盾構機配置計劃、選型方案及保證措施

盾構機配置計劃、選型方案及保證措施1盾構機配置及訂貨、到貨計劃1）盾構機配置根據(jù)招標文件要求和本投標文件對本項目的總體籌劃及工期安排，計劃配置盾構機20臺，其中Φ6480土壓平衡復合盾構機18臺，Φ6480泥水平衡盾構機1臺，Φ12200泥水平衡盾構機1臺。根據(jù)計劃安排，各臺盾構機根據(jù)投入使用的時間至少提前1個月運送進場，確保盾構區(qū)間按計劃掘進施工。2）盾構機訂貨及到貨計劃我公司將在中標后，國內(nèi)外知名盾構機廠家進行設計聯(lián)絡，啟動采購訂貨及到貨計劃，所有盾構機在投入使用前2個月完成廠內(nèi)組裝調(diào)試并通過驗收，投入使用前至少1個月運抵施工現(xiàn)場。盾構機訂貨及到貨計劃見表2。表2盾構機訂貨及到貨計劃表盾構機編號計劃訂貨時間開始生產(chǎn)時間生產(chǎn)周期完成廠內(nèi)驗收時間計劃到貨時間備注1#2017.12.262018.1.26240d2018.9.222018.10.22泥水平衡6#2017.9.282017.10.28240d2018.6.242018.7.24土壓平衡大盾構2017.5.202017.6.20360d2018.6.142018.7.14泥水平衡10#2017.10.62017.11.6240d2018.7.32018.8.3土壓平衡11#2017.10.62017.11.6240d2018.7.32018.8.3土壓平衡12#2017.11.62017.12.6240d2018.8.22018.9.2土壓平衡14#2017.5.72017.6.7240d2018.2.12018.3.1土壓平衡15#2017.4.52017.5.5240d2017.12.302018.1.30土壓平衡17#2017.7.272017.8.27240d2018.4.232018.5.23土壓平衡18#2017.10.202017.11.20240d2018.7.172018.8.17土壓平衡19#2017.11.202017.12.20240d2018.8.162018.9.16土壓平衡2盾構機選型1）選型依據(jù)盾構機選型主要依據(jù)招標文件、施工規(guī)范及相關標準，盾構隧道的外徑、長度、埋深、地質條件、圍土巖性、土體的顆粒級配、地層硬稠度系數(shù)、土層滲透率及棄土容重等特征以及線路的曲率半徑、沿線地形、地面及地下構筑物等環(huán)境條件，以及周圍環(huán)境對地面變形的控制要求，結合掘進和襯砌等諸因素，從安全性、可靠性、適用性、先進性、經(jīng)濟性等方面綜合考慮，選擇能盡量減少輔助施工并能保持開挖面穩(wěn)定和適應圍巖條件的機型，對盾構類型、驅動方式、功能要求、主要參數(shù)、輔設設備配置等進行選擇。地質復雜，巖層變化頻繁，且不同巖層強度變化較大，在施工過程中，部分盾構區(qū)間在施工過程中突然遇見高強度輝綠巖，造成施工進度推進緩慢，且對盾構刀盤磨損嚴重，造價提高較大。2）盾構機形式選擇（1）區(qū)間地質條件復雜、地下水文較高，主要穿越了淤泥質粉質粘土層、卵石層、強風化石英巖層和中風化石英巖，飽和抗壓強度標準值49.4MPa，最大值123MPa。區(qū)間沿線商業(yè)、住宅密集，且區(qū)間下穿房屋、老虎灘灣、污水暗渠等建構筑物，本區(qū)間最大風險點為盾構下穿老虎灘灣，盾構穿越面存在滲透系數(shù)50-150m/d的卵石層，且場地地下水與海水連通，結合1、2號線施工經(jīng)驗，和初勘成果，根據(jù)泥水平衡盾構機性能及特點，并借鑒跟本工程地質條件相似的其他在建地鐵施工經(jīng)驗，本工程擬采用泥水平衡盾構機組織施工。（2）海區(qū)間，隧道頂板土層主要為淤泥、卵石及粘土層、全強風化白云巖和全強風化板巖；洞身穿越穿越的巖層主要為中風化輝綠巖，中風化白云灰?guī)r，中風化白云灰?guī)r，中風化鈣質板巖，中風化板巖和石英巖。場區(qū)內(nèi)包含人工堆積填土、軟土和風化巖等不良地層，溶洞、風化槽等不良地質體。局部存在較破碎強風化巖體，隧道所穿巖體均呈中強透水性，地下水與海水呈連通狀態(tài)，強風化巖層地段具備土壓掘進條件的地段僅占6.1%，綜合上述分析，該跨海區(qū)間巖土條件，盾構機應既能通過強透水性軟巖地層，又能適應長距離較硬巖的掘進，根據(jù)泥水平衡盾構機性能及特點，并借鑒跟本區(qū)間工程地質條件相似的過海隧道工程的施工經(jīng)驗，本工程擬采用泥水平衡盾構機組織施工。（3）結合1、2號線施工經(jīng)驗，和初勘成果，其他盾構區(qū)間主要穿越地層為：強、中風化輝綠巖、強、中風化石英巖、石英巖夾板巖、強、中風化板巖、全風化板巖、碎石、粉質粘土、素填土、中風化石灰?guī)r、強風化頁巖、較軟巖中風化白云巖及較硬巖中風化石灰?guī)r交錯出現(xiàn)，巖層強度平均為30~40Mpa，部分中風化輝綠巖強度最大值達到135Mpa。復合型盾構可以通過改制、更換刀具、組裝等技術，達到該地質條件下的掘進要求，為加快施工進度，降低施工風險，采用土壓平衡復合式盾構。3盾構適應性設計1）大直徑泥水盾構適應性設計（1）白云巖、板巖、輝綠巖和石英巖層中掘進①盾構機采用較大的驅動功率，刀盤配置19寸滾刀，采用90mm的刀間距布置，最外邊刀軌跡布置2把滾刀。使破碎角裂紋貫通的重疊度增大；主驅提供恒扭矩最大轉速1.3r/min，最高轉速2.2r/min，在貫入度一定條件下可獲得較大的掘進速度。刀盤開口率約33%，在整個盤面均勻分布。②主驅動額定扭矩18802kNm，驅動功率2750kW，脫困扭矩達25947kNm。③主軸承設內(nèi)外密封，外密封4道，內(nèi)密封2道，以應對海底施工可能出現(xiàn)的較高水壓。（2）跨海區(qū)間場地內(nèi)主要的不良地質作用為巖溶，盾構機設計時配備超前鉆機系統(tǒng)，適用于軟、硬巖地層，超前鉆機是多用途的，可以進行旋轉模式或旋－沖擊模式，可鉆35～89mm的孔徑，最大鉆進深度可達40m。當確定盾構機前方有溶洞時，超前鉆往前鉆探，通過鉆入鉆桿的長度確定溶洞的大致尺寸和距盾構機刀盤的距離，以采取相應的措施，保證施工安全。（3）盾構長距離在巖層中掘進①確保刀具的高耐磨性所有刀具均采用碳化鎢刀具，先行刀和切刀均采用雙層碳化鎢刀刃，并設計有耐磨齒。②采用雙層刀具的設計。在刀盤上除正常設計刀具外，在其下方設計另外一層備用短刀具，當一層刀具磨損后，第二層刀具自動補位，以延長盾構機的掘進長度。③采用伸縮刀設計，把備用的刀具收縮至刀盤以內(nèi)，當外側刀盤磨損殆盡時，通過特定的機械裝置，把隱藏的刀具激活伸出，繼續(xù)工作。2）其他適應性設計（1）掘進施工耐磨設計盾構長距離在巖層中掘進，且有輝綠巖、石英巖存在，施工過程中刀具和刀盤的磨損是需要重點考慮的問題。刀盤面板采用貼焊耐磨復合鋼板配以耐磨網(wǎng)格保護，設置了磨損檢測裝置，檢測刀盤刀具是否受到非正常磨損。泥水盾構體內(nèi)的泥漿管采用耐磨鋼管。盾構機采用較大的液壓驅動功率：刀盤配置安裝18寸刀圈的17寸滾刀，采用90mm的刀間距布置，最外邊刀軌跡布置2把滾刀。使破碎角裂紋貫通的重疊度增大；主驅最高轉速4.5r/min，在貫入度一定條件下可獲得較大的掘進速度。刀盤開口率約32%，在整個盤面均勻分布。（2）沉降控制針對性設計為減小軟弱地層掘進時盾體周圍地層的變形，盾構機設雙液注漿系統(tǒng)，可根據(jù)施工需要調(diào)整同步注漿的凝結時間，減小隧道上部土體的沉降。在盾體四周配置填料注入裝置，及時填充盾構機開挖面與盾體之間的間隙。（3）盾構機“脫困”針對性設計盾構設計中采用增加主動推力與減少盾體與周圍土體摩擦系數(shù)相結合的辦法。標準土壓平衡盾構機配置20個推進油缸，最大推力為3600t；標準直徑泥水盾構機配置16個推進油缸，最大推力為4257t；大直徑泥水盾構機配置22個推進油缸，最大推力為13982t。設盾殼膨潤土泥漿注入系統(tǒng)，在中盾與尾盾四周各有6個膨潤土管路，向盾體外表面注入膨潤土泥漿，減少砂層掘進過程中盾體的摩擦阻力。（4）防止“噴涌”針對性設計螺旋輸送機的出料口采用兩道閘門設計，掘進中可根據(jù)施工要求改變門開度，調(diào)整螺旋輸送機內(nèi)土塞密實度，從而起到防噴涌、噴水效果；另外在出渣口預留保壓泵接口，發(fā)生噴涌時，及時關閉閘門，接保壓泵調(diào)節(jié)土艙壓力；必要時采用高分子聚合物填充土艙。（5）富水透水性強地層及帶壓作業(yè)保障措施針對性設計針對富水地層，主軸承設內(nèi)外密封，外密封4道，內(nèi)密封2道，以應對可能出現(xiàn)的較高水壓。當?shù)貙痈缓叵滤也荒芙邓畷r，需帶壓進艙換刀作業(yè)。為防止地層氣密性差，難以保壓，無法實現(xiàn)帶壓作業(yè)，配置了渣土改良膨潤土系統(tǒng)，在帶壓換刀作業(yè)時能更好的利用膨潤土泥漿進行開挖面的泥漿封堵，保證氣密性。4盾構機參數(shù)表1）泥水平衡盾構機主要性能參數(shù)設計（1）Φ12200mm泥水盾構機主要參數(shù)設計見表3，主機設計見圖1。表3Φ12200mm泥水盾構機主要參數(shù)表主部件名稱細目部件名稱參數(shù)綜述盾構機類型混合式泥水平衡盾構機盾體前盾直徑12170mm中體直徑12160mm尾盾直徑12150mm推進系統(tǒng)推進油缸6組行程3000mm總推力139820KN人閘人閘操作壓力6.0bar直徑1800mm副艙室容量2人主艙室容量4人泥水循環(huán)設備碎石機顎式碎石機最大粒徑800mm負載頻率Max2permin刀盤刀盤直徑12200mm開口率33%面板及周邊耐磨保護WNM400雙刃滾刀直徑19″單刃滾刀直徑19″刮刀寬度250mm超挖刀行程50mm主驅動主軸承類型三排滾柱式主軸承直徑5600mm最大扭矩24067kNm脫困扭矩25947kNm總功率2750kw泥水回路泥漿泵P2.1泵類型Warman14/12G泵容量2000m3/h安裝功率750kw泥漿管直徑450mm收集箱容量12m3排水泵類型4/3DD-AH工業(yè)用氣系統(tǒng)空壓機1功率55kw流量8.7m3/min工作壓力10bar空壓機2功率90kw流量14m3/min工作壓力10bar圖1Φ12200mm泥水平衡盾構機主機設計圖（2）Φ6480mm泥水盾構機主要參數(shù)設計見表4，主機設計見圖2。表4Φ6480mm泥水盾構機主要參數(shù)表主部件名稱細目部件名稱參數(shù)綜述盾構機類型混合式泥水平衡盾構機盾體前盾直徑6450mm中體直徑6440mm尾盾直徑6430mm推進系統(tǒng)推進油缸4區(qū)行程2200mm總推力42575KN人閘人閘操作壓力4.5bar直徑1600mm副艙室容量2人主艙室容量3人泥水循環(huán)設備碎石機顎式碎石機最大粒徑450mm負載頻率Max2permin刀盤刀盤直徑6480mm開口率32%面板及周邊耐磨保護WNM400雙刃滾刀直徑18″單刃滾刀直徑18″刮刀寬度160mm刀具磨損檢測裝置液壓式主驅動主軸承類型三排滾柱式主軸承直徑3000mm額定扭矩5531kNm脫困扭矩6613kNm總功率945kw泥水回路泥漿泵P2.1泵類型Warman14/12G泥漿管直徑300mm收集箱容量12m3排水泵類型4/3DD-AH工業(yè)用氣系統(tǒng)空壓機功率55kw流量10m3/min工作壓力8bar表2Φ6480mm泥水平衡盾構主機設計圖2）土壓平衡盾構機性能參數(shù)設計Φ6480mm土壓盾構機主要參數(shù)詳見表5。表5Φ6480mm土壓盾構機主要參數(shù)表主部件名稱細目部件名稱參數(shù)綜述盾構機類型復合式土壓平衡盾構機主機長度9.8m整機長度87m主機重量300t最小轉彎半徑水平250m、垂直1000m最大爬坡能力3.5%刀盤開挖直徑6480mm開口率37%刮刀76把周邊刮刀8把中心滾刀4把雙刃仿行刀1把最大超挖量70mm正滾刀32把周邊保護刀8把刮刀磨損檢測裝置有可更換刀具及換刀方式撕裂刀可與滾刀互換、換刀采用背裝式刀盤驅動驅動型式液壓驅動額定扭矩5255KNm脫困扭矩7150KNm盾殼型式鉸接式前盾直徑、長度、鋼板厚度6462mm、2275mm、40mm盾尾直徑、長度、鋼板厚度6446mm、4050mm、40mm推進系統(tǒng)最大總推力36,000kN油缸數(shù)量20根油缸行程2100mm最大推進速度80mm/min鉸接系統(tǒng)鉸接密封型式被動鉸接人艙艙室數(shù)量2個艙門數(shù)量3個單開門+1個雙開門調(diào)壓穩(wěn)壓裝置SMS最大工作壓力4.5bar同步注漿系統(tǒng)注漿管路數(shù)量（注明備用管路）2X4（其中4根備用）漿液類型單液水泥砂漿盾殼上注漿管布置形式內(nèi)置式泡沫系統(tǒng)泡沫泵數(shù)量4個泡沫發(fā)生器數(shù)量4個注入口數(shù)量6個泥漿（膨潤土）注入系統(tǒng)注入口數(shù)量6個刀盤上的注入點6個螺旋輸送機型式軸式直徑800mm輸送能力420m3/h通過最大粒徑500X300X300Mm皮帶輸送機型式電機驅動驅動功率55kW皮帶寬度800mm功率刀盤驅動945kW推進系統(tǒng)55kW管片安裝機37kW螺旋輸送機200kW皮帶輸送機55kW空壓機55kW泡沫系統(tǒng)5.5kW其他設備187.5kW總功率1540KW5盾構機保證措施1）盾構機進場保證措施建立以分管物資設備的副總經(jīng)理主抓，物資設備部具體負責的管理體系，安排專人從盾構機的設計聯(lián)絡、合同簽訂、定貨、生產(chǎn)、驗收、運輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)進行跟蹤，確保各工序按照計劃節(jié)點進行，確保盾構機按時進場。（1）快速反應，及早簽訂采購合同我公司已和國內(nèi)外知名盾構機廠家進行了設計聯(lián)絡，初步確定了其中2～3家盾構生產(chǎn)廠家，一旦中標，立即簽訂采購合同，啟動采購生產(chǎn)計劃。（2）詳細計劃，駐廠監(jiān)造，確保制造進度和質量制定詳細的盾構機生產(chǎn)、驗收、運輸計劃，簽訂制造合同后立即指派專人駐廠監(jiān)督制造，同時制定詳細的各部件采購計劃并按計劃實施，確保制造進度和質量。盾構機主軸承、液壓系統(tǒng)等國外進口件盡早采購完成，確保進口件按時到位。計劃單臺標準盾構的整體生產(chǎn)工期約為240天，大直徑盾構生產(chǎn)工期約為360天，要求廠家至少安排五個組裝工位、兩個預組裝工位，預留運輸時間為1個月，在保證質量的同時確保11臺盾構機能夠按時到場。（3）重要部件全程參與設計、生產(chǎn)管理刀盤的設計制造是影響盾構機整體性能的主要指標，盾構機制造商自行設計制造的刀盤和委外設計制造的刀盤均由我公司全程參與設計管理、生產(chǎn)管理、運輸管理，對焊接工藝、刀具安裝等重要施工環(huán)節(jié)進行派專人駐廠監(jiān)造，保證生產(chǎn)進度和質量。（4）加強生產(chǎn)組織和管理采取項目管理方式，由盾構生產(chǎn)廠家生產(chǎn)部設專職項目經(jīng)理，負責對單臺盾構的設計生產(chǎn)和售后服務整體協(xié)調(diào)控制。為有效控制生產(chǎn)和服務，制定生產(chǎn)管理辦法、售后服務管理辦法等，并根據(jù)制度制定盾構生產(chǎn)流程、生產(chǎn)任務控制流程、出廠流程、驗收流程、售后服務期間問題處理流程、質保期服務工作流程等相關詳細流程，對整個生產(chǎn)和服務做好詳細的工作安排，有效控制生產(chǎn)和服務環(huán)節(jié)。（5）加強質量監(jiān)督和檢查根據(jù)設備的制造過程，采取嚴格控制采購環(huán)節(jié)及供應商范圍，入庫驗收，產(chǎn)品駐廠監(jiān)造，產(chǎn)品調(diào)試完成后工廠內(nèi)部驗收，公司出廠驗收，工地試掘進驗收層層把關的方式。質量控制采取工藝實名制，根據(jù)不同情況分別設自