加泥式土压平衡盾构
综合施工技术
中铁十二局集团
深圳地铁2号线东延线2227标项目部
0020.二○○九年二月
。、。。。、 目 录
一、工程概况及特点 …………………………………………………………… 4 1.1 工程概况 ………………………………………………………………… 4 1.2 岩土分层特征 …………………………………………………………… 6 1.3 不良地质 …………………………………………………………………10 1.4 特殊岩土 …………………………………………………………………10 1.5 水文地质 …………………………………………………………………11 1.6 工程特点 …………………………………………………………………11 二、盾构施工法概述及盾构机的选型 …………………………………………12 2.1 盾构施工法概述 …………………………………………………………12 2.2 盾构机的选型 ……………………………………………………………13 三、土压平衡盾构机 ……………………………………………………………16 3.1盾构主体组成 …………………………………………………………… 16 3.2 加泥式土压平衡式盾构机的主要特点 …………………………………24 3.3 盾构机关键技术参数计算 ………………………………………………24 3.4 刀具选择 …………………………………………………………………27 四、管片衬砌设计及制作技术 …………………………………………………29 4.1 通用管片设计 ……………………………………………………………29 4.2 管片强度及裂缝宽度检算 ………………………………………………37 4.3 管片衬砌结构变形检算 …………………………………………………37 4.4 管片拼装荷载检算 ………………………………………………………37 4.5 管片衬砌制作技术 ………………………………………………………40 五、盾构隧道施工 ………………………………………………………………46 5.1 盾构机拼装、拆卸 ………………………………………………………46 5.2 盾构始发 …………………………………………………………………48
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5.3 掘进原理 …………………………………………………………………55 5.4 加泥式盾构的原理 ………………………………………………………56 5.5 盾构掘进施工 ……………………………………………………………61 5.6 洞内运输系统 ……………………………………………………………67 5.7 盾尾油脂的压注 …………………………………………………………70 5.8 管片拼装 …………………………………………………………………70 5.9 同步注浆 …………………………………………………………………74 六、防水设计施工 ………………………………………………………………77 6.1 混凝土管片自身的抗渗性 ………………………………………………77 6.2 混凝土管片自身的制作精度 ……………………………………………78 6.3 增设混凝土外防水层以加强衬砌的抗渗、防腐能力 …………………79 6.4 衬砌接缝的第一道防线:弹性密封条 …………………………………80 6.5 嵌缝密封防水 ……………………………………………………………83 6.6 盾构法隧道渗漏的处理 …………………………………………………85 七、刀具更换施工 ………………………………………………………………86 7.1 开仓前的准备 ……………………………………………………………86 7.2 开仓 ………………………………………………………………………87 7.3 地表监测 …………………………………………………………………88 7.4 应急及预防措施 …………………………………………………………88 八、激光导向技术 ………………………………………………………………88 九、施工监测技术 ………………………………………………………………96 9.1 地基位移监测技术 ………………………………………………………96 9.2 隧道变形及位移的防止对策……………………………………………103 十、盾构穿越特殊地段的技术对策……………………………………………106 10.1 盾构穿越河流的技术措施 ……………………………………………106
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10.2 盾构穿越立交桥 ………………………………………………………106 10.3盾构穿越断层的技术措施 ……………………………………………107 10.4 硬岩及软硬不均地层施工是本盾构隧道施工的关键 ………………108 10.5 重叠段、下穿构筑物段盾构法隧道区间的施工 ……………………109 10.6 对富水地段的处理方案 ………………………………………………110 10.7 对地下管线及地面建筑物等的保护 …………………………………111
一. 工程概况及特点
1．1工程概况
深圳地铁2号线东延线2227标段包括东门南站至黄贝岭站区间、黄贝岭站至新秀站区间、新秀站共1站2区间。
新秀站：位于罗芳路与新秀路交叉口处以东新秀路下，沿新秀路东西向布置，车站由214.7m长的车站本体（明挖）和319.4 m长的 站后折返线区间（暗挖）组成，全长534.1m,车站标准宽度17.5m,地下三层8m岛式站台车站，有效站台中心里程处，顶板覆土4.092m,出入口共3个，紧急疏散口出口1个。车站本体结构为明挖三层双跨混凝土框架结构，折返线区间为暗挖单层轨行区间，区间中部明挖四层单跨钢筋混凝土框架结构为折返线风机房及风亭。车站本体和风机房明挖顺做法施工，折返线轨行区间暗挖施工。
黄贝站～新秀站区间：本区间左右线为分修的单线隧道，区间里程ZCK34+533.919～ZCK35+616.2,左线隧道长1084.031m；区间里程YCK34+515.719～YCK35+616.2,右线隧道长1100.481m，单线隧道总长2184.494m。区间线路从黄贝岭站往东前行，线路拉开，左线先下穿5号线，后左右线下穿新秀立交从主桥两侧通过，沿新秀路东行，下穿沙湾桥，往东进入新秀站。区间里程YCK34+515.719～YCK34+892、 YCK34+898～YCK34+927.5、YCK35+472.104～YCK35+497.500、ZCK34+533.919～ZCK34+923.000、ZCK35+476.104～ZCK35+497.500段采用矿山法施工，其中里程
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YCK35+472.104～YCK35+497.500、ZCK35+476.104～ZCK35+497.500采用后期盾构通过，其余段落采用盾构法施工。区间在里程
YCK34+895，YCK34+927.500～YCK35+942.000，ZCK34+923.000 ～ZCK34+937.5，YCK35+516.500分别设1# 施工竖井、盾构始发井、吊出井及2#施工竖井；在里程YCK35+017.000处设区间联络通道及泵房。
东门南站～黄贝岭站区间：起讫里程YCK33+195.396～YCK34+193.45， 区间采用盾构法施工，左线隧道长996.306m，右线隧道长998.054m,单线隧道 总长1994.360m。线路从东门南站由叠线方式 出站后，隧道重叠长约120m后分开，往东沿深南东路前行，到达黄贝岭站。
盾构区间隧道衬砌管片外径6000mm，内径5400mm。每环平均宽1.5m，厚300mm，为楔形量38mm的通用管片，每环管片分为六块，三个标准块，两个邻接块，一个封顶块。标准块与邻接块管片环向面上设接头螺栓2只，纵向面上设接头螺栓2只，采用M27弯螺栓。钢筋砼管片强度等级C50，抗渗等级S10，耐腐蚀系数大于0.8。管片外侧涂抹双组份聚氨酯进行防腐防水处理，管片接缝设遇水膨胀橡胶材料与三元乙丙弹性橡胶复合而成的密封垫。线间距0～35.9m，隧道最大纵坡28‰，最小纵坡2‰，隧道轨面埋深约8.23～28.81m。
采用德国海瑞克公司生产的土压平衡盾构机两台进行隧道掘进施工。该盾构机具有以下主要特点：结构先进，自动化程度高，采用了国际盾构最新技术，开挖、出渣、衬砌拼装易于控制；施工效率与可靠性高，安全性能好；适用于较大的土质范围与地质条件，能用于多种复杂的土层；施工速度快，可以获得较小的沉降量。
该盾构机配备了泡沫注入系统，膨润土注入系统和压缩空气系统，具有土压平衡，敞开式，半敞开式三种功能模式，刀盘刀具设计为可更换式，盘形滚刀与齿刀可互换，以适应不同地层高效破岩切削需要。盾构机操作控制系统采用PLC，具有自动、半自动和手动三种控制模式。配置了土压力和推进参数自动测量，数据采集处理和运程传输系统，可以实现办公室的掘进工况信息管理，
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