沈阳地铁4标盾构选型.doc

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1、第十二章盾构机1.选型依据1.1盾构选型依据和选型原则本标段的盾构选型主要依据沈阳地铁一号线（洪湖北街站～重工街站盾构区间）盾构工程招标文件和岩土工程勘察报告，参考国内外已有盾构工程实例及相关的盾构技术规范，按照适用性、可靠性、先进性、经济性相统一的原则进行盾构机的选型。1.1.1标段区间盾构施工技术条件洪湖北街站－重工街站盾构隧道长度1442.246平面最小曲线半径600m(二次性曲线700m)最大纵坡20‰左右线间距13m隧道结构底最大埋深21．039m（覆土厚度15.039ｍ）最小平均埋深14.847m（覆土厚度8.847ｍ）隧道（管片）内径5400mm管片外径6000mm管片宽度12

2、00mm计划进度7环／天根据本施工组织计划，满足业主提供的工期安排，计划本工程隧道纯掘进合计365日历天，平均每天掘进7.90m。1.1.2本标段工程地质条件1.1.2.1本标段岩性特点勘察表明，场地地表为市政路面及人工填土，勘察深度内的地层为第四系全新统人工堆积层、第四系全新统浑河高漫滩及古河道冲积层、第四系全新统浑河新扇冲洪积地层、第四系上更新统浑河老扇冲洪积层、第四系中更新统冲洪积层。本标段掘进地层主要为（④-1）粉质粘土、（④-4）中粗砂、（⑤-1）粉质粘土，局部为（④-3）粉细砂、（⑤-4）中粗砂。其中砂性土透水性强，容易出现涌水和流砂现象，从而引起开挖面失稳和地面下沉。特别是突发

3、性的涌水和流砂，随着地层空洞的扩大会引起地面大范围的突然塌陷。在穿越（④-4）、（⑤-4）层局部含有砾卵石的中粗砂、砾砂层时，容易出现由于被切削头带动而扰动地层造成的超挖和地层下沉。在穿越（④-1）粘性土地层时，应注意因粘着造成盾构设备或管路堵塞。同时由于开挖面存在两种软硬地层而由此造成的盾构在线路方向上的偏离。（④-4）中粗砂层，含砾、卵石，最大粒径达100mm。1.1.2.2本标段水文地质条件根据地下水的赋存条件、水理性质、水力性质和含水层结构特征的不同将整个区段地下水由上至下分为：第一层水赋存于第四系全新统冲积粉、细砂、中、粗砂层中，属第四系松散岩类孔隙潜水；第二层水赋存于第四系全新统

4、粉、细砂、中、粗砂层中，属第四系松散岩类孔隙承压水，含水层厚一般2.00～6.00ｍ，最厚8.30ｍ，隧道主要穿越第二层含水层，承压水头7.23ｍ～10.15ｍ，第二层含水层综合渗透系数为166.11ｍ/d，渗透性强，含水量丰富；第三层水赋存于第四系上更新统及中更新统粉、细砂、中、粗砂、砾砂层中，属第四系松散岩类孔隙承压水。各层水之间存在着水力联系，第二层与第三层水联系更为密切。地下水的补给来源主要为侧向迳流及大气降水，以人工开采为主要排泄方式，蒸发次之。1.1.2.3本标段线路的地面及周边情况本标段位于沈阳市于洪区～铁西区。线路沿沈大路及建设西路走行，出洪湖北街站后偏左走行进入绿化带，沿线

5、左侧为居民区，最近处距沈大路8号7层住宅楼约1.5米，之后线路在DK4＋700米处穿越沈山铁路，在DK5＋532.8米处穿越重工街，在DK5＋689米处距建设西路43号居民楼约4.0米。本区段隧道施工中，较困难的地段是穿越沈山铁路和重工立交桥段（DK5＋470～＋620）。因隧道在立交桥2个桥墩之间穿过，隧道结构外缘距桥墩最小距离为3.590ｍ，隧道结构底板埋深达16.278ｍ，拱顶覆土厚度为10.078ｍ左右，无须截桩。1.1.2.4本标段地面沉降量控制及掘进方向控制误差要求施工地面的变形沉降量控制在30mm以内,隆起量控制在10mm以内,推进时轴线方向误差不超过±50mm。1.2本工程特

6、点、难点对盾构机的设计要求1.2.1工程重、难点：1.2.1.1隧道穿越很大比例的砂卵石土地层本标段将穿越很大比例的粉质粘土、粉细砂、中粗砂等砂卵石土地层，部分有砾砂、砂卵石层。在地下水的影响下均会产生坍塌，在此地层中采用盾构法施工时主要考虑通过对掌子面施加一定的压力，从而保持掌子面的稳定，进行渣土改良防止形成泥饼，宜采用密闭型盾构。从刀具的配置上分析，泥水平衡盾构和土压平衡盾构由于其工作环境的要求不同，在刀具的配备上多采用先行撕裂刀、刮刀等刀具，也可以采用软、硬岩都适合的复合型盾构刀盘布置。根据上面考虑到的地质因素，在本工程中采用的盾构应该具备这样一些特点：密闭型盾构，但又能够在不同的工作

7、模式下方便的转换；能够在粉质粘土地层条件下顺利的施工，又预留掘削卵砾石层的功能，还可以方便的更换刀具。从盾构的出渣方式上考虑，一般土压平衡盾构采用螺旋输送机和编组列车的方式出渣，而泥水盾构采用管道泵送的方式出渣。本标段大部分地段为砂卵石土层地段，含有一定量的粉质粘土、粉细砂、中粗砂。所以从技术的角度看，选用土压平衡盾构和泥水加压平衡盾构，都可以满足施工要求。1.2.1.2部分地段隧道通过部分有砾砂、砂卵石层等