护城河新增竖井施工方案.docx

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护城河新增竖井施工方案

北京站至北京西站地下直径线工程

护城河新增竖井施工方案

（0.0m～11.5m）

编制：

审核：

审批：

中铁隧道集团有限公司北京铁路地下直径线项目经理部

2008年11月

目录

1、编制依据2

2、工程概况2

2.1工程简介2

2.2工程地质与水文地质情况2

2.3、竖井设置的作用2

2.4、竖井周边情况3

3、竖井施工4

3.1竖井总体施工方案4

3.3.1竖井锁口圈开挖5

3.3.2竖井锁口圈钢筋绑扎及砼浇筑5

3.3.3竖井井身开挖及支护5

3.3.4地下煤气管线保护措施6

4、监控量测7

4.1监控量测的目的7

4.2监控量测项目7

4.3监测测点布设8

4.4监控量测管理控制标准8

4.5反馈程序9

5、施工机具设备10

6、劳动力组织及配备10

7、工期安排11

8、安全保证措施11

9、环境保护及文明施工保障措施12

1、编制依据

1）本工程岩土资料，地质勘察、补充勘察资料报告；

2）《地下铁道工程施工及验收规范》及其相关规范；

3）NFM提供的相关的盾构技术资料；

4）与设计、建设单位专题会议纪要；

5）11.20专家论证会评审意见；

2、工程概况

2.1工程简介

北京站至北京西站地下直径线2标工程位于北京市中心区。

本工程采用一台全新的Φ11.97m泥水平衡盾构机完成全线5175m隧道施工任务。

本标段盾构隧道全长2026.5m，盾构由天宁寺桥北4#竖井始发，沿天宁寺桥、西边门桥、宣武门西大街到达终点里程宣武门地铁西端DK4+760。

2.2工程地质与水文地质情况

盾构停机位置处顶部标高为+30.5m，护城河床底部标高为+38.3m。

盾构刀盘位置覆土厚度11.9m。

根据地质报告，此处范围内地层情况依次为：

砾砂层6.2m，砂粘土层1.6m，卵石层12.7m，砂粘土层5.5m。

本地质段主要是孔隙潜水，水位标高为+21.3～21.7（水位埋深为23.13～24.31）。

含水层主要为卵石层、圆砾层及其所夹砂层。

根据地质勘察报告，西护城河河底为衬砌结构，本次勘察未发现河水下渗等情况，对地下水无补给关系。

2.3、竖井设置的作用

由于盾构始发掘进至DK6+718.2处时，扭矩过大，保险轴断裂故障停机。

随即带压进仓对掌子面及刀具情况进行检查。

根据带压进仓对刀盘前方掌子面地质情况及刀具磨损情况观察、分析，经专家论证认为由于隧道穿越的地层较之于原地勘资料变化较大，呈现为非常致密的卵石层，使得重型撕裂刀无法松动土层，形成实际上利用切刀松动土体，大部分刀齿受卵石碰撞而大范围崩落，进而刀具磨损；周边刮刀由刀齿切削地层改变为刀座切削地层（刀具由刀齿点接触改变为面接触），刀盘扭矩增大，进一步加剧刀具磨损，增大掘进扭矩。

为使盾构机刀具适应本工程实际地层情况，需要对盾构机刀盘、刀具进行改造。

因此，为保证刀具改造和更换安全，需要在目前盾构停机刀盘里程DK6+718.2处做一个净空为14.0m×3.5m的竖井（竖井净空根据外方提供的刀盘刀具改造需要的作业空间要求），进行刀盘改造及刀具更换。

在完成刀盘改造及刀具更换后，将竖井进行回填；

2.4、竖井周边情况

竖井位于天宁寺二环1号匝道桥的北侧，护城河西侧护坡，西侧紧邻二环主路，施工场地狭小，可利用有效面积仅200㎡，施工需占用护城河西侧护坡及西河岸边绿地作为临时施工用地。

详见施工场地平面布置图。

竖井周边的建构筑物及地下管线情况表

序号

建构筑物及地下管线

已采取的保护措施

要求

1

竖井所处位置有2条Φ300mm中压煤气管，材质为钢管，管线埋深为4.7m，

为保证盾构穿越护城河时煤气管道的安全，采用管道托架悬挂保护方案。

并且托架通过钢丝绳延伸至地面，锚入混凝土盖板中,和混凝土盖板连接成一个整体。

管线托架间距为6m，共计2个。

在开挖过程需采取保护措施

2

竖井南侧有2条热力管线Φ800mm，材质为钢管，沿盾构隧道掘进方向架空通过

天宁寺桥及热力管线采用隔离桩保护，隔离桩采用钻孔灌注桩，桩径为Φ800mm，桩间距为1000mm。

桩长为24.7m（隧道底板下4.9m），共计钻孔38根。

加强监测

3

竖井南侧为天宁寺二环1号匝道桥，桥墩柱距竖井外缘约7m

加强监测

4

护城河河道

为防止盾构在穿越护城河底部前覆土段发生地面冒浆并造成地表塌陷等风险，采取河床底砼盖板施工封闭措施。

砼盖板宽36m，长15.4m，厚度80cmC35砼。

加强监测

3、竖井施工

3.1竖井总体施工方案

盾构新增竖井施工分盾构上部竖井和盾构下部竖井两步进行，其中上部竖井净空尺寸14m×3.5m，井深11.5m；下部竖井净空尺寸14m×2.0m，井深10.0m。

井身主要处在粉细砂层及卵石圆砾层，竖井支护结构采用型钢拱架+竖向拉结筋+钢筋网片+喷射混凝土联合支护。

竖井位置及场地布置详见施工场地平面布置图。

同时由于场地限制，不利于渣土及材料运输。

因此，采用简易龙门架作为竖井施工的提升运输系统，由于现场不具备渣土存放场地条件，再由2辆运输车向5#竖井场地导渣。

3.2竖井施工工艺流程连接筋+喷射混凝土的构形式

竖井施工工艺流程图

3.3竖井施工方法

3.3.1竖井锁口圈开挖

根据测量组所放控制线，定出锁口圈的开挖轮廓线，由于场地限制，开挖由人工进行。

锁口圈16.6m（长）×6.1m（宽）×1.0m（高）。

在开挖过程中，严禁超挖，发生超挖时，用同等级砼喷平。

锁口圈开挖采用拉槽开挖方式，即仅开挖锁口圈位置处土方，保留井口中部土方，待锁口圈浇筑完成后，再进行中部土方开挖；

1）先开挖西侧锁口圈，先期开挖深度为1.0m，挂网Φ6，@150×150喷射C20混凝土5cm厚护壁后，方可向下开挖至1.8m，随后进行挂网喷射混凝土护壁。

2）在完成西侧土方开挖后进行南北侧土方开挖，南北侧土方开挖，采用放坡开挖，放坡坡度为2：

1；

3）东侧锁口圈坐落在原状土体上，先期破除现状护坡混凝土表面，预留预埋连接筋；

4）对西侧的雨水管口在管内采用砂袋全部封堵，防止管内水流外溢，封堵长度不小于1.5m；

锁口结构尺寸及形状见附图3。

3.3.2竖井锁口圈钢筋绑扎及砼浇筑

竖井开挖至1m后，平整开挖面，绑扎锁口圈钢筋，钢筋的绑扎接头错开，绑扎搭接长度满足35d，主筋采用焊接连接，加工时保证连接后主筋轴线在一条直线上，焊接长度保证满足10d,同时根据测量放线预埋提升井架基础、具体尺寸见提升井架、锁口圈结构图。

锁口圈绑扎钢筋时向下预埋联结筋；锁口圈采用C30商品砼，一次性连续浇筑。

3.3.3竖井井身开挖及支护

竖井开挖采用人工开挖，由上而下逆作施工，渣土由人工装入吊桶，通过电动葫芦提升至地面渣场。

在竖井开挖过程中，打设Φ42、L=4m的注浆导管，间距1.0×0.5m，同时间隔布设Φ42、L=4m的注浆导管加强注浆锚固，注浆导管间距2.0×0.5m，梅花形型布置。

竖井井壁土方开挖完成后，根据测量十字线检查净空，确定钢拱架架立尺寸，钢拱架架立时必须注意上下两榀拱架接头错开。

钢拱架竖向间距0.5m，钢架内外侧双向梅花形布置Φ20连接筋，连接筋环向间距1.0m。

然后挂钢筋网，双层布置，满铺。

喷射C20混凝土，厚度30cm。

另外为保证竖井结构的稳定，竖井长边方向架设型钢钢架支撑并喷射30cm厚C20混凝土。

3.3.4地下煤气管线保护措施

由于刀盘左上方约6.4m的位置有2条φ300mm的煤气管线与隧道平行，在竖井施工时应对煤气管线采取必要的保护措施。

具体保护措施如下：

（1）对管线悬挂保护。

采用托架将管线固定，然后用钢丝绳悬挂起来和煤气管上层的型钢支撑锚喷在一起，固定牢固，防止管线变形破裂。

（2）管线外部包裹阻燃材料（岩棉）。

在煤气管线上部施工时，禁止动火作业，防止煤气管受热发生事故。

（3）给煤气管线安装防撞架。

用型钢给煤气管线制作两个箱型托架，将管线保护起来，同时在作业时，划分作业起吊区域，仅在竖井中间的空间进行吊运作业，禁止在管线上方调运物资，防止外力撞击管线而发生破损。

（4）在竖井开挖过程中，在靠近管线的上方区域2m范围不打设锁脚锚杆，防止误伤管线，在管线的下方加密锁脚锚杆，提高管线下方土体的承载能力，减小管线变形；

（5）在井壁与管线的接触点预留700×700mm的孔洞，以消除竖井回填以后的后期沉降与原装土沉降之间的沉降差对管线的影响。

（6）在施工过程中，对管线加强监测，严格控制管线变形，发现异常变化及时采取措施，保证管线的安全；

（7）在施工中，禁止在管线附近区域采用焊接等明火作业；

（8）在河岸边绿地内的煤气检查井采用铺设工字钢上铺钢板予以保护，

4、监控量测

4.1监控量测的目的

竖井基坑开挖等工序施工因素会造成坑外水土向基坑水平移动，带动周围土体下沉，导致围护结构变形。

通过对围护结构，支撑受力、坑外水位等的监测，并通过对监测结果的处理，分析地层、支护结构的安全稳定性，及时掌握围护结构变化数据、变形规律和受力范围，从而达到以下监测目的：

（1）验证支护结构设计，指导基坑开挖和支护结构的施工，实现动态设计及信息化施工；

（2）了解基坑周围土体在施工过程中的动态变化，明确工程施工对原始地层的影响程度及可能产生失稳的薄弱环节，有利于采取应急措施，保证基坑支护的安全；

（3）了解支护结构的受力和变位状态，并对其安全稳定性进行评价；

4.2监控量测项目

根据监测目的、建筑基坑支护技术规范（JGJ120-1999）以及施工图纸，同时结合工程的周边条件、施工难易程度、结构形式、工程地质及水文地质以及施工方法，监测项目的选择力求在全面反映工程的实际状态下达到少而精，主要监测项目设计见下表。

监测项目汇总表

序号

监测项目

监测仪器

监测频率

监测目的

1

地层及支护状态观察

每循环的开挖支护后

观察实际地层情况及支护结构的成型状态

2

桩顶沉降

WILD-N3精密水准仪，铟钢尺

基坑开挖期间：

基坑开挖深度h≤5m：

　　1次/3天，5m＜h≤10m：

1次/2天，10m＜h≤15m：

1次/1天

15m＜h：

2次/1天

掌握基坑开挖对地表及周边环境的影响程度和范围

3

地表沉降

4

桥梁、热力管线基础沉降

5

竖井净空收敛

数显收敛计

掌握竖井净空变化情况

5

中隔墙墙内力

钢筋计，频率接收仪

了解施工过程中支护结构应力情况及规律

6

周边土体应力

压力盒，频率接收仪

注：

可根据施工条件和沉降情况增加或减少观测次数，及时将监测信息报告给施工技术人员。

4.3监测测点布设

4＃竖井主要进行桩顶地表沉降、桥梁基础沉降、围护结构周边土体压力、中隔墙内力、等项目的监测。

测点布设见附图一、二。

4.4监控量测管理控制标准

根据我单位修建城市地铁时施工监测的成功经验，我们拟采用《铁路隧道喷锚构筑法技术规则》（TBJ108-92）的Ⅲ级监测管理并配合位移速率作为监测管理基准，即将允许值的三分之二作为警告值，允许值的三分之一作为基准值，将警告值和允许值之间称为警告范围，实测值落在此范围，应提出警告，说明需商讨和采取施工对策，预防最终位移值超限，警告值和基准值之间称为注意范围，实测值落在基准值以下，说明地下工程和围岩是稳定的。

当施工中出现下列情况之一时，应立即停止施工，采取措施处理。

（1）围护结构有较大开裂。

（2）监测数据有不断增大的趋势。

（3）围护结构结构变形过大，超过控制基准或出现明显的受力裂缝并不断发展。

（4）时态曲线长时间没有变缓的趋势等。

监测Ⅲ级管理表

管理等级

管理位移

施工状态

Ⅲ

U0＜Un/3

可正常施工

Ⅱ

Un/3≤U0≤Un2/3

应注意，并加强监测

Ⅰ

U0＞Un2/3

应采取加强支护等措施

表中：

U0——实测位移值

Un——允许位移值（Un的取值，也就是监测控制标准。

）

监控量测管理基准值

监测项目

地表及结构下沉

墙（桩）顶位移

墙（桩）水平位移

允许值

0.004h

0.0025h

≤0.2％h≤30mm

注：

h为基坑开挖深度

围护结构变位及支撑轴力安全判别标准

监测项目

安全性判别

判别标准

危险

注意

安全

围护结构变位

F2=实测变位/开挖深度

F2>0.7%

0.2%

F2<0.2%

支撑轴力

F5=容许轴力/实测轴力

F5<0.8

0.8

F5>1.0

注：

①B为坑道宽度

②管线下沉监测根据管线材质、状况等具体确定。

4.5反馈程序

在取得监测数据后，要及时进行整理，绘制位移或应力的时态变化曲线图，即时态散点图。

为确保监测结果的质量，加快信息反馈速度，全部监测数据均由计算机管理，每次监测必须有监测结果，及时上报监测报表，并按期向施工监理、设计单位提交监测月报，并附上相对应的测点位移或应力时态曲线图，对当月的施工情况进行评价并提出施工建议。

监测反馈程序框图

5、施工机具设备

主要机具设备表

序号

名称

型号

单位

数量

备注

1

空压机

13立方

台

1

2

潜水泵

台

1

3

小推车

辆

5

4

铁锹

把

20

新购

5

尖镐

把

5

新购

6

风镐

套

4

新购

7

料斗

个

2

自制

8

工作灯

100W

套

15

9

搅拌机

台

1

10

喷浆机

台

2

11

吊车

台

1

龙门架安装使用

12

龙门架

套

1

5T+10T电动葫芦

13

运输汽车

辆

2

导渣至5＃竖井场地

6、劳动力组织及配备

劳动力配备表

序号

人员名称

单位

数量

备注

1

现场管理

人

3

2

技术负责

人

1

3

技术值班

人

2

4

专职安全员

人

2

5

电工

人

1

6

信号工

人

2

7

电焊工

人

2

8

普工

人

25

7、工期安排

施工进度安排表

序号

工序名称

开始时间

结束时间

工期

备注

1

施工场地平

整及准备

2008年11月22日

2008年11月23日

2天

2

锁口圈施工

2008年11月24日

2008年11月27日

4天

3

龙门架安装

2008年11月28日

2008年11月29日

2天

4

竖井开挖

（0～11.5m）

2008年11月30日

2008年12月7日

8天

5

前期准备和盾构上部竖井施工计划工期共：

16天

8、安全保证措施

1、严格按规范、技术交底施工。

2、每一循环严格按质量标准控制。

开挖时应尽量避免扰动掌子面的土体以免造成塌方。

在施工中应密切注意掌子面情况，发现异常及时封闭，采取相应的方法继续施工。

3、严禁向竖井内抛扔杂物，吊斗下严禁站人，进入施工场地必须佩带安全帽。

4、提升系统尤其钢丝绳每班班前必须进行检查，龙门架及脚手架必须检算安全后方可使用。

5、建立健全班前训话制度，上班前对本工班施工人员进行安全质量教育，提高施工人员的安全质量意识。

6、施工通道内出碴、行人严格按划分区域行驶，不得串行，以免发生事故。

7、施工通道内洞口、竖井地面提升段设专人负责指挥，统一标志和警示信号。

8、未尽事宜请参照相应规范规程，本施工竖井安全措施、管理纳入区间工区管理体系。

9、因施工场地地处天宁寺桥匝道，施工场地交通繁忙。

进出场地的车辆和施工人员必须注意交通安全，设专人指挥交通。

；

9、环境保护及文明施工保障措施

1、严格遵守国家、北京市有关环境保护和文明施工的规定。

认真贯彻业主有关文明施工的各项要求。

2、加强宣传教育，统一思想，使全体职工认识到文明施工是企业形象、队伍素质的反映，是安全生产的保证，提高员工文明施工的自觉性。

3、本工程建设将全面开展创建文明工地活动，施工现场必须挂牌施工和工作人员配卡上岗；工地现场材料必须堆放整齐合理；工地生活设施必须清洁文明；工地现场必须开展以创建文明工地为主要内容的思想政治工作。

4、落实环境保护和文明施工现场责任区，制定相关规章制度，确保文明施工现场管理有章可循。

5、开挖的土方及时运送到场内临时弃碴场；。

6、现场材料、机械设备进场后必须分类放置，并在现场做好标识。

7、每天定时派专人对现场进行洒水清扫，防止扬尘，现场遗撒物要及时清理。

8、严格控制现场使用机械设备噪音，坚决使用低噪音的机械设备，防止噪音污染。