【正文】 飛鵝嶺站至花都汽車城站盾構區(qū)間盾構掘進施工方案第一章 編制依據(jù)及原則在認真研究廣州市軌道交通九號線【施工1標】土建工程施工項目合同文件、飛鵝嶺站～花都汽車城站盾構區(qū)間設計圖紙、詳勘、補勘資料和現(xiàn)場實際的基礎上，針對本工程的特點，結合我部人員在城市地鐵工程中的施工經(jīng)驗，本著“組織合理，技術先進，經(jīng)濟可行，優(yōu)質高效，簡明扼要，重點突出”的原則編制本標段工程施工組織設計。其主要內(nèi)容由以下幾個主要部分組成：1）工程概況工程概況是在承包合同的合同條件、技術規(guī)范和施工設計圖紙的基礎上，結合施工現(xiàn)場調(diào)查情況，對于編制本部分相關的重要內(nèi)容進行的綜述。2）施工管理及資源配置針對承包合同所提出的安全、質量、文明施工和工期要求，根據(jù)施工組織中所涉及到的施工方法，從施工現(xiàn)場管理、勞、材、機等諸方面進行資源配置優(yōu)化，提出既符合本標段工程特點，又體現(xiàn)我部優(yōu)勢的配置方案。3）施工組織及施工方法施工組織及施工方法是本部分的核心內(nèi)容。在編制過程中，依據(jù)合同文件和施工設計圖紙，結合工程特點和我部的施工能力對合同范圍內(nèi)涉及的各單項技術按設計、施工要求進行了細化；根據(jù)我公司的施工經(jīng)驗，從施工全局出發(fā)，以“技術先進、質量可靠、經(jīng)濟合理、安全有效”為原則，策劃施工方案和工期計劃，確定相應施工方法。4）施工保證措施根據(jù)本標段工程施工特點，結合我部人員的施工管理經(jīng)驗，以安全、優(yōu)質、按期、經(jīng)濟地完成本標段工程施工為目標，提出了各項工程目標和實現(xiàn)工程目標所采取的施工技術、質量、安全等保證措施。1）廣州市軌道交通九號線【施工1標】土建工程合同文件及有關問題澄清的函。2）廣州市軌道交通九號線【施工1標】飛鵝嶺站～花都汽車城站盾構區(qū)間施平縱斷面圖。3）廣州市軌道交通九號線【施工1標】飛鵝嶺站～花都汽車城站盾構區(qū)間隧道與車站接口設計圖。4）飛鵝嶺車站、花都汽車城站、出入段明挖段及盾構區(qū)間周邊建（構）筑物及管線調(diào)查報告。5）地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范(GB50299－1999)2003版6）盾構法隧道施工與驗收規(guī)范(GB 504462008)7）地下防水工程質量驗收規(guī)范(GB502082011)8）國家及地方政府頒布的有關法律、法規(guī)。1）以確保安全為前提，具有可操作性。2）選擇合理施工方案，降低工程造價。3）采用先進、成熟、有效的施工方法。4）積極推廣應用新技術、新工藝、新材料、新設備，保工期、保安全，優(yōu)質高效地完成本標段的施工任務。5）采用ISO9002質量認證體系標準，對施工過程進行全方位質量控制。6）采用先進科學的檢測手段，利用信息反饋指導施工。7）嚴格執(zhí)行廣東省、廣州市有關文明工地的標準，做好文明施工和環(huán)境保護。第二章 工程概況廣州市軌道交通九號線施工1標土建工程飛鵝嶺站～花都汽車城站盾構區(qū)間以飛鵝嶺站為起點，沿風神大道向東，經(jīng)過花港大道路口后下穿風神橋、A007小河涌橋改建后箱涵、途中下穿兩個涵洞及A013小橋后在九譚路口到達區(qū)間的設計終點花都汽車城站。飛鵝嶺站～，區(qū)間起止里程Z(Y)DK0+～Z(Y)DK3+。線路沿雙向6車道的風神大道向東前進，先后通過花港大道口、紅棉大道路口后，到達位于風神大道上方的花都汽車城站。本區(qū)間線路基本沿直線前進，只有兩個曲線段，在靠近飛鵝嶺站附近曲線半徑R=5000m的左轉彎曲線長149m，在靠近花都汽車城站附近曲線半徑R=2000m的右轉彎曲線長211m。線路兩側多為2～5層建筑物，大多數(shù)為天然基礎。開發(fā)程度不高，對隧道有影響的建（構）筑物主要有A003風神橋、A007小橋改建后箱涵及A013小橋。飛鵝嶺站～花都汽車城站盾構區(qū)間線路縱斷面為V形坡，最大坡度為5‰，線路埋深為12～，隧道頂覆土6～。本區(qū)間隧道埋深較淺，盾構隧道主要穿越地層及隧道上部地層為31粉細砂層、32中粗砂層、33礫砂層、4N2可塑沖洪積粘性土層、4N3硬塑沖洪積粘性土層。隧道底部多為5N2殘積粘性土6全風化帶7強風化帶，部分地段為4N2可塑沖洪積粘性土層軟弱地層，需要進行地面加固。線路范圍內(nèi)揭示大量土洞和溶洞存在。區(qū)間設3個聯(lián)絡通道，3個聯(lián)絡通道均采用地面加固豎井開挖的方式施工。1）地形、地貌花都區(qū)呈北高南低之勢，北部為丘陵地帶，南部為廣花盆地，形成東北向西南傾斜的地形。本區(qū)間位于廣花盆地邊緣，屬于河流沖洪積平原，地勢平坦寬廣。地面高程10～20m。2）地層巖性區(qū)間范圍上覆地層主要為人工填筑土（Q4ml），全新統(tǒng)沖洪積（Q3+4al+pl）砂層、粉質粘土、下伏基巖為泥盆系上統(tǒng)帽子峰組（D3m），石炭系下統(tǒng)巖關階孟公坳組（C1ym）碎屑巖石強風化帶、中風化帶、微風化帶。以石灰?guī)r為主，巖溶發(fā)育較多，地質災害以巖溶塌陷為主，局部為地面崩塌。局部土洞較發(fā)育，大部分呈無充填狀態(tài)，雖然揭示數(shù)量不多，但是場地具備形成土洞的條件，需在施工中引起重視。本區(qū)間位于廣花盆地，地下水主要有碎屑巖類型裂隙水及碳酸鹽類裂隙水。碎屑巖裂隙水主要含水層為石炭系、第三系巖層的強風化帶和中風化帶中，巖性主要為泥質粉砂巖、粉砂巖、頁巖、炭質頁巖、泥巖、粗砂巖等。本區(qū)間地下水對混凝土結構無腐蝕性，對混凝土結構中的鋼筋具微弱腐蝕性；地下水對鋼結構具弱腐蝕性?！６軜嫹ㄋ淼啦捎脠A形隧道限界為φ5200，管片內(nèi)徑φ5400，管片厚300mm，線路最小曲線半徑R2000m。管片拼裝采用直線環(huán)與楔形環(huán)組合的方式。區(qū)間共設3個聯(lián)通通道，均采用地面加固后豎井開挖。聯(lián)絡通道處管片采用鋼管片通縫拼裝，一個聯(lián)絡通道左右線共需4環(huán)鋼管片，區(qū)間共需要12環(huán)鋼管片。 防水及防蝕設計概況區(qū)間隧道防水等級為二級。隧道貫通后，隧道頂部不允許出現(xiàn)滴水。其余部分僅允許結構表面偶見濕漬，隧道內(nèi)表面潮濕面積≤2/1000總內(nèi)表面積，任意100m2內(nèi)表面積上的濕漬不超過3處，單個濕漬的最大面積≤。管片在密封墊溝槽內(nèi)設置框形彈性三元乙丙橡膠密封墊，通過被壓縮實現(xiàn)防水。，控制水灰比和水泥用量，管片結構不需做特殊處理，外露鐵件需進行防腐蝕處理。第三章 盾構掘進總體部署飛鵝嶺站～花都汽車城站區(qū)間左右線采用兩臺泥水盾構相隔一個月始發(fā)，由飛鵝嶺站東端始發(fā)，花都汽車城站西端頭吊出，到達花都汽車城站后吊出。區(qū)間施工工序示意圖 本區(qū)間盾構隧道右線長度2258m，，盾構區(qū)間附屬工程主要為3個聯(lián)絡通道（其中3聯(lián)絡通道不設廢水泵房，2聯(lián)絡通道與廢水泵房合建）、盾構始發(fā)和到達端頭加固施工以及四個洞門的施工。飛鵝嶺～花都汽車城站區(qū)間盾構掘進始發(fā)前完成舊橋的拆除重建、溶土洞處理、建筑物保護、軟弱地層處理、端頭加固和聯(lián)絡通道地面加固工作，盾構機負環(huán)拆除后進行始發(fā)洞門施工，盾構機過聯(lián)絡通道加固區(qū)后進行聯(lián)絡通道及泵房施工，盾構機吊出后進行到達端洞門施工，同時進行隧道清理工作和預留洞口施工。盾構區(qū)間擬采用2臺泥水盾構機施工，第一臺盾構機于2013年5月1日始發(fā)，第二臺盾構機2013年6月1日由始發(fā)。兩臺盾構機都由飛鵝嶺站始發(fā)，到達花都汽車城吊出完成區(qū)間施工，區(qū)間掘進完工日期為2014年4月17日。第四章 盾構機設計選型本區(qū)間盾構工程施工條件：盾構隧道長度：左線2258m，；隧道覆土厚度最小約4，最大約10m；平面最小曲線半徑為2000m；最大坡度為5‰，；隧道內(nèi)凈空：φ5400mm，管片外徑φ6000mm，；計劃進度：左、右線平均月進度約180m。經(jīng)認真研究合同文件及地質資料，采用2臺泥水加壓平衡式盾構機進行本區(qū)間隧道施工，具備保壓系統(tǒng)裝置、人閘氣壓裝置，滿足盾構機在各種地層下進行開艙作業(yè)的要求。廣州市軌道交通九號線施工1標飛鵝嶺站～花都汽車城站盾構區(qū)間隧道均為兩條圓形隧道，，右線長度2258米，盾構掘進機的選型與所穿越的地層及周邊環(huán)境、線路走向、曲線等關系很大，選型合適與否直接關系工程的成敗。1）工程特點和施工條件（1）盾構穿越地層、線路及周邊環(huán)境的特點詳見“工程概況”（2）地層變形要求地表變形量不大于10mm/30mm。隧道推進軸線與設計軸線偏差不大于50mm。2）選型依據(jù)和設計特點根據(jù)以上地質條件結合工期要求，用于本區(qū)段施工的盾構掘進機，必須具有穩(wěn)定開挖面、平衡泥水壓力、平穩(wěn)穿越軟硬變化較大的地層，最大限度減少地表沉陷的功能，必須具有較強的糾偏抗扭與彎道施工的能力，必須具有較好的經(jīng)濟性和較長的使用壽命，必須確保各項作業(yè)的安全性和可靠性。結合目前上海、廣州、天津和南京地鐵一號線盾構區(qū)間施工資料，選用帶面板式刀盤的泥水平衡式（EPB）盾構掘進機，是目前在軟土地層中，進行隧道掘進施工的一種較好機型，可以較好的控制地表的變形。綜上所述，經(jīng)過分析比較，并結合國內(nèi)使用的經(jīng)驗，本標段選用德國海瑞克φ6280mm鉸接型泥水平衡盾構機。1）盾體盾體鋼結構設計能夠承受預測的水壓和土壓（較差情況預測為6 bar）。盾體為分塊設計。盾體采用螺栓連接，所有的法蘭盤都進行了機加工以保證精度：分隔艙板將盾體分隔為兩個艙室；前艙－即開挖艙，包含刀盤于其中，并充滿了流體；該流體通過后艙－即氣泡調(diào)壓艙的“氣墊”提供給開挖面和后艙保持“壓力平衡”。兩個艙室間的通道為隔板上防水門。而盾構機內(nèi)部到壓力艙室的通道為氣閘，包括人閘和緊急氣閘。工作人員通過這些通道就可以對刀盤進行維護作業(yè)。在艙板的后部有如下裝置：（1）一個氣閘（2）安裝主驅動的機加工法蘭盤（3）推進油缸前部固定裝置（4）泥漿管接頭（5）沖刷噴嘴 （6）水、壓縮空氣、電氣設備等連接管線（7）連接到刀盤區(qū)域的排水系統(tǒng)的接頭（8）應急電源接頭（9）海瑞克公司關于減少堆積和結塊的理念：（10）集成沖刷噴嘴的定子和轉子（11）工作艙壁上和攪拌器上的沖刷噴嘴（12）90176。角圓形漸變（有利于物料流動）（13）刀盤主驅動是用機械的方式通過法蘭盤與壓力艙板連接的。扭矩通過驅動單元的扭矩箱直接傳遞到盾體上。2）刀盤刀盤設計成盤形結構且?guī)в泻軐掗煹倪M料口。8根輻臂支撐的厚壁法蘭連接主驅動裝置，并作為前盾的連接基座。8根幅臂由厚壁管制成。刀具形式：（1）軟土刀具（齒刀）：64把（2）雙刃滾刀：14把（3）雙刃中心滾刀：6把（4）邊緣刮刀：16把3）刀盤驅動系統(tǒng)刀盤驅動系統(tǒng)用以驅動刀盤旋轉，對土體進行擠壓和切削。主要由大軸承、大齒圈、密封圈、減速器及馬達等組成。刀盤用高強度螺栓與大齒圈連接，大齒圈即為大軸承的回轉環(huán)，馬達帶動減速器輸出軸上的小齒輪，小齒輪與大齒圈嚙合，從而驅動刀盤旋轉。大軸承既承受刀盤的自重，又承受盾構掘進機的推進力，是盾構掘進機的主要組成部件。為了獲得最大的主軸承壽命，設置有密封裝置，由加壓潤滑油系統(tǒng)來潤滑。盾構掘進機在開挖軟弱圍巖時，采用高扭矩，低轉速的工況；當盾構切削硬巖時，增大流量，采用低扭矩、高轉速的工況。4）鉸接裝置為了使盾構掘進機適應曲線段的推進，能夠靈活轉向，把盾構掘進機設計成鉸接式，從而易于轉彎，減小曲線超挖量；并能減少頂進管片的偏壓，提高隧道施工質量，也易于對掘進方向隨時進行修正。鉸接裝置使盾構掘進機分成前后兩段，兩段之間通過鉸接千斤頂操作，可使盾構掘進機前后兩段繞鉸接中心沿圓弧面上下、左右回轉，滿足盾構掘進機順利轉彎和坡度的要求，使盾構掘進機轉彎方便，減少曲線超挖量及對土體的擾動。盾構掘進機鉸接處設有機械限位，以保證盾構掘進機推進時前后節(jié)絕對不會脫開，并保證達到設計轉角位移要求。鉸接裝置設內(nèi)外兩道密封，以防泥水進入。5）人行閘門氣壓倉在盾構掘進機密封隔板處設有一道人行閘門，閘門處有一氣壓倉。當在泥水平衡工況下施工需要進入泥土密封倉內(nèi)排除障礙或調(diào)換切削刀具時，先將泥泥水倉內(nèi)充以壓縮空氣，用以疏干并支護開挖面土體，然后人員再通過氣壓倉的加、減壓過渡而出入泥泥水倉。6）推進系統(tǒng)盾構掘進機是通過沿中盾周邊布置的盾構掘進機千斤頂支撐在已安裝好的管片襯砌上所產(chǎn)生的反作用力而前進的。為了不使千斤頂端部承受管片的集中荷載，造成偏心荷重，支座設計成鉸接式，并設置支板均勻地將力傳遞到管片的環(huán)面上。把盾構掘進千斤頂分成若干扇區(qū)，每個扇區(qū)由一只電磁比例減壓閥控制，用來調(diào)節(jié)各組扇區(qū)千斤頂?shù)墓ぷ鲏毫?，從而糾正或控制盾構推進的方向，使符合設計軸線的要求。7）盾尾密封盾尾密封用以防止地層中的泥土、泥水、地下水和襯砌外圍注漿材料從盾尾間隙中漏入盾構。由三道鋼絲刷和一道彈簧鋼板組成。在每兩道密封之間注入密封材料、油脂等，作為防高壓水措施，以提高密封效果，并可減少鋼絲刷密封件與隧道管片外表面之間的磨擦，延長密封件的壽命。8）背襯充填與注漿系統(tǒng)采用盾構法施工的隧道，是沿著盾構掘進機的外殼進行開挖的，而作為襯砌的管片則是在盾尾內(nèi)部組裝起來的，所以當盾構掘進機推進時，圍巖與管片間由于盾尾的抽脫及超挖等原因就形成了空隙，這一空隙如不加處理地擱置，不可避免上面的圍巖要向下沉降，其結果是發(fā)生波及地表的沉陷，嚴重的會危及地表建筑物的安全，因此，及時地進行背襯充填與注漿可以起到壓實松動的圍巖，以防地表沉陷，提高隧道止水性，防止管片漏水，將管片與圍巖一體化，確保管片襯砌的穩(wěn)定。9）管片拼裝機構拼裝機的功能是安全且迅速地把管片組裝成設計形式，它具有伸縮臂、夾具前后移動以及臂回轉的功能。拼裝機回轉由馬達驅動；管片的軸向平移和封頂塊的軸向移動，由平移千斤頂操作夾持器來完成；管片的提升由液壓油缸操縱。這些液壓缸和馬達由一個獨立的液壓泵站供油，簡化了管線布置，避免管線的機械運動。10）泥水循環(huán)泥水平衡盾構機技術是基于流體支撐和泥漿泵系統(tǒng)。膨潤土泥漿系統(tǒng)把切削下來的渣土從開挖艙運輸?shù)降孛嫔系姆蛛x設備（通過泥漿管路）。在分離廠，固體物料被從膨潤土泥漿里分離出來?；厥盏呐驖櫷翝{泥漿經(jīng)過循環(huán)管路被泵回到開挖艙和氣壓調(diào)節(jié)艙。在緊急狀況下，使用安裝在控制室的緊急停止開關可以關閉泥水回路。（1）TBM上的流量測量裝置流量測量裝置安裝在后配套上的進漿泥和排漿管，隨時監(jiān)測膨潤土泥漿流量。流量監(jiān)測裝置的最大量程為850m179。/h，泥漿循環(huán)工作