盾构工程剖析.docx

PAGE  PAGE 85 4.1 盾构机选型 4.1.1 盾构机选型 选型要点 盾构机的性能及其与地质条件的适应性是盾构隧道施工成败的关键，必须综合地判断，选择安全、可靠和经济的盾构机类型。具体地说盾构机选型时需要注意下列几个要点： 必须适合于本工程围岩条件； 必须能合理兼用辅助施工法； 必须适合于设计线路施工； 必须要求盾构机有良好的通风、降温等劳动环境保障系统； 由盾构机选型要点可以看出，盾构机选型的依据主要有开挖面土质、地下水位、障碍物、设计线路、隧道长度、工期要求、环境保护、经济性等。下面将作详细阐述。 选型依据 本标段的盾构选型主要依据深圳市前海市政配套土建预留工程Ⅰ土建5121标段的施工招标文件和岩土工程勘察报告，参考国内外已有盾构工程实例及相关的盾构技术规范，结合我单位在广州、佛山、深圳、无锡等地区地铁工程实际施工中积累的经验，按照适用性、可靠性、先进性、经济性相统一的原则进行盾构机的选型。 工程施工条件 本标段盾构工程概况如下： 隧道长度：航海路站～桂湾站区间：区间右线全长941.79m；左线全长930.909m；前海公园站～航海路站区间：区间右线全长575.6m；左线全长672.85m 左右线间距：航海路站～桂湾站区间15.35m～17.2m；前海公园站～航海路站区间：：13.6m～17.2m。 地下水位埋深：航海路站～桂湾站区间0.8m～5.8m；前海公园站～航海路站区间：0.80～5.80m 线路平面最小曲线半径: 航海路站～桂湾站区间550m；前海公园站～航海路站区间：800m 道最大坡度为: 航海路站～桂湾站区间27‰；前海公园站～航海路站区间：18.43‰ 隧道管片均为外径6000mm，内径5400mm，管片厚度300mm，宽度1500mm，管片分块为3标准块+2邻接块+1封顶块。 计划进度：180m/月 特殊地段：航海路站～桂湾站区间沿线下穿桂庙路二期隧道、地下开发空间段，上穿地铁11号线，侧穿华润地块、卓越地块、弘毅全球PE中心地块。前海公园站～航海路站区间：穿沿江高速桥桩间，下穿五号路。 施工重难点：盾构下穿特殊地段的施工是本工程的重难点，尤其是对地面重要构建筑物的保护措施、地面沉降控制均为重点控制措施。 地层条件 本工程洞身穿越地层情况为：航海路站到桂湾站区间拟建主要位于前海片区，线路原始地貌为海冲积平原。沿线场地现状主要为填海空地、道路、在建工地等。区间隧道所经岩土层主要为杂填土、淤泥、淤泥质粘土、粘土、粉质粘土、砂质粘土、中砂等。前海公园站到航海路站区间隧道所经岩土层主要为杂填土、淤泥、淤泥质粘土、粘土、中砂等 本工程对盾构机的要求 表8-4-1 本工程对盾构机的要求配置表 序号本工程对盾构机要求具体配置1基本功能要求开挖系统、管片安装系统、背填、动力系统、控制系统、测量导向系统、密封注脂系统等2适应多种复杂地层掘进土压平衡模式掘进系统、渣土改良装置、双液注浆系统、主动铰接系统，易于调整姿态3小转弯半径的曲线掘进中折主动铰接装置、高精度的激光自动导向系统4防止结泥饼渣土改良系统5控制沉降同步注浆系统、土压平衡模式掘进系统6区间等重要建构筑物加泥保压系统、渣土改良系统、双液注浆系统、有效的开挖面稳定辅助支撑装置、自动报警系统。 盾构机型式的确定 根据本工程特点及对盾构机的要求，我公司拟投入三台全新的广州中船（三菱）复合式土压平衡盾构机用于本工程区间隧道的掘进施工。 通过对多年来的地铁施工经验进行总结和改进，在本次选用的广州中船（三菱）复合式土压平衡盾构机的采购过程中已对厂家提出了适应广州复杂地质的改造要求及完善措施： 注入系统配置：设置独立控制的泡沫管路3套，水注入系统4套。7套注入系统中，有5套系可根据碴土改良需要，切换注入高分子聚合物、泡沫、水或膨润土。 盾构机刀盘面板共设置5个注入孔。采取一孔一管配置，其中3个注泡沫，2个注水。另2套注入系统用于土仓及螺旋机注入水或泡沫。 采用主动铰接。转弯段管片拼装质量与直段拼装相同。 采用主动铰接配置后，盾构机在软弱地层、上软下硬复杂地层中掘进中，均能很好控制盾构姿态，均速推进。 配置土仓加泥保压系统，以稳定土仓压力。 4.1.2 复合式土压平衡盾构机的设计及对本工程适应性分析 盾构机设计原理 土压平衡模式就是在盾构开挖时，利用土仓内的土压或加注辅助材料产生的压力来平衡开挖面的土压及地下水压力，以避免掌子面坍塌或地层失水过多而引起地表下沉的一种盾构掘进模式。如图8-4-1所示，在盾构开挖时土仓内的压力P2和掌子面上的压力P1相平衡，其中P2包括土仓内碴土的压力和注入材料的压力，这种掘进模式即为土压平衡模式，P1等于土柱压力和水柱压力的总