1、1江苏常熟电力有限公司取水隧道盾构掘进施工工程施工方案福建四海建设有限公司上海分公司2009-06-302第一章 人员及主要机械设备计划1、人员计划1.1 盾构管理人员配备表序 号 管理岗位（职务） 人 数1 项目经理 12 副经理 23 项目技术负责人 14 施工员 45 质量员 26 安全员 27 资料员 19 设备材料 3合计 161.2 盾构施工劳动力计划表序 号 工种名称 人 数1 起重 82 电工 43 钳工 64 机工 45 冷作工、焊工 106 测量工 1037 料工 48 吊车、行车司机 69 头部配合 2410 泥浆工及助手 611 电瓶车工及助手 612 普工 3013
2、机械配合维修人员 614 电气维护调试人员 2合计 1262、主要机械设备计划序号 设备名称 规 格 单 位 数量 备 注1 盾构机 4930（外径） 台 23 龙门吊（轨距 11.5m） 10t 台 24 电瓶车 14t 台 25 电动空压机 10m3 台 26 储气包 6m3 台 27 高压增压泵（进水） 1.82.5MPa 台 3 1台备用8 渣浆泵（排污接力） 22KW 台 24PH-609 渣浆泵（排泥）（ 75KW）台 210 泥浆转驳车 / 台 211 全站仪 KTS442/ 索加 台 312 水准仪 DS3 台 313 箱式变压器 1000KVA 台 114 箱式变压器 500
3、KVA 台 1415 水力机械 卧式 套 216 单梁电动葫芦 5t 行走 套 317 发射架 4200（内径） 套 218 后座反力架 4200（内径） 套 219 轴流风机 SDF/700 套 220 泥浆搅拌机 / 台 421 管片车 / 台 422 卷扬机 1t 台 623 履带吊 50t 台 124 振动锤 60KW 台 125 生产用车 辆 326 卷扬机 3t 台 227 潜水平底污水泵 50（扬程 34m） 台 628 潜水平底污水泵 50（扬程 15m） 台 429 农用泵 250m3 台 530 螺杆泵 3 台 631 汽车吊 500T 台 1 租用5第二章 盾构施工方案1
4、、施工部署1.1 施工现场布置在盾构施工时，现场布置管片堆场、材料仓库、沉淀池、拌浆棚及拌浆材料堆场及 10m3储水箱供拌制浆液用，沿沉井布置 10t门吊 2部作为井上、下及地面起重设备。拌浆棚采用瓦楞板封闭构筑。1.2 取水平台本工程盾构掘进均需大量用水。因此，这部分施工用水考虑采用堤外长江水源，由于大堤外的滩地比较平缓，为保证施工时在低水位能取水，考虑搭设栈桥做为取水平台，取水平台从长江引水至堤塘内，通过 3台农用泵流量250m3/h（一台备用）直接在塘内取水，由 159 法兰钢管送至大堤内现场临时水泵房内，接入临时水泵房内的高压水泵内作为施工用水。长江取水平台标高可保证在低水位时仍有足够
5、的水量。1.3 临时水泵房由于盾构施工水力机械用水要求为高压水，因此取水输送至施工现场后需采用高压泵增压，因此在施工现场设置一个临时水泵房，临时水泵房平面尺寸为7m15m，施工时根据需要可作调整，临时水泵房内安装 3台多节离心水泵（一台备用） ，用于盾构施工隧道内的水力机械供水。1.4 排泥场地布置盾构掘进过程中需要排出大量土体，根据环境保护要求，必须对泥浆进行沉淀处理，将符合要求的水循环利用，多余的水排入长江。拟在长江大堤外设泥浆沉淀池（业主协调安排） ，泥浆池上部采用围堰而成。泥浆需经过三级沉淀，上层清水排出。61.5 施工用电因为本工程工期紧张，两条盾构必须同时推进，为满足施工需求，现场
6、布置800KVA的箱变两台，另考虑盾构时应急电源，现场还布置一台 200 KW柴油发电机作为隧道内应急照明通风电源备用。其中一条盾构主要设备有：盾构机 120KW，低压水泵 22KW1，高压泵180KW1,空压机 75KW1、砂石泵 75KW1、管内通风 44KW1、充电机30KW1、转驳泵 15KW1、行车 20KW1、管内接力泵 22KW1、管内照明30KW1以上共计总容量约 633KW，需用系数取 0.8）如两条盾构同时施工低压用电总功率为 633KW20.8=1013KW。现场其它设备：电焊机、小水泵、泥浆系统、照明等共计 100KW。盾构阶段低压总用电负荷 1013KW100KW15
7、01263KW（此时办公生活区和土建施工用电约 150KW） 。管内每隔 200米设置 100A动力配电箱一只，每 10米安装 40W防水日光灯一盏，并采用二级漏电保护供电。另外由于电信号操作和安全照明等需 24V或 36V低压电，在台车配电系统中配置低压供电系统。而隧道距离约为 943米，考虑可以采用高压供电，在洞内设高压配电柜。7环 形道 路38.41910T行车台 车行车轨道2、盾构机选型2.1 盾构机选型根据目前掌握的地质资料，本工程隧道主要在2 粉砂夹粉土穿越，淤泥质粉质粘土，粉质粘土夹粉砂中掘进。土质较复杂，该土层在开挖过程中可能产生流砂、失稳现象，且将穿越长江大堤，该段对地面沉降
8、要求较高。为确保工程的安全、可靠、顺利，根据本工程的特点及经济适用的原则，结合以往类似的成功经验，我们决定本工程采用 2台改进型的网格复合平衡式盾构机，本工程采用改进型网格复合平衡式盾构机进行施工。网格式盾构前端设置格8栅，外径 4930mm，采用水力出土方式，水力出土方式掘进时开挖面土体通过格栅的挤压进入泥仓内，经过高压水流破碎后由水利机械经管道以泥水形式排出。开挖面的稳定由气压平衡开挖面土水压力通过控制胸板对开挖面的压力以及根据土层情况调整进泥闸门大小从而形成格栅内不同的土塞压力，以保持盾构前端对开挖面的压力与土层水土压力的动态平衡。网格式盾构前端压力与土层的水土压力动态平衡是通过控制盾构
9、总推力、掘进速度、进泥量，气压量的动态平衡实现的。该盾构机较适宜在细砂性土中施工，有制造成本低、操作简便，容易维修等特点。2.2 盾构主要技术参数2.2.1 盾构外形尺寸外径： 4930mm内径： 4200mm拼装间隙 252=50mm盾构长度 6800mm盾构机总重量： 110T（不包括台车设备）灵敏度 L/D 1.382.2.2 推进系统长行程千斤顶 986.7KN2150mm7短行程千斤顶 986.7KN1250mm19总推力 25654.2KN单位面积推力 1335.6KN/m2最大推进速度 4.2cm/min2.2.3 拼装机提升能力 34.5KN提升行程 800mm平移行程 105
10、0m钳口行程 100mm9回转范围 200回转速度 1.5rpm扭矩 71.95KN.M2.3 盾构开挖及出泥方式盾构推进过程中，土从网格挤入隔舱内，由布置在密封隔舱上的 12把铰接旋转水枪把从网格挤进来的泥土冲刷成泥水（禁止水枪超挖冲刷开挖面） ，再由水利机械经渣浆泵接力把泥浆水送上地面，排至堤外，高压进水及泥水输送管道均为 6无缝钢管（1594.5mm） 。为对付硬土层特增加了长臂水枪，能 360度旋转，前后伸缩至隔栅外档，提高冲泥效果。盾构胸板上共设置了 8扇闸门，均可启闭，大大增大了胸板开口率的可调解范围和水枪冲泥的范围。通过盾构头部的气压表，便于监测隔栅外气压值变化，合理控制平衡工作
11、面的气压值。用加气压平衡工作面、改变顶进速度及改变网格胸板开口率来控制地面和沉降正面阻力；为控制推进过程中隧道轴线的上浮，在隔舱内下部增加二个可开闭的小闸门，用以释放盾构下部压力，更好地控制隧道轴线。保证盾构穿过大堤时能有效地控制地面沉降，保护大堤，为防止泥浆水在盾构隔舱内产生沉淀，在隔舱底部配有搅拌装置以及旋流器，从而保证泥管的吸口通畅不阻塞。隔舱上部配一定数量的固定水枪以冲刷、稀释进土，为提高泥水系统的工作效率，排泥量与水流量比一般为 1:61:8。由于本工程纵坡坡度达到 3.15，故管道中部考虑设置泥浆接力泵。2.4 盾构主要部件的结构2.4.1 盾壳和横梁盾构壳体和横梁由大大小小的钢板
12、焊接而成，钢板厚度有12mm、20mm、30mm、40mm 等，除了外壳板 40mm为 Q235A 外，其余钢板材料均为16Mn，因此，焊接要求很高，要很好控制焊接变形，才能达到设计要求，也就是盾尾部内径误差在+5+15 范围内。2.4.2 网格和胸板在盾壳的前端设有网格和胸板装置，网格大梁焊接在盾壳上，网格大梁最大开孔为 300mm400mm，在网格大梁背面，安装有可任意折装的大小胸板及活动闸10门，以便控制正面进土量。2.4.3 密封隔舱在网格胸板的后部，设有一道密封隔舱板，使盾构切口部形成一个泥水舱，在隔舱板上装有 12把高压铰接旋转水枪，以及照明灯和观察窗，隔舱板具有气密性，可承受局部
13、气压。2.4.4 盾构千斤顶沿盾构圆周均布置了 26台盾构千斤顶，工作压力为 30Mpa，每台千斤顶推力为 986.7kN，盾构总推力为 25654.2kN，这是盾构往前推进的动力，为适应最后一块封顶块全纵向插入式管片的需要，千斤顶有两种行程，上部 7台长行程千斤顶，其行程为 2150mm，下部 19台为短行程千斤顶，其行程为 1250mm。2.4.5 管片拼装机管片拼装机采用周边支承式，是用来完成拼装管片的机具，具有回转、提升、平移、夹紧等动作。回转由 2台带制动器的液压马达直接传动针轮、针销，驱动拼装机回转，回转范围200。提升由 2台行程为 1050mm的千斤顶，最大提升能力为 34.5
14、kN；平移由 1台双节千斤顶完成，行程为 1050mm。另外还有 2台 100mm行程的千斤顶。用于夹紧管片，使管片不至于晃动。2.4.6 盾尾密封在盾尾部 850mm范围内，设有三道 WB-2型钢丝刷密封装置，第三道钢丝刷可以更换，三道密封之间由盾尾油脂泵充填满盾尾油脂，以使达到堵泥浆的目的，在盾构推进过程中，盾尾油脂泵可以不断地补充盾尾油脂而保证盾尾密封的可靠性。2.4.7 液压系统液压系统由轴向柱塞泵供油，驱动 26台盾构千斤顶、8 台活动闸门千斤顶、5台拼装千斤顶、2 台拼装机回转油马达、1 台搅拌机油马达和盾尾油脂泵，动作控制全部采用电磁阀控制，按钮集中安装在盾构操纵控制台上，拼装机千斤顶和盾构千斤顶拼装模式采用两地控制，在盾构操纵台上可控制外，在拼装机旁边也可控制，以方便管片拼装机拼装管片。
