电厂取水隧道盾构施工方案

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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2009-06-30第一章第一章 人员及主要机械设备计划人员及主要机械设备计划1 1、人员计划、人员计划1.1 盾构管理人员配备表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107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机械配合维

2、修人员614电气维护调试人员2合计1262 2、主要机械设备计划、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31 台备用8渣浆泵（排污接力）22KW台24PH-60 9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500KVA台115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

3、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租用第二章第二章 盾构施工方案盾构施工方案1 1、施工部署、施工部署1.1 施工现场布置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

4、瓦楞板封闭构筑。1.2 取水平台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的水量。1.3 临时水泵房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

5、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。1.5 施工用电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 1

6、20KW，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 1013KW100KW1501263KW（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

7、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。环形道路38.41910T行车台 车行车轨道2 2、盾构机选型、盾构机选型2.1 盾构机选型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

8、 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

9、。2.2 盾构主要技术盾构主要技术参数参数2.2.12.2.1 盾构外形尺寸盾构外形尺寸外径： 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 1.382.2.22.2.2 推进系统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/min2.2.32.2.3 拼装机拼装机提升能力 34.5KN提升行程 800mm平移行程 1050m钳口行程 100mm回转范围 200回转速度

10、 1.5rpm扭矩 71.95KN.M2.3 盾构开挖及出泥方式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，合理控制平衡工作面的气压值。用加气压平衡工

11、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盾构主要部件的结构2.4.12.4.1 盾壳和横梁盾壳和横梁盾构壳体和横梁由大

12、大小小的钢板焊接而成，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。2.4.22.4.2 网格和胸板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门，以便控制正面进土量。2.4.32.4.3 密封隔舱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

13、，以及照明灯和观察窗，隔舱板具有气密性，可承受局部气压。2.4.42.4.4 盾构千斤顶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。2.4.52.4.5 管片拼装机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，

14、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 34.5kN；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。2.4.62.4.6 盾尾密封盾尾密封在盾尾部 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。2.4.72.4.7 液压系统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

15、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。2.4.82.4.8 泥水系统泥水系统高压水由地面泵站通过 1594.5mm 高压水管进入盾构，然后经阀门控制进入 12 把高压铰接式旋转水枪，为提高冲刷效果，在操作平台上可装增压泵。通过水枪把从网格中进入泥水舱的泥土冲刷成泥浆后，由安装在车架上的射流泵、渣浆泵通过 1594.5mm 排水管将泥浆排往地面，在射流泵前装有格栅过滤箱，以防较大石块等异物阻塞射流泵、渣浆泵；渣浆泵采用电磁离合器调速，使泥水系统工作处在最佳工作点，以提高工作效率。2.4.92.4.9 供电系统供电系统（1）根据施工需要，盾构供电采用低压供电至盾构机头部和管内其他设备。（2）为保证井下盾构工作人员安全，电气设备有良好的绝缘、电器设备外壳进行安全接地、盾构内部配电柜、操纵箱的门采用翻边结构，以防水进入柜、箱内，照明电源及操作电源采用 36 伏安全用电，电磁阀控制电源采用 24 伏直流。