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1、深圳地铁7号线7301-1标 茶珠区间盾构下穿大沙河安全专项施工方案茶珠区间盾构下穿大沙河安全专项施工方案第一章 工程概况1.1工程的位置和范围茶光站珠光站区间右线起始点里程为DK3+230.162DK4+126.525,区间长度896.363m;左线起始点里程为DK3+230.162DK4+058.775，区间长度804.049m。区间左右线均设一条平曲线，曲线半径为400m。本区间自珠光站出站后沿龙珠大道行进，然后下穿大沙河，最后转至沙河西路下方，到达茶光站。在YDK3+608.7YDK3+758位置隧道从大沙河底下通过，过大沙河处，最小覆土厚度6.93m。大沙河图1.1-1 茶珠区间穿越
2、大沙河平面图1.2过大沙河段工程概况本区间盾构机需下穿大沙河，里程ZDK3+642.000ZDK3+700（239环277环）,YDK3+660.000YDK3+715.000（274环311环）。施工安排尽量在枯水季节。1.3过大沙河段工程地质和水文地质概况1.3.1过大沙河段工程地质概况在大沙河段隧道洞身经过地层依次为素填土、粗砂、砂砾、砾质粘性土、全风化花岗岩、隧道掘进时易产生涌水、坍塌事故。（2）根据过大沙河断面资料，左右线盾构机主要穿过砾质粘性土、全风化花岗岩。隧道最小覆土厚度6.93m。具体见下图所示。图1.3-1 大沙河段左线盾构隧道地质纵剖图图1.3-2 大沙河段右线盾构隧道地
3、质纵剖图1.3.2过大沙河段水文地质概况本区间地下水按赋存条件主要为孔隙水及基岩裂隙水。孔隙水主要赋存在冲洪积砂类土、残积砾质黏性土、砂质黏性土、全风化花岗岩中，基岩裂隙水赋存于强风化及中等风化花岗岩中。本次勘察期间稳定地下水位埋深0.009.00m，水位高程-0.137.38m，水位变幅0.502.00m。 地下水总的径流方向为由北向南。地下水的排泄途径主要是蒸发和以径流方式流入河水。补给来源主要为大气降水、河水及地表水的渗透。第二章 施工重、难点分析根据工程地质及水文地质情况，盾构掘进通过大沙河段施工有以下几个难点：（1）大沙河距隧道顶的距离小要求盾构掘进连续、快速，对施工组织要求高。（2
4、）由于水系连通，有可能因水压过高而造成喷涌、盾尾漏浆、漏水及管片上浮。对盾构掘进姿态控制要求高，盾构施工难度大。（3）地层软硬不均，对刀具磨损大，防止刀盘结泥饼、合理设定掘进参数、刀具配置等尤为重要。盾构机掘进大沙河段隧道主要穿过砾质粘性土、全风化花岗岩。软硬不均，盾构掘进过程中对刀具的磨损大，如何进行合理的刀具配置，防止刀盘前方形成泥饼或刀具发生非正常磨损；如何在掘进过程中设定合理的盾构掘进参数，保护好刀盘、刀具，减小刀具的磨损，保证盾构掘进顺利进行，是本段盾构施工的难点之一。（4）换刀位置选择及换刀作业风险大。在过大沙河段时，需进行一次，如何选择适当的换刀位置，制定安全、合理、可靠的换刀方
5、案，从而保证换刀工作的安全、快捷是本段盾构施工的一大难点，考虑提前对联络通道进行加固，在联络通道的位置进行换刀，保证顺利掘过大沙河。第三章 总体思路及安排3.1盾构机大沙河的原则保持盾构机连续、快速掘进。 3.2三大保证（1）保证设备状态良好：盾构机等待通过联络通道对盾构机进行全面的维修保养；通过联络通道期间检查刀盘和检查盾尾刷；进入大沙河前进行刀具检查和更换；（2）保证技术措施得力：做好防喷涌、防结泥饼、防河底沉降、防注浆管堵塞、防钻孔透水等影响盾构连续掘进问题的技术措施；做好全分化花岗岩段和河堤保护、注浆管理、施工监测等保证施工安全的技术措施。（3）保证施工组织合理：加强领导，落实责任，充
6、实技术管理和施工力量，提供科学合理的施工指导，及时下达技术交底。3.3总体安排根据大沙河段工程地质和水文地质条件及盾构施工特点，该段施工总体安排如下：进入大沙河前在左线里程为左DK3+783.000（联络通道位置）进行刀具检查和更换进入大沙河段掘进继续掘进到达茶光站盾构机解体吊出珠光站始发右线里程为右DK3+773.000处（联络通道位置）进行刀具检查和更换进入大沙河段掘进继续掘进到达茶光站。左线盾构机过大沙河（约58米）时间为2014年3月底，每天进尺15米，4天通过，右线盾构机过大沙河（约55米）时间为2014年9月份底，每天进尺15米，4天通过。第四章 主要技术措施根据大沙河段的工程地质
7、和水文地质特点，并结合其它类似工况的施工经验，认真研究过大沙河前的准备工作和过河掘进的各项参数，初步掌握盾构施工特点及对不同地层的适应情况，研究、总结出不同地层盾构机刀具的合理配置及掘进参数；使各项准备工作充分，施工措施安全、到位。在过河前对盾构机进行一次全面的保养检修、更换刀具，安装保压泵渣系统，为过大沙河做好充分的技术准备。4.1盾构机过大沙河前准备4.1.1联络通道进行加固 通过预先对联络通道进行加固，外围为800的素混凝土桩，内部600450旋喷桩加固，加固平纵断面如下图所示;800素混凝土桩图4.1-1加固平面图图4.1-2加固纵断面图4.1.2盾构机过大沙河前的维修与保养保持大沙河
8、的连续、快速掘进是保证过河安全行之有效的方法，而保证盾构机及配套设备的正常运转是连续掘进的重要前提，因此在过大沙河之前将对盾构机进行全面的维修、保养。其中保证盾尾和中间铰接部位的密封性能完好是盾构机维保工作的重要内容。 盾尾密封检查与维护当盾构机进入停机维修前，调整好盾构机的姿态，使盾构机处于最佳掘进状态，在逐个油缸撑靴上安装一长350mm的撑块，然后顶上管片，全部安装完毕后，继续掘进，直到露出第一排盾尾密封刷为止，根据磨损情况，决定更换或不更换，在密封刷钢丝内抹满密封脂，然后安装管片，同时取下撑块。盾尾密封脂必须在每次起动前以及推进过程中不间断注入。如果密封中缺少润滑脂，则盾尾注浆注入的浆液
9、会透过密封并填充密封间隙，导致密封失效。如果停驻时间较长，应注意不要让密封件被加注的砂浆所固结。为避免这种情况的发生，有必要在砂浆粘结前，将隧道掘进机向前位移若干厘米，并使用尾部密封脂填充当前间隙。要定期检查盾尾密封，尽量防止盾尾转弯角度过大。 铰接密封漏水应急处理如发现铰接漏水，首先盾构机停止掘进，把膨胀型应急密封充上气，用于阻挡水侵入，把螺钉上紧，最后放掉膨胀型应急密封内的气体。尾盾铰接密封示意图如图4.1-3所示。图4.1-3尾盾铰接密封示意图 其它部位的维修与保养要对盾构机的液压、电气、水循环、润滑、注脂、注浆、泡沫、铰接等系统进行检修，重点内容包括：空压机的检测与维修、螺旋输送机闸门
10、检测与维修、注脂系统的检测与维修、管片拼装机的检测与维修、泡沫系统的检测与维修、对液压系统进行状态监测。检查泵、阀、马达、油缸、油管路的工作状态，对异常元件提前进行更换。盾构机液压系统的状态监测实际上是液压系统参数的监测，盾构机液压系统工作状态的参数是系统的工作压力、温度、流量以及运转时的声音等。液压系统正常工作时，系统参数都工作在设计和设定值附近。每天都要对这些参数进行检查，当这些参数的范围突破后，可以认为故障已经发生或将要发生。 检查备件情况增加空压机、螺旋输送机闸门、盾尾密封、注脂系统、泡沫系统、铰接密封的备件。4.1.3过大沙河段刀具配置与换刀作业(1)刀具配置大沙河段盾构隧道主要穿过
11、砾质粘性土、全风化花岗岩，盾构机掘进通过大沙河段刀盘配置4把仰角刀，31把单刃滚刀，52把切刀，8把弧形刮刀，1把超挖刀。具体见图4.1-4。4.1-4刀盘刀具布置图(2)换刀位置选择 换刀位置选择原则通过对沿线地质情况的分析和刀具磨损情况的预测，充分考虑到无气压换刀和气压换刀方式的适用条件，尽量避免在围岩含水量大和需带压作业地段进行换刀作业。在盾构机到达预定地段后进行换刀作业，根据开仓检查情况确定是否需要对刀盘进行维护、更换磨损的刀具及清除泥饼作业。所选检查及换刀的作业地点具备以下条件。（1）检查及换刀地段的隧道围岩较均匀，力学性质较好，自稳性强；（2）检查及换刀地段隧道埋深合适，且覆盖层无
12、不良地层。（3）换刀作业前，根据盾构机的运转情况，对其进行部件检修、维护，确保盾构机的正常运转。在加压条件下进行刀具更换作业时，必须按照加压换刀操作规程作业。 过大沙河前刀具更换盾构机在进入大沙河前，左线里程为左DK3+783.000和右线里程为右DK3+773.000处（联络通道位置）开仓换刀。经检查后对正面滚刀磨损超过10mm的刀具进行更换，边缘滚刀磨损超过5mm的刀具进行更换，并保证其它刮刀和小齿刀的完好。(3)换刀作业 换刀作业内容检查及更换刀具的作业内容包括：（1）检查刀具是否损坏及刀具的磨损情况；（2）检查刀盘耐磨层的磨损情况；（3）刀具安装部件如楔块、安装块、螺栓保护帽是否松脱或
13、损坏；（4）更换已经磨损的刀具；（5）检查刀盘是否粘结泥饼、并清除。 换刀前的材料、设备准备更换刀盘上的滚刀时,需要以下辅件:钳子、起吊装置、加长杆、装配平台、扭矩扳手；照明灯为24V白炽灯，34只；蓄电池应急照明灯23只；小型抽水泵2台；人员进入土仓内需用安全带、绳索、套鞋等。 常压下换刀操作规程盾构机将要抵达计划换刀位置前的掘进采用慢速推进和慢转刀盘的方式掘进，以减小盾构机对开挖仓工作面土体的扰动。同时采用凝固时间短的浆液进行同步注浆，并利用吊装螺栓孔对连接桥附近的成形隧道进行二次补注浆，以增加盾尾附近成型隧道的稳定性。采用转动刀盘和敲击盾壳的方式防止注浆浆液与盾尾固结在一起。在盾构机停止
14、推进后打开承压壁上的卸水孔进行排水并记录水流量，报监理审批后实施刀具的检查及更换作业。（1）检查及更换刀具前的准备工作1）排出土仓内碴土，打开人闸上部的阀门，使土仓内外压力平衡，释放土仓异味；2）对加压系统进行检查，保证其功能正常；3）对盾构机各系统进行检查，保证其功能完好；4）对进行换刀的操作人员进行换刀前的技术交底，对换刀的操作程序、安全事项等进行详细的交底；5）准备好需更换的刀具及其附件如螺栓、锁块等；6）准备好照明灯具、小型通风机、风镐、潜水泵、风动扳手、葫芦、木板、安全带等材料、工具及电焊机等机料具；（2）换刀作业步骤工作人员进入土仓后，清洗上部分刀具，然后在刀盘背面用卡尺检查刀具的
15、磨损情况。按照下列步骤进行滚刀更换：1）将钳子夹在滚刀的周边上，拧入吊环螺栓并使用链条予以固定，防止以外打开或坠落。2）使用一个加长杆拆卸滚刀楔子及螺母。松开固定杆螺母，并向前推动楔子，直至其转动90度并可以向后拉动为止。3）固定装配平台，并确保其得到正确的定位。4）首先通过钳子，沿被拆卸的楔子方向，横向拉动滚刀，然后向后拉动至装配平台，并使用起吊装置提起滚刀。5）清理滚刀刀座，并按相反顺序的步骤安装新滚刀。6）更换滚刀后，将固定杆的螺栓紧固至规定的力矩。盖形螺母和锁止螺母一样，起到锁止螺栓并保护，螺纹的作用。在刀具更换完成后，可清理土仓，关闭仓门。人员退出后试转刀盘若干圈后，再安排人员进入土仓复紧刀具，确认上紧后，退出土仓，关闭仓门。（3）作业安全措施1）对参加的人员进行安全交底，人人做到心中有数，对进行换刀的操作人员进行换刀前的技术交底；2）保证充足的照明，准备好换刀所需的材料、工具及机料具；3）对可能发生的突发事件作好充分的估计及应对措施；4）换刀前对刀盘前方的工作面进行认真细致的检查，确认地层条件稳定的条件下进行换刀，在换刀过程中对工
