盾构井逆筑施工工法样本.docx

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盾构井逆筑施工工法样本

盾构井逆作施工工法

工法编号：

编制单位：

中华人民共和国建筑一局（集团）有限公司

重要执笔人：

张鹏、丁海明

1前言

北京地铁四号线工程北京南站～陶然亭站区间在右线K4＋074处设立3号盾构接受井，在左线K4＋077.261处设立4号盾构接受井，盾构接受井二衬构造净空尺寸为15×9m。

盾构接受井围护构造原设计采用Φ800@1200钻孔灌注桩与钢支撑体系，接受井内衬模筑钢筋混凝土构造采用顺做法施工，即先进行土方开挖与钢支撑安装，土方开挖至设计井底标高后，再由下而上施做内衬构造。

后依照现场施工条件与工期状况，内衬构造采用逆作法施工，节约了工程造价并提前了工期，获得了良好社会效益和经济效益。

2工法特点

2.1逆作法施工构造受力良好合理，围护构造变形量小，因而对邻近建筑影响亦小。

2.2逆作法施工，土方开挖可较少或基本不占总工期。

2.3采用逆作法施工，可省掉钢支撑安装与拆除这一工序，节约材料、人力物力；二次衬砌支模用模板及钢管架料可达到轮换倒用，大大节约了模板、架料投入。

3合用范畴

3.1本工法合用于盾构工程始发井、接受井施工，也可用于暗挖竖井施工。

4工艺原理

先沿盾构井周边施工地下钻孔灌注桩或其她支护构造，随后逐级向下开挖土方和浇筑各层井壁内衬构造，直至底板封底。

5施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

冠梁施工→开挖工作面→初喷混凝土→打设抗滑锚杆并注浆→挂网喷射混凝土→绑扎二衬钢筋→支模→二衬混凝土浇筑→拆模→砼强度达到设计值75%后，安装钢管斜撑→开挖下一层土方

5.2操作要点

5.2.1冠梁施工

1、冠梁构造形式

冠梁截面尺寸为800×1500（高×宽），配筋为主筋：

21Ф25，箍筋为Φ10＠200双支箍，Ф22抗剪筋，Ф10拉结筋，浇筑C30S8砼,详见冠梁配筋图5-1。

图5-1冠梁配筋图

2、工艺流程

参见【图5-2冠梁施工工艺流程图】。

图5-2冠梁施工工艺流程图

3、冠梁施工技术规定

1）围护桩按规定剔凿至设计标高，桩头钢筋调直。

冠梁尺寸为800mm（宽）×1500mm（高），剔凿后桩头主筋锚入冠梁35d。

2）冠梁截面配筋为主筋：

21Ф25，箍筋为Φ10＠200双支箍，浇筑C30砼。

3）冠梁主筋采用绑扎搭接，搭接长度按规范规定，搭接接头错开距离为1200mm，同一断面接头数量不不不大于50%。

4）内模采用钢模，外模采用木模。

固定好模板及角度，防止在浇筑时浮现跑模现象。

5）冠梁砼浇筑采用砼罐车自卸方式，如遇雨天或场地状况砼车无法靠位，则采用砼汽车泵进行浇筑。

浇筑期间采用振捣棒密实，冠梁顶部抹平。

6）砼初凝后进行拆模，并及时进行养护。

5.2.2土方开挖

1、盾构井开挖必要遵守“由上而下，先撑后挖，分层开挖”原则。

应合理地控制开挖速度，避免土体卸荷过快，及时进行网喷混凝土石拱，在混凝土未达到设计值75%及钢管支撑未安装前不得进行下一层土方开挖。

2、要注意减少盾构井顶边沿地面荷载，槽壁附近堆载不得不不大于20Kpa。

3、每层土方开挖深度取决于土体自稳能力及锚杆钻机施工作业高度，在砂性土中每层高度为1.0～1.5m，在粘性土中可恰当增长，在砂卵石地层中普通为上下两道锚杆间距。

4、盾构井开挖过程中，应避免碰撞支护构造，减少对基底原状土扰动。

5、开挖至井底标高后，井底应及时封闭，浇筑混凝土垫层。

5.2.3桩间土网喷施工及抗滑锚杆施工

竖井围护桩间采用C20早强挂网喷射混凝土护壁，厚度为100mm。

1、工艺流程

参见【图5-3桩间喷砼工艺流程图】。

图5-3桩间喷砼工艺流程图

2、挂网喷砼支护施工

桩间护壁采用ф6@150×150钢筋网，外喷厚度为100mmC25混凝土。

待围护桩及冠梁施工完毕之后，采用挖掘机开挖基坑内土方，桩间网喷砼支护，采用自上而下，随挖随喷。

每次挖土高度不不不大于3米，采用人工清理桩间土，并将基面清理平整。

再在面层上挂钢筋网，并固定牢固。

钢筋网片搭接不不大于20厘米。

喷射砼中钢筋网应调直除锈，钢筋网与坡面间隙宜不不大于20mm，网片与坡面间距过小部位可加设垫块。

钢筋网应与土钉和加强筋连接牢固，喷射砼时钢筋不晃动。

喷射砼应分段分片依次进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，一次喷射厚度为30mm～40mm，复喷厚度为60mm。

喷射时，喷头与受喷面应垂直，宜保持0.6m～1.0m距离，喷射手应控制好水灰比，保持砼表面平整、湿润光泽，无干斑或流淌现象。

有地下水状况下，布设泄水管进行泄水。

参见【图5-4桩间喷砼示意图】。

图5-4桩间喷砼示意图

3、抗滑锚杆施工

在1～4层土方开挖完毕后，在每层距底部400cm位置打设2根3m长环向@1.2mφ32x3.25水煤气钢花管，并注1：

1水泥浆，锚杆预留50cm不打入土体，作为与衬砌砼锚固段，详见5-5下图。

图5-5桩间喷砼示意图

5.2.4二次衬砌施工办法

盾构接受井二次衬砌施工，采用逆作法自上而下逐渐进行施工。

衬砌模板重要采用组合钢模板，盾构接受洞门处及暗挖预留口处使用竹胶模板，支撑体系采用φ48×3.5钢管满堂红；采用C30S8商品混凝土，混凝土泵泵送浇注。

1、井壁构造施工

依照盾构接受井衬砌构造深度与永久钢支撑设立状况，盾构井壁衬砌构造混凝土自上而下浇注分六步进行，随井壁衬砌构造施工随安装永久钢支撑，这样既能很大限度加快施工进度缩短工期，又能保证盾构井构造安全，盾构井二次衬砌构造施工步序详见图5-6。

图5-6盾构接受井二次衬砌构造施工步序图

步序

施工步序示意图

文字阐明

第一步

破除桩头，开挖第1次土方、打入锚杆、初喷砼10cm

第二步

冠梁及第1次衬砌钢筋砼二衬

第三步

砼强度达到设计值75%后，安装第1道钢管斜撑

第四步

开挖第2次土方、打入锚杆、初喷砼10cm

第五步

第2次衬砌钢筋砼二衬

第六步

砼强度达到设计值75%后，安装第2道钢管斜撑

第七步

开挖第3次土方、打入锚杆、初喷砼10cm

第八步

第3次衬砌钢筋砼二衬

第九步

砼强度达到设计值75%后，安装第3道钢管斜撑

第十步

开挖第4次土方、打入锚杆、初喷砼10cm

第十一步

第4次衬砌钢筋砼二衬

第十二步

砼强度达到设计值75%后，开挖第5次土方、初喷砼10cm

第十三步

第5次衬砌钢筋砼二衬底板

第十四步

第6次衬砌钢筋砼二衬

5.2.5模板与支架工程

1、模板及支架安装

1）模板重要采用组合钢模板，局部使用12mm厚覆膜竹胶板。

钢模板以P6015为主，采用竖排方式，转角处用阴角角模。

12mm厚覆膜竹胶板依照构造尺寸现场制作拼装，重要使用在盾构预埋钢环及暗挖预留孔洞部位。

侧墙模板采用P6015钢模板，支撑体系采用φ48×3.5钢管（扣件连接），整体搭设满堂红钢管排架，排架立杆间距为600mmx600mm，横杆间距水平双向为600mm，垂直方向间距为500mm，为保证支撑体系稳定性，支架要使用φ48钢管纵横双向设立剪刀撑，剪刀撑设立数量不少于6道，立向间距3000mm。

横背楞采用10*10cm方木间距500mm；竖背楞采用10*10cm方木，间距600mm。

详见图5-7及图5-8。

图5-7侧墙模板拼装示意图及模板支撑体系图

图5-8模板支撑体系大样图

模板安装采用预组拼装方式。

施工前应做好如下准备工作：

①安装前，要做好模板定位基准工作。

②按施工需用模板及配件对其规格、数量逐项清点检查，未经修复部件不得使用。

③经检查合格模板，应按照安装程序进行堆放或装车运送。

重叠平放时，每层之间应加垫木，模板与垫木均应上下对齐，底层模板应垫离地面不不大于10cm。

④向施工班组进行交底。

⑤竖向模板安装底面应平整坚实，并采用可靠定位办法，规定预埋支撑锚固件加方木支撑。

⑥模板应涂刷脱模剂。

⑦做好施工机具及辅助材料准备工作。

2）必要对支护构造接缝及墙面渗漏按设计规定解决，无设计规定期可按下列办法解决：

①仅有少量渗漏水可用防水砂浆抹面；

②有明显漏水点时，应用注浆堵漏进行封堵；

③特别严重渗漏水现象须由专业防水队伍解决后，才干进行内衬混凝土施工。

3）立内模之前，应对钢筋及预埋件工程进行检查，合格后办理隐蔽工程验收，进行下道工序施工。

4）盾构、暗挖隧道预留口处模板及支撑体系，以暗挖隧道预留口为例阐明，见【图5-9暗挖隧道预留口处模板施工示意图】。

图5-25暗挖隧道预留口处模板施工示意图

2、模板及支架拆除

待每段盾构井内衬构造施工完毕后进行模板拆除。

拆模时先松顶丝，再拆除立木和横木，将模板附件拆除后，用撬棍轻轻撬动模板，使模板离开墙体即可把模板拆下，用钩子将模板拆下起吊走，模板脱模后运出地面、集中堆放。

随着模板拆除拆除满堂红脚手架及安装内衬钢支撑。

6材料与设备

6.1材料

盾构接受井逆作法施工使用材料见表6.1.1。

表6.1.1盾构接受井逆作法施工材料表

项目

3号盾构井

4号盾构井

共计

备注

挂钢筋网喷C20砼面积

1002.16m2

1040.76m2

2042.92m2

厚度100mm

土方

3188.96m3

3311.76m3

6500.72m3

冠梁砼量C30

36.35m3

36.35m3

72.70m3

冠梁钢筋量

3.16t

3.16t

6.32

抗滑锚杆

1200m

1200m

2400m

钢筋网钢筋量

2.98t

3.09t

6.07t

二衬钢筋量

156t

180t

336t

二衬混凝土量C30

725m3

840m3

1565m3

Φ600永久钢支撑

47.3m

47.3m

94.6m

按延米计算

6.2设备

挖掘机、喷射机、搅拌机、注浆泵、空压机、钢筋调直机、钢筋切割机、电焊机、装载机、自卸汽车等。

7质量控制

7.1原材料实验

锚杆、钢筋、水泥、砂、砾石质量应符合关于产品质量原则和设计规定，材料进场应有产品合格证和检查报告；钢筋、水泥应按关于原则取样复试；质量不合格产品、材料不得进入现场。

7.2钢筋工程质量控制办法

7.2.1钢筋表面应干净。

油渍、漆污和用锤敲击时能剥落浮皮、铁锈应在使用前清理干净。

在焊接前，焊点处水锈应清理干净。

7.2.2钢筋调直规定钢筋应平直，无局部曲折；冷拔低碳经调直机调直后，其抗拉强度普通规定减少10%—15%。

使用前应加强检查，按调直后抗拉强度选用。

如果抗拉强度减少过大，则可恰当减少调直筒转速和调直块压紧限度。

7.2.3钢筋断口不得有马蹄形或起弯等现象，钢筋长度应力求精确。

7.2.4钢筋弯曲形状对的，平面没有不平翘起现象，钢筋弯曲点不得有裂缝。

7.2.5钢筋焊接接头不得有横向裂纹，不得有明显烧伤。

7.2.6钢筋摆放应按图纸规定，特别注意负筋位置，钢筋接头位置长度应符合规定，绑扎与否符合规定，有无松动变形，钢筋表面不应许有油渍，片状铁锈。

7.3模板工程质量保证办法

7.3.1经检查合格模板，应按照安装程序进行堆放或装车运送。

重叠平放时，每层之间应加垫木，模板与垫木均应上下对齐，底层模板应垫离地面不不大于10cm。

7.3.2预留隧道口钢模板安装时，应保证位置精确，安设牢固。

7.3.3按配板设计循序拼装，以保证模板系统整体稳定性。

7.3.4保证模板接缝不漏浆。

7.3.5模板安装容许偏差应严格控制在规定范畴内。

7.3.6模板安装应严格按照关于模板安装平整度规定实行。

7.4混凝土工程质量保证办法

7.4.1混凝土搅拌中砂浆密度两次测量相对误差不应不不大于8%，单位混凝土中粗骨料含量两次测量误差不应不不大于5%。

尚有其她如含气量、水灰比和水泥含量等均应符合各自规定。

7.4.2混凝土浇筑要持续，不得中断，并控制在4～6小时内浇完，以保证混凝土均匀性，间歇时间应控制在15分钟内，不得超过半小时。

在浇筑过程中，要随时用探锤测量混凝土面实际标高，计算混凝土上升高度，导管口与混凝土相对位置，记录浇筑量，同步在现场应认真填好施工记录，并按规范规定留置相应组数混凝土质量检测试件。

7.4.3施工缝解决应在已硬化混凝土表面上继续浇注混凝土前，应清除垃圾、水泥薄膜、表面上松动砂石和软弱混凝土层，同步还应加以凿毛，用水冲洗并充分湿润，普通不应少于24h,残留在混凝土表面积水应予清除。

由于本构造采用逆作法分段浇筑，施工缝处混凝土不易密实，因而采用预埋φ32钢管后期注同标号水泥浆填充办法保证施工缝处混凝土密实。

8安全办法

8.1严格遵守施工操作规程和施工工艺规定，禁止违章施工。

8.2施工人员不得无证上岗，各种作业人员应配带相应安全防护用品和劳保用品，各类操作人员在上班期间不得喝酒。

施工人员必要是受过安全生产培训，施工前必要按施工组织和施工方案规定进行安全技术交底，并有书面记录，双方签认。

8.3用土斗上下运料时，必要装稳，绑扎牢固，不得超载吊运。

禁止载人上下盾构井，禁止往井下扔物。

工作时及时清理竖井周边土块、杂物。

8.4安全用电，注意防火，必要配备消防器材。

8.5加强施工监控测量，及时反馈量测信息，依照量测成果，及时调节，保证施工安全及地面建筑物安全。

8.6建立完善施工安全保证体系，加强施工作业中安全检查，保证作业原则化、规范化。

9环保办法

9.1施工前，对基坑附近建筑物、构筑物进行调查，以便采用相应保护办法。

9.2优先选用先进环保机械，采用设立隔音墙、隔音罩等消音办法减少施工噪音到容许值如下，同步尽量避免夜间施工。

9.3施工废水、废浆应排入沉淀池中，不得随意排放，保持场地清洁。

9.4对施工场地道路进行硬化，并在晴天经常对施工通行道路进行洒水，防止尘土飞扬，污染周边环境。

9.5施工现场应制定洒水降尘办法，指定专人负责现场洒水降尘和清理浮土。

10效益分析

10.1施工效益分析

　盾构井采用逆作法施工，能节约80%模板架料，省掉腰梁及暂时钢支撑这道工序；保证工人每天均有活干，相对地提高工人收入，能充分调动起工人工作积极性。

效益十分明显，详细如下：

10.1.1不必使用腰梁，简化了施工工序，使构造一次成型，受力更好。

10.1.2简化了施工工序，节约约20％工作量，减轻了操作人员劳动强度。

10.1.3缩短施工工期一种月。

10.2经济效益分析

盾构接受井采用逆作法施工，能节约65%模板架料租赁费用；减少50%劳动力成本；省掉腰梁暂时支撑等工序，总计能减少120万施工成本。

11应用实例

北京地铁四号线工程北京南站～陶然亭站区间在右线K4＋074处设立3号盾构接受井，在左线K4＋077.261处设立4号盾构接受井，盾构接受井净空尺寸为15×9m。

盾构接受井围护构造采用Φ800@1200钻孔灌注桩与钢支撑体系，盾构接受井二次衬砌为模筑钢筋混凝土构造。

3号盾构接受井深19.735m，4号盾构接受井深20.249m。

盾构接受井南接暗挖区间隧道，北接盾构区间隧道，前期先作为暗挖区间施工竖井。

在施工中，二次衬砌成功地应用了逆作法施工。

图11-1盾构接受井逆作法施工图

11.1参数设计

本工程围护构造采用钻孔灌注桩及网喷混凝土，二次衬砌构造钢筋混凝土采用逆作法施工。

分五步开挖，开挖一步施工一步二次衬砌；待混凝土强度达到设计强度75%以上及安装钢支撑完毕后，进行下一步施工，如此类推。

盾构接受井每步开挖深度见下图：

图11-2盾构接受井逆作法每步开挖深度图

11.2生产组织

自钻式锚杆施工班组人员配备参见表11.2.1。

表11.2.1自钻式锚杆施工班组人员配备

序号

工种名称

单位（人）

数量

备注

1

钢筋工

人

26

钢筋施工

2

混凝土工

人

14

混凝土施工

3

模板工

人

20

支模及搭设拆除满堂红脚手架

4

吊车司机

人

4

垂直运送

5

壮工

人

10

配合挖机土方开挖及其她

共计

人

74

11.3盾构接受井监控量测分析

由于本基坑周边环境复杂，为保证施工安全，对本工程支护构造及周边地表进行了必要位移和沉降监测。

监测点布置如下：

11.3.1围护桩监测：

每个接受井布设4根测斜管；

11.3.2地表沉降监测：

沿盾构接受井轴向中心线设立，共设22个观测点。

11.3.3钢支撑轴力监测：

在一半钢支撑上布设应变计，对角布设。

11.3.4桩顶水平位移监测：

每个井布设4个。

11.3.5施工安全性鉴别

依照监测内容，盾构接受井选用围护桩顶水平位移设定预警值，作为围护构造施工安全鉴别原则，其安全性鉴别原则如下：

F=实测值/容许变形值

围护桩水平位移容许变形值：

30mm。

F≤0.7：

安全；0.7≤F≤0.8：

加强监测频率；0.8

启动安全办法；0.9

应及时停工，修正支护参数后方能继续施工。

当安全性为危险时，应每天观测，并召集设计、施工、监测等单位进行会诊，对也许浮现各种状况作出预计和决策，并采用有效办法，不断完善与优化下一步设计与施工。

本工程F值经测量监测实际数据阐明，始终不大于0.7，阐明了本次逆作法施工是合理，也阐明逆作法在本工程中应用是成功。