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1、机械与设备配置及保障措施1施工机械与设备配置原则本项目的施工机械与设备配置主要依据相关技术规范，并结合工 程施工需要，按照适用性、可靠性、先进性、经济性相统一的原则进 行配置。（1）保障进度原则，计划一次到位、分批进场。（2）满足采购文件要求、满足生产要求的原则。（3）设备良好原则。优先采用先进、高效机械和设备，提高生 产效率，保证工程质量。（4）满足安全生产、环保要求的原则。（5）就近配置原则。2施工机械与设备配置方案2.1盾构机选型和配置方案盾构机是根据工程地质、水文地质、地貌、地面建筑物及地下管 线和构筑物等具体特征来“量身定做”的。盾构施工成功的关键，主 要取决于盾构的选型，正确的选型
2、是盾构成功的关键。（1）盾构机配置计划根据XXXXXXXXXXXXX项目总体筹划，本项目拟投配置盾构机8台 土压平衡盾构机进行盾构区间掘进，确保盾构区间总体工期和风险可 控。8台盾构机全部为土压平衡盾构机，由XXXX股份有限公司调配， 完全满足盾构机进场需要。盾构机配置表序号区间名称盾构机编号拟投入使用时间备注1滨海机场站中心大道站左线1#2022年5月滨海机场站中心大道站右线2#2022年6月2中心大道站东六道站左线3#2022年5月中心大道站东六道站右线4#2022年6月3渤龙湖站春华路站左线5#2022年3月渤龙湖站春华路站右线6#2022年2月4滨海西站宁海路站左线7#2022年12月
3、滨海西站宁海路站右线8#2022年12月5宁海路站塘汉路站左线7#2022年6月宁海路站塘汉路站右线8#2022年6月(2) 隧道区间管片设计参数隧道区间管片设计参数项目参数项目参数管片内径5900mm管片外径6600mm管片环宽1200mm/1500mm管片厚度350mm管片分块6块拼装形式错缝最小转弯半径300m线路最大纵坡28%o(3) 盾构机选型依据区间隧道水文地质情况、工程要求等因素是盾构机选型的基本依 据，根据国内外盾构施工经验与实例，本工程盾构机的选型应满足以 下要求：1) 满足XX市工程施工强制要求关于盾构法隧道施工强制要求。2) 满足XXXXXXXXXXXXX项目盾构区间水文
4、地质条件要求。3) 隧道长度、隧道平纵断面及横断面形状和尺寸等设计参数。4) 周边环境条件，如地上及地下建构筑物分布，地下管线埋深 及分布，沿线河流、湖泊、海洋的分布，沿线交通情况、施工场地条 件，气候条件，水电供应情况等。5）保证永久隧道衬砌的安装质量。6）主驱动系统设计使用寿命满足掘进需求，并且具有高效的防 水密封性能。7）确保盾构机械的作业可靠性及效率。8）确保盾构机械施工质量和作业安全。9）满足施工场地及环保要求。（4）盾构机选型本工区主要根据地层的渗透系数和岩土颗粒两方面考虑，参照 XX地铁1、2、3、5、6等线路设备应用情况，优先选择土压平衡式 盾构。1）地层情况分析结合地层的渗透
5、系数进行盾构机选型。渗透系数越大，土体透水 性越强，即土中空隙越大，土体越松散；反之则土体越密实。通常， 渗透系数越大，地层含水量亦越大，即为富水地层。泥水式盾构土压式、泥水式盾构土压式盾构地层渗透系数 m/s卵石层10 -机砂砾层1 -101 -中细砂砾10我-粉细砾层-10-4 1粗砂房105 -中砂蟋10-6 -107 吊淤泥质粘土10 -淤泥10 -10 10 一粘土10-11 一1012 -地层渗透性与盾构机选型的关系图从图中可以看出，土压平衡盾构地层适应渗透系数10-4n/s以下 地层。根据XXXXXXXXXXXXX项目地质勘察资料显示，盾构穿越的主要 地层为第I海相层及第II陆相
6、层地层，局部地段揭示第III陆相层的地 层。洞身范围内地层以粉质黏土、粉土为主，局部为淤泥质粉质黏土 及粉砂。土层经搅拌（或加适当外加剂）后具备一定的流动性和抗渗 透性。本工程宜采用土压平衡盾构施工。2）盾构机主要技术指标土压平衡盾构机主要技术指标名称参数名称参数整机长度350T开挖直径6800 mm整机重量550T刀盘型式辐条式主机长度40000kN驱动功率900KW名称参数名称参数额定扭矩6400kN.m轴承直径约3m脱困扭矩7700kN.m纵向爬坡能力土 35%o最大速度W80mm/min水平转弯半径250m盾尾间隙30mm注浆系统2台柱塞泵导向系统国内知名品牌外置注浆管宜选择加泥系统泡
7、沫、改良材料铰接方式主动铰接4）盾构机各系统配置功能说明 刀盘系统盾构刀盘宜选择布置6根辐条和6个面板，面板采用非箱型结构 的厚钢板，辐条采用圆管式结构，刀盘的开口率达到技术指标要求， 渣土流动性好，有利于渣土进入土仓、同时降低搅拌力矩、预防泥饼 的形成。在稳定地层，当出土量控制出现误差导致半仓掘进时，面板 可起到部分机械支撑作用防止开挖面大面积坍塌。刀盘采用扭腿传力结构，可将推阻力均匀传递到刀盘法兰及主轴 承减少集中应力。可布置更多的法兰螺栓，减少每个螺栓的荷载增强 其可靠性。刀盘中心区域设置水冲洗系统避免土仓中心形成泥饼。刀盘中心部位配置镶硬质合金的鱼尾刀，配合鱼尾刀的中心锥结 构将中心渣
8、土排向周边进入进碴口。配合中心鱼尾刀在其他轨迹配置 切刀及先行刀，刀高高低搭配，切削效率高；刀盘外圈设置多把撕裂 刀，保证开挖直径。刀盘正面均匀分布至少6个渣土改良注入口，其中4个为泡沫喷 口，2个为膨润土喷口。喷口采用新式防堵塞设计，增加喷口使用寿 命。如果喷口发生堵塞还可从刀盘背面整体拆除，便于更换。刀盘背面在不同轨迹宜配置4根主动搅拌棒，用以搅拌土仓内渣 土，增加渣土流动性，防止土仓内结泥饼。刀盘正面及大圆环堆焊有耐磨材料，大圆环外侧焊接有耐磨钢板， 并配置12把贝壳保护刀，以确保大圆环与开挖面的间隙，增强刀盘 的耐磨性能。刀盘驱动与刀盘示意图 推进系统盾构的推进机构提供盾构向前推进的动
9、力。推进机构可采用22 组推进油缸和推进液压泵站。能够提供不少于技术指标的盾构总推力。 推进油缸在圆周方向上划分为四组区域，每组区域可单独进行控制。 通过调整每组油缸的不同推进速度来对盾构进行纠偏和调向。推进油 缸的撑靴顶在管片上以提供盾构前进的反力，推进系统22组油缸在 上、下、左、右区域的4组油缸安装有行程传感器，通过油缸的位移 传感器可实时监测分区油缸的伸缩长度及行程差。推进油缸分布示意图 铰接装置盾构机宜配置主动铰接装置，铰接装置在前盾和中盾之间，设计 有两道密封，一道为橡胶密封。铰接部位设有三种注入孔：孔用于向铰接密封加注油脂，沿圆 周各有6个，油脂采用EP2；孔向气囊注入工业空气，
10、数量1个， 在盾体左侧安装有手动球阀，紧急时可注入工业空气止水；孔紧急 情况下用于加注无污染改良聚氨酯。主动钗接装置示意图主动铰接装置密封示意图 泡沫系统盾构机要配置泡沫系统，泡沫泵功率 0.75KW，注入能力5 300L/h，设有4个注入点，采用4路管路，每个注入管采用单管单泵 设计，当刀盘喷口压力不同时，每路泡沫仍能够等量喷出，可避免掘 进时出现泥饼问题。在向刀盘注入时加泥和泡沫可共用。 膨润土系统盾构机宜配有一套膨润土注入系统。配备2个为膨润土喷口，当 需要注入膨润土时首先要主控室内打开盾体内的其中一个气动球阀， 再启动泵注入。膨润土只单独往刀盘前或土仓内加注，也可同时往刀 盘前或土仓内
11、加注。盾壳膨润土在前盾和中盾各设置了 6个注入点，可以根据实际需 要，可以把膨润土箱内装入泥浆注入土仓内。泡沫、膨润土注入系统 同步注浆系统配置要求盾构机配置同步注浆系统配置2台双柱塞泵进行注浆，可使管片 后面的间隙及时得到充填，有效的保证隧道的施工质量及防止地面下 沉。注浆泵可以将砂浆通过相应的注浆点，通过盾尾的注浆管道将砂 浆注入到开挖直径和管片外径之间的环形间隙。注浆压力可以通调节 注浆泵工作频率而在可调范围内实现连续调整，并通过注浆同步监测 系统监测其压力变化。单个注浆点的注入量和注浆压力信息可以在主 控室看到。在数据采集和显示程序的帮助下，随时可以储存和检索砂 浆注入的操作数据。 配
12、置超前地质注浆孔要求结合盾构下穿较多的风险源，选择的盾构机在盾体四周共设计12 个外插角为6的超前注浆孔，其中上部8根，下部4根，前盾隔板设 有7个水平超前注浆孔，在必要时可对开挖面前方进行超前地质加固。地层超前注浆示意图在掌子面不稳定及涌水地层，可能需要对地质进行加固，防止开 挖面坍塌造成地表沉陷。根据超前注浆的影响区域，沿中盾盾壳圆周 上半部180范围内设计10根外插角为6的超前注浆管，可对地质 进行超前钻探、注浆加固。同时在盾体压力隔板上布置7个超前注浆 孔，可通过刀盘开口往隧道正前方钻孔及加固。考虑到注浆实际扩散 作用，实际注浆加固范围会更大。 径向注浆孔要求盾构穿越本工程重大风险，尤
13、其穿越铁路、机场跑道等风险等级 较大的构筑物时，可以在盾构机盾体外周布置的径向注入管进行补充 注浆来补偿地层损失。前壳体（靠近铰接密封处）外周设置了10个固 定径向注入口，通过注入管加注膨润土或克泥效材料从而补充地层损 失或减少土体对壳体的摩擦力。径向注入管配置图 螺旋机防喷涌系统富水砂层掘进螺旋机易出现喷涌现象，前部应设置有防涌门，后 部设置有双闸门，确保在喷涌等情况下的保压能力；固定节底部设计 有120可拆卸式检修门（长2000mm），在前端叶片磨损时可对其进行 修复或更换，提高了螺旋轴对高磨损地层的适用性；前部叶片周边焊 接有耐磨合金块，筒体内径堆焊耐磨焊，增加了螺旋机的耐磨性；采 用中
14、心后部驱动，通过关节球轴承可缓解螺旋轴旋转时挠度的影响， 提高了螺旋轴的疲劳强度。 导向系统盾构机配备一套力信公司的自动导向测量系统（见图2.4.2-9）。本系统能够对盾构在掘进中的各种姿态、以及盾构的线路和位置关系 进行精确的测量和显示。操作人员可以及时的根据导向系统提供的信 息，快速、实时地对盾构的掘进方向及姿态进行调整，保证盾构掘进 方向的正确。导向系统示意图导向系统硬件由自动测量全站仪、倾斜仪、测量目标、后视棱镜、 无线电台、供电系统、机头控制盒、驾驶室控制盒、工业电脑、供电 通讯线缆等硬件和采集处理数据的软件组成。导向系统可以实现对盾 体掘进位置和姿态的即时测量与显示，显示的测量参数主要有前盾、 中盾、盾尾中心点的坐标、俯仰角、方位角、滚动角、掘进里程、环 数等。设备位置及姿态信息还通过直观、形象的主界面显示。测量所 有的原始数据及结果都被存贮到数据库中。系统可通过标准的线形设 计要素计算隧道设计轴线，并具有自动计算扭偏曲线功能。有害气体监测、报警系统配置一套便携式有害气体检测、报警系统装置（见图2.4.2-10）， 用于检测人舱内部的CHCO、CO2和O2,并具备声光报警功能。后配套部位在螺旋机处安装固定检测仪，监测螺旋机出渣口气体浓度，包含有 CH
