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盾构机可靠性及适应性方案(一局)

目录1选型依据及原则 (4)1.1选型依据 (4)1.2选型原则 (4)2工程概况 (5)2.1工程简介 (5)2.2工程地质 (6)2.2.1 地形地貌 (6)2.2.2 气象特征 (6)2.2.3工程地质 (6)2.2.4 水文地质 (8)2.3地质分析 (10)2.3.1 迎春桥站-航都大街站左线 (10)2.3.2 迎春桥站-航都大街站右线 (10)2.3.3 航都大街站-龙桥路站区间左线 (11)2.3.4 航都大街站-龙桥路站区间右线 (11)2.4区间沿线环境 (12)2.4.1 区间沿线重大风险源 (12)2.4.2 区间沿线管线 (16)2.5区间工筹 (16)3 盾构机选型分析 (17)3.1基本功能 (17)3.2盾构机应基本良好的耐久性 (17)3.3满足环境保护的要求 (17)3.4其他可靠性的要求 (18)3.5工期的要求 (18)3.6盾构施工重难点分析 (18)3.6.1漂卵砾石地层中掘进的土仓压力和到盘扭矩矛盾及地表沉降控制 (18)3.6.2漂卵砾石层地层中掘进的喷涌及地表沉降控制 (19)3.6.3漂卵砾石层地层难以实现带压进仓换刀问题 (19)3.6.4同步注浆充填及地表沉降控制 (19)3.6.5卵石地层卡盾问题及解决方案 (20)3.6.6卵石地层刀盘刀具、螺旋机磨损 (20)3.6.7砂卵石地层掘进地表沉降控制 (20)4、盾构机选型 (21)4.1盾构机参数 (21)4.2盾构机针对性设计及设备简介 (25)4.2.1 刀盘及刀具 (25)4.2.2 主驱动 (27)4.2.3 螺旋机系统 (28)4.2.4 复合式渣土改良系统 (29)4.2.5 防喷涌聚合物注入系统 (30)4.2.6 盾壳膨润土系统 (30)4.2.7 同步注浆与二次注浆 (31)4.2.8 带压换刀保证措施 (31)4.2.9 小曲线掘进保证措施 (32)4.2.10管片拼装系统 (33)4.3盾构机履历 (33)4.4拟选盾构机使用情况 (34)4.4.1 63#、64#盾构机使用情况 (34)4.4.2 85、86#盾构使用情况 (39)4.4.3 区间换刀情况 (42)5 盾构机检修 (44)5.1项修内容 (44)5.1.1刀盘驱动系统 (44)5.1.3 螺旋输送机 (45)5.1.4 盾体 (45)5.1.6管片拼装系统: (45)5.1.7 同步注浆系统: (46)5.1.8泡沫和膨润土注入系统: (46)5.1.9 油脂注入系统: (46)5.1.10液压系统: (46)5.1.11 电气系统: (47)5.1.12高压气系统: (47)5.1.13循环水系统: (47)5.1.14 渣土传送系统: (47)5.1.15 桥架及台车: (47)5.2中铁63#盾构机检查维修情况 (48)5.2.1刀盘结构 (48)5.2.2回转中心检查修理 (50)5.2.4刀盘驱动及液压系统 (54)5.2.7 盾体 (56)5.2.8螺旋输送机的检查修理 (56)5.2.9管片输送小车、双轨梁检查修理 (57)5.2.10同步注浆系统的检查修理 (59)5.2.11 皮带输送系统 (61)5.2.12 流体系统 (62)5.2.13泡沫膨润土系统 (63)5.2.15 电路系统 (66)5.3后期保养工作重点 (67)6 盾构机可靠性和适应性总结 (68)附件: (68)盾构机适应性与可靠性评估方案1选型依据及原则根据“地质是基础、盾构机是关键、人是核心”的盾构施工理念,深入研究本工程盾构区间的地质情况、地面环境,得出需要何种类型和具备何种功能的盾构机才能满足本工程的施工需求;同时,开展对盾构选型的深入研究,使参建的各方和具体操作者深知盾构设备所具备的性能和薄弱点,面对复杂的地质情况和地面环境,能充分发挥设备的功能和技术要求以实现安全、顺利的施工目的,再针对盾构机自身所特有的局限性或薄弱处在施工前进行加强和施工中特点关注,从施工前、施工中最大可能的规避所会面临的施工风险。

1.1 选型依据(1)成都地铁3号线二三期工程土建4标盾构区间岩土工程详细勘察报告;(2)成都地铁3号线二三期工程土建4标盾构区间设计图纸;《成都地铁3号线二三期工程土建4标盾构区间实施性施工组织设计》;(3)(4)成都地铁3号线二三期工程土建4标盾构区间沿线建筑物调查情况及基础施工图纸;(5)中铁装备63、64、85、86#盾构机在成都地铁3号线、4号线和7号线适应性情况;(6)《成都地铁盾构施工管理规定》(暂行)成地铁〔2015〕126号;(7)我公司长期从事地铁盾构施工以来所积累的关于盾构选型的技术和经验,我公司在成都地铁3、4、7号线积累的施工经验和兄弟单位在成都地区盾构施工所积累的经验。

1.2 选型原则根据本标段施工任务和工筹,共需投入四台盾构机,来源于成都地铁在建的7号线,已有一定的施工履历,工程概况相似性较高,盾构设备都处于七成新。

四台盾构机都是依据成都砂卵石地层进行设计、建造的,在施工前都进行了适应性和可靠性的评审,目前已有4台盾构机已完成7号线1标的施工任务,因此本次选型是依据区间的地质条件和地面环境,提出盾构机所需具备的性能和要求,结合中铁装备63、64、85、86#盾构机的实际机况,对本标段盾构选型进行可靠性和适应性的评价。

2工程概况2.1工程简介成都地铁3号线二三期土建4标盾构工程共有两个区间,位于成都市双流区,区间隧道从星空路与成双大道十字路口的迎春桥站(原名双流北站)出发,沿成双大道往成都方向的人行道和绿化带一侧前行,在雪域酒店前向左转,穿过博大汽修厂、叁号院农家乐和迎春小区1栋后进入商都路,沿商都路在航都大街十字路口前到达航都大街站(原名迎春桥站);线路出航都大街站沿商都路前行,在时代积家家居装饰广场前右转,从广场中间的停车场穿过后沿双楠大道前行至龙桥路站。

图2.1 区间平面布置图成都地铁3号线二三期土建4标盾构工程区间数量表表2.1区间线别起点里程终点里程长短链长度(m)联络通道洞门迎春桥站~航都大街站左线ZCK08+144.900ZCK09+497.930-12.771340.2602座(1座含泵房)8个右线YCK08+144.900YCK09+499.40401354.504航都大街站~龙桥路站左线ZCK09+689.100ZCK11+092.33614.4051417.6412座(1座含泵房)2.2 工程地质2.2.1 地形地貌迎春桥站~航都大街站区间主要位于成双大道、商都路下方。

线路出迎春桥站后下穿迎春桥、三支渠,沿成双大道前行,后以一处R=350m的转弯半径拐入商都路,下穿博大汽修厂(现状低矮厂房及民房(1至4层))及迎春小区一期(砖混6层)房屋后进入航都大街站。

区间处属岷江水系II级阶地之上,为侵蚀~堆积地貌,地形开阔、平坦,线路中段建筑物集中。

航都大街站~龙桥路站区间主要位于商都路、双楠大道下方。

线路出迎春桥站后沿商都路向北前行,在商都路与双楠大道路口处以一处R=400m的转弯半径拐入双楠大道后进入龙桥站,本段区间在转弯处旁穿旺世代积家博美装饰城。

区间位于岷江水系II级阶之上,为侵蚀~堆积地貌,地形开阔、平坦,线路上方无建筑物、河流等。

2.2.2 气象特征成都市属中亚热带湿润气候区,四季分明,气候温和,雨量充沛,夏无酷暑,冬少严寒。

多年平均气温16.2°C,极端最高气温38.3°C,极端最低气温-5.9°C;多年平均降雨量938.9mm,最大年降雨量1155.0mm,年降雨日104天,最大日降雨量215.9mm,降雨主要集中在5~9月,占全年的84.1%;多年平均蒸发量1020.7mm;多年平均相对湿度82%;多年平均日照时间1228.3h,只有28%的白天有太阳;多年平均风速1.35m/s,最大风速14.8m/s,极大风速27.4m/s(1961年6月21日),主导风向NNE。

2.2.3工程地质本标段地表第四系堆积层广泛分布,表层多为第四系全新统人工填土(Q4ml)覆盖,河流周边地区分布第四系全新统冲积层(Q4al)黏土、粉质黏土、砂土及卵石土,其余地段为第四系上更新统冰水沉积、冲积层(Q32fgl+al )黏土、粉质黏土、砂土及卵石土,下伏白垩系灌口组(K2g)泥岩、泥质砂岩。

本标段盾构掘进地层主要以<3-8-3>密实卵石土为主,局部含有<3-8-2>中密卵石土和<3-4-4>密实粉细砂。

按分层依据,根据钻探揭露,本区间隧道按岩土层层序,从上至下分述如下:(1)第四系全新统人工填土(Q4ml)<1-2>人工填土:杂色,松散,稍湿。

主要由卵石、砂、黏土及建筑垃圾等无规律组成,压实程度及潮湿程度不一。

区间内普遍分布,层厚0.4~3.5m。

(2) 第四系上更新统冰水沉积、冲积层(Q32fgl+al)<3-1-2>黏土:褐黄色,土质不均,偶见角砾,可塑状,层厚 2.5~5.8m。

根据室内试验结果:天然密度ρ=1.86~2.02g/cm3,天然含水率ω=24.5~31.0%,天然孔隙比e=0.67~0.89,饱和度Sr=81.7~98.6%,液限WL=36.2~41.6%,塑限WP=17.2~22.0%,塑性指数IP=17.4~22.4,液性指数IL=0.30~0.62,压缩系数av=0.17~0.39MPa-1,压缩模量Esv=4.42~11.18MPa,基床系数KV=14.4~36.7Mpa/m,静止侧压力系数K0=0.431。

普遍分布于II级阶地表层及人工填土层之下。

<3-1-3>黏土:灰褐色,棕黄色,硬塑,土质较均匀。

厚0.7~4.7m。

根据室内试验结果:天然密度ρ=1.92~2.03g/cm3,天然含水率ω=21.0~31.4%,天然孔隙比e=0.64~0.88,饱和度Sr=88.2~98.3%,液限WL=37.5~54.4%,塑限WP=18.7~26.8%,塑性指数IP=20.7~27.6,液性指数IL=0.13~0.23,压缩系数av=0.15~0.20MPa-1,压缩模量Esv=7.94~11.05MPa,基床系数KV=26.0~36.3Mpa/m。

普遍分布于范围内人工填土层或可塑黏土层之下。

<3-2-2>可塑状粉质黏土:灰褐色,褐黄色,可塑,土质均匀,粘性一般,质纯,厚1.0~5.8m。

根据室内试验结果:天然密度ρ=1.94~2.11g/cm3,天然含水率ω=21.0~31.4%,天然孔隙比e=0.55~0.76,饱和度Sr=85.2~100%,液限WL=29.1~34.6%,塑限WP=14.8~17.6%,塑性指数IP=14.0~17.0,液性指数IL=0.29~0.64,压缩系数av=0.14~0.38MPa-1,压缩模量Esv=4.85~11.42MPa,基床系数KV=14.2~37.5Mpa/m,静止侧压力系数K0=0.760。

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