第六節(jié) 案例：南京地鐵二號線工程

第六節(jié)案例：南京地鐵

二號線區(qū)間盾構(gòu)施工一、工程概述南京市地鐵二號線一期工程TA07標，盾構(gòu)區(qū)間包括集～茶、茶～莫、莫～漢三個主要單位工程。集～茶、茶～莫、莫～漢區(qū)間西起于經(jīng)四路東側(cè)的集慶門大街站北端，向北以400m半徑的曲線穿過規(guī)劃第二長途電信樞紐和密集民房后拐入水西門大街北側(cè)，穿過茶亭站沿茶亭東街北側(cè)向東延伸，經(jīng)過北圩路，北拐下穿金基花園，在莫愁湖公園西北角進入莫愁湖站，穿越莫愁湖站后沿漢中門大街向東，經(jīng)蔚藍之都，以400m的半徑曲線北轉(zhuǎn)，下穿秦淮河，過漢中門立交橋，進入漢中門站。線路共設有半徑分別為400m、550m、600m的曲線，線間距由10.0m漸變?yōu)?5.2m。線路縱坡有“N”“V”型坡，最大坡度30‰，最小坡度2‰；區(qū)間最大埋深約18.6m，最小埋深在秦淮河底，現(xiàn)在覆土為5.3m，河道整治后埋深為4.4m。二、地質(zhì)概況1．地形地貌本標段屬長江低漫灘地貌，地形較為平坦，現(xiàn)地面高程約在7.08～9.29m，原地面高程約在6.00m左右，人工堆填土約2.00m。2．工程地質(zhì)場地上部以淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為主，下部以粉土、粉細砂為主，基巖面以上均為第四紀松散層，覆蓋層厚度大，基巖埋深60m左右，區(qū)間地質(zhì)條件差，隧道主要穿越地層為流塑淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和粉細砂層，局部穿越粉土。3．水文地質(zhì)本標段貯存于粘性土中的地下水屬孔隙潛水，貯存于砂層中的地下屬微承壓水。地下水主要補給來源為大氣降水及地表水體的入滲，深部承壓含水層中地下水與秦淮河有一定的水力聯(lián)系，勘察期間測得地下水初始水位埋深介于0.95～2.40m之間，相對靜止水位埋深介于0.50～2.50m之間。三、盾構(gòu)始發(fā)準備與下井組裝采用兩臺小松鉸接型加泥式土壓平衡盾構(gòu)機，左線一臺（6號盾構(gòu)機）、右線一臺（7號盾構(gòu)機），左線先行，進行隧道掘進。由莫愁湖站盾構(gòu)始發(fā)井先左線下井始發(fā)，到達漢中門站，解體吊出，然后轉(zhuǎn)場到莫愁湖站南端頭后二次始發(fā)，掘進至茶亭站后過站，繼續(xù)掘進到集慶門大街站吊出退場。右線掘進順序與右線相同。始發(fā)均采用安裝臨時鋼制反力架和組裝臨時管片的始發(fā)方案。1．場內(nèi)主要設施施工（1）龍門吊軌道梁龍門吊軌道分別設置于車站頂板的縱梁和圍護結(jié)構(gòu)冠梁上，軌道平整度要控制在±3mm內(nèi)。（2）集土坑集土坑要盡可能具有較大的容量，共約2000m3，滿足日出土量的需要。采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)，型鋼與預制混凝土板作為圍擋。2．主要配套設備安裝（1）龍門吊安裝與檢驗場內(nèi)2臺45T龍門吊負責出土、下管片等，1臺25T汽車吊裝卸管片。龍門吊安裝前要向主管部門報裝，并邀請對安裝調(diào)試過程進行監(jiān)督，及時通過檢驗，以便按時投入使用。（2）同步注漿砂漿拌和站配置750砂漿拌和站,布置好材料堆放場地，做好除塵密封設施，減少環(huán)境污染。（3）電力系統(tǒng)積極與電力部門取得聯(lián)系，嚴格按照用電安全規(guī)程做好電力系統(tǒng)布置。（4）通風系統(tǒng)根據(jù)隧道的長度及施工環(huán)境配置兩臺37KW的軸流風機，設置于車站結(jié)構(gòu)的底板上。（5）充電設備按照電瓶車的數(shù)量及電池組的數(shù)量，在車站結(jié)構(gòu)的底板上設置12臺充電柜。3．盾構(gòu)機進出洞端頭土體加固根據(jù)工程地質(zhì)及水文情況，集慶門站、茶亭站、莫愁湖站始發(fā)北端頭的加固方法是：靠近車站主體結(jié)構(gòu)前3排和加固范圍的四周均采用φ600mm高壓旋噴樁加固，其余采用φ700mm雙軸攪拌樁加固，考慮莫愁湖站南端頭靠近莫愁湖，加固采用φ850mm三軸深層攪拌樁進行加固施工，漢中門站南端頭采用地面花管注漿的方法加固。4．洞門的鑿除本標段共有12個洞門需要在始發(fā)或到達前將洞門端頭圍護結(jié)構(gòu)進行鑿除。鑿除洞門采用人工風鎬的方法。5．始發(fā)設施的安裝（1）始發(fā)托架安裝始發(fā)前，清理基坑后，將始發(fā)托架依據(jù)隧道設計軸線安裝定位。考慮始發(fā)托架在盾構(gòu)機始發(fā)時要承受縱向、橫向的推力以及抵抗盾構(gòu)機旋轉(zhuǎn)的扭矩，所以在盾構(gòu)始發(fā)之前，對始發(fā)托架兩側(cè)用H型鋼進行加固。始發(fā)托架的型式如圖4-19所示。（2）始發(fā)設施加固預埋件安裝圖4-20預埋件示意圖沿線路掘進方向，在車站底板上預埋500mm×500mm×10mm的鋼板，預埋件如圖4-20所示。

圖4-19始發(fā)托架的安裝、定位（3）反力架安裝在盾構(gòu)主機與后配套連接之前進行反力架安裝時，要保證反力架端面與始發(fā)臺縱向水平軸線垂直，以便盾構(gòu)機軸線與隧道設計軸線保持平行。6．洞門的密封其施工分兩步進行：第一步在始發(fā)端墻施工中，做好始發(fā)洞門預埋件的埋設工作,預埋件必須與端墻結(jié)構(gòu)鋼筋連接在一起；第二步在盾構(gòu)機正式始發(fā)之前，清理完洞口的碴土，完成洞口密封壓板及橡膠簾布板的安裝。7．組裝及吊裝設備盾構(gòu)機的組裝場地分成三個區(qū)：后續(xù)臺車存放區(qū)、主機存放區(qū)、吊機存放區(qū)；盾構(gòu)機按后配套拖車、主機依次進場組裝。吊裝設備為：主吊400T履帶吊機一臺，輔吊100T輪胎式吊機一臺，80T液壓千斤頂兩臺，小型泵站一臺，以及相應的吊具、機具、工具。在400T履帶吊機安放前對安放位置進行處理，安放位置經(jīng)過碾壓后做厚500mm的C50混凝土面層，安放吊車時，在吊車輪下鋪一層20cm厚鋼板。8．盾構(gòu)機組裝順序（1）組裝始發(fā)臺、托架：盾構(gòu)機運輸?shù)绞┕龅?組裝盾尾、焊接盾尾及盾尾密封刷；組裝第五節(jié)臺車,臨時托架吊入井內(nèi)；洞內(nèi)鋪設軌道。（2）組裝四節(jié)臺車：第四節(jié)臺車吊入井內(nèi),同時組裝第三節(jié)臺車并送到井口;將第三節(jié)臺車吊入井內(nèi),同時完成第二節(jié)臺車的組裝及井內(nèi)第三、四節(jié)臺車的連接;；依此類推,完成四節(jié)臺車的組裝下井及連接。其中,各個環(huán)節(jié)吊入井內(nèi)臺車的后移配合進行。（3）組裝橋架：第四節(jié)臺車吊入井內(nèi)的同時對橋架進行組裝;橋架吊入井內(nèi)。（4）吊裝螺旋輸送機：完成橋架與后配臺車的連接;螺旋輸送機吊入井內(nèi)。（5）吊裝中盾：螺旋輸送機后移;中盾吊入井內(nèi)。（6）組裝前盾與中盾：中盾后移;前盾吊入井內(nèi)。（7）組裝刀盤：前盾與中盾的連接及后移;刀盤吊入井內(nèi)。（8）組裝管片拼裝機和盾尾：主機連接及前移;管片拼裝機及盾尾吊入井內(nèi)并拼裝。（9）組裝螺旋輸送器：螺旋輸送器前移；螺旋輸送器吊入及組裝。（10）設備連接和安裝反力架：反力架吊入井內(nèi)；安裝反力架；盾構(gòu)機設備的連接。（11）完成組裝和準備始發(fā)：完成組裝；盾構(gòu)機調(diào)試，準備始發(fā)。四、初期掘進施工1．初期掘進長度的確定（1）初期掘進長度設定為100m，主要考慮了以下幾個因素：①盾構(gòu)機和后方臺車的長度（L=64.526m）。②工作井內(nèi)井口處布置雙線道岔。③管片與土體之間的摩擦力足以支持盾構(gòu)機的正常掘進。（2）同時將莫愁湖站～漢中門站左線的前100m作為掘進試驗段，此段由盾構(gòu)機生產(chǎn)廠家人員操作盾構(gòu)機，通過設立試驗段，可達到以下目的:①用最短的時間對新盾構(gòu)機進行調(diào)試、熟悉機械性能。②了解和認識本工程的地質(zhì)條件，掌握該地質(zhì)條件下復合式盾構(gòu)機的施工方法。③收集、整理、分析及歸納總結(jié)各地層的掘進參數(shù)，制定正常掘進各地層操作規(guī)程，實現(xiàn)快速、連續(xù)、高效的正常掘進。④熟練管片拼裝的操作工序，提高拼裝質(zhì)量，加快施工進度。⑤加強對地面變形情況的監(jiān)測分析，反映盾構(gòu)機進洞以及推進時對周圍環(huán)境的影響，掌握盾構(gòu)推進參數(shù)及同步注漿量。2．盾構(gòu)機試掘進的數(shù)據(jù)記錄盾構(gòu)機在完成前100m的試掘進后，將對掘進參數(shù)進行必要的調(diào)整，為后續(xù)的正常掘進提供條件。并做好施工記錄，記錄內(nèi)容有:隧道掘進進度、注漿量和測量。五、正常掘進施工鉸接型加泥式土壓平衡盾構(gòu)機具有敞開式、半敞開式及加泥式土壓平衡三種掘進模式。為了獲得理想的掘進效果，保證開挖面穩(wěn)定、不發(fā)生涌水、涌砂及坍塌等事故，有效控制地表沉降及確保地面建筑物安全，必須根據(jù)不同的地質(zhì)條件選擇不同的掘進工況。本區(qū)間盾構(gòu)工程隧道穿越的地層為流塑淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和粉細砂層，局部穿越粉土，因此盾構(gòu)機在全程推進過程中主要采用加泥式土壓平衡模式，局部若發(fā)現(xiàn)有巖層，將根據(jù)具體地質(zhì)情況采用半敞開式或敞開式掘進。通過試驗段的掘進選定了六個施工管理指標來進行掘進控制管理:1.土倉壓力；2.推進速度；3.總推力；4.排土量；5.刀盤轉(zhuǎn)速和扭矩；6.注漿壓力和注漿量。其中土倉壓力是主要的管理指標。六、管片拼裝（一）管片選型原則1.管片選型要適合隧道設計線路。2.管片選型要適應盾構(gòu)機的姿態(tài)。3.根據(jù)現(xiàn)有的管模數(shù)量和類型，及生產(chǎn)能力。（二）安裝管片管片拼裝采用錯縫拼裝，采取自下而上的原則：由下部開始，先裝底部標準塊（或鄰接塊），再對稱安裝標準塊和鄰接塊，最后安裝封頂塊，封頂塊安裝時，先徑向搭接2/3，徑向推上，然后縱向插入。七、同步注漿系統(tǒng)配置了一個4.1m3左右的漿液箱，內(nèi)有攪拌葉可以對漿液進行攪拌及給活塞泵喂料，一個0.9m3B液（水玻璃）箱和泵送擠壓泵，另外配置了一個高壓水泵及水箱，可分別通過管路連接到盾殼上的四個注漿點。在盾殼上設置四個注漿點，每一點上有3根管路，一根φ20mm的B液漿管路，并且在緊靠出口處與一根φ45mm的A液(或單液漿)管路相連，第三根為清洗管路。高壓水泵可對注漿管路自動進行清洗。同步注漿如圖4-21所示。圖4-21同步注漿示意圖八、施工監(jiān)測