实习报告

南京纬三路过江通道工程施工实习报告实习人：王波单位：中交隧道局重庆轨道交通隧道工程项目部中交隧道工程局有限公司二〇一四年十二月2014年12月，局组织了第二期盾构施工培训，地点为南京市纬三路过江通道工程项目经理部，我有幸作为学员参加了本期学习，在20天的时间内，进行了泥水平衡盾构及隧道掘进技术综述、南京纬三路过江通道工程泥水处理系统、梅子洲风井工程概况、工程简介、工程难点分析、水文地质，盾构电气设备和高压供电等理论知识的学习，并进入隧道跟班学习，了解了盾构掘进、管片运输、拼装、同步注浆、口子件运输、安装、两侧混钢筋、凝土施工，通道两侧称重墙施工、二次注浆，通道上部行车板吊装、预制板安装施工等，并去了管片场，了解了管片生产场地布置及质量控制及管片的生产、制作、养护等工艺。

将本期培训期间所学进行总结如下：一、工程概况南京市纬三路过江通道是南京市重要过江通道，北起浦口区顶山镇，以双管双层X型盾构隧道穿越长江，分为S线和N线；上层为江北到江南道路，下层为江南到江北道路。

S线隧道在定淮门大街和扬子江大道交叉口附近上岸，与定淮门大街顺接，全长约7.3Km，隧道长5.33Km，其中盾构段长4.135Km；N线隧道在秦淮河口附近上岸，与扬子江大道顺接，全场约7Km，隧道长4.936Km，其中盾构隧道段长3.557Km。

南京市纬三路过江通道工程具有如下特点：采用Φ14.93m泥水气压平衡复合盾构机进行盾构隧道施工，盾构直径超大，开挖直径可达到14.98米；隧道最深处到江面约74米；设计最高静水压力达到7.4bar；盾构一次掘进距离长，S 线4140m，N线3533m；江底盾构覆土厚度浅，N线隧道上方覆土厚度最浅处不足1倍洞径；地质条件复杂，需穿越卵石层、泥岩层、砂岩层，同时沿线需穿越桩群和风井。

二、泥水平衡盾构2.1、泥水平衡盾构基本原理泥水平衡盾构是在机械式盾构刀盘的后侧，设置一道封闭隔板，隔板与刀盘间的空间定义为泥水仓舱，把水、膨润土、及添加剂混合制成的泥水，经输送管道压入泥水舱，待泥水充满整个泥水舱，并具有一定压力，形成泥水压力室。

通过泥水的加压作用和压力保持机构，能够维持开挖工作面的稳定。

盾构推进时，旋转刀盘削切下来的土砂经搅拌装置搅拌后形成高浓度泥水，用流体输送方式送到地面泥水分析系统，将碴土、水分离后重新送回泥水舱，这就是泥水气压平衡盾构法的主要特征。

2.2、南京纬三路泥水平衡复合式盾构机南京纬三路越江隧道工程采用开挖直径Φ15.02m泥水平衡复合式盾构机，设计满足施工水压达0.77MPa，石英含量高达50％的砂卵层、强度可达120MPa 的岩层、粘土层、特别是上软下硬的复合地层施工技术要求。

盾构机全长133m，分为盾体和后配套设备两部分，其中盾体长度为14.58m，包括切口环、承压环、盾尾三部分组成，气垫舱则位于切口环内，通过高压气体平衡开挖面土体的稳定性；后配套分3节台车，采用衍架结构，台车之间通过连接销和牵引油缸连接。

按工作内容和性质主要可划分为刀盘、推进系统、拼装系统、同步注浆系统、环流系统、管片运输系统、空气系统、冷却系统、润滑系统等。

2.3、泥水盾构施工的特点1）在易发生流沙的地层中能稳定开挖面，可在正常大气压下施工作业；2）泥水传递速度快而且均匀，开挖面平衡土压力的控制精度高，对开挖面周围土体的干扰少，地面沉降量控制精度高；3）盾构出土，减少了运输车辆，进度快；刀盘、刀具磨损小，适合长距离施工；4）刀盘扭矩小，更适合大直径盾构隧道施工；5）适用于软弱的淤泥质黏土层、松散的砂土层、砂砾层、卵石层和硬土的互层等底层，特别适用于地层含水量大、上方有水体的过江隧道和海底隧道。

2.4、泥水平衡盾构工作原理泥水气压平衡式盾构机适用于地下水压大（一般0.25-0.3Mpa以上），土体渗透系数大的地质状况。

依靠泥水在切削面形成泥膜，通过加气压来调整泥水的压力达到切削面的稳定，其特点是泥水输送系统不参与压力调节。

其压力舱由泥水舱（开挖舱）和气垫舱组成，通过改变气垫舱的压力，间接调整泥水舱的工作压力，这种控制方式反应灵敏，控制精度高。

泥水舱内部的泥水在压力作用下，能够迅速渗入开挖面形成泥膜。

由于泥水输送系统不参与压力调节，因此，可以选用更大功率的输送泵将开挖的渣土以泥浆的形式泵送至隧道外，可以选用大管径的输送管，具有作业效率高、环境清洁的特点。

地面需要设置泥水处理系统，以供给适合的泥水，处理切削出的渣土。

泥水平衡盾构由刀盘系统、推进系统、拼装系统、同步注浆系统、环流系统、管片运输系统组成。

纬三路泥水平衡盾构机刀盘系统刀盘刀具的配置情况刀盘采用辐条—面板式，开挖直径达15.02m，开口率25.7%。

其主要材料采用合金结构钢Q345B，结构表面焊接耐磨板（HARDOX500），辐条及面板厚度100mm，外周圆弧板厚度120mm。

驱动方式采用电机驱动（250KW×6P×690V ×40Hz×15个）。

中心回转接头配置液压油管和磨损检测线路，可以实现刀盘部分刀具的动作以及刀具磨损情况分析。

盾构机在粘土层、砂层中掘进时，主要依靠先行刀和可更换式切削刀挖掘软土（距离面板高度为200mm），刀具可通过磨损检测装置检查，当需要更换切削刀时，可采用常压换刀方式，作业人员通过常压通道进入密闭辐条内，按作业流程更换切削刀。

盾构机穿越砂卵层、岩层前，先加装刀座将切削刀回缩100mm。

此后，掘进过程中主要依靠辐条面板上预装滚刀挖掘岩土（距离面板高度为160mm），并且面板布置38把备用可推出式滚刀，与面板高度齐平。

当检查滚刀磨损严重时，可通过带压换刀方式进行滚刀更换。

刀盘驱动滑动装置通过对盾构机刀盘—驱动部深化设计，创新研制出刀盘—驱动部滑动装置，运用其功能特性，使刀盘整体脱离开挖面土体。

不仅在刀具更换过程中，给新刀具留有足够的余量，减小刀具安装阻力；而且在盾构施工中可作为刀盘脱困应急方案。

当刀盘扭矩达到上限时，通过该系统可减少掌子面土体作用在刀盘上的扭矩，使盾构机恢复到正常掘进工作中。

滑动装置工作机理是通过液压油缸（4000KN×150S×35MPa×24个）作用于驱动部，使总重达1000T刀盘—驱动装置整体纵向移动100mm，通过锁紧油缸（17KN×280S×14MPa×24个）实现滑动装置制动功能。

纬三路泥水平衡盾构机推进系统推进系统泵单元由4个液压泵，1个先导泵组成.通过若干电磁先导液压阀块控制流体介质的流量、方向、压力三个参数，从而实现油缸的伸缩功能。

本盾构机采用58根（29组）液压油缸，分为上、下、左、右四个区域，油缸最大行程3200mm，通过检测NO1、NO15、NO29、NO44号油缸来测定该区油缸行程。

每组油缸端部设有万向接头撑靴，表面加装防护板。

当盾构掘进时，运用油缸撑靴与管片之间反作用力，为盾构及后配套设备提供前进动力。

纬三路泥水平衡盾构机拼装系统管片拼装机是隧道施工用的盾构掘进机中的重要部件之一。

可以用于安装预制好的钢筋混凝土管片以及铺设1#台车轨道船底板。

盾构机向前掘进后,必须用管片拼装成隧道衬砌,以此保护开挖好的隧道表面土体稳定性。

管片拼装系统由中心支撑回转机构、水平行走机构及径向油缸伸缩机构等组成。

管片的对中、就位则通过真空吸盘来调整拼装精度。

从而实现平移、回转、升降、偏转、俯仰、横摇6个自由度。

连锁保护装置设置，平移油缸行程3272mm，k—segment，伸缩油缸行程2000mm，k管片行程500mm。

纬三路泥水平衡盾构机注浆系统注浆装置位于1#台车中间，主要包括三个注浆泵、浆液箱及管路等组成。

盾尾注浆管共计12个（6用6备）均匀分部在盾尾上。

盾构机掘进时，注浆泵将浆箱中的浆液泵送至盾尾同步注浆管，浆液凝固后就可以起到稳定管片和地层的作用。

为了适应掘进速度的快慢，可根据盾尾压力来控制注浆量的大小，同步注浆时，应注意以下两点，一是保证盾尾油脂密封不会被击穿，管片不会受到过大的压力，二是保证周围土层较小扰动。

本系统采用自动注浆方式，预先设定好注浆流量值，当盾构机掘进时，自动进行盾尾注浆。

纬三路泥水平衡盾构机环流系统作为泥水盾构机，环流系统对切削岩土外排起到至关重要的作用。

通过送泥泵将新浆送至刀盘泥水舱内，刀盘及搅拌棒将切削岩土与浆液搅拌混合，通过排泥泵将流体介质外排至地上泥水处理系统。

本隧道采用送泥泵2台、排泥泵3台，20英寸泥浆管若干，操作泥水控制阀可实现正循环、反循环、旁通循环三种模式。

其中，泥水舱作业面内主送泥管分成4个（10英寸）进浆管及中心回转周围6个（6英寸）冲洗管路；主排泥管1路(20英寸)，并且设计2个备用排泥管路，在盾体内碎石机后方与主排泥管路交汇。

纬三路泥水平衡盾构机管片运输系统管片行车为满足南京市纬三路越江隧道泥水气压平衡复合式盾构机同步施工专用管片与口子件起重搬运系统的需要，对于超大型盾构机专用的管片搬运装置系统，在设计中首创使用起重桁架式结构，根据不同管片的特点，设计了三种管片搬运行车，双管片行车安装在2#台车桁架的上方，桁架内中部为口子件吊车，前下方为单管片吊车；设计上要求三部吊车有联锁保护功能，并能满足隧道内复杂作业条件。

口子件行车该行车位于2#台车下层，最大起重量为20T，每次可拼装一块箱涵，通过行车将运输车上的箱涵吊起运输至安装位置后，通过液压马达旋转90°，结合横向移动油缸调整其基准位置及标高，箱涵之间通过螺栓连接。

箱涵安装完成后，两侧钢筋混凝土浇筑，并按期养护一定时间。

确保盾构三#台车行走机构强度要求。

双管片行车双管片行车作为管片运输系统中重要设备，最大起重量为40T，每次可搬运两块管片，节省管片运输时间。

工作时，由2#台车后端起吊，通过台车内部运输至前端，将管片放置在单管片接收平台上。

整个运输过程可以实现人工及半自动两种控制方式。

单管片行车该行车位于1#台车后部，主要用于油脂搬运及接受平台上管片的转移，最大起重量为20T，每次可起吊一块管片。

当行车起吊接收平台上放置的管片时，运用液压油缸实现管片开启和闭合，运用旋转马达将管片整体旋转±90°。

通过液压系统还可以调整管片位置精度，并放置在管片供给装置末端接收段。

管片供给装置该装置位于1#台车下方，船底板上方，通过牵引油缸与盾构台车连接。

装置末端可接收单管片行车输送的管片，运送方式通过集成液压千斤顶群整体移动管片。

此外，为了防止管片破损，加装橡胶等保护材料。

在盾构机掘进时，整个装置可储存一环管片，通过有线界面可控制管片供给装置的前进、后退和搬运速度。

纬三路泥水平衡盾构机泥水处理系统筛分压滤系统制浆系统调浆系统泥浆处理系统由筛分系统、压滤系统、制浆系统、调浆系统等构成，通过管路连接使各系统单元组合在一起，达到盾构机泥水循环泥浆指标要求的目的。