南水北调输水隧道盾构快速掘进技术.pdf

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1、隧道与地下工程器Tunnel&UndergroundEngineenng南水北调输水隧道盾构快速掘进技术郑青(北京市政建设集团有限责任公司，北京100048)摘要：以北京市南水北调配套工程团城湖至第几水厂输水工程第4标段隧道施工为例，进行土压平衡盾构快速掘进技术研究。论述了盾构配套设备的选型、盾构施工工艺分析以及盾构快速掘进的技术措施。关键词：隧道；盾构；掘进；工艺中图分类号：文献标志码：B文章编号：1009—7767(2010)03---0105--06ARapidExcavationTechnologyofSh

2、ieldTunnelingforSouth-to-NorthWaterDiversionConstructionZhengQing目前盾构施工技术已广泛应用于地下丁程。加快盾构施工速度能有效地缩短T程建设周期，节省下程造价，意义重大。有必要对土压平衡盾构快速掘进技术进行研究，并将研究成果总结提高，进而形成一套盾构快速施工工法．所形成的研究成果和实践将为北京地铁建设和其他地下工程提供借鉴。1工程背景团城湖至第九水厂输水工程是北京市南水北调配套丁程的重要组成部分。其主要任务是实现向第九水厂南水北调及输送河北4座水库的来

3、水。该工程第4标段桩号4+183—8+066，全长3883m。主要包括输水隧道、盾构双向始发井、盾构接收井、3座二衬施工竖井、5座排气阀井和末端排空以及分水阀井与排空管等工程。初衬为30cm厚C50预制管片，宽度为1．2m。二衬为30cm厚C30W10F150模筑混凝土．衬砌后直径4．7m。该标段由两台p6．14m加泥式土压平衡盾构机．自双向始发井向东西分别进行掘进，隧道西起圆明园东路，沿清河北岸铺设，在八达岭高速公路东侧的南马坊村穿越清河到达清河南岸。至盾构接受井。沿途依次下穿老圆明园东路、北京体育大学南门、城铁

4、13号线高架桥、京包铁路、毛纺厂路、清河镇路、八达岭高速公路、清河等。隧道主要处于黏质粉土层以及细砂层中。地下水位高于盾构隧道洞顶4"--6Ill左右。2盾构设备该标段使用的两台盾构机是13本IHI(石川岛播磨重工业株式会社)生产的勿6．14m加泥式土压平衡盾构机。要达到快速掘进的目的，盾构设备是最为基本的因素，首先盾构机应该有较快的推进速度。并且有和最快速度相匹配的注浆系统、加泥系统、加泡沫系统、监测系统及管片拼装系统I“。由于该工程的盾构机已经确定。不需要重新选型。所以笔者只研究在现有盾构机条件下如何实现快速掘

5、进。3盾构快速掘进技术研究根据投入的盾构设备能力。盾构正面连续推进速度最快可达到80mm／min，即4环／h．连续不问断的管片拼装速度约为2环／}l。但实际平均掘进速度只有约10环／d：初步分析表明：选择合理的配套设备．优化盾构施工组织中的交通运输是解决盾构施工速度的关键。应通过施工工艺优化，使得正面推进速度、土方运输、管片运输、管片拼装达到最佳配置，减少各施丁环节因工序交叉、等待、停顿等造成的人工、时间的浪费，从而有效地节约人力物力资源。充分发挥现有设备的效能，加快盾构掘进速度。3．1主要配套设备设施的选择1)配

6、套设备设施应具备的条件为了达到快速掘进的目的．盾构配套设备应具备以下条件：①电瓶编组车能将1环的碴土l趟运出，并且能2010第3期(5一)第28毫啼荭投木一盯105器隧道与地下工程Tunnel&UndergroundEngineering将1环的管片1趟运到盾构作业面，还要具有较快的运输速度：②龙门吊在满足最大起吊质量的前提下具备较快的提升速度：③地面浆液配置系统要满足盾构全速推进时注浆浆液的供应：④地面集土坑的容量要满足盾构快速掘进的要求。2)电瓶车及编组车辆选型①出碴量计算计算每环出碴方量：V碴=盯d2／4xL

7、xn=,rrx6．142／4x1．2x1．2=42．6m3式中：y碴为每环计算出碴方量，m3；L为每环管片宽度，m3；rt为松散系数，取1．2。每环出碴质量：M十=py碴=1．5x42．6=63．9t式中：肘为每环出碴质量，t；P为当地碴土密度，t／m3，取1．5dm3。②电瓶车牵引质量为了节约土方运输的时间，隧道内土方运输采用电瓶车l趟运至始发井内。始发井内设道岔和车场，每台盾构机配备两套电瓶车组。交替使用。考虑到盾构作业面的空间限制，每列电瓶车的长度不宜过长，由1个电瓶车和6个平板车组成，其中4个放土箱，2个放

8、管片(见图1)。每个土箱的有效容积约为11m3。36006∞3600．60n37∞．600．3700．600．37006003700管片车JJ管片车J碴车lJ碴车I磕车J电瓶车图1电瓶车连接示意图每节碴土车白重参数：M碴牟=2M平饭十肘4=1．5+1．5=3t式中：M硪车为碴车自重，t；肘平板为碴车的平板车自重，t，按标准取1．5t；M斗为碴车的碴斗自重，按