盾构洞门破除方案Word文档格式.docx
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1.1编制依据
（1）《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999，2003版）
（2）《天津地铁6号线R3合同段岩土工程勘察报告》
（3）《地下防水工程质量验收规范》（GB50208-2011）
（4）《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308-2008）
（5）《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009版）
（6）《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）
（7）《天津市地下铁道盾构法隧道工程施工技术规程》（DB-29-144-2010）
（8）盾构掘进相关技术资料。
（9）现行施工规范、法律及地方强制性标准。
（10）天津地铁6号线工程土建施工第R3合同段施工合同、施工设计图纸。
（11）本工程合同及招标技术文件等相关要求。
（12）现场实际情况。
1.2编制说明
洞门凿除是盾构区间施工进、出洞的关键工序之一，其施工的质量、安全等因素影响到了盾构施工能否顺利进行。
虽然，洞门凿除工序简单，但其安全隐患较多、难度较大，凿除时经常发生涌沙、涌水等现象。
此方案是针对左江道站左、右线始发洞门、梅江风景区站左、右线接收洞门，共计4个洞门的破除施工。
左江道站～梅江风景区站区间，盾构始发井、接收井围护结构均采用墙厚800mm的地下连续墙，洞门凿除直径为6.7米，凿除难度较大。
始发井端头处、接收井端头处均采用桩径为φ850三轴搅拌桩，加固长度为11米，并在搅拌桩和地下连续墙之间的600mm的间隙采用旋喷桩施工填充（桩间咬合300mm），待端头加固完成后，待盾构设备调试完成通过验收后方可进行洞门凿除施工。
始发井、接收井端头加固布置如图1-1、1-2所示。
图1-1盾构端头加固平面布置图
图1-2盾构端头加固纵断面图
2、工程概况
2.1工程施工范围及概况
天津地铁6号线土建施工第R3合同段左江道站～梅江风景区站区间，起止里程为DK36+367.886～DK36+963.737，右线短链0.352m，右线区间长595.851m；
左线短链0.359m，左线区间长595.492m。
本区间起点为左江道站端，设计终点为梅江风景区站端。
区间沿友谊南路由北向南穿越雨水泵房，、卫津河绥江道桥、友谊南路桥及卫津河。
该段区间平面上由直线、缓和曲线、曲线组成，曲线半径R=2500、R=2000、R=3000.线路最大纵坡3.4‰，最小纵坡3.004‰。
区间纵断面为“人”字型坡，不设联络通道及泵房。
图2-1线路平面图
2.2地质水文条件
2.2.1地质条件
左江道站～梅江风景区站区间隧道主要穿越6-1层粉质粘土、6-3层粉土、6-3t层粉砂、6-4层粉质粘土、7层粉质粘土、8-1层粉质粘土等地层。
图2-2区间地质剖面图
上述土层围岩分级为Ⅵ级，自稳性能力差，易坍塌；
同时受地下水影响，加剧侧壁围岩土体的失稳，尤其是砂土、粉土层易产生坍塌，并易产生局部潜蚀、涌砂、流土等。
地层特性见表2-1：
表2-1地层特性表
层序
地层名称
层底标高（m）
土层描述
①1
杂填土
-3.14～1.98
杂色，松散，稍湿，含砖块、水泥块、石子、植物根系。
①2
粉土素填土
褐色，松散，稍湿，以粉质粘土为主，局部为粘土，场地范围内不连续分布，层底埋深起伏较大，填筑年限大于10年。
淤泥
1.31～-1.44
海河底部分布，呈黑色～灰褐色，流塑状态，无层理，含有机质、腐植物，属高压缩性土。
1
粉质粘土
-2.08～-0.92
灰黄色～灰褐色，软塑，中～高压缩性，含锈斑，有机质，场地范围内局部分布。
无层理，含铁质，属中压缩性土。
局部夹粘土透镜体。
⑥1
-12.84～-10.94
灰色，流塑～软塑状态，有机质，含云母，属中压缩性土。
贝壳碎片，含粉土薄层，土质较软，场地内普遍分布。
⑥1t
粘土
灰色，湿，中压缩性，含云母、有机质，个别钻孔分布。
⑥3
粉土
灰色，中密，湿，中压缩性，含云母、氧化铁、贝壳，局部粉质粘土互层，场地内连续分布。
⑥3t
粉砂
灰色，中密，湿，中压缩性，含云母、氧化铁、贝壳，个别钻孔分布。
⑥4
灰色，软塑～流塑，中压缩性，含云母、贝壳，场地内普遍分布。
⑦
-11.94～-13.92
灰色～褐黄色，软塑～可塑，中压缩性，含云母。
氧化铁，层顶多分布有10～20cm黑色泥炭层，场地内普遍分布。
-19.97～-14.51
黄灰色～褐黄色，可塑，局部软塑，中压缩性，含云母、氧化铁、偶见姜石，场地范围内普遍分布。
2
灰黄色～褐黄色，密实，稍湿～湿，含云母、氧化铁、贝壳，局部含粉土团，场地范围内不连续分布。
21
灰黄色～褐黄色，中密～密实，饱和，中低压缩性，含云母、氧化铁、贝壳，场地范围内不连续分布。
-27.64～-25.91
黄褐色～褐黄色，可塑，局部软塑，中压缩性，含云母、氧化铁、偶见贝壳碎片，场地范围内连续分布。
黄褐色～褐黄色，密实，稍湿～湿，含云母、氧化铁、偶见贝壳碎片，场地范围内不连续分布。
黄褐色～褐黄色，密实，饱和，含云母、氧化铁、偶见贝壳碎片，场地范围内不连续分布。
-33.64～-29.21
灰黄灰～褐黄色，可塑，中压缩性，含云母、氧化铁、偶见贝壳碎片，场地范围内普遍分布。
1t
灰黄灰～褐黄色，密实，湿，中低压缩性，含云母、氧化铁，场地范围内零星分布。
-33.65～-55.00
黄褐色～褐黄色，可塑，中低压缩性，含云母、氧化铁、贝壳，场地范围内普遍分布。
褐黄色，饱和，密实，含云母、氧化铁，场地内不连续分布。
3
褐黄色，可塑，中压缩性，含铁质，含云母、氧化铁，有机质，场地范围内不连续分布。
4
灰黄色～褐黄色，饱和，密实，中压缩性，含铁质，含云母、氧化铁，场地范围内不连续分布。
41
黄褐色～褐黄色，可塑，中压缩性，含铁质，含云母、氧化铁，有机质，场地范围内不连续分布。
5
褐黄色，可塑，中压缩性土，含铁质，含云母、氧化铁，有机质，场地范围内不连续分布。
蓝色部分为盾构主要穿越土层。
2.2.2水文条件
本次勘察钻孔最大深度55m，根据勘察结果及区域性地下水资料，地下水类型主要为松散岩类孔隙水，钻孔深度范围内地下水可细分为：
潜水、第一层承压水、第二层承压水。
潜水含水层：
杂填土①1层、素填土①2层、粉质粘土⑥1层、粉土⑥3层、粉质粘土⑥3t层、粉砂⑥3t层、粉质粘土⑥4层。
本次勘察期间所有新施工钻孔均测量静止水位，测的水位标高0.27～1.95m。
粉质粘土⑦层属不透水～微透水层，可视为潜水含水层与其下承压含水层的相对隔水层。
本含水层水平、垂直向渗透性差异较大，当局部地段夹有粉砂薄层时，其富水性、渗透性相应增大。
接受大气降水和地表水入渗补给，地下水具有明显的丰、枯水期变化，丰水期水位上升，枯水期水位下降。
年变化幅度约为0.5～1.0m。
主要含水介质颗粒较细，水力坡度小，地下水径流十分缓慢。
排泄方式主要有蒸发、人工开采和下渗补给下部承压水。
第一承压水：
含水层为粉土⑧2层、粉砂⑧21层、粉砂⑨1t层、粉土⑨2层。
根据《天津地铁6号线解放南路站6JF01号孔》注水试验报告，该承压水水头大沽标高约为-3.36～-3.15m。
本次现场测量水位大沽标高为-0.80m。
粉质粘土⑩1层、粘土⑩1t层、粉质粘土⑪1层属不透水～微透水层，可视为承压含水层相对隔水底板。
本层地下水主要接受上层潜水的渗透补给，与上层潜水水力联系紧密，排泄以相对含水层中的径流形式为主，同时以渗透方式补给深层地下水。
该层地下水水位受季节影响较小。
第二承压水：
含水层为粉土⑪2层、粉砂⑪21层、粉砂⑪4层、粉土⑪41层，其下覆土层粉质粘土⑫1层分面连续，可视为与下部承压水隔水底板。
根据现场观测可知，该承压水水头大沽标高约为-4.10m。
2.2.3地下水腐蚀情况
根据国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版），该场区环境类型为Ⅱ类。
按国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）“水对混凝土结构腐蚀性评价”、“水对钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀性评价”。
潜水：
按环境类型Ⅱ对混凝土结构具有弱腐蚀性，按地层透水性对混凝土结构具有微腐蚀性；
在长期侵蚀条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性，在干湿交替条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋具有中等腐蚀性。
第一层承压水:
按环境类型Ⅱ对混凝土结构具有微腐蚀性；
按地层透水性对混凝土结构具有微腐蚀性；
在长期侵水条件下对钢筋混凝土中的钢筋具有微腐蚀性，在干湿交替条件下对钢筋混凝土中的钢筋具有弱腐蚀性。
第二层承压水:
按环境类型Ⅱ对混凝土结构具有微腐蚀性；
3、施工前布置
3.1人员组织机构，见图3-1。
图3-1人员组织机构图
3.2人员设备准备
（1）施工机具准备空压机两台，风镐4把。
（2）施工人员采用3-6名有一定施工经验的熟练工人，保证施工质量。
（3）井口及井下运输指挥工各1名，对讲机4部，口哨2个。
3.3材料及设备，见表3-2
3.4废弃物运输设备
16T汽车吊停靠在井口，用于运输混凝土等废弃物。
表3-2材料及设备需求表
序号
材料名称
规格
数量
单位
备注
空压机
台
用于风镐供气
风镐
只
用于洞门砼破除
风镐钎子
10
个
煤炉
处理风镐钎子
氧气
普通型
套
钢筋割除
6
乙炔
7
割刀
把
8
直割刀
9
脚手管
zx7-400
100
米
扣件
50
11
安全带
12
跳板
厚木板
块
4、洞门凿除施工方法
4.1洞门凿除的条件
（1）盾构机已经下井并安装调试验收合格。
（2）端头井加固已经完成，加固效果满足设计要求。
（3）洞门探孔情况良好，无水、沙流出。
（4）始发验收通过。
4.2盾构始发、接收洞门破除施工工艺流程
（1）盾构始发洞门破除应在盾构始发前5天进行，分为四个步骤进行破除，分别为：
①破除地连墙背土面120mm保护层，割除内侧钢筋。
②凿除360mm素混凝土。
③凿除200mm素混凝土，直至露出地连墙外侧钢筋。
④待始发盾构调试完毕后，割除外侧钢筋，破除剩余混凝土。
（2）盾构接收洞门破除应在盾构机距接收井20环位置时进行破除施工，施工步骤与始发洞门破除相同，但在进行最后一步破除前，应根据盾构机推行速度，盾构机刀盘处在距接收井30cm位置。
（3）盾构始发、接收洞门破除施工工艺流程图，见图4-1。
图4-1盾构始发、接收洞门破除施工工艺流程
4.3脚手架的搭设
洞门凿除平台用脚手架搭设。
脚手架采用Ф48钢管，高度7.8m（含顶部1.2m护栏），设置5道竖撑，5道横撑，间距均为1.5m，宽度1.5m。
脚手架需下部垫实，脚手架侧面须用斜撑将其撑实，正面与盾构机撑实。
上人横撑上面均铺设木板，并与横撑固定。
凿除洞门时应在洞圈内搭设脚手架，可以不考虑风荷载，计算公式如下：
Sd=1.1（SGk+1.15SQk）<
=Rd/γm
式中：
Sd——荷载效应设计值
SGk——恒荷载标准值产生的作用效应
SQk——施工荷载标准值产生的作用效应
Rd——脚手管强度设计值（此处采用冷弯薄壁型钢管）
γm——材料强度附加分项系数,钢管脚手架取值如下：
γm=1.1705*（SGk+SQk）/（SGk+1.15SQk）
此处恒荷载自重标准值SGk=0.35kN/m2,施工荷载标准值SQk=3kN/m2,钢管抗压强度Rd=0.205*106kN/m2,γm=1.0319。
经计算：
Sd=4.18kN/m2
Rd/γ＝0.199*106kN/m2
Sd<
=Rd/γ
脚手架强度达到要求，具体搭设方法如图4-2所示。
图4-2脚手架架设示意图
4.4水平探孔
洞门围护结构地下连续墙凿除前应打水平探孔,安装单向阀，进行破除洞门的水量以及流砂检测，探孔主要分布在盾构范围边缘处，上半圆布置孔数宜少，下半圆孔数宜多，孔深不宜过深，穿透地下连续墙即可，以便确认地下连续墙与咬合桩之间的隔水情况，若发生透水现象，需采取封堵加固等措施，确保始发时无地下水作业。
水平抽芯检测方法：
在凿除洞门前应先用水钻打孔机由水平方向凿9个观察洞，孔径为50mm，深度为1.8m，检查洞门加固情况。
观察洞位置分布、孔径及钻入深度见图4-3。
图4-3水平取芯试验布点示意图
如果加固区存在渗漏现象，则需采取注浆加固措施。
注浆可采用双液浆进行补注浆，注浆位置：
在高压旋喷桩和搅拌桩之间的间隙内打入注浆管，自洞门3m以下向上注浆，注浆先两边后中间，间隔注入，从而达到防水并固结洞圈内部土体的效果。
注浆配比：
水：
水泥：
水玻璃＝0.5：
1：
1,注浆压力为0.2～0.3Mpa，初凝时间为5～10分钟，浆液流量为10～15L/min，可有效的阻止泥水渗漏。
4.5混凝土凿除
在进洞防水装置设置完成后，凿除盾构范围内围护结构地下连续墙，始发井、接收井地下连续墙厚度均为800mm。
混凝土凿除方法，端头混凝土必须到达设计要求的强度、渗透性、自立性等技术指标，探孔无漏水流砂、土体加固效果达到设计要求、盾构机安装调试验收完毕、负环管片已拼装、其他准备工作完成的前提下开始凿除洞门。
为保证凿除安全，此次洞门凿除分四次进行：
（1）第一次凿除背土面混凝土保护层，露出内排钢筋，如图4-4阴影部分所示。
凿除采用自下而上粉碎性凿除，凿除厚度为120mm。
图4-4第一次洞门凿除
（2）第二次凿除如图4-5中所示部分，内外排钢筋中间凿除时距离外排钢筋保持200mm，凿除采用自上而下粉碎性凿除，凿除厚度为360mm（围护800mm中间560mm），距离外排钢筋剩余约200mm。
图4-5第二次洞门凿除
（3）第三次凿除如图4-6中所示，凿除采用自上而下粉碎性凿除。
凿除厚度为200mm，凿除至外排钢筋，安装止水帘布。
图4-6第三次洞门凿除
（4）第四次凿除如图4-7中所示部分，割除外排钢筋，凿除剩余部分，凿除采用自下而上粉碎性凿除，凿除厚度为120mm。
图4-7第四次洞门凿除图
4.6废弃物清理方式
人工清理凿除的混凝土等废弃物，用铁锹将渣土等甩入渣土箱内，然后由汽车吊垂直运输到弃土场内。
此时井口上下指挥要配合好，确保运输安全。
4.7洞门止水帘布安装
在凿除洞门砼最后120mm厚砼前，应着手安装帘布橡胶板。
由于洞门与盾构（或衬砌）存在建筑空隙，易造成泥水流失，从而引起地表沉降。
须在洞门安装出洞防水装置。
出洞防水装置包括帘布橡胶板，扇形圆环板以及连接螺栓和垫圈。
安装前应测量安装螺孔的位置偏差，并用螺丝清理螺孔；
安装时，压板螺栓应拧紧，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，见图4-8。
图4-8盾构机始发防水装置布置图
4.8洞门凿除施工注意事项
（1）搭设脚手架时按照脚手架施工规范进行施工。
（2）洞门凿除过程中，注意观察帘布橡胶板，避免落下来的混凝土渣压坏帘布橡胶板。
（3）洞门凿除过程中须有专人旁站。
密切注意凿除作业面土体情况，如有异常须马上撤离作业区所有人员，并马上报告。
并组织人员迅速用木板和钢管撑住，防止地下连续墙外土体坍塌，然后尽快进行注浆加固。
（4）洞门破除时，及时检查掌子面的土质情况与设计是否一样。
如不一样，及时反映并采取相应对策。
5、安全施工措施
（1）施工人员必须戴好安全帽，穿好防护鞋，以防坠物等伤人。
（2）洞门凿除所处渣土，应排放在一个地方，并及时予以清理。
（3）施工人员进入施工现场必须遵守安全管理规定。
（4）施工人员必须按规定和要求正确配戴安全帽、安全绳。
（5）破除工程在施工前要组织技术人员和施工人员学习施工组织（方案）和安全操作规程，在施工中必须严格执行。
（6）施工人员从事破除工作的时候，必须戴安全帽、防护口罩、穿工作鞋，站在脚手架或其他稳固的结构部位上操作。
（7）破除施工严禁立体交叉作业，应按自上而下顺序进行。
当破除某一部分的时候，应防止其他部分发生坍塌。
（8）作业上方井口临边及下方10m范围内应设警戒或告示。
采取可靠措施，保护井下洞口施工人员安全。
（9）破除工程要有专人监护。
（10）洞门破除作业面应和整体破除程度相配合，不准各行其是，防止对其他作业面造成威胁。
每班开工前，均应检查所用工具是否牢靠，被破除物的危险状况。
发现险情，应先排除险情后，才可作业。
（11）破除洞门的时候，脚手架或其他支衬架上不许多人作业，严禁超荷载人、载物、堆放材料，以免发生危险。
（12）不得采用挖墙洞、掏掘的野蛮破除方式。
（13）在破除施工时，应向破除部位洒水降尘，做好文明施工。
6、应急预案
为确保在洞门破除过程中能快速有效地处理各种紧急情况，特制定以下应急措施。
6.1应急准备
人员安排
准备工作材料准备
设备准备
6.1.1人员安排
（1）应急救援领导小组：
组长：
胡昌玉
副组长：
王英茹王明生
成员：
刘国恒姚祯祥张树新徐睿陈胜校刘傲阳曾昭富张志强靳士豪于松禾
（2）人员具体分工：
总负责人：
负责整个洞门破除期间的方案制定、施工总体决策。
安全负责人：
负责施工前的安全交底、施工期间安全巡查并及时发现和排除安全隐患。
技术负责人：
负责施工前的技术交底、施工期间的降水井管理、水平探孔施工指导及施工过程中其他技术工作。
监测负责人：
负责洞门监测点的观测及数据处理，并将观测成果及时上报总负责人。
电工班：
负责检查整个施工场地的用电情况，发现停电、跳闸等特殊情况及时排查，并上报总负责人，必要情况启用备用发电机供电。
物资准备：
施工前准备好水泵、备用发电机、抢险物资等物资设备，并随时待命，听从总负责人的安排及时准备其他临时物资设备。
洞门凿除班：
负责洞门破除工作。
洞门破除前认真学习技术安全交底、施工过程中时刻保持安全性和警惕性，如有特殊情况可自行暂停施工并第一时间上报总负责人，由负责人决策施工应急措施。
渣土清理：
相关人员必须保证整个洞门破除期间施工人员有足够的操作空间，渣土在保证安全的条件下及时处理；
在施工前要认真学习技术安全交底，杜绝违规、危险施工。
抢险注浆：
洞门破除前负责检查注浆设备是否完好，注浆材料是否准备到位；
施工前认真学习技术安全交底，如遇特殊情况需要注浆，则根据总负责人的指令，控制好技术掺量，保证注浆及时、有效。
6.1.2材料准备
应急材料准备如表6-1：
表6-1应急材料
物品名称
蛇皮袋（条）
300
沙（m3）
20
快速水泥（T）
0.3
水玻璃（T）
水泥（T）
聚氨酯（kg）
应急材料如水玻璃、快速水泥、聚氨酯等关键材料如有不足，必须保证30分钟内及时到场。
6.1.3设备准备
具体设备准备如如表6-2：
表6-2应急设备
设备名称
数量
设备名称
20KW发电机（台）
双液注浆泵（套）
2.2KW水泵（台）
7.5KW水泵（台）
手提灯（只）
泥浆泵（台）
铁锹（把）
盾构机随时待命，洞门一旦破除就迅速推进。
6.2事故应急处理程序,如图6-1。
图6-1事故应急处理程序
6.3意外情况应急措施
（1）涌水、涌砂情况
针对本次始发施工中可能出现的涌水、涌砂情况，应在洞门凿除过程中，预备木板、棉花胎、支撑型钢、快速水泥、回丝、水泥、水玻璃、聚氨酯、草包和蛇皮袋（已装土）等材料。
并在洞门周边2点，5点，7点，10点钟位置钻孔4处，伸入洞门内部。
预埋注浆/引流管，并安装球阀。
在洞门凿除的第一阶段，一旦有涌水、涌砂情况发生，首先应立即停止洞门混凝土凿除，同时用棉花胎加木材或型钢类材料进行支护，并用快速水泥加回丝以及叠放土包等方式进行临时封堵，以控制险情，如有必要安装导流管，保证快速封堵。
然后采取压注双液浆或聚氨酯的措施直至堵住漏点。
根据涌水、涌砂的大小，决定是否在堵漏完毕对洞门进行喷射混凝土封堵。
在洞门凿除开始前，首先对维护桩间的间隙进行探孔，并预先准备导流、注浆管路。
在盾构机正前方上部的圈梁上准备10m*10m橡胶复合雨布捆扎备用。
一旦有险情发生，首先立即停止洞门混凝土凿除。
根据漏水涌砂量的大小在维护桩的桩间的间隙打入导流
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