新~象区间盾构进出洞施工方案Word下载.doc
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8.3盾构到达施工 21
8.4盾构到达施工技术要点及注意事项 22
8.5洞口衬砌拉紧装置 22
九、进出洞风险点分析及应急预案 23
9.1进出洞风险分析 23
9.2盾构进出洞风险应急措施 24
十、安全施工措施 27
10.1垂直运输 27
10.2水平运输 27
10.3盾构进出洞 28
10.4对井下工作人员的管理 28
十一、环保、文明施工措施 28
附件1:
新店出入段线盾构井始发端头井地层加固图
附件2:
新店车辆段盾构施工场地布置图
附件3:
盾构反力架设计计算书
36
一、编制说明
1.1编制原则
⑴严格遵守设计规范、施工规范和质量验收标准。
⑵根据本区间隧道的工程地质、水文地质条件、埋深以及施工环境、施工条件等,选择合理、可靠的进出洞方法和技术,以保证工程施工顺利进行。
⑶抓住关键线路,突出重点,合理布署,努力优化资源配置和施工方案,以确保工期。
⑷选择成熟的施工工艺和工法,以保证施工工序质量和工程质量。
⑸遵循“安全第一、防治结合”的原则。
严格按照施工安全操作规程,从制度、管理、方案、资源方面制定切实可行的措施,确保施工安全,服从建设单位指令,服从监理工程师。
1.2编制依据
⑴福州市轨道交通1号线工程新店车辆基地~象峰站区间岩土工程详细勘察报告(上海岩土工程勘察设计研究院有限公司、福建省建筑设计研究院);
⑵福州市轨道交通1号线工程新店车辆段~象峰站区间隧道平纵断面图、钢筋混凝土衬砌结构图、特殊衬砌结构图、联络通道结构图、钢筋混凝土衬砌模板图、盾构隧道防水设计图,(广州地铁设计研究院有限公司);
⑶福州市轨道交通1号线工程新店车辆段~象峰站盾构吊出井围护结构(广州地铁设计研究院有限公司);
⑷盾构机合同文本及设计图纸;
⑸地下铁道工程施工及验收规范(GB50299-1999)(2003年修订版);
⑹盾构法隧道工程施工及验收规程(GB50446-2008);
⑺建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002);
⑻中华人民共和国安全生产法;
⑼施工现场临时用电安全技术规范(JGJ46-2005);
⑽地下防水工程质量验收规范(GB50208-2011);
⑾城市轨道交通工程测量规范(GB50308-2008)。
二、工程概况
2.1工程范围
本段施工范围为新店车辆段~象峰站盾构区间工程。
工程范围及里程见下表:
工程范围及里程表
工程名称
里程
长度
备注
新店车辆段~象峰站盾构区间
出段线
CDK1+064.505~CDK1+688.000
623.495m
入段线
RDK1+100~RDK1+724.288
624.288m
2.2区间隧道概况
本区间自汤斜佳园的盾构工作井始发,向东偏北方向穿过汤斜溪、汤斜村,沿线经过的主要是村民住宅及菜地。
设计变更后在出段线CDK1+064.505、入段线RDK1+100位置设置盾构吊出井。
本区间线路线间距均为12m,区间隧道覆土最大厚度23m,盾构段最小覆土厚度5.0m(距汤斜溪底部)。
纵断面为单向坡,出段线最大纵坡33.209‰,最小纵坡13‰;
入段线最大纵坡33.56‰,最小纵坡11‰。
2.3盾构施工工筹
根据工筹调整方案,拟采用两台土压平衡盾构机(刀盘直径6440mm)进行新店车辆段~象峰站区间的掘进施工。
施工工筹为新店车辆段入段线第一次始发,到达区间吊出井后拆机吊出,运输至象峰站南端进行二次始发。
出段线与入段线相隔一个月,从新店车辆段始发到达盾构吊出井后拆机吊出,运输至象峰站南端左线进行二次始发。
盾构掘进示意图
2.4端头井施工场地情况
新店车辆段始发井附近为空旷场地,始发条件较佳。
接收井位置场地附近为空旷场地,接收条件较佳。
2.5建筑物及管线情况
新店车辆段~象峰站区间沿线主要涉及新店镇象峰村及汤斜村,主要新建住宅小区、农田菜地、村民住宅等建筑。
2.6工程地质及水文地质
⑴地质情况
本区间场地主要岩土层分布特征如下:
1-0耕植土;
1-1杂填土;
1-3淤泥质填土;
4粉质粘土;
5-1淤泥质粘土;
6碎卵石;
7粉(砂)质粘土;
13-a残积(砂)质粘性土;
14全风化岩;
15散体状强风化岩;
16碎裂状强风化岩;
17中等风化岩。
盾构主要穿越13-a残积(砂)质粘性土、14全风化岩、15散体状强风化岩地层。
⑵水文情况
地表水:
新店车辆段~象峰站盾构吊出井一次穿越汤斜溪,其水位主要受降雨和地表径流控制,本次勘察期间测得隧道穿越处汤斜溪水面标高分别约37.5m、24.0m,水深约0.2-0.3m;
另外场地内局部分布有鱼塘、洼地等地表水体。
地下水:
场地浅部及中部地下水类型可分为上层滞水及承压水—潜水。
上层滞水:
主要赋存于浅部杂(素)填土层中,为孔隙水,水量不大,主要接受大气降水及地表径流的补给,以蒸发及下渗方式排泄。
根据福州市地区经验,该层水位埋深一般在1.0-3.0m间,水位变化幅度约1-3n。
承压水—潜水:
主要赋存于浅部碎卵石层及其下的残积土、全风化、强风化岩层中,受大气降水及地表径流补给,并随季节性、降雨量变化而变化,水位变化幅度约2-6米。
三、施工组织
3.1组织机构
根据本工程的特点及施工要求,承担本项目任务的管理层人员,由具有类似项目管理经验的工程技术人员和管理人员组成。
项目班子设项目经理1名,区间副经理1名,总工程师1名,下设六部一室:
工程质量部、安全环保部、机电部、物资部、计划部、财务部和办公室,作业层为各施工队。
项目经理部负责组织本工程的设计、施工,编制工作计划、资金计划、物资计划,负责机械设备和劳动力的调配,制定施工方案、工期目标、安全质量目标和文明施工、环境保护规划,组织项目工作计划的执行,协调解决生产过程中出现的问题,与业主、监理工程师密切配合,作好组织和协调工作。
3.2劳力组织
作业层负责工程实施,实行两班人两班倒制作业,节假日采用轮休制。
盾构始发拟投入工程师16人,项目经理1名,副经理1名,总工程师1名,土建工程师3人,机电工程师4人,安全员2人,质检工程师1人,测量工程师1人;
工人96人,随着施工进度计划的发展,作业人员的调配实行动态管理。
⑴拟投入人员表
投入人员汇总表
决策层
项目经理
刘艳滨
常务副经理
花树立
总工程师
李春芳
区间副经理
郑青松
管理层
工程质量部
机电部
安全环保部
物资部
计划部
财务部
办公室
6人
4人
3人
1人
2人
作业层
掘进班
地面班
机修班
附属班
15*2
6*2
7*2
20*2
30
12
14
40
⑵劳动力安排
①掘进工班
盾构隧道内各设一个掘进工班,每班设班长1人(兼管片拼装器操作手),管片拼装工6人,管道工5人(平时负责盾构设备和管片的清洁),注浆工3人,共15人。
②地面工班
地面设置一个地面工班,每班设班长1人,龙门吊司机2人,井口1人,司索2人,共6人。
③机修工班
机修班每班设班长1人,机修工6人负责盾构机简易维修及保养和地面设施的维修保养。
④附属工班
附属工班主要负责砂浆站操作、管片进场及粘贴防水材料、场地保洁等工作。
每班设班长1人,砂浆站5人,管片进场及粘贴防水材料10人,保洁4人,共20人。
以上掘进工班、地面工班、机修工班和附属工班均设置为两班人两班倒。
四、节点目标控制
工期和节点要求
区间名称
始发
到达
新店车辆段~象峰站
2013-1-1
2013-4-30
2013-2-1
2013-5-31
主要节点工期控制如下:
2012年12月15日盾构开始在新店车辆段出线段端头井下井组装调试,2013年1月1日开始始发掘进,至2013年4月30日完成本区间掘进。
入线段端于2013年2月1日开始始发掘进,2013年5月31日完成本区间掘进。
五、出洞准备工作
5.1沿线管线调查核实
⑴组织专门的管线调查小组,配备管线探测仪进行地下管线调查工作。
⑵对照本标段区间隧道设计图,确认在工程影响范围内现有管线分布情况。
⑶收集在区间隧道施工影响范围内的所有管线图纸和管线竣工资料,结合地质情况周围环境及管道的试验结果,分析、确定现有管线的年代、种类、位置、形状、尺寸、材料、入孔位置、接口状况及管线新旧程度,并将分析情况、结论递交有关部门确认后报监理工程师和业主存档。
⑷查清各类管线的允许变形量、并与管线所属单位协商确定,并报监理工程师备案。
⑸由于水泥砂浆抹口的砼管道对沉降最为敏感,故其允许沉降量可作为管线控制基准。
5.2场地布置与准备
⑴场内主要设施施工
①龙门吊轨道梁及管片堆场
龙门吊与管片荷载较大,45t龙门吊重量约136t,3块管片重量约12t,因此基础要妥善处理,轨道梁断面设计和布筋均要经过计算达到施工要求。
提前安排施工,保证有足够的混凝土待强时间。
②集土坑
盾构始发场地内配备一个15×
9×
4的集土坑,土坑容量为540m3,集土坑采用钢筋混凝土浇筑。
③办公与生活设施
在业主提供的施工场地内设置临时办公区,临时办公区内设置办公室、会议室、厨房及卫生间等设施;
在有车辆进出的工地大门内设置洗车槽,工地排水必须经过三级沉淀池后方能进入地区排水系统,并派人定期清理,保证排放水达标。
新店车辆段盾构始发场地布置见附图:
《新店车辆段盾构施工现场布置图》。
⑵主要配套设备安装
①盾构配备1台45t龙门吊用于出土,1台16t龙门吊吊装管片及其它材料下井。
龙门吊安装前向当地政府部门报装,同时邀请对安装调试过程进行监督,并通过检验方可投入使用。
②合理布置拌浆材料堆放场地,做好防尘密封设施,减少对周边环境污染。
5.3技术准备
⑴实施性施工组织设计的编制
①设计单位详细进行施工图设计并进行设计交底后,由项目总工组织,对设计施工图纸进行全面会审,认真领会设计意图。
②结合地质补充钻探、地面建筑物及地下管线调查资料,掌握工程地质及水文地质、周围环境等工程条件,紧抓工程特点、重点和难点,制定相应施工技术措施,对每一分项进行施工安排计划,确定施工方案、施工方法、施工工艺以及采取的专项技术措施。
③根据工期要求、工程特点,综合考虑各种因素,编制工程进度计划,制定施工措施。
④工程部对技术难点进行专题攻关,制定施工方案,编制施工组织设计。
⑤工程部对技术人员进行交底,确保技术人员对施工方案领会贯通。
⑵前期的测量工作
①进行施工放样,确定线路走向,以便于进行建筑物、管线的调查和监测点的埋设。
②前期的测量工作主要包括建立测量控制网、联系测量、洞门精度、盾构机导轨、反力架、始发架、盾构机初始测量,并报监理工程师备查,为盾构出洞做好准备。
⑶盾构掘进参数初步设定
①土压力
按水土合算原则计算所得土压力为:
正面土压力:
P=k0(γh+q)
P:
土压力(包括地下水)
γ:
土体的平均重度,取19.5KN/M3
h:
隧道埋深,取15米
k0:
土的侧向静止土压力系数,根据地质详勘报告,加权平均后取0.5
q:
地面荷载
代入公式得:
P=0.146Mpa
综合以上因素,盾构初始掘进时,平衡压力值取0.146Mpa,同时根据实际情况作及时调整。
盾构在掘进工程中可参照以上方法来取得平衡压力的设定值。
具体施工根据盾构埋深、所在位置的土层状况以及监测数据进行调整。
②盾构掘进推力
总推力F=F1+F2+F3+F4
F1:
盾构机外壳与周围土体的摩擦阻力=
F2:
盾构机前方的水土压力=
F3:
管片与盾尾密封的摩擦阻力=
F4:
后配套设备的牵引阻力=
其中:
C:
土的粘聚力
D:
盾构机外径
H:
盾构覆土厚度
γ:
土容重
Ls:
盾体长度
μs:
管片与盾尾密封的摩擦系数,取0.3
ns:
盾尾密封段数
Ps:
盾尾密封的紧迫力(3.1KN/m)
Gt:
台车重量
μt:
牵引系数,取0.2
g:
重力加速度
Q1:
盾构机顶部侧向土压力()
Q2:
盾构机底部侧向土压力()
代入相关公式计算出始发时所需总推力为9295KN。
③推进出土量控制
每环理论出土量=π/4×
D2×
L=π/4×
6440×
1.2=39.09m3/环,松散系数按1.5考虑,实际出渣58.64m3
D-刀盘直径6440mm,L-管片长度1200mm
④推进速度
正常推进时速度宜控制在2~4cm/min之间。
⑤盾构轴线及地面沉降量控制:
盾构轴线控制偏离设计轴线始发姿态不得大于±
10mm,正常不得大于±
50mm;
地面沉降量控制在-30mm~+10mm。
5.4施工物资及设备准备
⑴施工物资准备
施工物资准备工作做到充分、及时、充足,符合施工进度的要求。
主要材料包括有管片、螺栓、止水带等,并作好材料的检验工作;
根据工程进展,事先编制材料需用量计划,派专人负责购置。
施工用常规物资,如各类施工工具、测量定位仪器,消防器材、临时办公桌椅等,合理分类堆放,派专人看护。
⑵施工设备准备
区间隧道施工主要设备为盾构机及其附属设备。
根据本工程地质特点及有关要求,按照时间节点公司设备部门组织进行盾构机的采购,进场前对自有的盾构设备及附属设施进行检修,盾构机始发前对设备进行安装和调试,对行车等辅助设备备齐验收资料,进行调试、验收。
5.5掘进前的准备
⑴一般事项
掘进前的准备工作:
洞口防水环圈、发射架、盾构吊装、盾构组装、反力架、洞门地基加固。
⑵盾构进出洞端头加固与降水
根据设计图纸,新店出入段线盾构井始发端头井地层加固方案采取4边素混凝土连续墙+内部2口管井降水。
连续墙纵向10m,宽度至结构线外1.8m,深度范围为地面至隧道底部3m。
墙间接头待明挖主体稳定后再施作旋喷桩止水,桩径800mm,咬合200mm,钻孔垂直度不得大于1%。
三管旋喷高压水射流的压力宜在30MPa左右,注浆宜采用不低于42.5级的普通硅酸盐水泥,水泥浆液的水灰比为1.0~1.5。
素混凝土墙封闭圈内土体,管井插入盾构结构下3m,降水到结构下部2m。
管井降水后应有良好的均匀性,自力性,封闭性,加固体无侧限抗压强度大于0.8MPa,渗透系数小于10-7cm/sec。
并布设掌子面超前探孔,探孔全断面布置且不少于9孔,探孔钻穿素混凝土墙,每小时汇水总量不得超过2L。
若达不到设计要求,应及时采取注浆或复喷等方式补强。
⑶洞口防水环圈
为避免因盾构机与洞口结构洞圈间的空隙产生涌水或砂土流失,设置洞口帘布橡胶板。
安装前须对帘布橡胶板上所开螺孔位置、尺寸进行复核,确保其与洞圈上预留螺孔位置一致,并用螺丝攻清理螺孔内螺纹。
安装时圆形板的压板螺栓应可靠拧紧,使帘布橡胶板紧贴洞门,防止盾构始发后同步注浆浆液泄漏。
洞门临时密封以及防水装置见下图。
洞门临时密封及防水装置示意图
⑷发射架
发射架在确认位置,方向、高度后,牢固地固定在底板上。
盾构托架以H型钢构成,以保证有足够的强度抵抗盾构机出洞的推力以及抵消刀盘旋转所产生的扭力。
根据发射架及端头井结构标高尺寸,采用无缝钢管支垫进行调节,安装时依据盾构机设计姿态对发射架进行精确定位,基座上轨道按实测洞门中心抬高2cm居中放置,并用工字钢进行支撑加固,避免扭曲,局部地方用各种厚度的钢板垫平。
盾构盾体组装时,在发射架轨道上涂硬质润滑油,以减小盾体移动时的摩擦阻力。
托架前端延长一段到翻板,延长段采用工字钢加固,填实防止移位断裂,确保基座的轴线,一定要有足够的强度、刚度和稳定性。
在盾构推进至洞门内时,防止盾构重心悬空造成盾构磕头现象发生,在洞圈内壁顺发射托架轨道的方向安装二节平行短轨道。
⑸反力架
在盾构机组装调试完成后进行反力架安装加固,考虑到反力架加固及车站结构和后期出土空间,本次始发设计8环负环管片,并根据首环管片的里程,决定反力架的平面位置。
根据盾构中心高程确定反力架的高程位置,并放样至井下。
反力架安装时,用全站仪双向校正两根立柱的垂直度,使其形成的平面与推进轴线垂直。
由于始发后的土体是经过加固的,推力较大,同理反推力较大,反力架加固是盾构推进的保障。
盾构机掘进反力主要集中在圆形衬砌下部,反力架下部采用5道水平分布的φ426厚10mm钢管支撑顶撑于车站底板结构上;
两侧立柱各采用两道φ426厚10mm钢管斜撑于车站底板上,在底板相应支撑位置采取植筋预埋20mm厚钢板,斜撑钢管与钢板焊接牢固。
新店出入段线盾构始发反力架加固示意图
(6)洞口槽壁混凝土凿除及处理
洞口槽壁混凝土凿除前,先复核洞门中心坐标及高程,保证满足盾构机始发的要求;
同时盾构始发口加固的土体,达到设计所要求的强度、渗透性、自立性等技术指标,经检测达到设计要求后,方可开始洞口槽壁砼的凿除。
洞口槽壁砼采用高压风镐凿除,凿除工作须分二层渐进,本标段地下连续墙厚度均为800m,先凿除其外层2/3厚度,即530mm,外层凿除工作先上部后下部。
钢筋及预埋件割除须彻底,以保证预留门洞的直径。
当盾构机刀盘抵达洞口槽壁前约0.5~1m时停止推进,从下至上凿除所有洞圈内混凝土,最后割除所有钢筋,并清理底部泥石碎块。
六、进洞准备工作
在出洞准备工作的基础上,进洞需做好以下准备工作:
6.1盾构机定位及接收洞门位置复核测量
进出洞的洞门复测:
盾构机下井前必须对洞门三维坐标和几何尺寸进行复核并作记录。
如洞圈复测数据超出允许偏差范围必须用书面报告向有关部门(甲方、监理等)提出。
盾构基座测量复测:
盾构基座定位后及盾构就位后必须进行测量复核。
尤其是基座前端、后端的平面和高程数据以及坡度,并作记录。
风险特征:
经测量盾构基座前端、后端的平面、高程及坡度误差偏大。
存在风险:
1、使盾构掘进轴线偏离设计轴线。
2、严重时盾构圆度变形或拉坏洞圈止水装置并影响结构,严重时导致盾构机无法正常进出洞。
在盾构推进至洞门100米时,对盾构机的位置及接收洞门位置进行准确的测量,明确成形隧道中心轴线与隧道设计中心轴线的关系,确定盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划。
对接收井进行专项验收,复核洞门钢环平面位置及标高,确保符合设计规范要求。
6.2洞门凿除
在盾构机到达前一星期,对洞门进行第一次破除,破除的方法与工艺见始发洞门凿除内容。
待盾构机进入加固范围时快速将洞门围护结构剩余部分破除,确保钢筋割除干净。
6.3洞门防水装置安装
盾构机进洞且最后一环管片拼装完成后,须在管片和洞圈间安装橡胶帘幕板及扇形压板,以避免可能的泥水涌入端头井内。
当盾构前体盾壳被推出洞门时,通过压板卡环上的钢丝绳调整折叶压板使其尽量压紧帘布橡胶板,以防止洞门泥土及浆液漏出。
盾构机进洞帘布橡胶板示意图
6.4接收基座的安装
接收基座的中心轴线应与隧道设计轴线一致,同时还需要兼顾盾构机出洞姿态。
接收基座的轨面标高除适应于线路情况外,适当降低20mm左右,以便盾构机顺利上托架。
为保证盾构刀盘贯通后拼装管片有足够的反力,将接收基座以盾构进洞方向+5‰的坡度进行安装。
要特别注意对接收基座的加固,尤其是纵向的加固,保证盾构机能顺利到达接收基座上。
七、盾构出洞施工方案
7.1盾构出洞的工艺流程
盾构始发工艺流程图
7.2盾构出洞条件
盾构出洞条件
序号
满足条件
1
工作井已通过结构验收,各项技术参数符合设计和规范要求并能满足盾构施工各阶段受力要求;
2
设计要求的出洞加固措施已经完成,各项加固指标已经达到设计要求并有检测报告;
3
洞门复测完毕,符合要求,洞门探孔已打未发现异常情况并满足出洞要求;
4
周围环境监测控制点已按监测方案布置好,且已测取初始值;
5
反力架发射架强度满足,人、机、料全部到位,工程涉及到的原材料按要求做好相关的复试工作;
6
盾构推进、测量、监测、出洞等施组及预案已审批并组织了各方讨论,监理已审批;
7.3端头地层加固
(1)盾构始发前进行端头加固作业。
4边素砼墙+内部管井2口,墙间接头待明挖主体稳定后再施作旋喷桩加固止水,桩径800mm,咬合200mm,钻孔垂直度不得大于1%,止水旋喷桩施工位置设置在连续墙外侧。
(2)连续墙纵向10m,宽度至结构线外1.8m,深度范围为地面至隧道底部3m。
(3)三管旋喷高压水射流的压力宜在30MPa左右,注浆宜采用不低于42.5级的普通硅酸盐水泥,可根据需要加入适量的外加剂及掺合料,用量应通过实验确定,水泥浆液的水灰比为1.0~1.5。
(4)针对端头连续墙与素混凝土连续墙之间的夹心部分土体采用单管高压旋喷桩进行加固止水。
始发前针对车站连续墙端头加固接口位置的止水旋喷桩是否受车站基坑开挖变形影响进行检查,确保止水效果。
具体加固方案见附图:
7.4实施出洞降水方案
为确保盾构出洞安全,在始发端地层加固平面靠近区间线路外侧出入段线各布置1口降水井。
降水井深入到盾构结构下3m,打好后先进行试降水实验,根据试验数据确定降水时间,为了保证盾构出洞安全,一般在出洞前5~7天开始进行降水,将水头高度降至结构下部2m,降低盾构出洞风险。
7.5洞门凿除
本区间共有4个洞门均为800mm厚地下连续墙围护结构,采用人工风镐的方法凿除,洞门凿除分两阶段进行,一阶段在端头井土体加固检验合格后由上至下进行凿除2/3,即530mm,第二阶段在满足出洞条件后由下至上进行凿除剩余1/3,即170mm。
洞门凿除的顺序见图7-4。
洞门凿除过程的应急措施:
发现有异常情况后,迅速用木板和钢管撑住,防止围护结构外的土体坍塌,然后尽快从围护结构外侧进行注浆加固。
若土体压力较大时,迅速将预先制作好的钢筋网片与围护结构的钢筋焊接一起后用木板和钢管支撑稳定。
再在围护结构外进行注浆加固,同时在洞门里面进行注浆加固。
洞门凿除示意图
7.6出洞掘进阶段的出渣、运输
根据车辆段主体结构吊装口预留位置,利用45t龙门吊进行渣
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- 区间 盾构 进出 施工 方案