坂大竖井施工安全专项方案(4.23)

一、工程概况 (1)

1、工程位置 (1)

2、管线情况 (1)

3、施工情况 (1)

二、工程地质及现场环境 (1)

1、工程地质情况 (1)

1.1岩土物理力学指标 (1)

2、水文情况 (2)

3、地下管线 (2)

4、邻近建筑情况 (3)

5、四周道路情况 (3)

三、基坑支护设计 (3)

1、主要设计原则和技术标准 (3)

2、结构设计 (3)

3、防、排水设计 (4)

四、施工工序及施工方法 (4)

1、竖井施工工序 (4)

2、降水井施工 (5)

3、施工方法 (7)

1）竖井锁口施工 (7)

2）竖井提升系统 (8)

3）竖井提升系统计算 (8)

（1）、竖井开挖及初支 (22)

（2）二衬施工 (23)

（3）微风化围岩破除 (23)

（4）管线布置 (23)

（5）施工作业人员通道 (24)

（6）横通道及左线马头门的加固 (24)

五、施工监控 (24)

1、监测目的 (24)

2、监测项目 (25)

3、监测报警值 (25)

4、竖井测点布置 (25)

5、监测周期 (25)

6、监测程序、方法及质量保证措施 (25)

六、安全保证措施 (27)

1、保证措施 (27)

2、门式起重机安全操作规程 (28)

3、用电安全措施 (29)

3.1、防止触电事故的基本安全操作： (29)

3.2、配电箱和开关箱的使用 (29)

3.3、配电室 (31)

3.4、临时用电的基本保护 (31)

3.5、现场临时用电安全管理 (31)

4、应急处理 (32)

6. 现场医疗救护 (37)

7.社会支援 (38)

七、地下水控制方案及措施 (38)

1、防水设计 (38)

2、施工期间防、排水 (38)

坂大区间竖井施工安全专项方案

一、工程概况

1、工程位置

坂～大区间隧道沿布龙公路下穿行，东西方向敷设，施工竖井位于坂田街道办一街道办门口，布龙公路北侧绿化带上。

2、管线情况

在竖井口南侧有给水管1条，北侧有通讯光缆1条、混凝土雨水箱涵1条。3、施工情况

本竖井为隧道施工临时竖井，隧道开挖完毕后进行回填，设置在左线DK25+437.592处，竖井平面净空尺寸6mx6.8m，深20m，用以施工左右线隧道。竖井井身采用复合式衬砌支护结构形式，以系统砂浆锚杆、格栅钢架（间距500mm）、喷射砼（厚350mm）作为联合支护；二衬为500mm的钢筋混凝土结构。竖井施工季节为非雨季，两侧设置有深度为25米降水井2口，降水井及竖井排水经沉淀后排入公路排水系统。

二、工程地质及现场环境

1、工程地质情况

1.1岩土物理力学指标

竖井开挖过程中，各种土层的固结块剪内摩擦角υ、内聚力C、渗透系数K等数据见下表。

1.2地质概况

竖井所处地层自上而下分别为素填土（3.2m厚）及砾质粘土（3.3m厚）、全风化花岗岩（1.4m厚）、强风化花岗岩（6.6m厚）、微风化花岗岩（5.5m厚）。主要岩性概述如下：

1.2.1第四系全新统人工堆积素填土：局部冲洪积粘土、粉质粘土、粉土及中砂、砾砂、圆砂；花岗岩残积砾质粘土、砾质粘性土及粘土。

①1素填土：褐红色、砖红色、棕色、褐色等，可塑～坚硬，主要成份为粘性土，混15%-30%砂砾，罕见碎石。

1.2.2残积层（Q el），由花岗岩风化残积形成，为⑦1砾质粘性土：以褐红、肉红、紫红、褐黄、灰白色为主，可塑～坚硬。

1.2.3燕山期花岗岩（γ53）：黄褐色、褐色、褐灰色、黄褐色、灰白、浅红色夹灰白色等，中粗粒结构，局部细粒结构，块状构造。按风化程度可分为：⑧1全风化花岗岩、⑧2强风化花岗岩、⑧4微风化花岗岩3个亚层，分述如下：

⑧1全风化花岗岩：褐黄色、褐色、褐灰色、黄褐色、灰白、褐红色夹灰白色等，岩芯呈土状，局部夹强风化块或未完全内风化长石。

⑧2强风化花岗岩：褐色、褐黄色、褐灰色、黄褐色、灰白、褐红色夹灰白色等,岩芯砂土状及碎石状。

⑧4微风化花岗岩：浅肉红色、肉红色夹灰白色、青灰色、肉红色等,岩硬岩,较破碎,岩芯呈柱状～长柱状,节长20～90cm,节理,裂隙发育,裂隙不发育。2、水文情况

深圳市的气候属亚热带季风气候，热量丰富，日照时间长，雨量充沛。气候和降雨量随冬、夏季风的转换而变化。每年5-9月为雨季。本场地地下水按赋存条件主要为孔隙水及基岩裂隙水。孔隙水主要赋存在冲洪积砾砂层、残积层、全风化花岗岩中，基岩裂隙水赋存于强风化及中风化花岗岩中。本次勘察期间地下水位埋深3.6～5.85m，水位变幅0.5～2.0m流向从南到北。

地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋不具腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

3、地下管线

机具设备和材料等的方便进入拟定。2）、竖井锁口圈：

锁口圈设计以满足井圈外荷载及其井架受力要求进行设计，锁口圈采用C20钢筋混凝土。

3）竖井井筒

竖井支护按其围岩类别、使用要求、用受荷的封闭框架计算，以及以往工程施工经验类比确定支护参数：初期支护为350mm厚的网喷混凝土与间距1m 格栅钢架联合支护，二次衬砌为500mm厚的模筑C20钢筋混凝土。

4）结构计算

本区间施工竖井及通道为施工用临时结构，结构构件根据承载力极限状态及正常使用极限状态的要求，对施工期间承载力、稳定性、变形等进行计算。结构计算考虑的主要荷载有：水土压力、结构自重、地面超载、施工荷载等。按计算结果对结构支护设计进行修正，经验算各构件均能满足结构稳定性、强度、刚度要求，满足结构使用需要，符合有关规定和要求。

5）设计平、纵、剖面图

竖井及临时施工横通道设计图详见附图：坂田～大埔区间竖井及临时横通道结构平、剖面图、坂田～大埔区间竖井及临时横通道结构平、纵面断面图。

3、防、排水设计

竖井为临时工程，因此对防水无特殊要求，主要靠结构自防水，通过喷射混凝土及模筑C20混凝土，防止结构渗漏，保证竖井内有良好的作业环境。

四、施工工序及施工方法

1、竖井施工工序

施工准备完成后，用全站仪测量放样，确定竖井位置。在竖井旁先施工降水井降水，采用机械开挖配合人工修整井壁，分层开挖，及时封闭开挖井壁、绑扎锁口段钢筋、支设模板浇筑混凝土，以安装提升设备，然后在锁口圈上设置护栏，井口锁口段挡水埝混凝土高出地面0.3m，向外接地面1.65m。待锁口段混凝土达到设计强度后75%以上，再进行井身开挖。井身边开挖边支护，在接近施工横通道开挖轮廓线时进行超前小导管的施工。开挖到位施工完二衬后进行横通道施工。同时加强地表、井内各项监测工作下道工序，详见《竖井施工工艺流程图》

2、降水井施工

竖井及横通道穿越地区地下水丰富，主要补给来源为大气降水。为解决竖井及通道开挖的实际困难，在开挖前采用管井井点降水。

⑴降水井布置

降水井布置在竖井大里程侧深度为25米，深入隧道底部约5米。在施工前15天进行降水，同时观测地表沉降。具体布置详见坂大区间竖井竖井降水井布置图。

⑵施工工艺

A) 成孔

根据我单位现有的施工设备以及以往的成功施工经验，确定管井成孔采用GZQ-600型回转钻机正循环钻进成孔，孔径为600mm，泥浆护壁。泥浆的浓度严格控制，既保证在钻孔过程中泥浆的护壁作用，又能满足清孔过程中的浓度要求。钻孔过程中要控制孔的垂直度，并要求施工深度应比设计深度至少深1.0m。

降水井管井施工工艺流程图

B) 沉放井管

在沉放井管前要进行清孔，下放时要保护好滤网和保证井管钢筋骨架连接牢固，不能出现松扣现象，在下放过程中要保证井管的垂直度。下放到位后，及时用粒径3~15mm圆形和亚圆形砂卵石滤料在滤网和井管周围进行回填，井口1500mm深范围用粘土回填夯实。

C) 洗井

洗井是成井工艺中重要的一道工序。一口井能否发挥作用，取决于洗井的质量。在滤管四周填碎石后立即进行洗井，清除停留在孔内和透水层中的泥浆与孔壁的泥浆。疏通透水层，并在井周围形成良好反滤层。采用泥浆泵冲清水与小空压机相结合的办法洗井，以便破坏孔壁泥皮，并把附近土层内遗留下来的泥浆吸出。洗井前后两次抽水涌水量相差应小于15%，且洗井后井内沉渣不上升或基本不上升。

D) 安装潜水泵及试抽

在安装水泵前应量测井深和井底沉淀物厚度，以及洗井等符合要求后用缆

绳将潜水泵吊入井管预定深度。潜水电机、电缆和接头应有可靠绝缘，并配置保护开关控制。安装完毕后应进行单井试验性抽水，以确定单井出水量和降水深度，并检查降水设备是否正常，满足要求后转入正常工作。

E) 降水井施工质量及技术要求

严格按照有关规范及设计图纸进行施工，钻机安装要调正水平，保持钻孔垂直，以保证井管钢筋笼能顺利下入预定深度。

下入井管钢筋笼时不能转动或上下串动，防止滤网破损，导致泥沙涌入降水井。

井管钢筋笼外填滤料为1～3cm的碎石，应均匀下入，要充填密实。洗井要充分及时。

下入水泵时应用钢绳或铁丝拴牢，水管口应扎稳,水泵安装好后井口须安设盖板，防止异物掉入井内，抽水时做好抽水记录。

在进行降水之前，要全面检查水管、水泵以及电缆质量，发现问题要及时进行更换和修整。在更换新水泵前应先清洗滤井，冲除沉渣。检查各设备合乎要求后，才能进行抽水。

⑶降水控制措施

为保证管线以及周围建筑的安全，在进行降水时，根据设计要求及以往同类工程施工的经验，在地表及地下管线上设一定数量且具有代表性的监控点，用来观测降水时对周围的环境和道路的影响，并指导隧道开挖施工和降水作业。

降水井在竖井开挖前15天开始降水，设计水位观测孔。在抽水过程中，每天分三班，每班对每口井的流量、水位测量三次，以便及时反馈数据，进行动态管理。

3、施工方法

1）竖井锁口施工

施工准备完成后进行降水井施工，在开挖前先将水位降低到开挖面下，用全站仪测量放样，确定竖井位置。机械开挖配合人工修整井壁，分层开挖，及时封闭绑扎锁口段钢筋、支设模板浇筑混凝土在锁口圈上设置护栏。井口锁口

段挡水埝混凝土高出地面0.3m ，锁口混凝土向外接地面2.2m ，结构形式如《竖井井口施工示意图》所示：

2）竖井提升系统

（1）概述：提升系统为满足竖井施工任务而专门设计的双梁门式起重机，跨度为8m ，设计提升能力为20t 。

（2）场地布置：提升体系的直接布置于竖井锁口圈外侧，沿竖井纵向在锁口圈外设地面运输轨道。

（3）为保证安全及施工质量、进度，竖井提升系统由专业公司设计生产。（4）使用情况，施工竖井提升系统主要用于土石方垂直运输和施工材料的运输，单件设备提升均控制在15吨以内，悬臂起重重量控制在5t 以内。 3）竖井提升系统计算

深圳地铁5号线5305标段坂田站～大埔站区间，施工竖井提升系统设一台双梁门式起重机，提升能力为20吨，主要用于土石方垂直运输和施工材料的运输，单件设备提升均控制在10吨以内。 1、设计的基本参数：

起重量：Gn=20/5 t 跨度：S=8000 mm

起升高度：H=+9000/-25000 mm 悬臂长度：L=4500mm(限吊10000kg) 小车自重：G 小=9800 kg

口

竖18003006000300C20钢筋混凝土锁口

C20喷混凝土85.1

井锁1001800100

1100

10001000

100300

Yc=51.2cm 3>、求惯性矩： Ixc=

)(1

∑=+n

i Aa Ix

=12

24.1006.03??+50×1×50.72×2 =358262.1 cm 4

Ixy=

)(1

∑=+n

i Aa

=126823

?+100.1×0.6×22

3.22?

=80750.4 cm

4>、求断面模数：

Wx=

Ixc =2.511.358262= 6997.3cm 3

Wy=xc Iyc =25

4.80750=3230 cm 3

5>、主梁受力计算：垂直载荷：

G 小q 主=83700

=311.4 kg/m P=KII(G1+?IIQ)

=1.1×（4750+20000×1.03） =27885kg

查表：?II=1.03 ，KII=1.1

a 、当小车位于跨中时主梁跨中截面受力：

跨中弯矩

M 中=

222181214ql qL L P -+? =223.44.3112

3.17

4.31181173021427885??-??+?? =6030131+11650-2879 =6038902 kg ·cm

跨中剪力

Q 中=

P 1=27885=13942.5 kg

b 、

M 悬=

121Pl +221ql

=21×27885×290+2

1×311.4×2.92

×100 =4043325+287889 =4331214 kg ·cm 悬臂根部剪应力

Q 悬=

P 21+q l =2

×27885+311.4×4.3 =13942.5+1339 =15281.5kg

水平载荷：

a 、大车制动时，主梁惯性力：

P 主惯=

421)(101

??++?l l L q =10

×1.1×311.42.13.43.17(++?) =781kg

q 主惯=

1l l L P ++主惯=8.22781

=34.3 kg/m

查表得：?4=1.1

b 、大车制动时单主梁上小车及吊物惯性力：

P 小惯=

)475027885(2

101+?? =1632 kg c 、风载：

单梁梁上、小车及吊物风载：取P 小风≈350 kg

P 主风=1.4×1×80×8×1.024=2564kg

q 主风=

2564=112.5 kg/m

d 、当小车位于跨中：

M 水=

41(P 小风+P 小惯)L+81（q 主风+q 主惯）(L 2-4l 2) =4

1×(350+1632)×1730+)3.443.17)(3.345.112(8122?-+?

=857215+413480

=1270695kg*m

Q 水=

(P 风+P 小惯) =2

1（350+1632） =991 kg

6>、主梁强度校核： a 、垂直载荷：

σ中=

M 中=3.69976038902=863 kg/cm 2

τ中=

A Q =48

.2205.13942=66.3 kg/cm 2 b 、水平载荷：

σ水中=

M 小总=32301270695=393.4 kg/cm 2

τ水中=

A Q =48

.220991=4.5 kg/cm 2

因σ总=σ中+σ水中=863+393.4=1256.4 < 〔σ〕=1600 τ总=τ中+τ水中=66.3+4.5=70.8 <〔τ〕=900 故：主梁强度符合要求。

7>、主梁刚度校核：

f 端=EIxc l L Pl 3)1(212+=1.358262101.23)

2901730(290227885

62???+??=6

23.22570510002368579785?=0.09 1.04<

==300

290

3001l 0.97cm f 中=EIxc

L P 4823

101.358262481.28005.13942????=1.02 2<

==800

1730800L 2.16cm 故：该主梁静刚度符合要求。

(以上均未计入筋板)

Ix 上=2〔12

4.438.03?+0.8×124×22.12

〕

=107810.6 cm 4

Iy 上=2〔12

1248.03?+0.8×43.4×59.62

〕

=500882.2 cm 4

Wx=

Ix 上=5.226.107810=4791.6 cm 3

Wy=

Iy 上=622.500882=8078.7 cm

3 <2> 下端惯性矩：

A=0.8×38×2+0.8×43.4×2=130.24cm 2

Ix 下=2〔12

4.438.03?+0.8×38×22.12

〕

=40598.1 cm 4

Iy 下=2〔12

388.03?+0.8×43.4×16.62

〕

=26454.8 cm 4

Wx=

Ix 下=5.221.40598=1804.4 cm 3

Wy=

Iy 下=198.26454=1392.4 cm

3 <3> 上端1/3处惯性矩：

Ix 折=2〔12

4.438.03?+0.8×9

5.4×22.12

〕

=85458.6 cm 4

Iy 折=2〔12

4.958.03?+0.8×43.4×4

5.32

〕

=258267.6 cm

<4> 连接梁惯性矩：

2>、门架平面为：（按一次超静定结构计算）

当小车处于跨中时，支腿下端所承受的作用力H 1： a 、 H1=

)

32(83+k h PL

式中：P=

×27885=13942.5kg h=6.5m

L Iy h Ix 折主=3

.176.2582675

.61.358262??=0.52 H 1=

)32(83+k h PL =)

352.02(5.683.17278853+?????=6923.2kg

b 、主梁自重在支腿底部引起的水平作用力T2为：

H2=)32(4)6(22+-k h l L q =)

352.02(5.64)3.463.17(4.31122+????-?=561.2 kg

c 、小车吊重的风载及惯性力所引起的支腿下端水平作用力T3：

H3=

×（P 小吊风+P 小惯+P 吊惯）式中：P 吊惯=1.12060010

1.1101??=

?Q =2266kg P 小吊风≈462kg P 小惯=10

×4750=475kg H3=

×（2266+462+475）=800.75kg d 、由支腿风载荷引起的支腿底部水平作用力T4：

H4=1.1×1.4×25×0.45×6.5=113 kg e 、所有水平力：

H=H1+H2+H3+H4

=6923.2+561.2+800.75+113 =8398kg

水平力在支腿上端产生的弯距： M B =Hh=8398650?=5458700kg*cm 支腿上端最大轴心力：

N=P/2=27885/2=13942.5kg

当小车位于悬臂端时，支腿下截面受力：

H1’=

)32(231+k h Pl =)

352.02(5.629

.25.139423+?????=2321 kg

H 总’=H1’+H2’+H3’+H4

=2321+561.2+800.75+113 =3796 kg

水平力在支腿上端产生的弯距：

M B = H1’h=3796650?=2467400kg*cm 支腿上端最大轴心力： N=P ??? ??+

L l 11=13942.5??

? ??+3.179.21=16280kg

3>、支腿平面内受力计算：

支腿平面受力图 P=

2起P +2

桥P =21

×20000+(7100+644+150+4750)

=22644 kg P’=

2物风桥风P P ++2

桥惯吊惯P P +

×(5516+350+462)+2

1×(2266+3841) =6218kg

垂直力产生弯矩： V A=

P=22644/2=11322kg X=

)23(32)(361122K I

b h A L abK a de I

+++-〕〔

式中：K1=

I l

I 1连

=2000

6.8545867635.232497??