北京地区地铁盾构隧道工程施工技术总结

时间：2025-04-12 07:12:49 阅读全文下载本文

北京地区地铁盾构隧道工程施工技术总结

（北京市轨道交通首都机场线东直门～三元桥区间工程）

第一章　工程概况

第一节概述

本工程为北京市轨道交通首都机场线03标段，主要工程为东直门～三元桥区间盾构2568.259m；3个联络通道（左K1+034.566联络通道、左K1+974.254联络通道、左K2+564.776联络通道及泵房）和区间风井风道。隧道设计施工起点为轨道交通机场线三元桥车站南端，终点为设在察慈小区住宅楼西南侧的盾构接收井。

第二节隧道平面

本区间有5个曲线段，东直门~三元桥方向分别为JD2（R=550）、JD3（R=1500）、JD5（R=800）、JD6（R=1000）、JD7（R=4000），线路整体呈“S”型。左线与02合同段的右线线间距为10～13米。本区间隧道平面如下图所示：

图1.1——东直门～三元桥区间左线盾构隧道路线平面示意图

第三节隧道纵断面

本区间沿盾构掘进方向以－2‰的坡度从三元桥站出发后，在K2+960.00处线路开始以－29.611‰的坡度向下前行，在K2+620.00处开始以＋6.561‰坡度上行，在K1+500.00处开始以－3.017‰坡度下行至盾构接收井。

图1.2——左线隧道纵断面示意图

第四节隧道近接环境条件

4.1临近建（构）筑物

区间沿京顺路下穿三元桥的西北孔，与三元桥扩大基础中心线水平净距0.24m，竖向净距16.3m。下穿东直门外斜街后，进入规划红线内的平房区，然后从察慈小区旁边通过到达盾构接收井。

4.2地面交通状况

本段线路下穿的三元桥是机场高速、京顺路连接三环路的节点立交，各个方向的车流在这里交汇，交通极为繁忙。

东直门外大街为二、三环之间的联络干道，现况机动车道宽度23米，为双向三车道，机非分隔带5米，非机动车道7米，道路交通繁忙。

4.3地下管线分布情况

区间沿线上方存在多条市政管线，但由于隧道埋深较深，根据以往工程经验区间施工对大部分管线的影响较小。只有一条位于三元桥东北侧横跨机场路的热力管沟由于埋深较深，控制机场线纵断。

4.4地形地貌

拟建盾构区间在K2+624处下穿三元桥，K1+150处下穿暗河， K0+800处下穿宽约6m深约 3m的亮马河。

第五节地质条件

5.1工程地质概况

本工程所在的土层，自地表以下依次为人工填土层、第四纪全新世冲洪积层和第四纪晚更新世冲洪积层。区间隧道主要穿越粘土、粉土，局部遇到粉细砂、中砂层。属于一般地质条件的地层。

第二章盾构机类型及主要技术参数

第一节盾构机类型

本工程使用的盾构机为德国海瑞克S169加泥式土压平衡盾构机，采用向开挖土体中注入泡沫的方式来改良土体，推进千斤顶为被动式铰接千斤顶。刀盘是作为“重型钢结构”针对挖掘北京土质特点设计的。主驱动的总输出功率为945KW，刀盘最大可能转速为3.0rpm。

第二节主要技术参数

主要技术参数如下：

（1）管片参数

外径6000mm

内径5400mm

片数3A+2B+1C

最大片重3.3T

水压2bar

（2）盾构参数

主机数量（前体和中体）1

直径6190mm

长度（前体和中体）4280mm

类型土压平衡

最小水平转弯半径350m

最大工作压力3bar

最大设计压力4.5bar

土压检测点5

人闸1

人闸联连法兰1

螺旋输送机上连接法兰1

盾尾1

盾尾数量1

连接形式铰接

长度3550mm

密封3层密封刷

注脂线8（2Ｘ4）

注浆点4

（3）推进千斤顶

数量16

推力28350KN

行程2000mm

推进速度80mm/min

缩回速度1400mm/min

（4）铰接油缸

铰接型式被动式

数量 14

尺寸φ180/80mm

缩进压力7340KN

行程150mm

（5）刀盘

刀盘数量 1

形式面板式

直径 6200mm

旋转方向左/右

刀具（软土层） 124把齿刀；16把周边刀

回转接头 4个泡沫管

（6）刀盘主驱动

刀盘主驱动数量 1

形式液压驱动

马达个数 8

额定扭距 4085KNm

脱困扭距 4700KNm

转速 1.50/3.00rpm

电功率 480KW

主轴承外径 2600mm

主轴承寿命 10000小时

（7）人闸

人闸数量 1

形式双人闸

长度 2000mm

直径 1600mm

工作压力 3bar

工作人员 2～3

（8）拼装机

拼装机数量 1

型式中心自由转动拼装机

夹紧系统机械式

自由度6

旋转范围+/-200o

管片长度1200mm

伸缩距离1000mm

轴向行程2000 mm

控制方式线控

（9）螺旋输送机

螺旋输送机数量1

形式中心轴式

直径700mm

电功率110KW

最大扭距190KNm

转速0至19rpm

最大出土量250m3/h

螺距600mm

伸缩可以

出土门有

（10）皮带机

皮带机数量1

驱动电力

带宽800mm

带长约45m

速度2.5m/s

最大输出能力450 m3/h

（11）后部供给系统

管片存放机1

管片吊车1

吊车轨道1

液压部件1

冷却系统1

注浆设备1

注浆泵1

控制阀2

压力测量装置5

储浆罐1

注泡沫系统1

发生器4

水泵1 ……此处隐藏54591个字……禁止任意延长停放时间。注浆时应注意检查各连接管件的连接状态，对注浆速度应严格控制，注浆压力经试验确定，一般为0.3～0.5MPa。注浆后2小时方可进行土方开挖。

CT4联络通道上方为交通量非常大的机场高速路，为保证路面安全减少地表沉降，在本段联络通道进行施工时采用双层小导管，第二层小导管打设角度为30°~ 45°。

4. 2.3土方开挖

1、联络通道土方开挖

土方开挖采用留核心土上下台阶法施工，施工时，先开挖拱部土方，开挖完成后立即进行拱部支护（安装钢格栅、喷射混凝土），并施作锁脚锚管，然后开挖核心土体，并进行下导洞的初期支护，初期支护封闭，上下台阶间距保持3.0m。开挖采用探挖的方法，即采用5m洛阳铲向前探挖，以了解前方土及地下水情况，待旁站人员确认安全不需要处理后进行开挖作业。开挖3m后，再进行地层的探挖。

开挖时以激光点控制开挖尺寸，严禁欠挖，并随时注意土体变化，做到“快开挖、快封闭”。

拱部开挖后尽早封闭，尽量减少顶部土方悬空时间，施工过程中密切注意掌子面土层情况，在地层变化处需对掌子面地层性状做描述，并作好记录。联络通道断面纵向施工步骤图参见图5-7。

图5-7联络通道断面纵向施工步骤图

4. 2. 5防水施工

联络通道的防水采用1.5mm厚EVA塑料防水板进行防水全包处理，在防水层内表面设置注浆系统，塑料防水板缓冲层材料采用400g/m2的无纺布。防水敷设前先对基面进行修整处理，然后铺设无纺布和EVA防水板，防水敷设后，在防水层表面铺设无纺布作为保护层，防水层采用无钉铺设双焊缝施工工艺。结构二衬施工前，在拱顶部位预埋注浆管，结构施工完毕后对拱顶部位进行二次注浆处理，将拱顶部位二衬与防水板之间的空隙填充密实。

4. 6二衬施工

隧道二次衬砌为钢筋混凝土结构，混凝土标号为C30，防水等级S10。

通道二衬混凝土浇注分三步进行，先浇注底板混凝土，再支立模板支撑体系浇注边墙混凝土，最后浇注拱部混凝土。纵向以8m为一段进行施工。

1、工艺流程

A、绑扎底板钢筋→浇注底板混凝土→绑扎边墙与拱部钢筋→架设模板支撑体系→封堵头模板→浇注边墙与拱部混凝土→拆模并养护。

图5-8 隧道二次衬砌施工工艺流程

B、绑扎底拱钢筋→浇注底板混凝土→绑扎边墙钢筋→架设模板支撑体系→封堵头模板→浇注边墙混凝土→分段拆除下部临时横撑绑扎边墙钢筋→浇注边墙。

2、施工方法

（1）底板混凝土施工

1）底板混凝土浇注前在两侧边墙上设置底板标高控制线，并在底板中部钢筋上焊接直立短钢筋，其上设置底板标高控制点。

2）与区间管片相接处设置变形缝，在底板混凝土浇注前将止水带固定好。

3）混凝土浇注使用混凝土地泵泵送，插入式振捣棒振捣密实。混凝土振捣时要防止破坏防水层。

4）混凝土表面使用刮杠挂平，再用木抹子赶浆，最后用铁抹子压光。

5）在底板混凝土初凝前插入一些短钢筋，用以固定边墙与拱部模板支撑体系。

（2）边墙与拱部施工

1）模板及支撑体系

A．边墙与拱部模板采用钢模板拼装，采用组合式钢管拱架、600×600碗扣式脚手架及φ48钢管配合可调支撑作为纵横向和斜向支撑，形成二衬模板支撑体系。

B．先安装钢管拱架，拱架间使用φ48钢管连接，拱架加工时在拱脚与边墙节点处采用铰接方式。再架设碗扣式支架，在边墙处横向设置φ48钢管与可调支撑，在拱部碗扣支架立杆顶部设置可调支撑，并设置φ48钢管和可调支撑作为斜撑，可调支撑与钢管拱架间横向设置5×10cm方木。

C．钢管拱架与支架架设完成后，进行模板拼装。模板采用定型钢模板，模板与钢管拱架间使用卡具与弯钩螺栓连接固定。每个施工段拱顶部设置一个混凝土泵送口，每两个泵送口间设置一根φ32钢管，钢管上端贴近防水层，作为混凝土浇注时的排气口和二衬背后注浆口；边墙每侧每隔2m设置一个混凝土泵送口。最后安装端头模板。

D．模板拼装完成后，调节边墙与拱部的可调支撑，使模板内边线与通道二衬轮廓线一致，同时拱顶模板要预留20mm的沉落量。

E．模板与支撑体系组装完成后要检查验收，包括支架的稳定性、模板的密封性、通道中心线及轮廓线。

图5-9 横通道二衬支模示意图

（3）混凝土浇注

联络通道采用C30模筑混凝土浇注。混凝土采用预拌混凝土，二次倒运到达工作面，人工入模浇捣混凝土。混凝土浇注时边墙部分从两侧浇注口灌入，要对称浇注，每次浇注的高度为50~60cm；拱顶部混凝土由顶部浇注口灌入。混凝土浇注过程中要随时检查支撑体系的稳定及模板的变形情况，发现问题及时处理。

（4）拆摸及养护

二衬摸板拆摸时混凝土强度不得小于设计强度的80%，因此拆摸时间由同条件养护试块的强度确定。拆摸后要喷水养护时间不少于7d。

（5）二衬背后注浆

二衬拆模后，混凝土强度达到设计要求后，进行背后注浆来充填二衬与防水层间的孔隙，增强混凝土的密实度，提高防水质量。利用预埋的注浆管注入水泥浆，水灰比为0.6~1.25，同时为减少水泥浆泌水，在水泥浆中掺入减水剂。注浆压力不要过高，只要克服注浆管阻力和二衬与防水层间空气阻力即可，注浆压力控制在0.3Mpa，压力超过0.5MPa时停止注浆。

第八章盾构隧道工程经济分析

第一节成本影响因素及分析

1、地质条件：地质条件直接影响施工掘进速度、刀具的磨损及更换频率、密封舱添加材料、壁后注浆量； 2、地表建筑物：建筑物的重要程度、基础及结构的完好程度、地下管线自身的完好度等因素。

第二节地面配套设备费用

1、龙门吊进、出场及基础：20万元/台;

2、浆液站进、出场及基础：16万元/座;

3、积土坑制作：15万元；

4、盾构井临时设施：30万元。

第三节盾构始发井、接收井单位造价

始发井及接收井单位造价均为200万元。

第四节标准区间隧道单位造价

盾构隧道单位工程实际造价