盾構(gòu)全斷面穿越玻璃纖維筋地下連續(xù)墻建議書

1、.上海市基礎(chǔ)工程公司質(zhì)量、環(huán)境和職業(yè)健康安全管理體系課題建議書SF/QESr3527課題名稱 盾構(gòu)全斷面穿越地下連續(xù)墻施工技術(shù) 起 止 年 月 2014.72015.12 課題建議人 韓建 張良 建議書編制人 韓建 2014 年 7 月 1 日編寫填 寫 說 明一、建議書編制應(yīng)根據(jù)本提綱要求，逐項(xiàng)認(rèn)真編寫，表達(dá)要明確嚴(yán)謹(jǐn)，字跡要清楚易辨。外來語同時(shí)用原文和中文表達(dá)。二、課題建議書編寫請(qǐng)使用A4紙。四、報(bào)送公司書面材料一份（特殊情況，另定）和電子文本一份。電子文本通過網(wǎng)絡(luò)遞交。課題建議人必須確保書面材料和電子文本的一致性。課題建議書一、趨勢判斷和需求分析國內(nèi)外現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢（含知識(shí)產(chǎn)權(quán)狀況

2、和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)狀況）；經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展需求；科學(xué)技術(shù)價(jià)值、特色和創(chuàng)新點(diǎn)。1. 國內(nèi)外現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢隨著城市地鐵網(wǎng)絡(luò)的不斷完善，合理充分地利用地下空間變得越來越重要。特別是隨著地鐵網(wǎng)絡(luò)的逐步形成，各線之間的換乘節(jié)點(diǎn)施工將使一些后建的地鐵隧道不得不全斷面穿越已建地鐵隧道或其它地下結(jié)構(gòu)設(shè)施的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，給工程的順利施工帶來較大的難度，如何保證盾構(gòu)順利穿越圍護(hù)結(jié)構(gòu)并保證已有地下結(jié)構(gòu)的安全正常使用，是施工中非常重要的問題。在國內(nèi)軌道交通較發(fā)達(dá)的城市已先后進(jìn)行了盾構(gòu)穿越橋梁樁基的技術(shù)研究，比如上海軌道交通10號(hào)線盾構(gòu)穿越沙涇港橋工程、蘇州軌道交通2號(hào)線盾構(gòu)穿越廣濟(jì)橋工程以及沈陽地鐵1號(hào)線盾構(gòu)切削橋梁樁基

3、工程，均取得了一定的成果，施工技術(shù)已較為成熟，但盾構(gòu)全斷面穿越玻璃纖維筋地下連續(xù)墻的施工先例較少，且需在短距離內(nèi)連續(xù)穿越2堵玻璃纖維筋地下連續(xù)墻，如何順利穿越且不影響周邊環(huán)境以及運(yùn)營中的上部結(jié)構(gòu)安全是施工中需要解決的難題。我第五工程公司中標(biāo)的天津地鐵5號(hào)線工程土建施工第16合同段區(qū)間盾構(gòu)工程，盾構(gòu)隧道右線全長1095.653m、左線全長1096.587m，為天津市的重大工程項(xiàng)目。該區(qū)間隧道盾構(gòu)從下瓦房站始發(fā)向大直沽西路站推進(jìn)，區(qū)間隧道在軟土中連續(xù)推進(jìn)約1050m后需先后兩次穿越9號(hào)線大直沽西路車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)玻璃纖維筋地下連續(xù)墻，地墻混凝土為C30水下混凝土，穿越區(qū)含有部分普通桁架鋼筋，兩堵地

4、墻間距為18.5m。在先軟后硬的工況下，盾構(gòu)機(jī)的配置既要滿足在軟土中推進(jìn)的要求又要具備穿越地連墻的能力，刀盤扭矩、推進(jìn)力等都是需要考慮的問題，特別是刀具配置方面，如果采用成功切削樁基的配置并進(jìn)行適當(dāng)加強(qiáng)，可能存在在軟土中磨損過大導(dǎo)致無法順利切削地墻的風(fēng)險(xiǎn)，而如果采用目前切削硬巖及混凝土的主流配置-滾刀，可能在軟土中推進(jìn)時(shí)已經(jīng)造成了滾刀偏磨從而失去作用，反而影響了正常的推進(jìn)施工，所以如何選擇施工設(shè)備是確保工程順利實(shí)施的前提，也是前期研究中需要重點(diǎn)解決的難題。盾構(gòu)在切削地墻的過程中刀盤扭矩會(huì)不斷增大，刀盤驅(qū)動(dòng)溫度會(huì)不斷升高，如果盲目向前頂進(jìn)可能造成刀盤磨損嚴(yán)重、刀盤卡死等不利情況，而采用加水、加泡

5、沫劑等減磨、降溫材料后，土艙壓力會(huì)不斷升高，在土艙減壓的過程中必將帶走部分土體，從而造成水土流失、影響上部結(jié)構(gòu)的安全，所以采取何種措施確保盾構(gòu)在一個(gè)較低的土體損失率下連續(xù)、快速的完成切削地墻施工，是一個(gè)需要關(guān)注的問題。盾構(gòu)機(jī)切削軟硬不均的土體時(shí)，由于周邊土體無法提供糾偏反力，容易發(fā)生盾構(gòu)姿態(tài)惡化，致使盾構(gòu)機(jī)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏離設(shè)計(jì)軸線。由于地墻為剛性結(jié)構(gòu)，一旦盾構(gòu)軸線偏離設(shè)計(jì)軸線，穿越過程中無法糾偏。而且兩次穿越之間距離僅為18.5m，短距離內(nèi)盾構(gòu)軸線無法重新擬合設(shè)計(jì)軸線，造成第二次穿越過程中軸線繼續(xù)偏離，穿越第二道地墻后距離進(jìn)洞口僅28m，且上部為9號(hào)線B號(hào)出入口結(jié)構(gòu)，糾偏幅度、方式受限，影響進(jìn)洞

6、安全，如何形成一套特殊工況下盾構(gòu)軸線控制措施，是本課題的研究目標(biāo)之一。穿越圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及在車站主體結(jié)構(gòu)下方推進(jìn)時(shí)勢必會(huì)對(duì)車站結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響，如何采用先進(jìn)的監(jiān)測措施，及時(shí)、準(zhǔn)確的反應(yīng)變形情況，以便能夠及時(shí)的調(diào)整施工參數(shù)，是確保上部結(jié)構(gòu)安全的重要手段，也是本課題需要重點(diǎn)研究的內(nèi)容。另外我第五工程公司中標(biāo)天津地鐵Z1線尖山路站Z1線文化中心站盾構(gòu)工程，盾構(gòu)隧道右線全長1258.753m、左線全長1259.233m，該區(qū)間隧道盾構(gòu)從Z1線尖山路站始發(fā)，區(qū)間隧道在軟土中連續(xù)推進(jìn)約400m后需先后兩次穿越第三工程公司中標(biāo)的6號(hào)線陽光樂園站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)東西兩側(cè)的玻璃纖維筋地下連續(xù)墻，地墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)C3

7、0。目前的盾構(gòu)法施工不能有效地切割鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。盾構(gòu)穿越鋼筋混凝土墻，通常的施工方法是在穿越前通過人工鑿除鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體或鉆孔、預(yù)埋管爆破鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、降低了工效低、增加了成本和工期，并存在施工安全隱患。這個(gè)問題困擾地鐵工程中盾構(gòu)穿越的圍護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的設(shè)計(jì)及施工多年。正是在這種背景之下，玻璃纖維筋被應(yīng)用于這個(gè)區(qū)域中，解決了此問題。但玻璃纖維筋是一種新型材料，在工程實(shí)踐中的應(yīng)用并不廣泛，對(duì)其的介紹也不多。以6號(hào)線陽光樂園站玻璃纖維筋地連墻施工為例介紹其材料特性、施工工藝。2經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展需求隨著城市地鐵的持續(xù)建設(shè)，經(jīng)過短短幾年的時(shí)間，天津也相繼同時(shí)進(jìn)行了多條地鐵線路

8、的建設(shè)。加上本已十分豐富的地下公用設(shè)施，且新建建筑也多為樁基基礎(chǔ)，留給后期地鐵線路建設(shè)的空間已不是很多，給后期線路設(shè)計(jì)帶來較大難度。如果不開發(fā)出一套完整的、能夠有效穿越障礙物的施工工法將給后續(xù)地鐵線路的設(shè)計(jì)帶來巨大的困難。同時(shí)，盾構(gòu)法隧道施工必然造成周圍土層的移動(dòng)，對(duì)周圍環(huán)境的影響不容忽視，而且從目前的研究現(xiàn)狀來看，針對(duì)盾構(gòu)隧道掘進(jìn)對(duì)周圍環(huán)境影響的研究，重點(diǎn)在于對(duì)土體移動(dòng)機(jī)理的分析，研究主要采用了解析方法、數(shù)值模擬和現(xiàn)場監(jiān)測相結(jié)合的方法。然而，很少有研究者將目光投向如何將地層變形控制與盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行緊密聯(lián)系。因此，考慮到盾構(gòu)隧道施工的特點(diǎn)，針對(duì)盾構(gòu)隧道引起土體損失的控制，通過新型裝置的開發(fā)、

9、利用，利用監(jiān)測信息的動(dòng)態(tài)反饋等措施來建立一整套嚴(yán)格控制盾構(gòu)施工土體損失的方法十分必要和緊迫。如能形成一套新型的、先進(jìn)的、全面的盾構(gòu)全斷面穿越障礙物的施工工藝，可為地鐵線路設(shè)計(jì)提供一個(gè)新思路、新想法，在前期規(guī)劃中只需將后期需穿越部分通盤考慮，即可直接穿越，給地鐵規(guī)劃帶來便利，從而加速城市地鐵的發(fā)展，提高建設(shè)速度，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，滿足城市人口日益增長的需要。在城市地鐵地下連續(xù)墻的盾構(gòu)機(jī)穿越位置采用玻璃纖維筋代替鋼筋，在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞時(shí)可以直接切削圍護(hù)墻掘進(jìn)，從而避免了事前鑿除鋼筋混凝土或爆破鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的工作。這樣不僅簡化了施工工藝、加快了施工進(jìn)度、減少施工風(fēng)險(xiǎn)，還節(jié)約了成本，取得一定的經(jīng)濟(jì)效益。3科

10、學(xué)技術(shù)價(jià)值、特色在地下結(jié)構(gòu)、公用設(shè)施日趨飽和的今天，留給城市地鐵建設(shè)的空間越來越少。盾構(gòu)全斷面穿越障礙物施工技術(shù)是解決這一瓶頸問題的有效辦法之一。施工設(shè)備不適應(yīng)工程可能造成無法穿越、施工措施控制不到位可能造成盾構(gòu)軸線的偏差、監(jiān)測措施不全面可能造成穿越后造成土體損失過大從而影響環(huán)境安全。因此有必要在盾構(gòu)全斷面穿越障礙物施工技術(shù)上做深入研究，通過設(shè)備、工藝以及監(jiān)測技術(shù)的有效整合，以期形成一套完整的施工研究成果，為我公司在類似條件下的施工技術(shù)提供借鑒，提高企業(yè)應(yīng)對(duì)相似環(huán)境的競爭力，為我司實(shí)行“走出去”戰(zhàn)略提供技術(shù)后盾。玻璃纖維筋在天津地鐵6號(hào)線陽光樂園站地下連續(xù)墻的施工中的應(yīng)用，使盾構(gòu)穿越圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)

11、施工時(shí)更安全，大大降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，提高了施工效率，而且取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。玻璃纖維筋作為普通鋼筋的替代品，在地鐵車站、盾構(gòu)井的圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程施工中具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。二、研究內(nèi)容和技術(shù)關(guān)鍵課題研究的總體目標(biāo)和創(chuàng)新點(diǎn)，主要內(nèi)容及所需要解決的技術(shù)關(guān)鍵（專利技術(shù)二次開發(fā)專項(xiàng)申請(qǐng)課題要求著重描述如何通過創(chuàng)新形成新的專利技術(shù)）。1.課題研究目標(biāo)本課題將以我第五工程公司中標(biāo)的天津市軌道交通5號(hào)線土建施工第16合同段下瓦房站大直沽西路站區(qū)間隧道工程作為依托工程，通過盾構(gòu)隧道全斷面穿越地下連續(xù)墻的設(shè)備選擇、線形控制措施、微擾動(dòng)穿越施工工藝， 實(shí)時(shí)監(jiān)控措施的應(yīng)用等研究成果應(yīng)用于實(shí)際的穿越施工中，以理論研究為

12、指導(dǎo)，重點(diǎn)解決工程中可能出現(xiàn)的各種施工技術(shù)問題，以達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)和微擾動(dòng)施工的目的，并最終形成完整的盾構(gòu)穿越地下連續(xù)墻施工技術(shù)。本課題以6號(hào)線陽光樂園站玻璃纖維筋地連墻施工為依托，探討了玻璃纖維筋代替鋼筋的地下連續(xù)墻鋼筋籠的施工特點(diǎn)，對(duì)施工技術(shù)措施和注意事項(xiàng)進(jìn)行了介紹，最終形成玻璃纖維筋地下連續(xù)墻施工技術(shù)。2.課題研究內(nèi)容結(jié)合天津市軌道交通5號(hào)線土建施工第16合同段下瓦房站大直沽西路站區(qū)間隧道盾構(gòu)推進(jìn)工程，對(duì)以下關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究：1） 盾構(gòu)機(jī)設(shè)備各項(xiàng)性能參數(shù)的適應(yīng)性研究；2） 刀具適應(yīng)性研究（包括刀具的形式以及刀具的布置）；3） 盾構(gòu)穿越運(yùn)營中地鐵圍護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)；4） 穿越施工防塌方預(yù)

13、處理技術(shù)；5） 盾構(gòu)穿越地下連續(xù)墻的施工控制技術(shù)；6） 盾構(gòu)穿越地下連續(xù)墻對(duì)周邊環(huán)境影響分析；7） 盾構(gòu)穿越地下連續(xù)墻的土體損失分析；8） 盾構(gòu)穿越運(yùn)營中的地鐵車站施工技術(shù)；9） 盾構(gòu)穿越地下連續(xù)墻時(shí)盾構(gòu)姿態(tài)、軸線的控制技術(shù)；10） 大埋深軟弱土承壓水層中氣壓法施工技術(shù)研究；11） 大埋深軟弱土承壓水層中氣壓法刀具檢查及更換工法研究。結(jié)合天津市6號(hào)線陽光樂園站地連墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程，對(duì)以下關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究：1） 玻璃纖維筋籠與普通鋼筋籠加工制作安裝；2） 玻璃纖維筋籠與普通鋼筋籠吊裝；3課題研究需要解決的技術(shù)難點(diǎn)1）盾構(gòu)設(shè)備的選型以及各參數(shù)的制定，特別是刀盤刀具的配置研究。2）盾構(gòu)切削地墻時(shí)的參數(shù)

14、設(shè)定以及盾構(gòu)姿態(tài)的控制。3）切削地墻時(shí)周邊土體的變形規(guī)律以及對(duì)量化指標(biāo)的測定。4）穿越車站下方盾構(gòu)軸線及姿態(tài)的控制。5）對(duì)運(yùn)營中的車站結(jié)構(gòu)影響的監(jiān)測，包括沉降量、水平位移等指標(biāo)。6）大埋深承壓水地層中氣壓法施工。7）玻璃纖維筋籠與普通鋼筋籠整體吊裝前加固措施；4課題研究創(chuàng)新點(diǎn)1）本課題依托工程施工環(huán)境復(fù)雜，需在軟土地層中掘進(jìn)1050m后短距離內(nèi)連續(xù)穿越2堵玻璃纖維筋地下連續(xù)墻,施工技術(shù)難度和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較大。2）通過本課題的研究，開發(fā)出一種能夠適應(yīng)復(fù)合工況下推進(jìn)的刀盤刀具布置，以及與之相配套的盾構(gòu)機(jī)參數(shù)。3）通過本課題研究，形成一套系統(tǒng)的復(fù)雜地質(zhì)條件下盾構(gòu)全斷面穿越地下連續(xù)墻的施工技術(shù)。4）通過本課題研究，形成一套系統(tǒng)的盾構(gòu)在運(yùn)營中地鐵車站底板下方推進(jìn)的施工技術(shù)。5）本課題形成一套完備的監(jiān)測技術(shù)理論來指導(dǎo)施工。6）大埋深承壓水層中氣壓換刀技術(shù)研究。 三、預(yù)期效果和風(fēng)險(xiǎn)分析課題成果對(duì)社會(huì)發(fā)展所起的作用；經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)業(yè)化前景（預(yù)計(jì)年產(chǎn)值、年利潤、年節(jié)匯、年創(chuàng)匯、年節(jié)能等）；對(duì)環(huán)境影響程度及資源綜合利用情況；可能的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)；可能的市場風(fēng)險(xiǎn)。1. 課題成果對(duì)社會(huì)發(fā)展所起的作用本課題圍繞盾構(gòu)穿越玻璃纖維筋地下連續(xù)墻施工的特點(diǎn)，針對(duì)盾構(gòu)設(shè)備選型、土體損失控制以及穿越施工工藝研究，形成一整套完