1、第七篇 施工方法第一章 地质描述第一节 概述一、概述 三山街站张府园站区间隧道位于南京市中山南路,南起升州路,北止建邺路,线路长724.18m;张府园站新街口站区间隧道位于南京市中山南路,南起张府园巷,北止淮海路,线路长805.23m。采用浅埋式双洞隧道,盾构法施工,隧道直径6.39m,涉及宽度22m左右,洞底板埋深约23m。二、线路段工程地质条件(一)、地形、地貌地貌类型属古秦淮河冲积平原。古秦淮河(一条支流)经武定门地带进入南京城区,沿长乐路、中山南路南段长白街区间北下,经玄武湖至金川附近入江。在第四纪气候冷暖交替等作用下,古秦淮河携带的大量的泥砂在南京城区以河床、边滩形式逐渐堆积,形成1
2、040m厚的以砂性土为主的冲淤积物。(二)、岩土体工程地质特征 下伏岩体为白垩系砂质泥岩,上伏土体除浅部3.407.0m为近期人工填土外,其余为第四系粘性土与砂性土。线路段43.6m以浅岩土体划分为5个工程地质层。其中: 层为人工填土;层以粘性土、粉土为主,细分为5个亚层,分别表示为:1粉土、2粉砂夹粉土、3粉土夹粉砂、4粉砂夹粉土、5粉质粘土;层以粘性土、粉土夹砂为主,细分为4个亚层,分别表示为:1粘性土、2粘性土、3粉土夹砂、4粘性土;层为土混卵砾石,在南京城区分布较广,埋藏于基岩顶面;1层为白垩系强风化砂质泥岩。(三)、水文地质特征 本标段地下水主要为孔隙潜水,赋存于4层以浅;其次微承压
3、水,仅分布于下部3、层。孔隙潜水、微承压水水位年变幅一般在0.22m,其水位动态受丰枯降水季节影响明显,同时亦受地下管线渗漏水影响。 地下水质类型为HCO3-CaNa型,对钢筋混凝土无腐蚀性,水对钢结构为弱腐蚀等级。 土层的透水等级:层孔隙大,为透水等级;1、2、3、4层为透水等级;3、层为弱透水等级;5、1、2、4层为微透水不透水等级。实测2层水平渗透系数1.16m/d;4层渗透系数1.47.41m/d;5层水平渗透24小时基本不渗水,垂直渗透系数1.2110-4m/d。 4层以浅透水性强,富水性好,其单井日出水量一般为100500方;3、层单井日出水量一般小于100方。第二节 区间地质描述
4、区间地质描述详见表7-1-1、表7-1-2;土体主要物理力学性质指标表7-1-3、7-1-4。一、三山街站张府园站区间该区间属古河道冲积平原的古河床及阶地地貌,基岩埋藏较深,约3539m,古河床中主要为沉积的粉砂、粉细砂及粉土;埋藏阶地主要由可塑状粉质粘土构成。地下水埋藏较浅,一般位于地下12m,主要以孔隙潜水为主。地铁隧道底板埋深23m左右,主要穿越4、1层,局部穿越5、2;土层均为灰色、饱和、软流塑,夹腐植屑及朽木屑。4层以浅主要为砂性土,其渗透性强,富水性好,围岩稳定性极差,隧道开挖时,易产生涌水、涌砂和坍塌现象,为I类围岩按公路隧道设计规范(JJJ026-90)关于隧道围岩分类标准。圬
5、工与围岩摩擦系数f0.25。二、张府园站新街口站区间该段属古河道冲积平原的古河床及阶地地貌,基岩埋藏较深,约3539m,古河床中主要为沉积的粉砂、粉细砂及粉土;埋藏阶地主要由可塑状粉质粘土构成。地下水埋藏较浅,一般位于地下12m,主要以孔隙潜水为主。地铁隧道底板埋深23m左右,主要穿越41、42、11、12、13层;层土为灰色、饱和、软流塑,夹腐植屑及朽木屑;层以粘性土、粉土夹砂为主,11粉质粘土,褐黄色,软可塑;12粉土夹粉质粘土,灰色,软可塑。4层以浅主要为砂性土,其渗透性强,富水性好,围岩稳定性极差,隧道开挖时,易产生涌水、涌砂和坍塌现象,为I、II类围岩按公路隧道设计规范(JJJ026
6、-90)关于隧道围岩分类标准。I类围岩圬工与围岩摩擦系数f10m钻塔升降高度:7505500mm钻塔倾斜角度:0105钻杆直径50,功率11kw,机重2000kg高压注浆泵YZB-321浆液搅拌机水泥搅拌机1水泥浆容量1m3储浆罐水泥浆储罐清水储罐11水泥浆储罐容量1.8m3清水储罐容量1.5m3(二)、加固范围加固范围与孔位布置见附图8。(三)、施工工艺水平旋喷施工顺序见图7-3-3。图7-3-3 水平注浆施工顺序示意图1井壁钻孔。首先在井壁旋喷孔位置预钻孔,穿透混凝土墙壁。2钻机定位。先将钻机在注浆孔前就位,钻杆正对孔心。钻机牢固固定,以免在钻进过程中发生晃动,自身产生位移。3钻孔。TDZ
7、-50型水平钻孔旋喷机的注浆管兼作钻杆,钻进时直接将注浆管钻入加固土体。钻孔保持平直,为防止钻杆出现下垂现象,钻孔时预先将钻杆上抬35角。4旋喷注浆。兼作注浆管的钻杆钻进到预定深度后,立即进行高压喷射注浆。注浆管由里向外边旋转边徐徐拔出。5注浆结束。对每个注浆孔在旋喷注浆完成后,迅速拔出注浆管,并立即打入一个木桩,封闭孔口。木桩用于止浆,是完成注浆的标志。6回灌补浆。全部注浆结束后,在全部注浆孔进行双液浆二次补浆。补浆的目的是充分回填加固土体与围护结构之间的空隙,保证进出洞施工时洞口的止水效果。(四)、施工注意事项由于成桩条件不同,水平旋喷的工艺要求比垂直旋喷高。与垂直旋喷相比,水平旋喷的施工
8、必须注意以下方面:1在加固深度范围内采用同一钻杆,避免中途接卸钻杆。2由里向外旋喷,保持注浆管匀速拔出。3采用复喷(先喷水后喷浆)工艺,保证加固范围。第四章 盾构机掘进施工第一节 掘进施工工艺与流程一、施工总体方案(一)、施工进度安排盾构机自张府园站南盾构端头井始发,沿下行线掘进至三山街站调头再掘进回张府园站;然后盾构机转场至北端头井,沿上行线掘进至新街口站调头,再掘进回到张府园站拆卸退场。其施工工艺流程见图7-4-1。(二)、推进施工的工程难点盾构推进施工中,地层土质的变化将直接影响到各项参数的设置,根据地质条件和对现场的调查,将以下地段做为施工中的重点控制部位:1、盾构出洞后,由地层加固区
9、进入原状土区;2、盾构进入内秦淮河下部,覆土深度变化;3、盾构穿过内秦淮河堤岸和建筑物,土层荷载变化;4、盾构在混合土层断面中推进;5、盾构在曲线段推进。二、盾构机进出洞(一)、盾构出洞盾构拼装出洞的顺序见图7-4-2所示。设置盾构支撑平台拼装盾构机并调试就位安装洞口密封止水装置、反力支架和附属设备洞口土体加固安装临时传力管片调试盾构机拆除封门,盾构机抵住土体向开挖面注入泡沫或泥浆,掘进(同时安装临时传力管片)盾尾通过洞口密封止水装置垫圈压板补强、注浆加固土体检测图7-4-2 盾构拼装出洞流程图1、出洞准备工作(1)、盾构出洞前要完善地面施工辅助措施,包括行车、管片防水涂料制作场地等。(2)、
10、盾构基座就位(见附图9):盾构基座按隧道设计坡度放置。(3)、盾构、车架吊装就位调试验收。(4)、井内的盾构后盾管片布置及后座砼浇捣。盾构后盾由10环负环管片拼装而成,在负环后部安装0.5m宽的钢圆环,使砼管片均匀受力。钢环后部用3榀56#工字钢及细石砼嵌实,在3榀工字钢后用钢管支撑,盾构掘进时的轴向力由其传递至站台(见附图10),施工时根据每一车站具体情况做出适当调整。 (5)、洞口止水装置的安装洞口加固圈与盾构外径存在环向建筑空隙,为防止盾构出洞时土体从间隙流失,在洞圈安装橡胶帘布环状止水带、扇形板等组成的密封装置(见图7-4-3),作为施工阶段的临时防泥水措施。图7-4-3 洞口密封装置
11、构造图(6)、洞门砼凿除盾构出洞时,在盾构与槽壁之间搭设脚手架,用以割除外排钢筋,并按照先下后上的顺序逐块吊出。2、盾构出洞(1)、后盾负环拼装、盾构调试完成后,拉去洞圈内钢筋砼网片。在此过程中,要连续施工,尽量缩短作业时间,确保正面土体的稳定性;并配备专职安全员对此进行监督检查,杜绝安全事故隐患。盾构靠上推进土体;调整洞口止水装置。(2)、盾构推进前,为减少盾构的推进阻力,在盾构机座轨道面上涂抹牛油。为避免刀盘上的刀头损坏洞门密封装置,在刀头和密封装置上亦涂抹油脂。在盾尾钢丝刷处填满密封油脂。(二)、盾构进洞1、盾构接收井的准备盾构接收井施工完成后,对洞门位置的方位测量确认,安装盾构接收基座
12、(参照出洞盾构基座安装形式)。接收井内砼洞门凿除和洞门封堵材料等各项工作准备就绪。2、盾构姿态的复核测量盾构进洞前100m对隧道进行贯通测量、进洞口中心坐标测量,并由不同单位、不同仪器复测两次,确保测量数据准确。根据测量数据及时调整盾构推进姿态,确保盾构顺利进洞。进洞时隧道中心偏差与设计洞门偏差控制在2cm以内。3、盾构进洞(1)、洞门砼拆除当盾构逐渐靠近洞门时,在洞门砼上开设观察孔加强对其变形和土体的观测,并控制好推进时的土压力值。在盾构切口距洞门20-50cm时,停止盾构推进,尽可能掏空密封舱内的泥土使切口正面的土压力降到最低值,以确保砼封门拆除的施工安全。砼封门拆除的方法与出洞时基本相同
13、。(2)、在砼洞门拆除后,盾构尽快连续推进并拼装管片,尽量缩短盾构进洞时间。(3)、洞圈特殊环片脱出盾尾后,用弧形钢板与其焊成一个整体,并用水硬性浆液将管片和洞圈的间隙进行填充,以防止水土流失,保护周围环境。三、首100m试推进试推进是对盾构机进行负荷试验。通过试推进,可全面检验整机性能。发现盾构机的不足并及时加以修正。盾构掘进的前100m作为试推进段,在此阶段,海瑞克公司派驻专家指导小组协助我方完成试推进工作,专家指导小组包括项目主管、土建、液压、机械、电气工程师各一名,我方组织相应的专业小组与外方专家对口合作。在这段施工中重点要求做好几项工作,见表7-4-1。四、试掘进转入正常掘进(一)、
14、拆除反力支架、负环管片、盾构基座, 做洞门。(二)、拆除临时出土进料轨道和道岔,铺设正常施工的轨道和道岔,试掘进工作内容表 表7-4-1序号项目内 容1技术工作1.全面熟练掌握盾构施工各作业环节的施工方法、技术规范。特别是决定成洞质量、控制施工速度的关键环节。如掘进、隧道线形、注浆、管片拼装、出碴运输等。通过试推进,以上重要环节达到熟练掌握程度。2.完善优化施工组织设计方案(不同的盾构、甚至相同的盾构在不同的地质情况下,施工组织也会有所区别)。为此,在试推进期间不断完善施工组织方案,以使之更加科学合理,达到各工序衔接紧密,劳力配置最优的程度。3.编制有关规定、图表。根据业主提供的有关资料、结合
15、本标段隧道工程的实际情况,编制盾构施工各工序、各岗位的操作规程、作业工法、质量监测卡片、设备运行、保养、维修记录表等。4.摸索出最佳掘进参数。保护好出洞口的管线,加强对地面沉降的监测,及时获取监测结果。沟通井下和地面的信息,通过试推进要摸索出控制地面沉降和保证隧道质量的最佳掘进参数,即刀盘转速、总推进力、密封舱压力、注浆量及压力、推进速度、螺旋输送机出碴量等参数之间的关系,最终找到控制地面沉降的方法。2组织工作1.施工人员通过最初试推进能独立完成各项作业。全体施工人员必须经过理论培训合格、持证上岗。在制造厂家技术人员的指导下,盾构主司机、吊机、注浆设备、管片安装机构、机车司机等操作人员应尽快对
16、新盾构机的操作方法、机械性能进行熟悉,达到技术规范规定的质量标准。2.维护保养人员应对整机的润滑、检查、监测点有全面掌握并能进行独立作业,还应建立详细完整的档案,以免发生漏项。3.首100米试推进可细分为三个区段,第一区段14.4米(12环),第二区段36米(30环),第三区段50.4米(42环)。第一区段属最初掘进阶段,日进度掌握在二环至三环。盾构正面密封土压力、刀盘转速、推进速度、推进油缸顶力、注浆压力等诸项施工参数,分别采用三组不同参数进行试推进。通过隧道沉降、特别是地表沉降变化,地层沉降测量,确定一组适用的施工参数值。第二区段采用第一区段的较佳施工参数,日进度从三环递增至五环的试推进正
17、常施工进度。通过施工监测,根据地层条件、地下管线、房屋情况,对施工参数作慎密细微的调整,取得最佳施工参数。第三区段是正式推进施工的准备阶段,在条件允许下日进度渐次提高到正常水平,但强调服从地面沉降、管线监护为原则。各项沉降应符合+10mm、-30mm标准。3临时出土进料1、盾构始发出土、进料临时使用上行线井口,2、在车站内铺设临时轨道和道岔,见附图24。3、使用两台机车、四节平板车,兼顾出土、注浆料、管片的运输。4整机验收1.由机械、电气、液压及施工技术人员组成的盾构验收小组,根据建设单位要求,以盾构各部件设备的机械性能技术指标为依据,进行盾构验收并提出鉴定意见。2.在地质条件允许的情况下,在
18、试推进期间,可对整机进行满负荷试验,以准确、全面验收整机性能。(三)、调整各作业班组施工人员经过试掘进会发现各工班技术力量是否均衡合理,各岗位劳力安排是否匹配,如有不妥应做适当调整。(四)、根据试掘进取得的经验完善各种工法、操作规程、监测卡片、记录图表等。(五)、试掘进的第三区段已基本达到正常推进的水平,盾构推进、管片安装、同步注浆及二次补压浆等作业工序的重要技术参数已摸索出最佳值,正常掘进应严格遵照执行。地层变化(六)、交接班是施工中的重要环节,准备接班的工班负责人应在进洞前与洞内施工负责人取得联络,提前了解设备运行状况、地质状况,以便在进洞前做好设备维修专用工具、配件和工程材料的准备,确保
19、工班之间衔接紧密,施工连续进行。五、管片安装管片安装是盾构法施工的重要环节。管片作为永久性衬砌,其安装质量好坏直接关系到成洞质量。同时,在盾构掘进施工过程中还要作为盾构推进时的支座,承受盾构推进油缸的纵向推力。因此,要求管片能在较短时间内高质量安装完毕,以适应盾构推进作业循环要求。并能立即承受围岩压力防止地面沉降。(一)、管片结构基本参数:内径:5500mm,厚度:350mm,宽度:1200mm。每环管片分6块,3块普通块各67.5;2块邻接块各68.75;1块封顶块20。(二)、拼装顺序管片拼装顺序:由下部开始,先装普通块,再对称安装邻接块,最后装封顶块。(三)、拼装工艺1、管片在做防水处理
20、之前必须对管片进行清理,然后再进行防水橡胶条的粘贴。2、安装过程中要彻底清除盾壳安装部位的垃圾,同时必须注意管片的定位精度。尤其是第一组管片的定位会影响以后管片的安装质量及与盾构的相对位置,因此第一环应尽量做到居中安装。3、为避免开挖面的坍塌,盾构推进油缸不能同时收回,要根据各段管片对应位置交替收回。即安装哪段管片收回哪段相对应的推进油缸,其余推进油缸仍顶紧。4、封顶块轴向嵌入80cm,然后再开启轴向施压推进油缸,纵向插入。5、管片安装要把握好管片环面的平整度。6、边拼装管片边扭紧纵、环向联接螺栓,待整环管片安装完毕,撑开真圆保持器固定。7、在整环管片脱出盾尾后,再次按规定扭矩扭紧全部联结螺栓
21、。环向螺栓扭矩为2000-2500Nm,纵向螺栓扭矩为 1500-2000Nm。(四)特殊地段管片的安装1、曲线段管片安装盾构在竖曲线和水平曲线地段上施工,或施工轴线偏离理论轴线发生蛇行时,相邻管片环之间会出现楔形间隙,止水橡胶条不能接触,为此必须采取特殊办法加以处理。(1)、竖曲线地段竖曲线地段半径为3000m,在管片背向盾构推进油缸的环面上,分段覆贴不同厚度的低压石棉橡胶板,以使其在施工阶段推进油缸推力作用下成为一个合适的斜面。由于覆贴料厚度小,不会减弱弹性密封垫的止水效果。楔形垫板见附图11。(2)、平曲线地段(本标段最小平面曲线半径800m)为适应圆曲线段、缓和曲线段、施工纠偏等需要,
22、设计楔形衬砌环,其楔形量按曲线半径为800m的圆曲线段连续布置楔形环计算。衬砌排版时,对不同的缓和曲线、圆曲线段均以计算优选的最佳衬砌布置方案拟合(一般拟合误差小于10mm,局部20mm),以满足线路设计的要求。2、联络通道地段管片安装在设置联络通道的地段,两个区间隧道的内侧均要留出一个旁洞,宽约25004000mm。为了承受旁洞顶部和底部拱圈传来的荷载,旁洞上下均需设置过梁以及支承过梁的壁柱,从而在旁洞四周形成一个坚固的封闭框架。 旁洞的开口部分在盾构通过时用临时填充管片堵塞,使管片环仍为封闭的,以改善其受力条件,防止泥砂涌入。联络通道施工前,再将填充管片拆除形成旁洞,于是,荷载完全传到框架
23、上。联络通道衬砌与旁洞框架连接部分的防水措施,将联络通道的防水隔离层贴在管片凸缘上,然后用钢板压紧,管片与钢板间形成的缝槽用防水材料嵌填。六、注浆注浆是盾构机掘进施工中的一道重要工序。该工序可分为同步注浆和衬砌壁后二次补压浆两部分。(一)、同步注浆同步注浆的作用是通过及时填充盾构与管片圆环间的建筑空隙来减少地面沉降,是盾构推进施工中的一道重要工序。选择具有和易性好、渗水性小、具有一定强度的浆液,并及时、均匀和足量压注,确保建筑间隙得以及时足量地填充,压浆参数根据压浆时的压力值和地层变形监测数据及时调整。同步注浆通过嵌于盾尾的注浆管压注。1、同步注浆工艺流程同步注浆的工艺流程为:地面拌制浆液隧道
24、内平板车上浆筒运输工作面后配套车架上注浆泵控制压注。2、浆液配比设计根据工程地质情况,结合海瑞克盾构机在类似地质条件下的成功经验,本工程同步注浆浆液主要采用惰性缓凝浆液,需特殊处理地段视情况选用与二次补压浆相近的双浆液。惰性浆液的配比设计,主要考虑浆液的充填性(流动性)、离析性、初凝时间、固结强度,同时根据施工反馈信息和现场试验结果进行调整,初步拟定的浆液配比如下(重量比):惰性浆液配比表 (重量比) 表7-4-1、黄砂水泥粉煤灰膨润土水缓凝剂初凝时间59%5%9%13%14%0.06%20h3、注浆量理论注浆量按下式计算:V=(D2-d2)L/4D开挖直径:6390mmd管片外径:6200m
25、mL管片宽度:1200mmV=3.14(6.392-6.22)1.2/4=2.25m3考虑到本标段的地质条件,同步注浆量初步定为150%200%建筑间隙的体积,因此注浆量选择在3.384.51m3之间。4、浆液的搅拌和运输按照浆液搅拌运输方案,在地面注浆材料拌合站,准确计量材料,严格按先后顺序投放,不能把已凝固的水泥、膨润土等不合格材料投入使用,连续搅拌到规定时间,存放在具有低速搅拌功能的储浆槽内备用。浆液在运输过程中不能出现离析沉淀,运输浆筒装有搅拌装置。5、浆液压注注浆压力设定为MPa,压浆与推进同步进行。在盾构推进过程中,工作面压浆要有专人负责,对压入位置、压入量、压力值均应详细记录,并
26、根据地层变形监测信息及时调整。6、整理与清洗注浆完成后,定时对工作面注浆系统、隧道内运输车以及地面拌浆系统进行清洗,清洗时间每班一次。同时妥善处理废弃浆液。(二)、盾尾油脂压注为了保证盾构机盾尾密封功能,顺利完成区间隧道的掘进任务,必须切实做好盾尾油脂的压注工作。盾构推进正常施工阶段,基本每隔一环进行一次盾尾油脂的压注,如遇特殊情况,可按实际情况加大盾尾油脂的压注量。盾尾油脂压注的操作工序为:准备压注施工连接压注管路油脂泵压注达到要求后结束继续推进。每一环的压注量为35升(可根据实际情况进行调整),压注压力为2.55bar。(三)、衬砌壁后二次补压浆二次补压浆的作用是减少盾构过后土体的后期沉降
27、量,特别是盾构在穿越地下管线及地面构筑物涌水及软土地段时补压注浆尤为重要。二次补压浆的浆液为双液浆,地面拌制浆液,通过管片上预留压浆孔压注。每环11.5m3,依实际情况调整。其配比见表7-4-2。双液浆配比表 (重量比) 表7-4-2、 水玻璃水泥膨润土水6%30%4%60%二次补压浆注浆压力为0.81.0MPa。压浆需派专人负责,对压入位置、压入量、压力值均详细记录,并根据地层变形监测信息及时调整,确保压浆工序的施工质量。七、与开挖面土体改良本标段地质上砂土含量大,为保护地面建筑与地下管线,保证推进施工的顺利进行。采取超前注浆和压注泡沫或膨润土的方法改良开挖面土体。(一)、超前注浆盾构在通过
28、断层、破碎带、上覆土层薄、地面有要保护的建筑物、管线时,可利用机器上特别装备的超前注浆系统实施超前注浆。盾构机上地质勘测超前钻孔系统可穿过护盾预留孔,以10夹角超前钻孔20m,在护盾圆周开有12个预留孔,钻孔直径为50mm。超前注浆浆液为双液浆,配比与二次补压浆大致相同。注浆压力一般为Mpa,在施工中可根据实际情况做适当调整。实施超前作业时,应加强地面监测,严格控制地面隆起量不超过10mm。(二)、泡沫剂或膨润土的压注本隧道工程主要处于粉砂、粉细砂、粉土的地质中,为了改良土体、保护刀盘以及保证盾构螺旋输送机的正常出土,推进过程中可根据螺旋输送机出土情况和刀盘油压变化,在盾构前方压注泡沫剂或膨润
29、土。压注膨润土浆液的同时要观察螺旋输送机的排土状态及正面土体的沉降情况,确保正面土体稳定。具体配比和注入量见表7-4-3泡沫配比和注入量表 表7-4-3原材料配合比(kg)浓度(%)比重注入量m3/m3备 注膨润土、水0.25:1251.110.050.15根据刀盘转速及螺旋机油压而调整注入量八、辅助作业(一)、供电1、洞内供电方案(1)、盾构机的供电洞内盾构机供电线路见示意图7-4-4,盾构机10kV电源,由洞外变电所引入,10kV高压电缆线进洞,通过高压电缆快速接头与盾构机后配套上的电缆卷筒进线一端相连,卷筒出线一端通过随机柔性高压电缆,接到盾构机的主变压器上,将10kV高压电转变成380
30、V的低压电,供给盾构机用电设备。随着主机向前掘进,电缆卷筒跟着放线,每掘进150m,加装一节150m长电缆。从而组成洞内一套完整的供电线路。图7-4-4 洞内盾构机供电线路示意图 (2)、盾构机10KV电力电缆选择与截面计算盾构机进线电缆海瑞克公司进口随机标准配置为350mm2柔性聚乙烯橡胶护套电缆,据我们通常选用电力电缆的方案验算:经济电流密度法计算电力电缆截面:Sji=Ijs/Iji Ijs电缆计算电流A; Iji导线经济电流密度;Sji单股导线截面积;Sji=p/Ucos/ Iji=750/100.85=29.1mm2;即按经济电流密度法计算329.1mm2的电力电缆即可满足要求。再按发
31、热条件选择法(Iyx Ijs)和线路电压损失计算:U%=(R0+X0tg)100/U2 =u%PL(计算步骤略)选择335mm2的电力电缆即可满足供电要求,但考虑大功率电机启动的冲击影响和电网电压波动的影响;以及必须考虑的安全储备量和机械抗拉强度等,决定选用350mm2YJV22交联聚乙烯铜芯铠装电缆。注:Iyx 容许持续载流量P负荷L线路长度(km)U额定电压(kV)R0线路单位长度电阻(/km)X0线路单位长度感抗值(/km),一般X0取平均值0.38/km;u%线路每MW.km的电压损失百分数。(3)、洞内照明供电洞内照明采用低压进洞,由洞外变电所供电,三相五线制均匀布线,每300m加装
32、一个空气开关,以便其它用电的操作。照明灯取AC 220V单相电,灯具采用250W的高压钠灯,三相交替连接,等负荷分配,沿途照明灯间距30m。作业地段设计安装一台单相AC 220V/36V的变压器,36V电源供作业点安全照明。2、洞外供电系统洞外供电系统由变电所及其相关设施组成。变电所又分高压配电室、洞口降压变电站、低压配电室和备用发电站。整个供电系统均配置绝缘监测、继电保护与漏电保护装置。(1)、高压配电室高压配电室电压等级10kV,一路10kV专用线路送入张府园站高压配电室进线柜入线开关上桩头,高压配电室通过三个出线柜分三路10kV馈出;一路与盾构机电路相接,一路备用,另一路接洞口降压变电站
33、S9-500kVA变压器。(2)、洞口降压变电站、洞口降压变电站设计安装一台容量为500kVA变压器,一次侧供电电压10kV,二次侧输出电压380V。该电源通过母线送入低压配电室与低压配电屏电力开关上桩头相连接。、降压变电站变压器容量计算S(千伏安)=1.051.1(P动K1 K2/cos+P照K3)P动电动机的总容量(kW),井外电动机负荷389 kW;P照电灯总容量(kW),合计照明负荷为20 kW;电动机的效率,一般为0.80.9;cos电动机的功率因数,一般为0.8;K1电动机组的同时使用系数,取0.80;K2电动机的负荷系数,取0.85;K3电灯的同时使用系数,取0.9;1.01.1
34、为损耗系数,考虑到线路上的电能损失取此系数1.1。变压器容量:S(千伏安)=1.051.1(P动K1 K2/cos+P照K3)=1.1(3890.80.85/(0.80.8)+200.9)=474.4千伏安考虑储备容量,选一台S9系列500千伏安的变压器。(3)、低压配电室低压配电系统采用三相五线制,电压等级AC 380V、220V。AC 380V、220V电源通过低压配电室的一套低压配电屏控制分别送入两区间洞内照明、张府园南北井外场地现场用电设备及生活、办公用电等。同时低压配电室设安全电源照明变压器(AC 220V/36V),36V电源供工作区和人员流动频繁区照明。(4)、备用发电站当主供电
35、网因故临时停电时,为保证洞内通风、排水和照明与生活办公用电,张府园南始发井工地设计安装1台200kW的柴油发电机自发电供应。为防止反送电,在备用发电站送电隔离开关与380V主供电网送电隔离开关之间加装互锁装置。施工供电方案示意图见附图12(5)、施工用电负荷统计本工程用电设备负荷统计见表7-4-4。用电设备负荷统计表 表7-4-4序号用电设备名称或用电点功率(kW)备注1盾构机750盾构机装机总功率2通风机237=74一台双级风机3排水设备154隧道与车站照明305场区照明206拌和站107生活与办公用电70其中照明灯10kW8220t110t龙门吊60910t龙门吊2010机修用电1011充
36、电设备8012其它用电2013合 计1159其中照明用电合计20kW施工用电设备装备总容量:1250 kVA +500 kVA =1750kVA。3、供用电系统安全规定(1)、要经常对电线、电气设备进行检查维修,严防漏电、短路等事故的发生。(2)、非专职持上岗证电气人员,不得操作电气设备。(3)、操作高压电气主回路时,必须戴绝缘手套,穿绝缘鞋,并站在绝缘板上。(4)、低压电气设备应加装触电、漏电保护器。(5)、电气设备外露的转动和传动部分,必须加装遮拦式防护装置。(6)、检修、搬迁电气设备时,应切断电源,并悬挂“有人工作,不准送电”的警示牌。(7)、带电工作时,必须制定出安全措施,在专职安全员
37、的监护下进行,此外还需使用绝缘可靠的保护工具。(8)、盾构机电气系统必须使用额定电流的原件保险丝,电力供应上出现问题,立即关机。(9)、有关电气系统或设备方面的工作,必须由有经验的电气工程师来进行,或在电气工程师的指导和监督下由受过专业培训的电工来承担。(10)、对机器和设备进行检修时,要注意电器绝缘,并首先检查被绝缘的装置有无电压,然后短路接地,同时绝缘邻近带电的部件。(11)、在洞内高压线路或高压元件上作业时,必须先断电,垫好作业人员站位绝缘板后再将输电线接地和元件短路放电之后再作业。(12)、带电作业时,应启动应急停电装置或启动主断路器,并在作业区设置安全警告标志。(二)、供水1、供水水
38、源从业主提供引至盾构施工场地的总输水管引接(提前与市政部门协商,办理有关手续,保证施工与生活用水)。2、盾构机掘进时所需供水量15 m3/h ,接入水管选用50mm钢管,如有供水压力不足,通过增压泵解决。3、现场用水和生活用水接入水管与主干水管选用50mm钢管,各分支水管、阀门和水嘴视现场情况而定。(三)、排水1、南北始发井外各设两个污水沉淀池,存水容积均为60m3,交替使用,沉淀池污水经处理后引排至城市排水管道排除(提前与市政部门协商,申报排水施工方案,确定排水点等)。2、井上场地排水采用明沟排水方式,明沟沿施工便道构筑,连通污水沉淀池。3、两区间出洞方向第一反坡段施工作业废水利用盾构机自身
39、排水设备通过加装排水管直接抽至洞外污水沉淀池。排水管选用100mm钢管。4、在隧道的最低处安装两台自吸水泵,一用一备。直接向始发井外污水沉淀池泵水。5、调头后出洞方向反坡段的施工作业废水,利用盾构机自身排水设备加装排水管抽至调头前的顺坡段自然流入隧道最低处。6、盾构起升井下侧设临时排水泵站,泵站备两台自吸式水泵。(四)、通风1、通风方式采用管路压入式独头通风,配备一台双级通风机,主通风机一级安在始发井外一侧,另一级作为接力风机安在调头拐弯处。(1)、风机、主风机选用德国生产的GAL9-370/370轴流风机,风量1000 m3/min、风压3000Pa。为了保证压入洞内的空气新鲜,防止洞内排出
40、的污浊空气被再次压入洞内,应把井外一级风机安装在环境相对洁净的地方,并且距始发井口一定距离处。、风机风量大小即风机开启级数应随着盾构机掘进长度增加而增加,盾构机调头之前,洞外一级风机开启;调头之后,洞内风量、温度等卫生指标达不到相应标准时开启另一级接力风机。洞外风机通过风管与安装于盾构机后配套上的随机接力风机入口部连接,将洞外新鲜空气送入盾构机的施工作业面。(2)、风管隧道内风管采用900mm软风管,入口段的100m采用加强型软管,洞外部分和调头转弯部分采用铁皮风筒。、风管的运输:风管采用储存筒盛装,一次装载1节(100m)运入洞内,安装于后配套尾部,随盾构机的掘进延伸。、风管的架设:洞外部分
41、采用门式支架架设。洞内吊挂风管利用管片连接螺栓,焊接吊环,间距5m,其间用6mm盘条连接。洞外用升降平台挂设风管。为了便于架设风管,洞内风管应位于隧道轴线正上方洞壁处。风管的连接,用连接铁皮卡连接。、通风系统平面布置见附图14。2、控制措施(1)、确保盾构机瓦斯报警系统完好,每天检测隧道内空气中沼气的浓度,一旦发现任何浓度的沼气,或瓦斯报警系统报警应加强防燃、防火花和防过热措施;包括禁烧、禁焊、禁烟等。(2)、定期检查洞内外作业面风速、风压、风量以及其它卫生劳务指标,达不到设计标准立即采取相应措施补救。(3)、洞内风水电管线布置附图。(五)、通讯1、生活办公区设程控电话8门,配联网电脑2台,传
42、真机2台,主要同于对外通讯和图文交流。2、盾构机通讯系统和电脑系统分别与洞外办公室的电话、联网电脑沟通。3、项目部主管领导配全球通手机,其它管理人员配置BP机,人手一机。九、盾构机的轴线控制与纠偏本标段隧道设计轴线在纵断面 、平面上均存在曲线段,另一方面由于盾构在土层中推进,受到地层土质、推进油缸顶力分布、盾构自身的制作误差、衬砌在盾尾中的相对位置的测量误差等因素的影响,不可避免地会使盾构姿态发生变化,产生偏移、偏转和俯仰。隧道的轴线控制,利用不同位置的5组推进油缸的伸出长度来控制,偏转由刀盘正反转加以纠正。竖曲线用橡胶垫片调整,平面曲线采用楔形块调整,修正用橡胶垫片调整。在改变隧道推进轴线时
43、,首先要观察盾尾与管片左右的间隙情况,利用盾构机刀盘主轴承后的液压铰链作用,对推进轴线作出调整,减少常规纠偏引起的管片与盾尾的挤压、卡壳现象,避免由此而引起的管片破损。第二节 盾构机拼装拆卸与调头转场方案一、总体思路据施工组织总体安排,本标段盾构机拼装拆卸与调头、转场依次进行的顺序为:下行线张府园南端头井首次始发拼装三山街站井下拆卸、调头、拼装上行线张府园南端头井拆卸并吊出井面转场运输上行线张府园北端头井转场始发拼装新街口站井下拆卸、调头、拼装下行线张府园北端头井竣工拆卸。首次拼装与竣工拆卸基本是互逆顺序;转场拼装与转场拆卸、调头拼装与调头拆卸顺序同样互逆。二、盾构机首次拼装我局决定从德国海瑞
44、克公司引进全新的盾构机,首次拼装与整机调试是在厂方技术人员的具体指导下完成。(一)、拼装准备1、技术准备(1)、拼装主要技术人员从局TBM项目部抽调,进行合理优化组合。(2)、由厂方专业工程师对我方参与拼装的技术人员进行岗前培训和技术交底。(3)、由设备主管工程师对参与拼装的全体工作人员进行细节的技术培训,熟悉安装图纸。2、场地处理在盾构机拼装之前,井下拼装室和井上拼装场地地面均需平整压实,并摊铺一定厚度的混凝土硬化,其中支撑盾构主机的井下拼装室地面和井上场地混凝土厚度不少于50cm,龙门吊机走行轨基础依据承运载荷重量相应加强,龙门吊最大轮压按24t考虑。3、主要吊装设备首次拼装需在全部集装箱
45、与散装件进场之前,安装好1台220110 t 单悬臂式龙门吊和一台10t小型龙门吊,同时备好1辆25t汽车吊。这两台龙门吊和1辆25t汽车吊,先期均可用作相应的吊卸设备,拼装时作为主要吊装设备,掘进施工时较大的龙门吊用作盾构出碴起升设备; 1辆25t汽车吊和小型龙门吊用于管片装卸与倒料。大件下井拼装临时租用履带吊,履带吊吊载能力按最大件重量考虑。履带吊工作就位处(地基或车站盖板)必要时加固或加强支撑。4、拼装工具、机具及材料盾构机拼装所用工具、机具及材料种类繁多,需提前采购配齐,其中部分进口工具、机具专用性强,拼装前须仔细检查其性能状态,确保拼装时使用。(二)、盾构拼装基本技术要求1、平稳吊运
46、、吊装以原设计吊装位置为准,确认其重量,用大于负荷的起吊工具及在安全范围内起吊设备,起吊平稳,确保安全,万无一失。2、认真清洗(1)、螺栓结合面刮脂、除锈并用清洗剂清洗干净(必要时 涂油保护),保证安装前达到相应的光洁度。(2)、凡涂油漆的结合面(螺栓结合或焊接)均应除锈并清洗。(3)、由于运输过程中不慎造成的伤痕,均应在原设计尺寸范围内进行处理,以保证装配精度。(4)、液压元件的清洗必须用干净清洗剂,液压元件擦拭严禁用棉纱,必须用不脱线的布或毛巾擦拭。3、正确安装安装之前认真研究图纸图册,确认部件装配关系后(先后顺序、前后顺序、左右顺序、上下顺序)再正确装配,以免盲目装配造成返工。4、螺栓紧
47、固对于各式各样的螺栓螺钉应确认并核实其大小、精度、扭矩,确定其螺栓端口涂何种材料(普通8.8级、10.9级螺栓端口涂油脂,HV10.9级高强螺栓喷涂MoS2),采用正确工具以正确紧固顺序进行紧固。5、电气、液压设备的安装对电气及液压管件、阀组的安装应在厂商工程师或专业人员指导下,依其设计、生产标准进行安装,对每一细节均应准确无误,以防止由于错接而产生误动作等。(三)、拼装方法1、盾构机拼装按照先拼后配套,后拼主机,由后依次向前的顺序进行拼装。2、后配套部分全部结构件与液压组件和电气组件均在井上拼装场地拼装,井下依次连接。3、井上拼装原则上以节为单位,每节长宽尺寸不得超过竖井井口规格。4、后配套
48、下井之前每节平台车底板四角需安装好小型重物移运器,作为下井后的临时支撑行走机构。此机构在盾构出洞靠近首圈支撑环时逐个拆掉。5、后配套全部下井串接完成后,用卷扬机辅助将后配套沿轴线方向向后移位让出井口下方主机拼装场地。6、依次连接后配套部分的液压管路、动力电缆、控制电缆。7、在井口下方对位安装好盾构基座和盾构机反推力支承架以及首圈支承环。盾构基座与反推力支承架见附图。8、盾构主机的拼装首先充分利用井上拼装场地,进行散件组合拼装,大件与超过龙门吊吊载能力的组合件,租用履带吊在井上场地组合连接,井下拼装室拼装。待主机拼装完成后,再连接主机与后配套的各连接件,最后进行皮带的安装与硫化,后坡道的安装等工
49、作。三、调头转场方案(一)、调头方案根据业主施工工序的安排,盾构机要在三山街和新街口站内调头。盾构机调头采用重物移运器(Heavy Rollers)和回转器(Heavy Turnner),按移运、调头工法,实现盾构机调头,见附图19。移运、回转设备载荷能力按大于被移运调头件的重量考虑。1、调头作业顺序(1)、调头场地沿移运路线铺设20mm钢板,装有重物移运器的盾构机座安放在钢板上面,并首先对位停在进洞口;(2)、当盾构主机完全进洞滑上盾构机座,后配套仍留在隧洞端头时,停机开始进行盾构机调头拆卸;(3)、脱开主机与后配套的连接,同时按调头拆卸方案进行其它调头拆卸工作;(4)、由卷扬机牵引载有盾构
50、主机的盾构基座移动到有足够的回转空间的位置;(5)、用千斤顶将盾构机顶起,将专用回转器放到盾构主机座下面,回转器的中心对准主机的重心;(6)、放松千斤顶使盾构机落到专用回转器上;(7)、由卷扬机拖拉载有盾构主机的盾构基座回转使之实现180度调头;(8)、再用千斤顶将盾构机顶起,取出回转器;(9)、放松千斤顶由卷扬机牵引横向移动盾构主机至右线始发位置;(10)、运入并安装盾构机后部的推力支承架和首圈支承环;(11)、用同样方法将后配套依次逐节调头、移位到指定位置后,开始按调头拼装方案进行拼装。 2、调头拆卸(1)、调头拆卸视盾构机结构特点,在回转空间和回转、移运设备载荷能力都允许的条件下,力求最
51、大单元解体拆卸。(2)、具体实施拆卸之前,必须作好标识,并复查备案。(3)、主机与各后配套,以及每节后配套之间钢结构脱开连接之后,各型连接管线的拆卸,原则上只拆卸最方便拆卸一端的接头,拆下的同时检查核对标识,封堵捆扎接头,并卷捆绑扎固定在未拆的一端。(4)、拆卸期间同步进行整机检修,对已磨损并达到更换条件的刀具和配件进行更换,确保下一区间盾构施工的顺利完成。(5)、调头拆卸基本技术要求、参见盾构竣工拆卸方案。3、调头拼装(1)、调头拼装是在盾构机进洞(站)以后,完成拆卸、调头、平行移运定位后的拼装。(2)、调头后的拼装与调头前的拆卸顺序基本互逆,由于站内调头时井外不提供场地,所以无法利用龙门吊
52、等吊装设备进行拼装,只能借助移运器(Heavy Rollers)、卷扬机、导链和部分首次拼装所用的专用和通用工机具进行连接拼装。(3)、调头拼装的基本技术要求与拼装方法参见首次拼装方案。(二)、转场方案依业主施工工序安排,盾构机完成张府园至三山街段掘进后,要将盾构机解体由张府园站南端头井吊出转场至北端头井进行张府园站至新街口段施工。1、转场作业顺序(1)、转场前按首次拼装准备预先做好北端头井场地的转场拼装准备工作;同时南端头井场地做好转场拆卸的全部准备工作。(2)、当盾构机进洞达到拆卸井指定位置后,即可按转场拆卸方案实施拆卸作业。(3)、大件由张府园站南端头井吊出后直接装运输车运至北端头井场地
53、暂存。(4)、盾构机全部拆完后,由远及近拆除洞内电缆、风水管、轨道,最后拆卸龙门吊。(5)、在北端头井首先拼装龙门吊。(6)、按转场拼装方案在北端头井实施盾构机拼装。(7)、架设高压电缆,将10KV电源引入北端头井内与盾构机供电线路连接。(8)、迁移通风设备至北端头井。(9)、盾构机全部拼装完毕后重新调试,再次始发。2、转场拆卸当盾构机进洞到达拆卸井预定位置后,即可开始转场拆卸。转场拆卸可参照调头方案的调头拆卸方法实施,所不同的是:(1)、盾构主机首先拆除易拆部分的配套件后,主机将拆分成刀盘、主盾组件、盾尾组件、螺旋输送器四大件。(2)、为保证再次拼装质量和施工工期,最大件(主盾)不采取破分拆
54、卸方案,主盾的起吊出井与装车、卸车和再次下井始发拼装,临时租用两台150t履带吊。履带吊工作就位处(地基或车站盖板),必要时加固或加强支撑。(3)、刀盘起吊出井与装车、卸车和再次下井拼装,用一台150t履带吊。3、转场拼装(1)、转场拼装是当盾构机完成张府园站三山街站区间盾构施工后,盾构机由张府园南端头井拆卸起吊转场至北端头井后的始发拼装。(2)、盾构机转场后的拼装与转场前的井下解体拆卸顺序互逆,转场后的始发拼装由于业主提供井外场地,所以其拼装办法类同首次拼装方案。其区别在于主盾的下井拼装要租用两台150t履带吊完成。四、竣工拆卸(一)、竣工拆卸总体安排1、本标段盾构竣工后,盾构机移位至拆卸井
55、,即可进行整机拆卸工作。2、盾构机竣工拆卸顺序与首次拼装顺序恰好相反,后装的先拆,先装的后拆。3、先拆下的电缆、油管、风管、水管、气管以及电气组件、液压组件等小型机具首先吊出井口、检查并包装入库。4、盾构主机在井下解体、拆卸,起吊出井后检修、包装。5、后配套各拖车分节吊出拆卸井,利用原拼装场地的龙门吊辅助拆卸。6、拆卸之前对整机各部、各系统包括机、电、液、风、水、气等管路、电路与组件要进行详细的标识。(二)、拆卸原则1、所有拆卸方案的制定均以厂商原始技术资料为依据。2、拆卸方案围绕二次组装来制定。3、拆卸方案与拆卸记录资料均需要妥善保存,并作为二次组装的依据。(三)、拆卸顺序1、隧道贯通后,清
56、除刀盘前面泥浆与石碴,盾构机移位到达拆卸井相应位置。2、断开盾构机风、水、电供应系统3、管线与小型组件拆除4、盾构主机在井下拆卸、解体,起吊出井后在井上检修、包装。5、后配套系统分节吊出井口,就地拆卸。6、零部件清理、喷漆、包装、储存。(四)、盾构机竣工拆卸特别注意事项1、盾构竣工前需对整机全面仔细复查、补全机、电、液各零件的标识。2、除拼装所用设备、工具、机具以外,盾构机拆卸专用的工具和装载器具应准备完好。3、检查各种管接头、堵头短缺数量、规格并补充加工配齐。4、竣工拆卸前应进行主机、后配套及其辅助设备的带负荷性能测试,以全面鉴定各机构、设备的性能状态,为竣工拆卸后及时维护、修理和制定配件计
57、划提供依据。5、按行业规定进行另部件的包装存放。无论何种另部件入库存放均需核对标识,做好统计记录。注意:盾构机拼装、拆卸、调头、转场之前,都将编制详细的施组作业指导书,实施过程严格按作业指导书有序进行!五、运输吊装方案(一)、运输路线运输盾构的驳船抵达南京梅山码头后,用浮吊将设备从船上卸下,吊至停放在码头边沿的大型平板车上。并捆扎加固,沿梅山码头宁马公路水西门升州路中山南路张府园南始发场地,再用吊机将盾构部件依次起吊卸车,公路运输约20km;转场运输路线:张府园南拆卸井中山南路张府园北始发井,运距约270m。(二)、运输车辆与吊装设备选用1、150t平板车一辆(转场运送146.7t组件); 2
58、、100t平板车一辆(进场运载84t盾壳钢结构件);3、60t平板车一辆(进场、转场运载56t大刀盘);4、KH700(150t)履带吊2台;5、230t110t龙门吊1台。(三)、吊装方案1、吊装下井与井下解体吊出(1)、后配套部份以及总重在40t以内的部件利用220t110t龙门吊。(2)、主机部份盾尾与刀盘利用1台KH700(150t)履带吊。(3)、主盾部份利用两台KH700(150t)履带吊抬吊,见附图。注:大件重量刀盘56t;主盾组件146.7t;尾盾组件52.3t。2、吊载能力验算(1)、按行业规定,双机抬吊重物重量不得超过两台起重机所允许起重量总和的75%;对KH700(150
59、t)履带吊,当L18m,R7m时,每台额定起重量Q起115t, 两台履带吊允许起重量为211575%=172.5t。超过最大件实物重量25.8t,满足吊载要求。(2)、按行业规定,双机抬吊每台起重机的实际载荷不超过该机允许载荷的80%;对于146.7t的主盾组件,当重心和吊点确定后(由盾构机制造商提供),双机抬吊时每台吊机实际载荷为146.7/2=73.4t,而每台吊机允许载荷的80%为11580%92t,两机抬吊允许载荷为292184t, 。超过最大件实物重量37.3t,满足吊载要求。3、车站盖板载荷计算:履带吊带载行走路线和定位作业处的地基或车站盖板承载力需大于履带吊自重(含配重)吊装重物
60、150T146.7t/2233.35t。实施吊装作业时验算承载力,按有关规定增加保险系数,加强支撑。吊装方案见附图15。第五章 特殊地段的掘进第一节 盾构穿过秦淮河根据现已掌握资料,河床标高6.90m,在K6+948.500处河底局部标高2.88m,此处隧道顶部标高为+0.18m。隧道埋深只有2.7m。据此情况,我们将采用粘土回填覆盖和旋喷桩相结合通过内秦淮河。盾构通过内秦淮河段覆土较薄(2.7m),在通过处河底14m29.4m范围内,先回填粘土至标高6.50m处,再在此范围进行旋喷桩加固施工。桩长14.52m(即桩底标高-8.02m,桩顶6.50m),施工前将采取上下游围堰截流。一、施工方法
61、先进行上下游草袋围堰,围堰上口宽2m,坡度1:2.5,在围堰底部铺设4根1000泄水管。然后抽干围堰河水。清除杂物、淤泥,达到原状土,再进行河底14m29.4m范围内粘土夯实回填至标高6.50m处,不影响竣工后原河道过水截面,最后在此范围进行旋喷桩施工(见附图16),桩底标高-8.02m。这样可对内秦淮河盾构通过段增加覆土厚度、土体固结和隔水。旋喷桩呈相互间咬合方式布置,旋喷桩无侧限抗压强度达0.81.0Mpa,渗透系数小于10-8cm/s.二、施工工艺流程修筑围堰安装泄水管抽水清底粘土回填夯实旋喷桩施工驳岸加固拆围堰、修复河堤施工准备工作盾构通过工艺流程见图7-5-1图7-5-1 回填固结施
62、工工艺流程图三、施工注意事项(一)、由于河床底部铺砌有片石,因此清底时确保将旋喷桩范围内片石全部清除,且清至原状土。(二)、围堰墙体不渗漏水,为回填及旋喷创造条件。(三)、盾构通过后,河床按有关规定铺砌,使水流通畅。四、施工技术措施根据已知资料,盾构通过内秦淮河有以下两方面难题需解决:(一)、盾构进出驳岸段的推进根据现场调查情况,内秦淮河驳岸为浆砌片石结构,其上方有几座建筑物,在盾构穿越驳岸前,要进一步调查清楚基础类型及埋深,以便采取相应的对策,确保施工过程驳岸和建筑物的安全。因为在盾构进出驳岸前后,覆土厚度有突变及土体固结强度转变,如果不据此及时调整盾构土压力的设定,由此产生“背土”效应,必
63、然造成驳岸发生位移。所以在平衡压力设定时,充分考虑这些因素,因此在本地段施工时,重点做好以下方面工作:1、首先确定驳岸的准确里程,在盾构切口经过驳岸后,及时调整平衡土压力的设定。2、在驳岸周围和旋喷桩上设置位移沉降观测点,加强对环境变形的监测。同时采取跟踪观测的方法,在盾构推进的同时,测出驳岸产生的沉降、位移,真正做到合理调整盾构施工参数,指导盾构的正常推进施工。测点布置见附图17。3、同时考虑内秦淮河较窄,有条件对驳岸进行水平对撑加固,这样可以更加有效地保护驳岸及其临近建筑,水平对撑加固见附图16。(二)、通过超薄覆土段施工盾构穿越内秦淮河时,覆土仅为2.7米,为确保顺利通过此段,在盾构穿越
64、前,先期进行粘土夯实回填和旋喷固结防水措施。使覆土厚度达6.8米,大于盾构直径,为确保万无一失顺利通过,尚需注意以下几方面问题:1、盾构推进控制为控制隧道轴线,防止超挖过大,造成的建筑空隙在盾壳上方不能及时填充,而引起沉降及河水涌入,要切实做好盾构推进过程中推进速度、出土量等推进参数的控制,以此来减少种种原因而形成的土方超挖量。2、同步注浆量控制根据监测情况,随时调整同步注浆量,同步注浆量要控制适当,以防河底稳定破坏而开裂,使河水涌入隧道。3、盾构姿态控制盾构在推进和管片拼装时要确保盾构姿态“三不”即不后退、不变向、不变坡。4、进度控制为保证盾构顺利过河,过内秦淮河时,盾构机应确保连续均衡施工
65、。5、设备保障过河时,配备足够的值班维修人员,及时处理盾构设备的故障,确保盾构推进顺利进行。6、盾尾发生泄露现象时的对策(1)、针对泄露部分集中压注盾尾油脂;(2)、配制初凝时间较短的双液浆进行二次补压浆,压浆部位在盾尾后三环;(3)、利用堵漏材料进行封堵;(4)、如上述措施效果不佳时,可采用聚氨脂在盾尾后一定距离内压注,进行封堵。7、及早与当地有关部门取得联系,掌握汛期围堰地段河水流量等参数,采取适当预防措施,保证围堰在施工期间的安全。第二节 盾构穿越建筑物时的技术措施区间隧道基本沿中山南路通过,线路两侧建筑物较多,但离建筑物一般较远,受隧道影响较大的主要建筑物见表7-5-1。盾构推进前,首
66、先要对上述建筑物进行详细调查,列表标明建筑物的规模、形式、基础构造(型式、尺寸、埋深、材料等)、建造年代、使用状况(包括现有损坏程度和维修难易)等,同时查清有无进行保护的工作场地和与邻近建筑物的关系等。仔细分析,完善处理措施。隧道两侧已有主要建筑物调查情况一览表 表7-5-1序号编号建筑物名称上部结构基础形式与隧道水平距离18一中综合楼框架七层600钻孔灌注桩,长2022m5m29森葆大厦框架二十八层桩基础2.9m310住宅楼砖混七层浅基础1.3m411招商银行办公楼框架四层整板浅基础,埋深1.5m0m512住宅楼砖混七层浅基础5m613建行江苏省分行大楼框架十六层450450预制桩,长36m
67、1.3m713建行江苏省分行大楼裙房3层裙房浅基础0m814乡镇企业公司大楼裙房3层裙房浅基础4.8m一、建筑物加固保护措施建筑物的加固保护以地面地基加固为主,主要是为了减少地基的变形沉降。同时在有条件隔离的建筑物边缘,设置定喷法注浆隔离墙,将被保护的建筑物隔离在隧道掘进影响范围之外。无法在地面进行加固隔离的建筑,则考虑在洞内利用盾构机上的超前钻机进行超前加固注浆,提高土体强度,防止流砂、涌水现象的出现,维持开挖面的土体稳定,从而达到保护建筑物的目的。针对隧道附近的主要建筑物,我们有针对性地采取不同保护措施,具体见表7-5-2隧道两侧已有主要建筑物加固保护措施表 表7-5-2建筑物编号建筑物特
68、征保 护 措 施基础类型与隧道水平距离8桩基础5m采用地面注浆法隔断保护。9桩基础2.9m采用地面注浆法隔断保护。10浅基础1.3m采用地面注浆法加固临近隧道建筑物角部地基,洞内超前注浆加固。11浅基础0m在建筑地基周边进行注浆加固, 12浅基础5m采用注浆法隔断保护。13浅基础0m在建筑地基周边进行注浆加固,洞内超前注浆加固。13桩基础1.3m主楼结合裙房保护措施,进行洞内超前注浆加固。14浅基础4.8m采用地面注浆法隔断保护。二、推进施工技术措施盾构推进经由上述建筑物时,为确保建筑物安全和推进施工的顺利进行,避免桩基在刀盘挤土时出现位移和倾斜、避免地基土的沉降造成建筑物的损坏,从而影响建筑
69、的正常使用,采取以下措施:严格控制隧道推进轴线,尽量维持同一坡度,避免纠偏超挖。粉砂层推进时,及时向开挖面压注泡沫改良土体,防止流砂涌水现象,避免粉砂层液化造成开挖面土体损失引起地层沉降。适当放慢推进速度,合理设置土压力值,防止超挖和欠挖,尤其要严格控制挤土量,尽量避免产生水平挤压作用力,以免破坏桩基的受力情况,同时,必须保证隧道的轴线达到设计要求。保证同步注浆采用双浆液,保证注浆量,并根据监测信息及时调整。推进过程中,设专人加强观测,随时紧固螺栓,加强管片接缝防水和螺栓防水。对建筑进行24小时不间断监测,在建筑物周围布设沉降监测点。监测结果及时反馈给技术人员,技术人员根据监测情况,及时调整压
70、力、推进速度、注浆量等施工参数,做好二次补压浆,见附图17、附图18。第六章 管片生产第一节 生产方案与计划一、生产方案我们通过对南京大地集团的考察,该单位有能力生产满足施工要求的管片,并且已经为上海隧道公司生产第一标段管片,我方已与大地集团签定协议,一旦中标,将与该单位联合生产管片,我方派驻技术人员对管片生产全程技术指导,并对大地集团相关人员进行技术培训。管片模具设计是在管片设计完成的基础上开始的,由盾构机生产厂家海瑞克公司负责设计、制造以及试生产后的检验调试等。管片生产在现场绑扎钢筋,自动计量拌合站生产混凝土,管片出模前采用蒸汽养护,出模后浸入水池养护,并做拼装试验。二、生产计划从德国海瑞
71、克公司引进6套模板,其中直线段模板4套,左右转弯模板各1套, 2001年7月1日开始试生产,2001年8月1日正式投入生产,每天生产4环管片,根据需要再提前生产转弯处管片。管片生产与供应计划见图7-6-1。第二节 管片施工工艺一、场地布置管片生产场地布置见附图20。二、管片生产流程(一)、管片生产流程见图7-6-2 (二)、管片生产循环时间管片生产周期为一天,浸水养护28天。管片生产个工序时间见表7-6-1管片生产个工序时间表 表7-6-1工序名称立模、涂脱模剂吊装钢筋笼灌注砼静停蒸养拆模、翻转、吊运模板检修时间(小时)1.5113142.51三、管片施工工艺(一)、管片钢模1、钢模在投入正式
72、生产前必须经过检验和试生产,主要有:加工装配精度检验、运输到厂钢模定位后的精度复检、试生产后的钢模精度同实物精度对比检验及管片三环拼装精度的综合检测。各项检测指标均在标准的允许公差内,经现场工程师批准,方可投入正常生产。2、在正常生产状态下,对钢模实施两种检查的管理。(1)、浇注前的快速检查:用专用的快速测量工具对钢模中心宽度和能显示钢模正确合拢的项目进行测试,测试工具必须保持完好状态,并要妥善置放在可靠的地方。(2)、钢模定期检查:目的是保证钢模在允许公差之内进行管片制作。在常规情况下,检查周期以每制作100环管片作为暂定检查周期,如有特殊情况,可缩短检查周期或作针对性检查。超标必须上报和及
73、时修正,复检达标后方可继续进行管片制作。3、钢模检查的各项目检测值都要及时准确清晰填写在规定的钢模检查表中,确保记录的有效性和可追溯性。4、对管片脱模和起吊后的钢模,必须在不损伤钢模本体的前提下进行彻底清理。确保钢模内表面和拼接缝不留有残浆和微小颗粒,以保证钢模合拢的精度。施工准备模具检查钢筋笼检查砼浇注砼静停蒸汽养生拆模标记管片检查室内停放模具检修钢筋笼调整砼检查废弃砼生产废 弃浸水养护管片存放施工组装不合格不合格不合格钢筋笼安装不合格图7-6-2 管片生产流程图5、脱摸剂应用专门工具均匀喷刷在混凝土所有接触面上。喷刷后有专人检查,不留有影响管片质量的隐患,确保脱摸剂喷刷质量。6、钢模操作工
74、在上岗前必须按照钢模供应商提供的钢模操作手册及钢模维修手册进行理论和实际操作培训,经考核合格者予以发证上岗。(二)、钢筋采购与加工1、钢筋的采购(1)、根据采购程序控制对钢筋供应商进行严格评审,选择信誉好、质量优、价格合理的钢筋供应商,并提交工程师审核认可后,再正式确定供应商。(2)、每批钢筋进厂要有该批钢筋的质量保证书,且必须是相同钢筋等级、相同直径、相同铸造号码、相同批号。(3)、钢筋原材料复试检测频率以每20t为一单位,样本从不同批、按检验要求取相应的尺寸和数量,按国家规定项目和要求进行测试。(4)、测试单位由业主指定的有资质的第三方进行测试。并出具有效的测试报告。经监理工程师确认后,该
75、批钢筋挂牌标识进入待用状态2、钢筋的加工(1)、钢筋除锈:采用室温钢筋喷砂设备对将使用的钢筋进行除锈处理。(2)、钢筋的焊接:钢筋除锈后,将断制好的钢筋焊接成网,并在钢筋网弯制设备上焊接组装成管片钢筋笼。钢筋笼焊接过程中,主筋节点采用J506焊条或采用焊缝强度与钢筋笼强度相应的焊条,构造筋间或构造筋与主筋间可采用J422焊条。焊点不得有损伤主筋的现象。除节点外,任何钢筋的长度方向均不得采用焊接。钢筋笼应按先成片、后成笼的生产顺序流水作业。钢筋笼网片圆弧方向的定位精度控制在1.5mm以内;焊接台车的控制限位板严格按钢模板尺寸制作;钢筋笼的整体制作精度必须控制在2mm以内;整个生产过程中,钢筋笼不
76、得沾有任何油渍。(3)、钢筋笼的防护处理:将钢筋笼加热到300C,在环氧树脂浸渗池内浸渗,以达到规定厚度的防锈蚀保护层。钢筋笼在环氧树脂粉末飞扬的池子里密封浸渗4秒钟,以保证达到粘上一层150450m厚的环氧树脂涂层。防护除理后的每一环管片钢筋笼骨架都要进行全面的防护检查。(三)、混凝土的供应1、管片生产用混凝土由管片生产厂的混凝土拌和站供应。2、管片混凝土配合比经试验后,由工程师指定的、并经监理工程师认可的配合比作为管片混凝土的基本配合比。每天混凝土开拌前根据气候、气温和骨料的含水量变化,出具当日搅拌的混凝土配合比。3、混凝土搅拌要充分、均匀,现场测试混凝土坍落度公差10mm。4、混凝土试块
77、留置每次浇捣不少于3组,其中2组进标养室标养,做28天强度试验,另1组同管片同条件养护,测得起吊时的抗压强度。(四)、钢筋笼吊装将钢筋笼吊装在管片模板中,并固定钢筋笼骨架,检查合格后等待管片混凝土浇注。(五)、管片浇注与振捣1、开始阶段混凝土由贮料斗从钢模一侧均匀进行浇注。当盖板封上后,混凝土从钢模中间下料,下料速度同振动效果相匹配,尤其在每块钢模即将注满时,更要控制浇注速度,防止混凝土溢出钢模。2、管片混凝土浇注振捣:管片混凝土浇注振捣采用附着式振捣器、配合插入式振捣器。不能过振和漏振,振捣完成后,安排有经验的混凝土工做认真收水、压光,进入静养。(六)、管片的蒸汽养护为快速提高混凝土的强度,
78、减少管片在模具中停留的时间。管片采用蒸汽方式养护。蒸汽养护除满足一般蒸养规程外还应达到以下要求:1、管片振捣结束后,加盖养护罩,静养23小时,然后将饱和蒸汽引入养护罩内实施蒸汽养护。2、升温速率控制在10C/h以内。3、降温速率控制在20C/h以内,降温时间控制在23小时左右。4、蒸养恒温阶段温度控制在60C以内,恒温时间控制在58小时,相对湿度保持在90100%。5、管片脱模时管片温度不超过室温10C。6、在整个蒸养过程中,派专人负责检查。(七)、浸水养护管片从钢模脱模后,经检测合格后吊入专用水池养护一周,然后自养21天。在管片浸水养护期间,对管片随机抽样进行抗渗试验。(八)、管片存放1、水
79、池养护后的管片吊入管片存放场,按管片型号及生产顺序进行堆码存放,管片按4层内弧面向上呈元宝形堆放,管片之间采用外包塑套的1010cm方木条作为垫层,以确保管片整齐和不被损坏。管片生产厂有3个管片堆放场和1个备用堆放场共8900m2,可同时存放1200环管片。2、在管片存放前,根据合同要求对管片做拼装试验,每生产管片100环进行一次三环拼装试验,以检验管片精度。3、管片在存放区存放30天后,可以投入使用。4、管片正式投入生产前,按设计要求对管片随机抽取一定数量进行抗渗漏试验和结构强度试验。 第七章 联络通道及泵房施工第一节 施工方案盾构机调头施工通过联络通道位置后,联络通道从另一侧开始施工,通过
80、钢管片上的预留孔对横通道部位进行小导管注浆加固,达到强度后安装通道部位钢梁,并设临时支撑点,在确保主隧道开口处稳定情况下,拆除联络通道开口处钢制管片,横通道施工期间,随时对主隧道进行收敛变形观测。 联络通道首先采用小导管超前支护,然后台阶法人工开挖,边开挖边初衬,临时支护完工后,二次衬砌一次性进行,最后拆除临时支撑。有泵房的联络通道在通道完工后,再进行施工。施工前做好通风、排水等准备工作。第二节 施工方法与工艺一、地层加固联络通道施工采用洞内周边小导管超前注浆加固,外插角10。采用42钢管,管长5m,管上呈梅花形布置8出浆孔,每排4个,间距0.15m,孔间距0.30m,浆液采用单液浆,必要时采
81、用水泥水玻璃双液浆。注浆完成后,小导管端部与钢隔栅支架焊接相连,与钢架共同作用,达到最佳支护效果。小导管纵向搭接不小于1m,见附图21。二、联络通道开挖联络通道采用暗挖法施工,占用已完工一侧隧道。在联络通道开口处,搭设工作平台,利用隧道作为出碴及材料运输通道。经检查确认可以开挖后,再打开钢管片,然后根据“管超前、少扰动、短进尺、强支护、勤量测、快衬砌”的原则进行施工。在联络通道开挖前,为控制隧道变形,在开口处隧道中设置简易预应力支架,以减轻联络通道开挖施工过程中对隧道产生不利影响。支架设于通道开口两侧,每侧各设一榀,间距2.5m,支架间用型钢焊接相连,见附图22。在支架上用螺旋式千斤顶提供预应
82、力,各千斤顶以压实支撑点为宜,同时,根据施工中观测到的隧道变形情况,及时调整各个支点预应力的大小,以控制隧道变形。三、挂网、立钢架隔栅、喷砼(一)、挂网钢筋网采用8钢筋网(2020cm网格),洞外分片预制,洞内铺挂,随开挖面起伏铺设,钢筋网与受喷面的间隙以3cm左右为宜。(二)、钢隔栅支架钢支架采用全封闭围护结构,间距0.4m,为增加支架的稳定性,相临两排支架间用22的纵向钢筋焊接相连,环向间距1m。(三)、喷射砼 喷射砼分层作业。第二次喷射砼在第一层砼终凝1小时后进行,初次喷射注意先找平表面。四、防水层及止水带施工防水层选用复合土工布防水板,采用无钉铺设工艺。防水层紧贴初衬混凝土支护结构的内
83、侧,边铺边与混凝土面密贴粘牢。在临时支护完成后,即可进行隧道与联络通道连接处的止水带施工,止水带沿着临时支护断面直接粘到隧道管片上,在粘接前必须对对管片粘接部位彻底清洗,止水带一定得粘牢,不留空隙,且与防水板搭接。五、联络通道衬砌在防水层止水带完成检查合格后,进行混凝土模注衬砌。(一)、钢筋绑扎钢筋型号、规格、数量、位置严格按结构设计图纸,钢筋搭接部分调直、绑扎牢固,搭接长度符合设计要求,与钢管片接触部位按有关规定执行。(二)、模板架设模板选用组合钢模,就位前均匀涂刷脱模剂,按先后顺序安设模板,并检查模板的垂直度、标高、钢筋保护层等,全部校正合格后,将模板加固牢。(三)、混凝土浇注按设计要求,
84、提前对混凝土配合比选定,拌制好的混凝土按规定运至联络通道工作面,由人工将混凝土送入模内,用插入式振捣器均匀振捣,同时做好混凝土试块,混凝土灌注应保持连续性,如因故中断超过允许时间,按工作缝处理。拱顶封填不密实,尽早进行补压浆。六、集水井和泵房施工(一)、集水井施工集水井周边地层采用小导管注浆固结,导管选用42钢管,长3.5m,间距0.4m,外插角10,导管花管部分钻孔为8,每排4孔,交叉排列,间距0.15m,见附图21。注浆选用单液浆,必要时选用水泥水玻璃双液浆,注浆完成后,进行注浆效果检查,初衬C20混凝土采用逆做法施工,随压浆的逐步进行直至底板处止,然后进行C25混凝土衬砌。(二)、泵房施
85、工1、钻孔下套管采用30型地质钻机钻孔,下套管到集水池规定标高,经检查确定套管安放正确后,套管周围灌注砂浆,以便固定套管。2、地面泵房施工泵房施工采用42钢管垂直在泵房周边及底板下注浆加固护壁、封底。明挖法施工,快速开挖、一次性铺底、衬砌,同时做好钢套管与砼底板交叉处的防水处理,最后上面加盖板并预留人孔和检查孔。第八章 洞门施工三山街站新街口站盾构区间,左右两线与三个车站接口处共有8个洞门,盾构进出洞时,需提前对洞门周围的土体进行加固。各车站洞口在车站工程施工中已预埋钢圆环,盾构机通过后,钢圆环内层施加遇水膨胀橡胶止水层、模筑钢筋混凝土衬砌。混凝土与管片接触面之间加水膨胀橡胶止水条,见附图。洞
86、门部位环型钢筋混凝土保护环在盾构通过区间上下行线后,即可开始施工,洞门环型钢筋与预埋钢环及靠近洞门管片连成一个整体,然后进行环型钢筋混凝土保护圈施工,拱顶部分通过衬砌预留压浆孔进行补充压浆。第九章 结构防水第一节 区间防水一、管片自身防水1、管片砼采用C50高强度砼,抗渗等级采用S10。2、管片砼采用密实级配,严格控制原材料质量。且通过试验掺入适当的减水剂、密实剂、微膨胀剂(UEA)等,以进一步提高密实性、防水性。3、采用高精度钢模,钢模制作允许误差为0.5mm。二、管片接缝防水(一)、普通管片接缝防水1、采用沿管片肋面四周设置密封垫的办法进行接缝防水。2、密封垫选用符合标准的氯丁橡胶和遇水膨
87、胀橡胶。3、管片错台不超过10mm,所采用的密封垫保证施工过程中相邻密封垫产生10mm的搭接误差时仍达到设计的防水要求。4、采用监理工程师批准的粘合剂,按操作方法将密封垫牢固地粘接于管片上,并视拼装成环的需要加以润滑。无论粘合剂或润滑剂均不得对垫片、管片或它们相互之间造成有害影响。(二)、钢管片接缝防水钢管片环、端肋面,在预留槽内铺设821膨胀橡胶止水条,角部采用自粘性腻子包裹,以加强防水,粘结剂应采用高粘性的氯丁接肢胶。三、螺栓防水管片螺栓接头设置止水垫圈。在腔肋一侧的螺栓孔口,加工成锥形,并设置遇水膨胀橡胶密封圈(其技术性能与接缝弹性密封垫的同类材料相同)。螺栓孔密封圈的断面形式,与设置的
88、螺栓孔的形式相匹配。四、管片外注浆防水(一)、盾尾同步注浆盾构掘进中,以适当的压力、必要的数量和合理配比的压浆材料,在脱出盾尾的衬砌管片背面环形空隙进行同步注浆,控制或减小沉降,在管片外围形成稳定均匀的防水层。(二)、二次补浆根据工程实际情况,采取壁后注浆,控制滞后沉降,减轻隧道防水压力。第二节 联络通道防水一、采用先进的无钉防水板工艺严格按设计要求铺设无钉防水板。二、采用先进的混凝土衬砌工艺,确保衬砌自防水施工中采用商品混凝土,机械震捣,防止冷缝。确保衬砌平整度、光洁度、密实度、厚度和防水性。第三节 施工缝防水一、洞门处施工缝防水各车站洞口在车站施工时预埋钢圆环,盾构机通过后,钢圆环内层施加
89、遇水膨胀橡胶止水层、模筑钢筋混凝土衬砌,混凝土与管片接触面之间也要加遇水膨胀橡胶止水条。二、联络通道处施工缝防水 正洞拆除钢管片处与联络通道一次整体性采用防水混凝土衬砌,混凝土与钢管片之间、混凝土与普通管片之间均加遇水膨胀橡胶止水条。第十章 施工测量、监测与检测负责复测和敷设线路中线基桩和永久水准点对施工测量抽检和贯通测量平面和高程控制测量断面净空测量结构竣工测量与前后标段的闭合测量本标段控制测量(项目部负责)全线控制测量本标段施工测量(施工队负责)标准:按二级光电测距精密导线,全线测控精度要求中线延伸平面测量高程测量断面测量结构测量根据给定的地铁线路中线与地面主控制网的相互关系,结合施工导洞
90、及掘进方向,与贯通面及地面主控制网的施测精度,制定本标段测量方案及控制标准,根据加密地面网等精度检测各施工口的三维坐标,提供起始进洞关系。竖井、横通道开挖完成后,还应进行投点、定向、联测、高程传递等竖井联系测量工作。实施中,按三级复核制,见图7-10-1。图7-10-1 测量控制图第一节 施工测量控制技术一、平面控制施工中采用陀螺经纬仪定向法。陀螺经纬仪定向法是采用光学垂准仪投出井上、井下在同一铅垂线上的点位,根据井上、井下陀螺经纬仪定向成果求算投点在空间的平面夹角,使得井上、井下的导线联成一体,把井上导线坐标、方位传递到井下导线。(一)、竖井投点井上、井下导线布置情况见图7-10-2。在井口
91、选定T1、T2两个点位,在井盖上相应位置挖3030cm的方孔,将NL垂准仪置于方孔上方(垂线通过方孔),另架设钢架(与井盖脱离)供观测人员站立。垂准仪置平后,按0、90、180、270四个方向在井下投得四个点,形状为边长约2.5mm的四边形,取四边形的重心为精确投点T1;盖上方孔,仍按0、90、180、270四个方向在盖上的方孔投下四个点,这四个点点位重合的T1。按上述方法在井上、井下投下T2、T2。T1、T1 在空间上为2个点,但投影到同一平面上成为一个点;T2、T2 情况相同。这样井上、井下导线通过投点T1(T1)、T2(T2 )就联成一体,构成了闭合环A-T1-Z1-Z3-Z2-T2-A
92、。图7-10-2 井上井下导线布置示意图(二)、陀螺经纬仪定向用GAK1定向时采用逆转点法进行。对一条边定向时,完成一端定向为半测回,完成两端定向为一测回。由于井筒上下不宜安置陀螺经纬仪,故井上选择A-C为定向边,井下选择Z1-Z3为定向边。下井前先由一名观测员对A-C进行一测回定向;下井后对Z1-Z3定向时,分别由两名观测员独立完成一测回定向;再到井上由另一名观测员对A-C进行定向一测回。求出陀螺仪的定向常数,并进行改正。陀螺方位角要满足半测回间互差小于15、测回间互差小于8的精度要求。在达到精度要求的前提下,陀螺方位角采用两测回的平均值作为观测成果。假定陀螺经纬仪测得A-C陀螺方位角为N0
93、,Z1-Z3陀螺方位角为N5。(三)、导线边角测量在检测地面已知点B、A、C的边角D1、D2、B0准确无误的前提下,用TC1610按等导线作业方法进行井上、井下导线边角测量。1、测b0、b1、b4、b5、b6角度;2、量d1、d2、d3、d4、d5、d6边长;3、推算b2、b3角度。b2为A-T1、T1-Z1在平面上的夹角,b3为A-T2、T2-Z2在平面上的夹角。b2、b3可通过有关的方位及角度推算。b2=N5-N0-b0-b1-b4b3= N0-N5 +b0-b5-b4(四)、导线计算根据导线测量成果,进行平差计算,坐标、方位从井上导线点传递到井下导线点。Z 1、Z2、Z3坐标成果用于指导
94、施工。陀螺定向的实质是通过投点、定向把井上、井下的导线联成一体,陀螺经纬仪起了测空间边夹角的作用;陀螺定向法占用井筒的时间短、精度高、观测作业简单。竖井测量作业时,禁止施工人员从竖井上下通过,投点时供观测员站的钢架必须与井盖脱离;井上、井下投点用的木板钉设牢固,测量作业完成前严禁触动。在测量时选择固定边进行,每条边由不同的观测员观测1-2个测回。以后再进行竖井联系测量时,陀螺定向在上次的定向边上进行,以利于核查。二、水准控制(一)、地面高程控制根据甲方提供的高程控制点,测得各端头井井口高程(埋设固定点),按国家3等水准测量规范(往返测)。(二)、高程点的传递应用钢尺,挂重垂10kg,用二台水准
95、仪同步观测,用6至8个视线高,最大高差不得大于23mm。整个区间施工中高程点的传递次数不得少于三次。(三)、井下水平首先需埋设固定水平点以100120m设立一水平点。按国家3等水准测量观测,往返固定点高差23mm,全程高差闭合差15mms1/2(s为全程长度,单位:km)。三、盾构推进方向指示(一)、盾构仪(盾构上的测量标志)安装测盾构外壳,求出盾构轴线和纵坡,在支承环上安装前后测量标志(保证整个施工期间不被破坏),安装后应自检测量结果并留有记录。(二)、指示盾构推进的井下观测台(部分为井下导线用)根据地面传下的平面坐标和高程,连测至井下观测台上以及后视方向。在井下台上测前标和后标的水平角和天
96、顶角,以及坡度板的纵坡和横向转角。应用fx-4500p计数器编排程序计算出盾构报表全部结果。新设一个井下导线应该用新、旧两台测得的结果比较(留原始记录检查)。每设一个井下观测台必须测至盾构及管片(前端)的边长,以便调整切口里程。检查观测台间隔边长不大于100150m,特别是进洞观测台不得大于100m,以确保天顶角测定对高程计算的精度影响减小。第二节 施工中的监测一、监测方案(一)、在盾构推进前60天提交关于监测方案的详细建议,以便得到监理工程师的批准。1、在1:500的线路平面图上清晰标出监测点位置并说明监测项目。2、说明测量方法、精度要求、仪器型号及性能、监测频率。3、给出各种管线、建筑物的
97、监测预警值。(二)、在离始发井约50m的范围为盾构机设立典型仪器配置的监测试验段。监测结果及时分析并反馈,据以调整施工参数并报监理工程师批准。二、地面沉降监测盾构掘进施工地表面允许沉降值为30mm。(一)、地面沉降测量1、根据隧道通过的围岩条件和周围建筑物情况布置测点,一般情况下沿隧道中线方向的间距20m布置,地表测点木楔的顶部突出地面5mm以内。 2、地面沉降测量在盾构开挖面附近(开挖面前10m和开挖面后25m),每天进行及每周进行后期观测直到沉降稳定。当观测值变化较大或应监理工程师要求,增加观测频率。3、在进出洞或环境保护要求较高地段,加密测量端面。(二)、控制地面沉降的措施1、发现地面沉
98、降有异常现象立即报监理工程师并采取有效防治措施。2、防治措施中首先考虑改进盾构机操纵,优化施工参数,选择合理的舱内压力,减少纠偏、蛇行、尽量不超挖等以及尽快地进行回填注浆等。最后再考虑地层加固等措施。3、具体采用哪种防治措施,报请监理工程师批准后方可执行。三、地面建筑物监测 (一)、地面建筑物变形预测施工前,根据地面建筑物与隧道的相对位置,地面建筑物结构形式及基础类型、围岩条件、施工方法等,对沿线地面建筑物在施工过程中可能产生的变形情况做较为精确的预测,并将预测过程、方法和结果提交监理工程师备案。(二)、地面建筑物变形测量1、根据建筑物情况及重要程度,在每幢建筑物的拐角处均设测点,每座建筑物至
99、少设置2个观测点,测量其位移、倾斜等。2、建筑物变形测量在盾构开挖面附近每天进行及每周进行后期观测直到沉降稳定。当测量值变化较大或应监理工程师要求时,增加观测频率。3、对于重要建筑物采用自动记录仪和警报装置。(三)、控制地面建筑物变形的措施1、发现建筑物倾斜超过3或有异常现象时,立即报监理工程师并采取有效防治措施。2、防治变形的对策中,可以考虑地基改良、基础加固、隔断防护等,选择这些防护加固方法时,处综合考虑施工的难易、安全性、经济性、工期、环境条件等之外,还要考虑以往施工实例。根据现场的实际条件,选择最为合适的方法。3、除非发生房屋严重损坏需立即抢险的情况外,具体每幢建筑物的防护和加固方法,
100、在报请监理工程师批准后执行。四、地下管线监测(一)、施工前,详细调查地下各种管线的埋设情况,并做出较为精确的预测,并将预测过程、方法和结果提交监理工程师备案。(二)、施工过程中,根据实际情况分布测点,并随时观测,直到沉降稳定。(三)、如果有较大的变形,采取悬吊、改移,基础加固等措施,并报请监理审批。五、联络通道施工监测 (一)、洞内外观察 记录观察开挖,支护进尺和工况,记录测绘掌子面剖面地质,水文地质状态和支护厚度,开裂或挤压破损等状态,并按每周绘制隧道纵向工程地质和水文地质剖面图,观察记录地面建筑物变形,倾斜等现象。(二)、净空收敛每个联络通道各设置两净空收敛量测断面,每一收敛量测断面设5测
101、点,6测线,分别设在拱顶,上半断面两侧拱脚和两侧墙角处。采用测力环式SWJ-IV型收敛计量测。其测量精度0.002mm。首次观测在开挖完后12小时以内,1周内每开挖循环1次或每天1次,1个月内每2天1次,3 个月内每周1次,直至洞室变形稳定。(三)、拱顶下沉 与净空收敛量测断面重合,即每个联络通道各设置两拱顶下沉量测断面,每一量测断面在拱顶设置1个测点。直接利用净空收敛的拱顶测点, 采用蔡司004(瑞士)精密水准仪和铟钢尺进行水准法测量。首次观测在开挖完后12小时以内,1周内每开挖循环1次或每天1次,1个月内每2天1次。(四)、地表下沉每个联络通道各设置两地表下沉量测断面,根据地面沉降的一般规
102、律,量测断面中部测点布置较密,外侧较稀。对于已硬化的路面,用风钻打孔,水泥浆埋设钢筋测桩,锚固长度大于20cm,露出地面5mm;对于未硬化的路面或草地,用挖坑水泥浆埋设钢筋测桩。钢筋桩直径10-22,露出地面端磨圆。采用蔡司004(瑞士)精密水准仪和铟钢尺进行水准测量方式测量。每天测1次;之后可改2天1次,隧道模筑砼后每周1次直至地表沉降稳定。第三节 施工中的检测一、原材料与砼的检测原材料与主要有水泥、骨料、钢筋等,原材料与混凝土的检测严格按管片生产中的要求执行,详见“第七章 管片生产”。二、管片检测管片测试包括管片生产前的抗弯试验、抗拔试验,以及管片生产后的抗渗试验、管片尺寸精度检测、每10
103、0环三环装配检验、强度检验等。样品及试件测试包括粗、细骨料、钢筋、钢筋焊接、水泥、水、及混凝土试件等。这些检测与测试按规范执行。(一)、管片的抗弯与抗拔试验1、管片生产前作管片的抗弯试验,以验证管片的抗弯能力。2、管片生产前作抗拔试验,验证管片吊装孔的抗拔能力。(二)、管片抗渗试验每天生产的管片至少随机抽出一块标准块作抗渗试验,抗渗试验的水压应施加在实际工程的迎水面一侧或高水压一侧,水压的施加要求为P水=W i+0.1MPaP水=Wi +0.2MPa式中W i -抗渗强度指标; 通常取I =6,8,10,12作抗渗试验后,目测判断管片的抗渗指标是否满足。若管片侧向的厚度方向渗水高度 h水h/3
104、 式中h -管片厚度则说明抗渗合格,反之则不合格。若管片的腔格背板发现有渗水或击穿现象,则该管片判为抗渗不合格。与不合格管片同日生产的管片必须每片都作抗渗试验。(三)、管片精度测试管片的精度是管片的产品精度,管片精度的测试标准是:尺寸的测量为面与面的测量,弧长和弦长测量为面与面交点的测量,通常管片的宽度可以通过直接量测而得,而弧长、弦长、直径、孔距等需要拼装成环后测试得出。为了保证管片各要素的测试精度,借助测试平台,把需测试的管片拼装成环,然后在缝隙中用塞尺测得实际间隙,由最大间隙换算成管片的随机正负公差值。管片的测试数量以每100环测试一环为依据。为了保证每一块生产管片的均能符合精度要求,质
105、检人员必须坚持每天量测钢模的合模精度。通常钢模的随机合模精度要求应高于管片的精度0.15mm。当单块管片的公差要求为0.5mm时,则钢模的公差应为0.35mm。常用的管片精度要求为0.5mm。(四)、管片强度检测1、管片脱模后,在半成品仓库内检查是否有缺陷,并装上氯丁橡胶带。并标定管片生产日期和管片型号、序号。并用防水雨布遮盖,2、半成品精确检查,根据合同要求,在规定数量的管片中进行抽样精确检查。这种检查应在专门的检查室内进行,将待测管片放在一个特制的检查架上,然后由安装在四角上的激光经纬仪对管片进行扫描并与一个标准模型进行对比,由此评定检查结果,同时提供质量监测数据。二、隧道防水检测满足隧道
106、防水要求:隧道上半部不允许渗漏水,结构表面偶见湿渍;隧道下半部、联络通道、洞们有少量漏水不得有线流和漏泥砂,实际渗漏量0.1L/m2.d。第十一章 洞内外运输第一节 洞内运输一、始发时临时出土、进料当盾构机首掘进时,临时出土、进料工作均从上行线拆卸井口处进行。(一)、盾构始发出土、进料临时使用上行线井口,(二)、在车站内铺设临时轨道和道岔,见附图23。(三)、使用两台机车、四节平板车,兼顾出土、注浆料、管片的运输。(四)、出土、进料作业描述:1、掘进前两台机车分别挂两节平板车,其中与机车相连的平板车装有土箱,另一节为空车。2、两列车使用前部的空平板车轮流将一环管片和注浆料运送到后配套车上备用。
107、3、两列车中的空平板车装好土箱后,推到后配套车上,四节出土车组成一列,由一台机车牵引,另一台机车停到备车线上。4、第一只土箱装满后,机车牵引列车移动,使第二节土箱对准卸土点,然后,脱开第一节与第二节车之间的牵引钩,机车将第一节车运到临时井卸土,另一台机车行至后配套处准备牵引第二节车。5、第一只土箱卸完后放回平板车,由机车牵引行至备车线。6、第二只土箱装满后,运至临时井卸土,摘钩后机车迅速返回后配套尾端,与第三节车挂钩,备车线上的机车行至上行线井口将空平板车拖走,让出运输线路。7、重复上述过程,完成一个掘进循环。8、恢复到起始状态,准备进料。二、正常掘进时出土、进料洞内采用单线运输,在端头井内布
108、置一副道岔,两条线路分别为运行线和待车道,始发端头井内岔道布置见附图23。(一)、出土车和材料车的编组根据盾构机连续性、同时性的作业特点及作业方式,洞内出土车和材料车的编组为两列。其中每列车由8节车组成,先后顺序是:管片车2辆、材料车1辆、出土车4辆(每辆土车容积12m3)。由牵引机车推进到盾构机后配套卸料和卸土处。确保盾构机在掘进时,满足洞内材料的供应和出土的需要,见附图24。(二)、电瓶车牵引重量计算式中Qc机车牵引重量值(t);s起动时粘着系数,取s =0.2;Pc,P分别为粘着重和机车自重,一般取Pc=P;1重车起动时的基本阻力(kg/t),取1=7.5kg/t;i坡度阻力(kg/t)
109、,取最大纵坡千分数的绝对值, R曲线半径(m);jp起动加速度(m/s2),一般取jp =0.03 m/s2。QC=(10000.218)/(0.025+7.5+3.3+35/28.284)-18=280.46t根据牵引重量与列车编组重量计算,280.46t100t,选定JXK18-9/196型电瓶车,能满足隧道坡度段安全运行的要求。三、调头掘进时出土、进料调头掘进时有一条隧道贯通,此时,机车编组同正常掘进时一样,由于三山街站和新街口站地面没有施工场地,因此在调头后施工时,仍然要绕经调头车站从始发井出土,这就需要在两个调头车站内各布置两副道岔,见附图25。第二节 洞外土方倒运一、弃土场围挡洞内出土弃到临时集土坑,集土坑容积420m3,周围设置临时排水沟通到集水池,下雨时顶部搭设塑料棚遮挡,以防雨水冲刷污染环境。二、弃土二次倒运弃土倒运采用大型自卸车在晚上倒运到指定弃土点,运输过程中遮盖严密,做到不撒不漏,不影响市容。二次倒运所需车辆台数计算:N=GT0/TQK1Kt式中:N在T时间内运输G吨货物所需要的汽车数量;G运输土体的总重量(t);T0汽车工作时间;T规定的运输时间(h);Q汽车载重(t);K1汽车吨位利用系数;Kt时间利用系数。N=6001.5/9161.00.8=7.8台则取16t自卸车8台,并增加1台作为备用车,满足每天施工弃土的需要。