盾构过站安全专项方案(共29页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上目 录专心-专注-专业1.编制说明1.1编制依据(1)沈阳市城市轨道交通10号线工程设计图;(2)沈阳市城市轨道交通10号线工程详细勘察阶段滂江街站岩土工程勘察报告;(3)通过对施工场地现场及其周边环境的考察及收集的建筑位置的地形、地貌、道路、水电、材料情况等资料;(4)现有的技术水平、施工管理水平和资金投入能力,机械设备配套能力。1.2规范标准(1)工程测量规范(GB50026-2007)(2)盾构法隧道施工与验收规范(GB50446-2008)(3)地下铁道工程施工及验收规范(GB50299-2003)(4)地下铁道、轻轨交通工程测量规范(GB50308-2008
2、)(5)地下工程防水技术规范(GB50108-2008)(6)施工现场临时用电安全技术规范(JGJ46-2005)(7)建筑基坑支护技术规程(JGJ120-2012)(8)建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB50202-2002)(9)建筑机械使用安全技术规程(JGJ33-2012)(10)建筑变形测量规范JGJ8-2007(11)建筑工程冬期施工规程(JGJ104-2011)(12)沈阳地铁盾构施工技术要求(暂行)沈地铁司发20082号(13)沈阳地铁工程重大危险源管理办法沈地铁司发200926号(14)关于进一步加强盾构施工安全管理工作的通知沈地铁司发200929号(15) 沈阳地铁工程
3、盾构始发、接收安全技术要求(暂行)沈地铁司发200963号2.工程概况2.1车站概况为地铁十号线和既有地铁一号线换乘站,位于侧。站位西侧为心,站位东侧为多座三层老旧住宅楼。滂江街道路红线宽60m,路中为沈海立交桥路基段,宽度为25m。车站起点里程为K16+243.685,车站终点里程为K16+385.485,车站有效站台中心里程为K16+313.585。车站为三层三跨岛式站台车站,有效站台宽度14m。车站主体结构总长141.8m,标准段宽度 22.9m,端头井段宽度27.127.69m。顶板覆土约3.6m,底板埋深约25.3m,基坑宽度24.3m28.49m,盾构井段采用钻孔灌注桩加内支撑的支
4、护形式,标准段采用钻孔灌注桩加锚索的支护形式,基坑采用坑外管井降水方案。图2.1-1车站标准段剖面图2.2工程地质及水文地质站地质主要由第四系全新统和更新统粘性土、砂类土、碎石类组成,沿线勘察深度范围内为第四系全新统浑河高漫滩及古河道冲积层。位于冲洪积扇中部,沉积的地层颗粒粗,分布连续,局部地段上覆粘性土层。本站范围内的地下水赋存于圆砾、砾砂等土层中,按埋藏条件划分,属第四系孔隙潜水。勘察期间地下水稳定水位埋深为6.56.9米,标高40.7042.52米,含水层厚度约32.4米。2.3盾构机情况隧道掘进采用CTE6250复合式土压平衡式盾构机,盾构机设备总重量约为350t,总长度为80m,分盾
5、构机主机和后配套设备两大部分,后配套设备分别安装在6节后续台车上,两部分由桥架连接。盾构机主体由前盾、中盾、盾尾、刀盘、管片拼装机、螺旋输送机六部分组成,盾体直径为6280mm,刀盘直径为6280mm,总重量为350吨,总长度为9.6m。后配套台车和桥架总长度为71m,总重量约为159 t,台车宽度为4.890m(包括走道板),最高处高4m,台车轨距为2.18m,详见主要设备外形尺寸和重量表。序号名称外形尺寸(长宽高)mm数量重量约(吨)备注11#拖车1030047004000(带走台延伸段)12422#拖车1240045503500(带走台延伸段)13533#拖车1000045003500(
6、带走台延伸段)12044#拖车1000046003300(带走台延伸段)13055#拖车1000045003900(带皮带机出渣段)12066#拖车8500470033001157管片小车5220166054513.358设备桥12700489033001159螺旋机8001250012610前盾(含马达)62502078(纯盾壳长度为1740)110511中盾(含油缸)62403350(纯盾壳长度2800)19812刀盘6280158015013盾尾6230393013614管片安装机35004700121表中是厂家提供的理论尺寸和重量。表2.2-1盾构主要设备外形尺寸和重量表3.工程重难点
7、分析及对策(1)重难点及对策盾构机完成接收后,为保证过站需将盾体及过站小车整体前移4500mm,然后平移1463mm,再顶升740mm后,前移111m到达下个始发井并下降740mm,为本工程重难点。盾体顶升时,因千斤顶额定顶升为500mm,所以需进行二次顶升,即第一次顶升至400mm时用高370mm钢支墩将盾体支撑好,再将油顶底座加高240mm进行第二次顶升并顶至400mm,紧接着用高370mm钢支墩接在第一次放置钢支墩上将盾体支撑好。顶升过程中保证盾体及过站小车的稳定性是关键,固顶升前用钢板将盾体与过站小车连接为一体,并用18钢丝绳将盾体与过站小车进行捆绑,保证顶升时盾体与过站小车为一体。下
8、垫的钢支墩总高度到达740mm,为保证钢支墩整体的稳定性,2个钢支墩放好后用M20的高强度螺栓进行连接,并用#10槽钢将所有钢支墩焊接为一体,保证盾体放置在钢支墩上的稳定性。顶升过程中4组油顶的同步,也是顶升过程中的关键,固购置能同时控制4组油顶的泵站,同时油顶配置自锁装置,保证泵站出意外时不收缩,同时顶升过程中邀请厂家进行现场指导,保证顶升过程中油顶的同步。(3)经济必选工期比较:盾构过站大概需要30天,如果采用盾构解体吊出转场及下井拼装大概需要45天,相对于过站将增加15天。盾构拆卸转场,下井拼装时与车站施工有干扰,如果车站施工场地有限且考虑交通组织时,有可能造成车站施工让位于盾构施工,造
9、成车站工期压力大。根据本车站情况,选择过站较为合理。4.施工计划安排计划于2016年02月17日开始盾构机的过站工作,盾构过站工期安排: 表4.1-1 盾构过站工期安排序号任务名称工期开始时间完成时间1盾构机横移及前移2 天2车站轨道铺设3 天3盾构机顶升2天4盾构机前移7天5盾构机下降2天6盾构机横移及平移并加固4天7后配套设备过站4天8与主机连接调试7天9始发5. 施工工艺5.1总体施工方案盾构机盾体过站采用电瓶车牵引过站小车,过站小车在车站内铺设的钢轨上滑移前进,后配套过站时在车站内铺钢轨,利用电瓶车牵引使后配套台车过站。5.2盾构到达施工5.2.1施工筹划(1)盾构机到站前,对二次始发
10、端进行加固处理,以保证盾构机安全出洞和安全二次始发。端头加固采用550双重管旋喷桩加固,始发端加固范围为12m6m,接收端加固范围为12m8m,车站洞门外3m内间距0.40m0.40m,其余间距0.60m0.60m。水泥采用P42.5级普通硅酸盐水泥,水泥浆液的水灰比为0.8:1。土体加固后其无侧限抗压强度应大于1MPa,渗透系数不大于10-8 cm/s。端头加固图如下:图5.2.1-1端头加固图(2)盾构机到站前20天应开始进行盾构到站的一切准备工作,包括接收托架的安设、过站小车、过站工具、材料以及对盾构机维修保养的准备工作等。(3)盾构机破洞前的掘进,为了使盾构机以良好的姿态准确出洞,盾构
11、机在破洞前约30 m开始就必须谨慎控制掘进参数并加强对隧道测量监测。其目的主要是调整盾构机的姿态,使盾构机能够顺利从预埋的洞门环中破洞而出。一般情况下,破洞前盾构机允许偏差为10 mm,仰角允许偏差范围为2 mm/m,而且要避免出现俯角姿态。此外,从破洞前30 m开始就要尽量减小对土体的扰动,使破洞时不会造成土体塌方。(4)洞门止水帘布及压板的安装工作,安装前应测量安装螺孔的位置偏差,并用螺丝清理螺孔;安装时,压板螺栓应拧紧,使帘布橡胶板紧贴洞门,防止盾构始发后同步注浆浆液泄漏。始发及接收前应再次检查螺栓紧固程度,确保螺栓已拧紧。图5.2.1-2 洞门密封实例示意图(5)洞门凿除采用人工凿除方
12、式进行凿除,凿除时按纵横向各分三块,共计9块,从下往上的顺序进行。第一次凿除只保留洞门外排钢筋及围护桩的钢筋保护层,遇钢筋采用乙炔割断,并在每块混凝土上设吊点整体吊出,对侵入开挖轮廓线的钢筋要切除干净。凿除完毕后,用风镐修整洞门周圈混凝土面,使洞门周围圆顺。第二次在盾构机始发及接收前将剩余的混凝土保护层凿除,凿除后及时检查洞口的净空尺寸,确保没有钢筋、混凝土侵入设计轮廓范围之内。洞门混凝土凿除分块顺序如图5.2.1-3所示。图5.2.1-3洞门凿除洞门凿除施工时,在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
13、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。洞门凿除过程中,须采取措施对洞门止水装置进行保护,以免破坏洞门止水装置。拆除脚手架,洞门应该在盾构机到达之前预先凿除,但要严格控制凿除围护结构后洞门掌子面的露空时间,一般情况下露空时间应不大于48 h,否则容易造成掌子面坍塌。(6)接收托架安装定位,依据隧道高程和接收托架结构及接收井尺寸,安装接收架。(7)盾构机到站对刀盘的检查,如有磨损并对其修复工作。(8)对刀具及尾刷的更换工作。5.2.2施工流程端头加固托架安装与固定洞门密封安装洞门凿除掘进参数的调整掘进方向的控制到站段的掘进贯通后步上接收托架渣土清
14、理 5.2.3贯通测量盾构贯通前的测量是复核盾构所处的方位、确认盾构姿态、评估盾构出洞时的姿态和拟定盾构出洞段的施工轴线、推进坡度的控制值和施工方案等的重要依据,以使盾构在此阶段的施工中始终按预定的方案实施,以良好的姿态出洞,准确就位。在出洞前80环,应精确做好轴线贯通测量工作,根据盾构推进的轴线偏差情况,每推2030m,复核一次。最后50环的推进,盾构轴线与设计轴线的偏差,应尽可能控制在3cm内,使盾构以最佳姿态进洞口。5.2.4接收架准备(1)接收井先用砂整平,后铺满1cm厚的钢板,每块1.5m*6m,共10块,按两横五纵铺设,铺设过程中先将所有钢板摆好位置,然后点焊成一整张,整张1cm钢
15、板的面积为7.5m*12m,再在整张钢板的四边缘钻孔打钢筋固定。(2)1cm钢板铺好后,铺设20mm圆钢,每根7.8米,间距30cm,共铺设40根。圆钢点焊在1cm钢板上。在圆钢上涂上黄油后铺3cm厚的钢板,每块1.12m*6m,共8块,按两横四纵铺设,铺设过程为先将3cm钢板打好焊接坡口后摆放好位置,点焊在一起,然后满焊,整张3cm钢板的面积为4.48m*12m。在3cm钢板上铺两道12m长的钢轨并固定好,轨道中心距为3960mm,此处的钢轨为停放过站小车用,然后组装过站小车并加固。图5.2.4-1 安装完毕的接收架(3)在此阶段施做过程中的难点为8块3cm钢板的焊接成平整的一整块,焊缝要求
16、满焊,且焊缝较长较深,焊接时钢板会发生热变形,钢板会翘曲并在盾构主机压上之后钢板又会被压平,钢板上的过站小车轨道间距会发生变化,如果焊接造成钢板的翘曲较大,在盾构压上之后,轨道间距的变化会超过过站小车轮对的允许量,会造成轨道倾倒盾构主机侧翻的后果。针对钢板焊接热变形,制定的预防措施为:在30mm钢板铺好点焊住之后,用20工字钢横贯的点焊在钢板上,用以抵抗发生热变形时产生的收缩力,焊接的过程中焊缝逐层焊接,每一层渐冷之后再焊下一层,所有焊缝焊好之后用氧气乙炔火焰烤焊缝,烤过之后用沙土覆盖保温逐冷,达到退火去应力的工效,然后割掉20工字钢。依次方法焊接出来的钢板虽依然发生了翘曲,但已在轮对的允许范
17、围内,使主机安全的上了过站小车。5.2.5出洞前盾构掘进姿态控制盾构机出洞前,应慢速推进,刀盘转速及掘进推力均相应减小,其中推进速度应控制在1020mm/min以内,推力控制在600800t左右,刀盘转速控制在11.5rpm。加强同步注浆质量和数量。在即将破洞时,应尽量掏空仓内的泥土,使盾构正面土压力降低到最低值。洞门破除后,盾构应尽快连续推进和拼装管片,确保管片环间推力并尽量缩短盾构出洞时间,减少水和土体的流失。洞圈特殊环管片脱出盾尾后,采用二次注浆将管片和洞圈的间隙进行填充,以防止水土流失造成危险。盾构出洞前后,应将衬砌管片拉紧,多次拧紧管片纵向螺栓,防止洞口衬砌环缝松驰、张开并造成漏水。
18、5.2.6主要技术要点与措施(1)到站前50m要进行导线和高程测量多次复测,并报监理、业主审核,同时应对到站洞门进行测量,以精确确定其位置。(2)到站前5环要根据地表沉降结果确定掘进参数,调整盾构机姿态,以确保站端墙的稳定和防止地层坍塌。(3)到站前5环的注浆材料配合比及注浆量要进行调整,通过盾体后方的管片进行二次注浆,以防涌水、涌泥而引起地层坍塌。(4)安设好接收托架并固定,盾构机出洞后立即做好洞圈的封堵工作。 5.2.6-1盾构机到站前示意图盾体垂直起升盾体过站前进车站底板平整钢轨衔接、电瓶车就位盾构到达及上托架盾体与后配套分离盾体横移盾构接收托架安装盾构接收井清理台车拆除分组后配套轨道车
19、站铺设后配套台车过站盾构过站到达盾体与始发架固定盾体横移盾体前进离开接收平台后配套台车到达始发井口过站完成始发端头始发架就位过站小车与始发架对接固定5.3盾构过站施工工艺流程5.4盾构过站施工5.4.1过站条件根据设计图纸,盾构过站在结构尺寸方面存在以下问题需注意:线路中心线距车站最近侧墙标准段距离2.037m,而盾构机直径为6.25m,盾构边缘离线路中心至少需要3.140m即盾构机在车站内纵移时,考虑操作空间需有间隙,因此,盾构机需横移1.463m。图5.4.1-1接收端端头平面图图5.4.2-1车站底板段标准段过站正面图5.4.2过站方案与程序(1)盾构机主机完全上到接收托架后,用H型钢将
20、连接桥支撑并稳固,然后将主机与后配套分离。(2)盾构机主机与后配套分离后,先是主机与接收架整体横移,然后垂直起升与车站钢轨连接,在接收托架3cm的钢板下垫钢支墩,接收移动式托架钢轨与车站钢轨高度一致,高度调节完毕后垂直下降,用电瓶车牵引过站,铺设后配套台车轨道再将后配套前行过站。(3)盾构主机与后配套全部前行到二次始发端合适的位置时,将主机与后配套连接。5.4.3车站的布置在盾构机到达前,要对车站底板进行整理。要对站台内影响盾构过站的预留钢筋进行压弯处理,保证盾构机过站净空;要对站台内不平整的地面进行整平处理。车站底板平整后,在隧道标准段底板上铺设钢轨,轨距3.96m。5.4.4牵引工具布置为
21、便于盾体及托架的顺利移动,拟提前在车站内放一台电瓶车,在盾构机到站之前要进行车站内电瓶车轨道的安装固定工作。电瓶车性能参数序号名称参数序号名称参数1外形尺寸7690*1500*2300m6启动驱动牵引力145KN2外形特征司机室不可解体7额定驱动牵引力112KN3制动方式气控制动和电制动8通过最小半径25m4轨距900mm9功率110KW*25轴距2720mm10粘重45T650HZ行走速度8km/h1193HZ行走速度15km/h5.4.5盾体前移及横移盾体平移是通过液压千斤顶推动30mm钢板,使30mm钢板在20mm圆钢上滑移来实现的。首先在30mm钢板边缘焊接两个推力支撑,考虑到盾体重量
22、分布不均会造成30mm钢板与20mm圆钢的摩擦力在每个接触面上大小不一,两个支撑在30mm钢板上的位置分别与前盾中部、中盾与尾盾的铰接环处相对应。然后在20mm圆钢的外露部分涂上黄油,用液压泵站带动两个千斤顶推动30mm钢板先平移1.463m,到位后将盾体前移4500mm。由于接收井与车站标准段存在735mm的高差,因此需要将盾构机顶升。在盾体平移的工作中,除了要把盾体准确的推到位置,还要保证平移过后,盾体轴线不能歪斜,这就要求在推动30mm钢板的过程中钢板的前端和后端要平移同样的距离,在施做时保证千斤顶的前后支点间距相同(前后支点为焊接在钢板上支撑),另外液压泵站上加入同步回路,这样能保证两
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