北京地铁 15 号线一期工程盾构施工组织设计最终版

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北京地铁15号线一期工程06标段南法信站前入地段——石门站

南法信站~石门站区间

盾构施工方案

项目经理：

项目总工：

编制：

北京住总集团有限责任公司

北京地铁15号线一期工程06标段项目经理部

目录

1编制依据 (1)

1.1 编制依据 (1)

1.1.1 图纸 (1)

1.1.2 施工组织设计 (1)

1.1.3 规范、规程 (1)

1.1.4 其他依据 (1)

1.2 编制内容及目的 (2)

2 工程概况 (2)

2.1盾构区间工程概况 (2)

2.2地面环境 (3)

2.3 工程地质 (6)

2.3.1 地质条件 (6)

2.3.2 水文条件 (7)

2.4风险源概况 (7)

2.5 工程重点及难点 (9)

3 施工安排及施工准备 (10)

3.1工期安排 (10)

3.2安全质量目标 (10)

3.3人员安排 (11)

3.4盾构施工场地布置 (12)

4 盾构施工 (15)

4.1 盾构机选型 (15)

4.2盾构机吊装、组装、调试 (19)

4.1.1盾构机吊装下井顺序 (20)

4.1.2盾构组装步骤 (21)

4.1.3盾构调试 (22)

4.1.4盾构解体 (23)

4.2 端头加固施工 (23)

4.3 盾构始发准备工作 (25)

4.3.1盾构基座安装 (26)

4.3.2反力架安装 (28)

4.3.3 轨道铺设及洞内运输 (31)

4.3.4 负环管片拼装 (33)

4.3.5洞门橡胶帘布安装 (34)

4.3.6 洞门凿桩 (35)

4.4 盾构始发施工 (36)

4.4.1 潜覆土加固 (36)

4.4.2 盾构始发112m试掘进 (38)

4.5 盾构正常掘进施工 (41)

4.5.1掘进过程中参数确定 (43)

4.5.2 盾构掘进过程控制 (49)

4.5.3盾构机到达接收施工 (55)

4.6 洞内出碴、运输及碴土外运 (57)

4.7管片拼装 (58)

4.7.1管片设计参数 (58)

4.7.2管片地上运输 (59)

4.7.3管片拼装 (59)

5 盾构过风道施工 (63)

5.1 端头加固 (63)

5.2风道洞门破除 (63)

5.3贯通掘进 (65)

5.3.1 到达掘进及盾构接收 (65)

5.3.2 接收机座安装 (66)

5.3.3 到达端洞门处理 (67)

5.3.4 贯通掘进注意事项 (67)

5.4 盾构设备检修 (68)

5.5 盾构过风道再次始发施工 (68)

5.5.1 负环加固钢支撑安装 (68)

5.5.2 风道内负环拼装 (68)

5.5.3 负环管片加固 (69)

3.5.4 二次始发掘进施工控制 (70)

5.5.6 风道内负环拆除 (71)

6 盾构过风险源施工 (72)

6.1 设计施工措施 (72)

6.2 盾构下穿迎晨桥地层加固措施 (73)

6.2.1 加固范围 (73)

6.2.2加固施工 (75)

6.2.3 迎晨桥监测 (75)

6.3 盾构过风险源施工 (77)

7 盾构施工测量及监测方案 (79)

7.1编制原则 (79)

7.2测量方案的制定 (79)

7.3盾构隧道内监控测量 (80)

7.3.1隧道内平面控制测量 (80)

7.3.2隧道内高程控制量测 (81)

7.3.3盾构机始发初始状态的测量 (81)

7.3.4盾构机姿态、管片安装的测量 (83)

7.3.5地面建筑的监控测量 (84)

7.4 监测项目 (85)

8盾构施工质量保证措施 (87)

8.1质量保证体系 (87)

8.2质量职责 (88)

8.3施工技术保证措施 (91)

8.4施工管理保证措施 (92)

8.5工程质量验收标准 (92)

8.6 盾构的日常维护 (96)

9盾构施工安全保证措施 (99)

9.1安全管理体系 (99)

9.2一般性安全管理措施 (100)

9.2.1盾构区间隧道施工安全措施 (101)

9.2.2土方及管片吊装安全措施 (101)

9.2.3机械安全保证措施 (102)

9.2.4用电安全保证措施 (102)

10 绿色施工及环境保护措施 (104)

10.1绿色施工管理体系 (104)

10.2绿色施工准备工作 (104)

10.2.1绿色施工要求 (104)

10.2.2项目部培训工作 (104)

10.2.3绿色管理施工内容 (104)

10.3现场文明施工措施 (105)

10.4环境保护管理措施 (106)

10.4.1环境保护工作内容 (106)

10.4.2对影响环境保护几个主要因素的控制措施 (107)

11风险分析及应急预案 (110)

11.1施工风险分析 (110)

11.2风险对策 (110)

11.3应急预案 (112)

11.3.1应急领导小组 (112)

11.3.2应急响应 (114)

11.3.3善后处置 (114)

11.3.4应急抢险物资 (114)

11.3.5应急抢救措施 (115)

1编制依据

1.1 编制依据

1.1.1 图纸

（1）南法信站前入地段~石门站区间（308）第一册区间结构第四分册盾构区间（下）；

（2）南法信站前入地段~石门站区间（308）第一册区间结构第四分册盾构区间（上）；

（3）南法信站前入地段~石门站区间（308）第一册区间结构第八分册区间风险源专项设计；

（4）北京地铁15号线一期工程南法信站~顺西路站区间岩土工程勘察报告

1.1.2 施工组织设计

15号线06标南法信站前入地段~石门站施工组织设计

1.1.3 规范、规程

（1）《地铁设计规范》（GB ）

（2）《地下铁道工程施工及验收规范》（GB）2003版

（3）《轨道交通地下工程防水技术规程》北京市地方标准（DB）

（4）《建筑结构荷载规范》（GB）2006版

（5）《建筑抗震设计规范》（GB）2008版

（6）《地下工程防水技术规范》（GB）

（7）《人民防空工程设计规范》（GB）

（8）《盾构法隧道施工与验收规范》（GB）

（9）《混凝土结构设计规范》（GB）

（10）《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》（CJJ49-92）

（11）《钢结构设计规范》（GB）

（12）《地铁工程监控量测技术规程》北京市地方标准（DB）

（13）国家及北京市现行的相关规范及规程。

1.1.4 其他依据

（1）《地下工程施工技术》2003.08 ，姜玉松主编，安徽理工大学土木工程系；

（2）《盾构隧道施工手册》2005.06，张凤祥主编，人民教育出版社。

1.2 编制内容及目的

（1）编制内容

本方案的编制的主要内容主要如下：

1）盾构掘进施工地面环境、管线情况及风险源情况

2）盾构机选型、吊装、组装、调试

3）盾构始发架铺设、反力架安装、洞门施工以及正常掘进施工

4）盾构施工正常掘进参数

5）盾构机掘进中土方运输方案

6）盾构到达接收施工

7）盾构过风道、风险源施工

8）盾构测量及监测

9）盾构施工风险分析及应急预案

10）盾构区间联络通道施工因现缺少降水设计图纸，本次未编制在内，拟单独组织专家论证。

（2）编制目的

本方案编制主要为盾构正常始发、盾构掘进以及盾构过风险源提供参数，保证盾构施工安全。

2 工程概况

2.1盾构区间工程概况

南法信站至石门站区间的起点里程为右K38+490.237，盾构起点里程为右K38+506.237，终点里程为右K40+999.837，区间右线总长2492m，左线总长2491.53m。本区间设置附属联络通道三座，中间风道一座（兼泵房、联络通道）。

线路区间走向基本上沿东西走向，区间走向起点始于南法信站，线间距15米，线路从南法信站东端出来后沿府前西街敷设，穿越顺义东支路后线路分开，以避开小中河桥基和东六环迎晨桥桥基，通过这两处构筑物后左右两线逐渐靠近，最后以线间距15米到达石门站。区间采用盾构法施工。

区间线路最大圆曲线为4000m，最小为2000m。

区间从南法信站以2‰下坡出站，在右K38+540处以R=3000m的竖曲线变坡为25‰入地。在右K38+840处又以R=5000m变坡为3‰缓坡继续向下敷设，到达右K39+935，

在右K39+935处以R=5000m变坡为6.376‰上坡，后在右K39+980处以R=5000m变坡为2‰上坡，到达石门站。区间覆土厚度为4.8m～14.7m。

2.2地面环境

（1）地面交通

盾构线路首先穿过一条导改路，并沿府前西街两侧穿过东支路、小中河桥、东六环迎晨桥、石门市场、顺义西二环到达石门站。

区间线路前20m在施工围挡内，主要为管片堆放场地和施工便道；围挡外为一条导改路双向车道，15m宽，车流量一般。见图1所示。

图 1 导改路现状

区间线路里程右K38+894.383~右K40+999.837上面是府前西街，府前西街为双向四车道，为顺义区主干道，车流量相对较多。

图2 府前西街现状

（2）地面建筑物

盾构区间建筑物、地下管线较多，隧道经过的范围内主要有小中河桥基、东六环迎晨桥，金百顺、老城一锅、石门市场、线路两侧房屋等永久建筑。区间线路基本沿府前西街由西向东敷设。

图3 金百顺、老城一锅

图4小中河桥

图5东六环迎晨桥

图6六层建筑

（3）管线概况

区间沿线已探明的管线众多（只列入半径大于800mm管线）：

沿着隧道东西走向布置的管线有：φ800污水管，埋深3.8m；φ1000污水管，埋深3.6m；φ1000雨水管，埋深2m；φ1200雨水管，埋深2.4m；φ1700雨水管，埋深3.9m；φ1400上水管，埋深0.5m。

垂直于隧道南北走向布置的管线有：φ1400输水管，埋深6.3m；φ2000污水管，埋深5m；φ2000燃气管，埋深6m；φ1000上水管，埋深2m；φ1630上水管，埋深3m。

地下管线详细情况见《南法信站~石门站区间地下管线调查资料》。

2.3 工程地质

2.3.1 地质条件

本次勘察揭露地层最大深度为30m，根据钻探资料钻孔及室内土工试验结果，按地层沉积年代、成因类型、将本工程场地勘探范围内的土层进行了划分。

盾构区间段的土层自上而下划分为人工堆积层（Q ml）、新近沉积地层（Q42+3ɑl+pl）、第四纪全新世冲洪积层（Q41ɑl+pl）、第四纪晚更新世冲洪积层（Q3ɑl+pl）四大层。盾构掘进断面主要处于细中沙、粉土及粉质粘土中。

根据区间地质勘测报告，土层的主要性质如表1所示：

表1 土层性质表

2.3.2 水文条件

根据区间地质勘察结果，区间赋存三层地下水，地下水的类型为潜水（二）、层间水（三）和层间水（四）。地下水详细情况见表2、表3。

表2 区间起点~里程约右K40+250段地下水特征表

表3 里程约右K40+250~区间终点段地下水特征表

潜水（二）主要接受大气降水、绿地灌溉，以及侧向径流和越流补给，以侧向径流、向下越流方式排泄。层间水（三）及层间水（四）主要接受侧向径流及越流补给，以侧向径流、向下越流方式排泄。

区间起点~里程约右K38+700段，盾构前200m主要位于潜水（二），主要含水层为细中砂②3层，里程约右K38+700~右K40+250段盾构区间结构主要位于层间水（三），土层含水层为粉土④2、细中砂⑤1。

里程约右K40+250~区间终点段盾构区间主要位于层间水（三），含水层为细中砂②3。

2.4风险源概况

盾构区间共有一级风险源一项，二级风险源十项，三级风险源三项。具体风险源及描述如下表所示：

表4 风险源概括表

2.5 工程重点及难点

（1）根据《地铁设计规范》盾构掘进覆土不小于一倍D。本工程盾构始发掘进前112m覆土深度为4.8m~6.25m（盾构机直径为6.25m），为浅覆土始发，对盾构掘进土压控制要求很高，易出现地面隆起和塌方现象。前112m盾构线路中含有上水管线、电力、电缆等管线，并包括一条导行路和穿过南法信儿童医院大门，施工风险较大。我方现对始发浅覆土段进行地层加固，以保证施工安全。浅覆土始发为本工程一大重点。《盾构始发方案》和《南法信站至石门站区间浅覆土段地层加固方案》均已进行专家论证。

（2）盾构施工中要下穿东六环迎晨桥，盾构线路从迎晨桥南北墩台之间下穿，隧道顶埋深为12m，左线距离两侧的桥桩的距离分别是1.9m和6.7m；右线距离两侧桥桩的距离分别是1.89m和6.67m。盾构施工中，对桥桩影响较大，为一级风险源。为施工中一大难点。《南法信站至石门站区间下穿迎晨桥施工方案》已进行专家论证。

（3）区间线路中含有一条直径1m超高压燃气管线，埋深约6m，与区间结构管片净距4.5m。此管线为北京市城区供气主管道，社会影响较大，为本工程重点工程。

（4）盾构区间风险源较多，其中二级风险源和三级风险源总共有14项，含有众多管线：主要包括污水、燃气、上水等管线，并需要旁穿老城一锅，下穿小中河桥、迎晨桥等建筑物。盾构施工中保证风险源的安全，此为盾构施工的重点工程。

3 施工安排及施工准备

3.1工期安排

根据盾构施工特点及总体工期要求，盾构施工左线计划2010年4月1日始发掘进，2010年9月30日到达石门站，右线计划于2010年4月15日始发掘进，2010年10月15日到达石门站，施工完毕。盾构自南法信站始发至石门站到达左右线总工期198天。具体安排如表5所示：

表5 工期计划表

3.2安全质量目标

（1）质量目标

单项工程合格率100％，单项工程优质率85％以上，确保结构群体长城杯，力争工程竣工“长城杯”。

（2）安全目标

本工程安全生产目标为：“五无、一杜绝、一创建”。

“五无”即：无工伤死亡事故，无重大交通事故和机械事故，无火灾事故， 无倒塌事故，无中毒事故。

“一杜绝”即：杜绝重伤以上（含重伤）伤亡事故，年度轻伤率控制在3‰以内。 “一创建”即：创建安全文明标准工地。 （4）文明施工目标

达到《北京市文明工地标准》要求，工程弃渣、污水排放、机械噪声控制及生活垃圾按照文明施工和环保管理办法执行，争创北京市文明样板工地。 3.3人员安排 3.3.1施工组织机构

（1）项目部组织

项目部配备具有盾构施工经验的负责人负责盾构施工，保证盾构施工的安全、质量以及文明施工，项目部组织机构如图7所示。

盾构经理:王坡技术负责人:施笋

测量部材料部盾构施工部办公室技术质量部

书记:张春瑞安全经理:赵维祥

安全部程 恕

周春宝

贺现实

王军舰

张四玺

王 坤

执行经理:杨富强

项目经理:蔡永立

设备部李勇

图7 项目部组织结构机构图

（2）工区组织

项目部为盾构工区协调管理配备熟练有经验的管理人员，以便能很好的组织施工，工区组织结构如图8所示。

工区负责人：王坡

工长：贺现实质检员：刘子杰安全员：姚根顺

设备维修：李勇

图8 工区组织机构图

3.3.2劳动力配置

盾构施工主要人员配备如表6所示。

表6 盾构施工人员配备表

单线注浆加固施工共配备27人进行注浆施工，（具体分工如表7所示）

表7注浆人员配备表

3.4盾构施工场地布置

本段盾构施工区间为南法信站~石门站区间，盾构机从南法信站始发，至石门站出井结束盾构施工。期间需在中间风道处进出洞一次，并在此对盾构机进行一次维护。盾构施工全线场地布置图见下图所示。

图9盾构施工场地布置图