盾构施工技术毕业设计 Prepared on 22 November 2020目录上海轨道交通一号线软土地层盾构掘进施工方案第一章编制依据及原则编制说明上海轨道交通一号线又称上海地铁一号线,阅读土建工程施工项目合同文,盾构区间设计图纸、详勘、补勘资料和现场实际的基础上，针对本工程的特点，结合我部人员在城市地铁工程中的施工经验，本着“组织合理，技术先进，经济可行，优质高效，简明扼要，重点突出”的原则编制本标段工程施工组织设计。

其主要内容由以下几个主要部分组成：1）工程概况工程概况是在承包合同的合同条件、技术规范和施工设计图纸的基础上，结合施工现场调查情况，对于编制本部分相关的重要内容进行的综述。

2）施工管理及资源配置针对承包合同所提出的安全、质量、文明施工和工期要求，根据施工组织中所涉及到的施工方法，从施工现场管理、劳、材、机等诸方面进行资源配置优化，提出既符合本标段工程特点，又体现我部优势的配置方案。

3）施工组织及施工方法施工组织及施工方法是本部分的核心内容。

在编制过程中，依据合同文件和施工设计图纸，结合工程特点和我部的施工能力对合同范围内涉及的各单项技术按设计、施工要求进行了细化；根据我公司的施工经验，从施工全局出发，以“技术先进、质量可靠、经济合理、安全有效”为原则，策划施工方案和工期计划，确定相应施工方法。

4）施工保证措施根据本标段工程施工特点，结合我部人员的施工管理经验，以安全、优质、按期、经济地完成本标段工程施工为目标，提出了各项工程目标和实现工程目标所采取的施工技术、质量、安全等保证措施。

编制依据1）上海市轨道交通一号线土建工程合同文件及有关问题澄清的函。

2上海市轨道交通一号线南端闵行区莘庄站-北端宝山区福锦路站盾构区间施平纵断面图。

3）上海市轨道交通一号线盾构区间隧道与车站接口设计图。

4）闵行区莘庄站-宝区福锦路站,出入段明挖段及盾构区间周边建（构）筑物及管线调查报告。

5）《地铁盾构施工》,张冰,人民交通出版社,6）《机械化盾构隧道掘进》,[德]主编，曾慎聪、郦伯贤、胡胜利编译，浙江大学出版社。

7)《盾构施工技术》，陈馈、洪开荣、吴学松主编，人民交通出版社。

8）《盾构隧道》，张凤祥、朱合华、傅德明，人民交通出版社。

编制原则1）以确保安全为前提，具有可操作性。

2）选择合理施工方案，降低工程造价。

3）采用先进、成熟、有效的施工方法。

4）积极推广应用新技术、新工艺、新材料、新设备，保工期、保安全，优质高效地完成本标段的施工任务。

5）采用ISO9002质量认证体系标准，对施工过程进行全方位质量控制。

6）采用先进科学的检测手段，利用信息反馈指导施工。

7）严格执行广东省、广州市有关文明工地的标准，做好文明施工和环境保护。

第二章工程概况上海市轨道交通一号线土建工程闵行区莘庄站-宝山区富锦路站，盾构区间以闵行区站为起点，全长近37公里，共设28个车站及2个车辆段，（梅陇停车场，富锦路停车场），途径宝山、闸北、静安、（新）黄浦、徐家汇、闵行6个区。

工程概况南端闵行区莘庄站-北端宝山区富锦路站盾构区间隧道双延米，一号线设计时，正线在K1+处以500m半径曲线右转弯，以34‰上坡出洞，作为临时地面正线，并在隧道内预留了向上海南站延伸的接口。

向北端宝山区前进，本区间线路基本沿直线前进，只有两个曲线段，在靠近附近曲线半径的左转弯曲线，线路两侧建筑较多，地下水丰富。

上海轨道交通一号线南端闵行区莘庄站-北端宝山区富锦路站盾构区间线路纵断面。

地质概况地形、地貌南端闵行区莘庄为软弱土层，深度范围内有成层的砂质粉土。

本场地此层为易液化土层、本区间属于软弱地层，北端宝山区富锦路位于长江三角洲的冲击平原，是在江流海潮共同作用下，以长江为主的河流所带的泥沙不断淤积而成，整个地势西北高、东南低属于软土地层。

海拔至之间。

呈缓坡壮倾斜。

含水层分布较广。

水文概况本区间位于长江三角洲的冲击平原，地下水比较丰富、闵行区第II、III、IV,吴泾第II、III层含水层含水层均为咸水。

宝山区一带埋藏着燕山晚期侵入花岗岩体。

上海更新新世纪时期的五期河流相堆积在本区发育良好，构成五个承压含水层，主要岩性为中、粗砂石夹粉细纱层碎屑岩裂隙水主要含水层为石炭系、第三系岩层的强风化带和中风化带中，岩性主要为泥质粉砂岩、粉砂。

本区间地下水对混凝土结构无腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具微弱腐蚀性；与含水层相向的隔水层，由以湖相堆积层为主的粘性土、粉性土组成。

结构设计概况盾构法隧道采用圆形隧道限界为φ5200，管片内径φ5400，管片厚300mm，线路最小曲线半径R2000m，采用1.5m宽管片。

管片拼装采用直线环与楔形环组合的方式。

区间共设3个联通通道，均采用地面加固后竖井开挖。

联络通道处管片采用钢管片通缝拼装，一个联络通道左右线共需4环钢管片，区间共需要12环钢管片。

第三章盾构掘进总体部署盾构掘进施工总体方案城站区间左右线采用两台泥水盾构相隔一个月始发，由闵行区莘庄站站南端始发，宝山区富锦路站北端头吊出，到富锦路站后吊出。

施工总体安排本区间盾构隧道右线长度2258m，左线长度为2258.69m，长链0.69m双线共计4516.69m，盾构区间附属工程主要为3个联络通道（其中1#、3#联络通道不设废水泵房，2#联络通道与废水泵房合建）、盾构始发和到达端头加固施工以及四个洞门的施工。

盾构掘进始发前完成旧桥的拆除重建、建筑物保护、软弱地层处理、端头加固和联络通道地面加固工作，盾构机负环拆除后进行始发洞门施工，盾构机过联络通道加固区后进行联络通道及泵房施工，盾构机吊出后进行到达端洞门施工，同时进行隧道清理工作和预留洞口施工。

盾构区间拟采用2台泥水盾构机施工，第一台盾构机于2013年5月1日始发，第二台盾构机2013年6月1日由始发。

两台盾构机都由闵行区站始发，到宝山区站吊出完成区间施工，区间掘进完工日期为2014年4月17日。

第四章盾构机设计选型盾构机选型本区间盾构工程施工条件：盾构隧道长度：左线2258m，右线2258.69m；隧道覆土厚度最小约4，最大约10m；平面最小曲线半径为2000m；最大坡度为5‰，；隧道内净空：φ5400mm，管片外径φ6000mm，管片环宽为1.5m；计划进度：左、右线平均月进度约180m。

经认真研究合同文件及地质资料，采用2台泥水加压平衡式盾构机进行本区间隧道施工，具备保压系统装置、人闸气压装置，满足盾构机在各种地层下进行开舱作业的要求。

工程特点及选型依据上海市轨道交通一号线南端闵行区站盾构区间隧道均为两条圆形隧道，内径φ5.4m，左线长度2258.69米，右线长度2258米，盾构掘进机的选型与所穿越的地层及周边环境、线路走向、曲线等关系很大，选型合适与否直接关系工程的成败。

1）工程特点和施工条件（1）盾构穿越地层、线路及周边环境的特点详见“工程概况”（2）地层变形要求地表变形量不大于10mm/-30mm。

隧道推进轴线与设计轴线偏差不大于50mm。

2）选型依据和设计特点根据以上地质条件结合工期要求，用于本区段施工的盾构掘进机，必须具有稳定开挖面、平衡泥水压力、平稳穿越软硬变化较大的地层，最大限度减少地表沉陷的功能，必须具有较强的纠偏抗扭与弯道施工的能力，必须具有较好的经济性和较长的使用寿命，必须确保各项作业的安全性和可靠性。

结合目前上海、广州、天津和南京地铁一号线盾构区间施工资料，选用带面板式刀盘的泥水平衡式（EPB）盾构掘进机，是目前在软土地层中，进行隧道掘进施工的一种较好机型，可以较好的控制地表的变形。

综上所述，经过分析比较，并结合国内使用的经验，本标段选用德国海瑞克φ6280mm铰接型泥水平衡盾构机。

4.2.1各部功能描述1）盾体盾体钢结构设计能够承受预测的水压和土压（较差情况预测为6 bar）。

盾体为分块设计。

盾体采用螺栓连接，所有的法兰盘都进行了机加工以保证精度：分隔舱板将盾体分隔为两个舱室；前舱－即开挖舱，包含刀盘于其中，并充满了流体；该流体通过后舱－即气泡调压舱的“气垫”提供给开挖面和后舱保持“压力平衡”。

两个舱室间的通道为隔板上防水门。

而盾构机内部到压力舱室的通道为气闸，包括人闸和紧急气闸。

工作人员通过这些通道就可以对刀盘进行维护作业。

在舱板的后部有如下装置：（1）一个气闸（2）安装主驱动的机加工法兰盘（3）推进油缸前部固定装置（4）泥浆管接头（5）冲刷喷嘴（6）水、压缩空气、电气设备等连接管线（7）连接到刀盘区域的排水系统的接头（8）应急电源接头（9）海瑞克公司关于减少堆积和结块的理念：（10）集成冲刷喷嘴的定子和转子（11）工作舱壁上和搅拌器上的冲刷喷嘴（12）90°角圆形渐变（有利于物料流动）（13）刀盘主驱动是用机械的方式通过法兰盘与压力舱板连接的。

扭矩通过驱动单元的扭矩箱直接传递到盾体上。

2）刀盘刀盘设计成盘形结构且带有很宽阔的进料口。

8根辐臂支撑的厚壁法兰连接主驱动装置，并作为前盾的连接基座。

8根幅臂由厚壁管制成。

刀具形式：（1）软土刀具（齿刀）：64把（2）双刃滚刀：14把（3）双刃中心滚刀：6把（4）边缘刮刀：16把3）刀盘驱动系统刀盘驱动系统用以驱动刀盘旋转，对土体进行挤压和切削。

主要由大轴承、大齿圈、密封圈、减速器及马达等组成。

刀盘用高强度螺栓与大齿圈连接，大齿圈即为大轴承的回转环，马达带动减速器输出轴上的小齿轮，小齿轮与大齿圈啮合，从而驱动刀盘旋转。

大轴承既承受刀盘的自重，又承受盾构掘进机的推进力，是盾构掘进机的主要组成部件。

为了获得最大的主轴承寿命，设置有密封装置，由加压润滑油系统来润滑。

盾构掘进机在开挖软弱围岩时，采用高扭矩，低转速的工况；当盾构切削硬岩时，增大流量，采用低扭矩、高转速的工况。

4）铰接装置为了使盾构掘进机适应曲线段的推进，能够灵活转向，把盾构掘进机设计成铰接式，从而易于转弯，减小曲线超挖量；并能减少顶进管片的偏压，提高隧道施工质量，也易于对掘进方向随时进行修正。

铰接装置使盾构掘进机分成前后两段，两段之间通过铰接千斤顶操作，可使盾构掘进机前后两段绕铰接中心沿圆弧面上下、左右回转，满足盾构掘进机顺利转弯和坡度的要求，使盾构掘进机转弯方便，减少曲线超挖量及对土体的扰动。

盾构掘进机铰接处设有机械限位，以保证盾构掘进机推进时前后节绝对不会脱开，并保证达到设计转角位移要求。

铰接装置设内外两道密封，以防泥水进入。

5）人行闸门气压仓在盾构掘进机密封隔板处设有一道人行闸门，闸门处有一气压仓。

当在泥水平衡工况下施工需要进入泥土密封仓内排除障碍或调换切削刀具时，先将泥泥水仓内充以压缩空气，用以疏干并支护开挖面土体，然后人员再通过气压仓的加、减压过渡而出入泥泥水仓。

6）推进系统盾构掘进机是通过沿中盾周边布置的盾构掘进机千斤顶支撑在已安装好的管片衬砌上所产生的反作用力而前进的。