装机机头
6
2.000[mm]
1.200[mm]
+/-200°
0–2[1/min]
+/-2,5°
+/-2°
+/-2,5°
螺旋输送机
装机功率
长度
螺旋输送机的标称直径
螺旋线螺距
最高转速/可连续调整
最大扭矩
起动力矩
螺旋管处的加注开口
检查口
满载容量
最大粒径
允许工作压力
检查压力
旋向
315[kW]
约12,290[mm]
Ø900[mm]
630[mm]
0–22[1/min]
198[kNm]
225[kNm]
2x4个/2“
600x400
300[m³/h]
210[mm]
4.5[bar]
6.75[bar]
左/右
螺旋输送机
卸料闸门1和2
缸数
油缸
油缸行程
每道门2个
80/45[mm]
800[mm]
可伸缩螺旋输送机
缸数
油缸
油缸行程
200bar时的每缸作用力
2个
160/90[mm]
1.000[mm]
800[kN]
螺旋输送机前闸门
缸数
油缸
油缸行程
2个
130/70[mm]
400[mm]
输送带
装机功率
长度
输送能力
带宽
带速
30[kW]
约58[m]
400[t/h]
800[mm]
0–2.5[m/s]
齿轮油供给
齿轮润滑齿轮油供给量
主传动装置容积
行星齿轮驱动装置的齿轮油加注
20[l/min]
220[l]
8x13[l]
液压油供给
液压油箱容积
推力油缸供给量
供给泵的供给量
(刀盘驱动装置+螺旋输送机)
刀盘驱动装置供给量
(闭路)
刀盘驱动装置转向油供给量
盾构关节供给量
螺旋输送机驱动装置供给量
(闭路)
拼装机供给量
螺旋输送机闸门辅助液压装置供给量
液压油箱过滤回路供给量
灰浆加注装置供给量
切削刀具供给量
(单独的液压动力装置)
4,000[l]
180[l/min]
1.300[l/min]
3.264[l/min]
41[l/min]
23[l/min]
1.088[l/min]
245[l/min]
63[l/min]
660[l/min]
145[l/min]
41[l/min]
油脂供给
刀盘驱动装置与螺旋输送机耗油量
主传动装置的油脂桶容积
尾部机壳密封复合物的消耗量
尾部机壳密封复合物的桶容积
约
26[cm³/min]
60[ltr.]
约35[ltr./Ring]
200[ltr.]
工业用空气/压缩机
装机功率
空气压力
压缩机能力
空气罐
2x55[kW]
7.5[bar]
10[m³/min]
1[m³]
工业冷却水
水量要求(作业现场)
最高水流温度
冷却回路泵
装机功率
工作压力
最小40[m³/h]
25[C°]
30[m³/h]
5,5[kW]
3[bar]
发泡
加注点数/刀盘
加注点数/压力隔板
加注点数/螺旋输送机
泡沫枪数量
发泡剂储存箱
离心泵/发泡的装机功率
离心泵的最大容量
液体泵装机功率+风扇
发泡剂容积泵
8个
4个
2x4个
4个
1[m³]
7,5[kW]
133[l/min]
0,42[kW]
5-300[l/h]
排水
排水泵/盾构的供给速率
驱动模式
30[m³/h]
压缩空气
辅助通风
装机功率
规格
15[kW]
Ø600[mm]
管片起重机
承载能力
起重驱动装置装机功率
提升速度
行程
行走驱动装置装机功率
行走速度
最大增加量
2x2,5[to]
2x3[kW]
最大6,3[m/min]
3[m]
2x1,2[kW]
最大25[m/min]
+/-5%
轨道起重机
(龙门架5)
功率
行程
2x0,75[to.]
3[m]
管片给料机
能力/管片
行程
总长度
总宽度
高度
3个
1.860[mm]
约5.220[mm]
约1.660[mm]
481[mm]
电
控制电压
照明
阀电压
系统保护(电动机)
变压器装机功率
一次电压
二次电压
频率
24[V]
230[V]
24[V]
IP55
2.000[kVA]
10[kV]
400[V]
50[Hz]
装机功率
液压刀盘驱动装置(3x315kW)
液压螺旋输送机驱动装置
螺旋输送机卸料泵
给料泵
液压推力油缸
转向泵
拼装机液压系统
灰浆加注液压系统
辅助液压装置的液压系统
液压油过滤器和冷却回路
顶切削刀具液压系统
齿轮油
多路油脂泵
辅助通风
液体泵+风扇
泡沫设备离心泵
灰浆罐搅拌机
压缩机(2x55kW)
冷却回路泵
双水管盘
输送带
其它耗电设备约
总计:
945[kW]
315[kW]
132[kW]
75[kW]
75[kW]
5,5[kW]
45[kW]
30[kW]
22[kW]
11[kW]
7,5[kW]
4[kW]
0,25[kW]
15[kW]
0,37[kW]
7,5[kW]
7,5[kW]
110[kW]
5,5[kW]
2,2[kW]
30[kW]
200[kW]
约2.050[kW]
四、盾构始发
4.1始发托架的安装
始发托架的安装在始发井移交之后进行。
始发托架是盾构机在始发井中的支撑和定位托架。
首先依据隧道在此处的设计轴心线确定始发托架中心线,通过测量放线,将托架中心线和托架支撑轨切点位置刻划于始发井底或端墙及侧墙上,以指示托架的安装位置。
托架安装采用钢板垫高找正;托架安装就位后,在井底采用型钢和利用四周井壁将托架支撑,焊接定位之后,开始在托架上组装盾体。
4.2盾构机的吊装
该盾构机尺寸大,重量重,盾构机需要分件吊装。
由于散件的尺寸较大,及现场的施工场地复杂,须在场外组装再转运进吊装现场,故此吊装施工工艺繁多。
用250t履带式液压吊机为主,单独将大型设备吊装下井;用一台90t汽车式液压吊机为辅,配合用250t履带式液压吊机进行翻身、吊装工作。
盾构机吊装顺序:
后配套组装→主机组装→液压系统安装→其它配套系统安装。
后配套组装顺序:
始发台安装→5#台车→4#台车→3#台车→2#台车→1#台车。
主机组装顺序:
钢桥吊和起重机轨(放置在始发井内)→螺旋输送机(放置在始发井内)→后体(放置在始发台的一边)→中体安装→前体安装→刀盘安装→安装器及安装器导轨→后体安装→螺旋输送机安装→钢桥吊和起重机轨→后配套与主机连接→反力架安装。
4.3洞门破除
洞门破除的主要目的是割掉盾构机通过范围内的钢筋,使盾构机顺利进入端头围岩。
由于端头土体暴露时间不能够太长,而在吊装螺旋输送机时需暂时将盾构机推进预留洞门内,在盾构机刀盘进入预留洞门前只能将部分围护结构进行凿除以策安全。
洞门破除分两次完成,先凿除围护结构至桩体外侧钢筋,外侧钢筋及保护层留下以保证掌子面安全;当盾构机组装、调试完成后,准备始发时,割除围护结构外侧钢筋,盾构机迅速推进至土体。
洞门凿除施工时,在盾构机与掌子面之间搭建脚手架,利用人工进行凿除围护结构砼施工,凿除按照“先拉槽、再破除、后修边”,从上往下的顺序进行,凿除的范围为预留洞门轮廓线内的围护结构。
拆除工作保证围护结构钢筋全部切断,以避免盾构刀盘被围护结构的钢筋挂住。
凿除施工完毕后拆除脚手架,快速拼装负环管片,使盾构机抵拢掌子面,避免掌子面暴露太久发生失稳坍塌。
五、100米掘进与控制分析
5.1掘进概况
右线盾构机始发从2008年6月19日开始,完成100米共用了32天,平均每天完成3.125米,7月22日完成68环的掘进。
7月23日至7月30日拆负环、铺道岔、列车编组。
从掘进的速度看,1-10环平均每环掘进时间为47min/环,11-20环平均每环掘进时间为33min/环,21-68环平均每环掘进时间为31.5min/环。
掘进过程1-6环均采用半仓模式掘进,7-68环采用土压平衡模式掘进。
5.2掘进过程主要参数统计
⑴泡沫注入参数
①1—10环:
泡沫浓度3%;注入压力平均为1.7bar;液体流量平均为60L/min;空气流量平均为366.8L/min.。
②11—30环:
泡沫浓度2.5%;注入压力平均为2.5bar;液体流量平均为50.23L/min;空气流量平均为385L/min。
③30—50环:
泡沫浓度2%;注入压力平均为2.4bar;液体流量平均为45L/min;空气流量平均为358L/min。
④51—68:
泡沫浓度2%;注入压力平均为2.57bar;液体流量平均为45L/min;空气流量平均为139L/min。
⑵推进泵压
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