盾构始发井洞门凿除专项施工方案(2)概要

目录

一、编制说明 (1)

1.1综述 (1)

1.2 编制依据 (1)

二、工程地质及水文地质概况 (1)

2.1 始发段地质描述 (1)

2.2 水文地质条件 (2)

三、洞门凿除设计方案 (2)

四、洞门凿除施工 (3)

4.1 施工程序与工艺流程 (3)

4.2 洞门凿除施工方法 (4)

五、质量控制及检验 (5)

六、安全施工措施 (6)

七、文明施工保证措施 (6)

八、砼洞门凿除风险预防及处理 (7)

8.1 预防措施 (7)

8.2 处理措施 (8)

一、编制说明

1.1 综述

洞门凿除是盾构进、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，凿出时经常会发生沙涌、涌水等现象。

为了防止盾构始发时使井壁产生过大的变形，根据盾构机长度、地层条件、水文条件、隧道埋深及周边环境等因素，京津城际延伸线盾构始发井围护结构采用素混凝土地连墙及深层水泥土搅拌桩加固处理。加固里程范围为

CJDK180+981.5-180+995.3，加固方式为外圈0.8m×37.5m素混凝土地连墙(C15)，内部672组37.5m深层水泥土搅拌桩，桩径850mm，桩顶标高-3m，桩底标高-37.5m，同组内桩间距600mm，相邻两组间距450mm 。水泥土搅拌桩无侧限抗压强度qu28≥1MPa，水泥搅拌桩渗透系数不大于10-7CM/S，水泥土搅拌桩中水泥掺量不应低于20%。洞门凿除施工待端头加固完成后方可进行。

1.2 编制依据

1. xxx地质勘探图纸。

2．xxx盾构机相关资料。

3．xxx招标文件、补遗文件。

4．xxx关于《解放路隧道指导性施工组织设计》。

5．xxx施工图纸。

6.现场实际勘察资料。

二、工程地质及水文地质概况

2.1 始发段地质描述

1．竖井始发口地质分析

根据地质勘探表及竖井开挖的记录，竖井段的地质从上到下依次出现填充土、淤泥质粘土和粉质粘土，盾构机始发时完全包裹在粘土和粉质粘土层内。

2．始发段200m地质分析

根据相关方面给出的地质勘探图纸，盾构机在前期200m掘进范围内基本处于淤泥质粘土和粉质粘土层中。此地段地下水压不低于1.5bar，拟作为我部盾构施工的重点控制地段。

2.2 水文地质条件

本工程地下水位较高，区间内表层地下水类型为第四系空隙潜水。赋存于第Ⅱ陆相层及以下粉砂及粉土中的地下水具有微承压性，为微承压水。

依据《铁路工程地质勘察规范》评价：地下水在化学环境下对混凝土具硫酸盐侵蚀，环境作用等级为H2；具镁盐侵蚀，环境作用等级为H1；在氯盐环境下具氯盐侵蚀性，环境作用等级为L3。本工程的水文地质条件较差。

三、洞门凿除设计方案

洞门围护结构地下连续墙凿除前30天左右打设水平探孔，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1m，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，需及时采取封堵加固等措施。

在始发洞门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的混凝土（保留迎土侧玻璃纤维筋的保护层），地下连续墙凿除根据围护结构地下连续墙的实际位置，吊出空间及地质情况，采用分层分块、从里到外、从下到上的方式进行凿除，共分成16块，每块面积不大于9m2，分块方式如下图所示，按顺序破除混凝土及部分钢筋并及时吊出。所有各截地下连续墙都要先分段破除节点混凝土，待吊出时才分段将节点处连接钢筋割断。

混凝土凿除分两次进行，第一次凿除厚度约为70-80cm，留20至30cm，在盾构机始发前进行第二次凿除。在凿除完最后一层混凝土之后，要及时检查始发洞口的净空尺寸，确保没有钢筋，混凝土侵入设计轮廓范围之内。

图1 地连墙凿除范围示意图 图2 水平探孔及凿除分块示意图

四、洞门凿除施工

4.1 施工程序与工艺流程

洞门凿除施工采用风镐将洞门作粉碎性分层凿除处理，首先由上至下凿除洞圈混凝土至第一排钢筋，随后割除整个掌子面第一排钢筋。再由上至下凿除剩余混凝土至外排玻璃纤维筋，先凿除最上层两侧部分，然后向中部凿除，完成第一层混凝土的凿除后，把第一层作为平台，依次竖直向下凿除，混凝土凿除时割除凿除范围内任何可见钢构件，渣土随凿随吊出。

施工工艺流程如下图所示：

图3 始发洞门砼凿除工艺流程图

施工准备 脚手架搭设

探孔观察

地连墙内侧混凝土凿除 脚手架拆除

清理洞门

割除地内排钢筋 安全观测

4.2 洞门凿除施工方法

1．脚手架搭设

在洞圈内（预埋钢环内）搭设脚手架，根据施工需要分层铺设脚手板，以提供作业人员作业位置。采用1500(步距)×1500(横距)×1200mm(纵距)管扣式脚手架，以方便凿除施工，脚手架稳固可靠。

脚手架底部与预埋钢环底通过方木紧密接触，不可悬空。并按要求搭设剪刀撑。斜撑可通过搭设在刀盘上以保证脚手架稳定牢固。

2．探孔观察

在洞门边缘位置打设14个观察孔（观察孔位置如图2所示），以观察洞外土体加固状况，然后根据探孔及渗水情况，决定是否对土体进行补充加固。待所有加固完成后方进行洞门混凝土凿除。现场配备木塞，出现透水现象时及时进行封堵。

3．地连墙内侧混凝土凿除

根据以往洞门凿除的施工经验，考虑到施工难度及安全性，地连墙混凝土凿出以先上后下、先内后外的原则，依次按照1-8的分区顺序进行凿除（见图2），其破除厚度共900-1000mm，分两次凿除，以露出地连墙玻璃纤维筋为准。

图4 地连墙内侧混凝土凿除流程图

(1)按照分块图由上至下破除洞门混凝土，第一次破除厚度以完全露出地下连续墙钢筋为宜，厚度约为200mm。砼块应随破随清，砼块集中于土箱中，采用龙门吊吊出。

(2)先割下部，再割两侧，后割上部气割割除背土面钢筋。切割的废弃钢筋捆绑吊出竖井。使用气割作业时，注意对洞门预埋钢环的保护，防止烧坏预埋钢环等。

(3)背土面钢筋割除完成后按块继续进行混凝土的破除，破除厚度为700mm。

(4)最后当盾构机下井安装调试完毕，推行盾构机就位后，再快速将余下连续墙外层钢筋割除，进行清理后，即可始发。

需注意的是，在洞门凿除过程中，为确保洞口土体稳定和洞门附近作业人员的安全，必须对洞口土体稳定性进行监测，尤其是对洞门钢横梁的位移量测，通过洞口土体测斜管同步监测洞口土体变形，注意洞门渗水情况。当洞门钢横梁变形较大时，立即停止砼凿除，用4″方木把钢横梁撑到刀盘上，支撑范围以洞门中心为圆心的、洞口1/2半径范围内为宜，随即对洞门土体进行加固处理。

4．脚手架拆除及洞门清理工作

拆除前，对脚手架进行全面的安全检查，确认脚手架不存在安全隐患，方可开始拆除。拆除时应统一指挥，按后装先拆、先装后拆的顺序从上而下逐层进行，严禁上下同时作业；同一层的构配件和加固杆件必须按先上后下，先外后内的顺序进行拆除；连墙件必须随脚手架逐层拆除，严禁先将连墙件整层货数层拆除后再拆架体；连墙杆、通长水平杆和剪刀撑等，必须在架体拆卸到相关位置时方可拆除。拆卸下的钢管及构配件必须人工运至地面，严禁抛投。

待架体拆除完成后，应及时清理竖井内遗留的渣土及散落的零部件，确保达到文明施工的要求。

五、质量控制及检验

1．在洞门边缘处采用风镐开凿时，风镐应向洞口内侧方向插入，小块破除，防止洞边混凝土崩裂。

2．凿除作业时，不得损坏外排玻璃纤维筋结构；

3．控制洞门破除尺寸不小于Φ12400mm，洞壁与洞门圈应基本保持垂直；

4．凿除完成后，必须检查洞门钢圈范围内情况，确保洞门钢圈范围内混凝土完全凿除，钢构件完全切除。

六、安全施工措施

1．脚手架其规格和质量必须符合有关技术规定和具有产品合格证，构造应符合有关规定要求，安装作业必须由训练有素的专业架子工负责完成。

2．搭设脚手架时避免在搭设过程中偏斜和倾倒。

3．对地表、围护结构变形实施监测反馈。

4．起重安装作业前应清除工地所经道路的障碍物，做到工地整洁、道路畅通。

5．起吊作业时严格执行安全操作规程，做到“十不吊”，吊机停止作业时，应安全制动，收紧吊钩和钢丝绳。

6．起吊重物时，吊具应捆扎牢固，以防滑脱。

7．为确保凿除连续墙期间安全，连续墙凿除前，现场必须准备准备好砂袋、水泵、水管、方木、风炮等应急物质和工具，以便发生意外时可及时封闭作业面。

8．对各施工、操作人员进行安全意识及操作规程教育。各施工操作人员未经安全培训教育不得上岗，对特种作业必须持证上岗。施工人员佩戴好各类防护用具。

9．做好用电安全教育，照明设备必须按规定配置有效的安全保证装置。严格执行《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规定。

10．做好施工现场的安全防火安全工作，现场气割作业要按有关规定办理相应的动火手续，并设置灭火器材以防万一。

11．工过程中，一旦与其他项目的施工（反力架的吊装、盾构机移位等）有冲突时，立即停止洞门凿除施工，并将施工人员撤离到安全区域。

七、文明施工保证措施

1．施工机械摆设整齐，机身整洁，标识编号明显清楚，安全装置灵活有效，操作现场内外干净，操作方便。

2．现场生产用电线路符合安全用电规程，线路电杆排列整齐牢固，线路无

吊挂物。

3．工地应严格遵守文明施工规定，并教育员工自觉遵守城市环保、环境卫生管理条例，做文明员工。

4．破除碴土及钢筋应及时进行清理。

八、洞门砼凿除风险预防及处理

8.1 预防措施

盾构始发范围内地基加固比较硬，正面土体不容易塌方，因此主要的风险因素是加固土体与连续墙的外侧表面结合不好及加固桩之间的密实度未达到施工要求等。如果出现上述不良因素，则很容易造成凿除砼洞门时产生涌水涌沙现象，所以要做好如下预防措施：

1．观察孔

洞门凿除前30～40天，对洞门区域的加固效果进行观察孔试验，即通过打观察孔来检测洞门区域加固的效果。主要是观察正面土体的含水量及土体的加固强度等。

2.盾构出洞期间的降水（视情况进行）

盾构出洞期间，为减少水压的风险因素，必须对盾构机正面进行降水。始发施工期间，降水井的水位派专人负责，并做好水位、水量的原始记录，对盾构机始发段的水位进行实时监控。

3.注浆泵准备

凿除洞门前，准备注浆材料（水泥和砂子、堵漏灵等）并调试好注浆泵，一旦洞门涌水涌沙就立即使用注浆泵对漏水漏砂处进行强制封堵。

4.排污泵准备

竖井内安装好具有足够排污能力的排污泵，发生漏水和漏砂时，通过排污泵将其排除到竖井外。

5.紧急安全通道

对竖井施工现场进行规划布置，设置洞门凿除紧急安全通道和防护措施，并在施工期间明确标明，任何人员和物品不得堵塞紧急通道。

6.人员安全

洞门凿除时，除洞门凿除施工小组成员及相关管理人员外，其他任何人员不得停留。洞门凿除小组成员必须在明确自己的紧急安全通道并检查了其它安全防护措施无误的情况下才能进行施工。

7.专职安全员设置

洞门凿除期间设置2名专职安全员，从不同角度对整个施工过程进行监控，如发现不良现象应立即要求施工人员进行处理。

8.凿除时机的把握

盾构机出洞前的洞门凿除工作，必须是在盾构机及盾构施工人员全部准备就绪后，且设备和人员全部处于临战状态下进行。

8.2 处理措施

1.少量涌水涌砂

洞门凿除过程中，若漏水漏砂的量在控制范围内，不会影响我们的正好施工，也不会对设备和人员安全造成危害。可通过导流措施将此部分水和砂引流到污水坑内，由污水泵排出。

2.大量涌水涌砂

如果地基加固处理不好或由于施工振动等原因，造成洞口处大量涌水涌砂，立即使用注浆泵和导流管对漏砂漏水处进行引流注浆封堵。直至封堵成功后方可进行下一步施工。

快速将盾构前推靠上土体，利用刀盘支护和止水帘布的止水性能防止塌方扩大，必要时刻将止水箱体与盾壳进行焊接密封，确保洞门土体稳定。