19浅滩砂层大直径竖井施工工艺工法Word格式.docx
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6.2.2工艺流程
先施工A桩，后施工B桩，其施工顺序是：
A1→A2→A3→B1→A4→B2……AN→BN-2，桩的施工工艺流程见图3。
图3施工工艺流程图
6.2.3孔位定位误差控制
为了保证钻孔灌注桩桩与桩相切，对其孔口的定位误差进行严格控制，孔口定位误差的允许值在10mm以内。
为了有效的提高孔位的定位精度，要求护筒中心与桩中心重合，控制场地平整度，保证土层的承载力，防止钻孔过程中出现钻机偏移或下沉，时刻关注钻机平整度。
6.2.4桩垂直度控制
成孔过程中要控制好桩的垂直度，必须做到：
1钻孔灌注桩施工前护筒埋置必须水平和垂直，要求护筒中心与桩中心重合；
2成孔过程中桩的垂直度检查：
钻孔过程中采用卷尺量钢丝绳距离护筒位置关系以检查桩的垂直度，发现偏差随时纠正，这项检测在每根桩的成孔过程中应派专人定期进行。
6.2.5钻孔过程泥浆指标
采用泥浆护壁代替全套管施工，对施工过程中泥浆性能指标要求严格，特别在砂层地段。
6.2.6成桩垂直度检测
钻孔深入弱风化层0.5m后，应对孔深、孔径和垂直度进行检查，符合设计要求方可进行清孔。
成桩垂直度检查采用特制的垂直探孔器进行检测，当垂直探孔器顺利下至设计标高时，垂直度满足设计要求；
反之，要求重新扫孔。
6.2.7TSS管注浆参数设计
1注浆材料
根据前期注浆结果并结合现场实际，综合考虑凝结时间、可注性、强度、抗分散性、耐久性、可操作性和经济环保等因素，注浆材料采用普通水泥—水玻璃双液浆，根据现场实际情况，对配合比进行相应的优化选择。
配合比情况如表1所示。
表1浆液配合比
序号
名称
配合比
1
普通水泥双液浆
W:
C=0.8~1.0：
C:
S=1：
0.15~0.2
水玻璃浓度30~35Be`
鉴于以往采用普通小导管注浆时，在小导管顶进过程中容易出现小导管被砂体充填，导致浆液无法注进或难以注进，难以达到加固砂体和止水的效果，采用TSS小导管注浆可以避免出现以上情况，TSS小导管及其配套止浆系统如图4：
图4TSS小导管及其配套止浆系统示意图
2注浆参数
注浆参数如表2所示。
在现场注浆施工中，注浆参数根据实际情况进行动态调整优化。
表2现场注浆参数初始值表
参数名称
参数值
浆液扩散半径（m）
0.5～0.7
注浆终压（MPa）
0.3～2.0
浆液凝胶时间（min-sec）
双液浆：
16sec～16min20sec
注浆速度（L/min）
20～50
注浆分段长（m）
0.5～0.8m
单孔单位注浆量（L/m）
砂层：
300～400
强风化层：
150～250
水泥浆：
水玻璃
（1：
1）：
0.15、（1：
0.2
TSS管规格（mm）
φ42（壁厚3.5mm）
3施工准备
⑴封闭工作面：
为防止注浆施工过程中工作面冒浆，每循环开挖后应对工作面进行喷混凝土封闭，厚度不小于30cm。
⑵机具设备维修：
在注浆施工前和开挖施工过程中，应对钻机、注浆泵、搅拌机等机械进行检查、维修、保养，使其保持良好的状态。
⑶施工材料准备：
施工材料包括注浆管、闷盖、密封套等孔内注浆设备和注浆用的水泥、水玻璃等注浆材料。
施工前必须将材料运至工作面附近，每次应备足一天的材料用量，且随用随补充。
⑷抢险材料的准备：
含水砂层注浆和开挖中，可能会发生突发性的涌水和涌砂现象，给施工及地面设施安全造成危害。
因此，必须事先准备好抢险防涌材料，如棉纱、砂袋、方木等。
4配制浆液
⑴水泥浆的配制
根据预配制水泥浆的体积，按水灰比掺量计算出所需要的水泥、水的用量。
施工中宜采用水灰比为W∶C＝1∶1。
⑵玻璃浆的配制
在浓水玻璃中加入水，边加水边搅拌，边用玻美计测试其浓度，到达所需要的稀释浓度为止。
施工中宜采用水玻璃浓度为35Be＇。
5TSS管后退式注浆工艺
TSS管内后退式分段注浆工艺流程如图5所示。
图5TSS管后退式注浆工艺流程
图6TSS注浆管纵剖面图
6注浆结束标准
⑴单孔注浆结束标准
以注浆压力为主、注浆量为辅的原则进行控制。
注浆过程中，以定压达到设计注浆终压为第一控制原则，如果长时间注浆压力不上升，则按定量标准进行注浆控制。
⑵全段注浆结束标准
设计的注浆孔基本达到注浆结束标准，同时对井壁渗水情况进行观察，若渗水量过大，必须再次对所注TSS管进行复注浆，直至达到渗水量小或无渗水的效果。
7注浆效果检查
⑴分析法
可以通过注浆量Q1、注浆压力P、出水量Q2绘制Q1-P-Q2Q曲线来判断注浆效果。
⑵钻孔检测法
根据注浆情况，在注浆段钻设一定数量的检测孔，孔内出水量应小于12m3/d。
⑶其它方法
还可以采用地震波法、声波法及电磁波法等间接方法对注浆效果进行检测。
8质量保证及安全保障措施
⑴对注浆的配合比进行严格的控制，需要对水桶、水玻璃桶进行刻度划分，在保证配合比不变的情况下（1：
1：
0.27），现场对水玻璃进行稀释（1：
1体积比）和水灰比进行调整（0.8：
1质量比），以便于现场配合比控制。
⑵水泥和水玻璃应严格控制，符合设计要求，严禁使用过期水泥和波美度不符的水玻璃，必要是进行现场检验。
⑶浆液搅拌应均匀，一般水泥浆搅拌时间为3～5min，但不得超过30min，未搅拌均匀或沉淀的浆液严禁使用。
⑷注浆过程中，时刻注意泵压和流量的变化，若吸浆量过大或压力突然下降，注浆压力长时间不上升，应查明原因，如井壁或井底掌子面冒浆，可采取加大水玻璃浓度的方法，观察冒浆情况，若还继续冒浆，停止注浆并清洗TSS管，以便复注浆。
调整浆液配比、缩短浆液固结时间、大泵量、低压力注浆、间歇注浆都能达到注浆结束标准。
⑸严格进行注浆效果检验评定，符合要求时才能结束注浆作业，当未达到注浆结束标准时，必须进行复注浆，直至符合注浆结束标准。
⑹孔口管、止浆塞要安装牢固，施工期间严禁人员在其正前方，以防止孔口管冲出伤人，确保施工安全。
⑺注意每次注浆完后对注浆机械的保养和维修，注意用电安全，经常进行检修杜绝漏电伤人，并派专人进行维修和操作，非专业人员不得随意操作或维修。
6.3井身开挖、支护及出碴
竖井穿越砂层段开挖采用预留核心土方法，首先开挖竖井内外围，形成环行台阶，台阶宽度在1.5～2m左右，高度0.5m。
每次开挖后及时做好初期支护，观察渗水情况,如渗水量大,停止开挖,采取注浆加固措施止水，井外要准备50m3应急沙袋。
采用挖掘机和风镐开挖，配合汽车起重机提升2.0m3吊桶出渣，深度大于30m时，采用35/5t龙门吊提升洞碴，由井外自卸车运至弃碴场。
严格控制进尺，该段每循环进尺0.5m。
竖井开挖采用自上而下全断面进行，采取分段开挖与初期支护交替进行。
淤泥、砂层、全风化、强风化段可直接用小型装载机装渣，微风化、弱风化段采用非电毫秒雷管起爆系统进行光面爆破。
井壁初期支护根据循环进度和井壁围岩情况，采用开挖一段、支护一段，局部有水地段采用中空锚杆注浆堵水。
在竖井井身开挖至排烟通道标高时，先开挖排烟通道至左洞设计位置，同时施做二衬（和右洞结合部预留5m左右，待正洞开挖通过后施做）。
排烟通道施工完后，接着进行竖井的开挖。
井内通风采用压入式通风，井内排水采用高扬程吊泵抽排排出井外，人员通过行走安全旋梯，材料通过吊桶运送。
6.3.1施工组织
1人员配置
成立竖井施工专业队，安排施工人员75人。
下设开挖支护班23人，出渣班20人，混凝土班20人，机械班12人。
2机具配置
表3机具配置表
设备名称
型号
单位
数量
主要技术特征
风动凿岩机
YT28
台
15
2
挖掘机
3
吊桶
6m3
个
4
安全旋梯
套
5
活动模板
组合钢模板
节高1.5m
6
吊泵
80DGL-75型
扬程328m，流量38m3/h
7
通风机
SDF（C）-NO10
74KW
2BKJ56No.5型
4.11m3/h
8
井巷施工隔爆照明灯
Ddc2590/127型
容量250W
3进度计划
土层、砂层地段进尺1.0m，1个循环/天，竖井开挖施工循环网络图7：
图７竖井开挖施工循环网络
6.3.2竖井施工爆破设计
图８竖井施工钻爆设计图
表4竖井爆破参数（斜眼掏槽）
圈数
各圈直径（cm）
各圈眼数（个）
炮眼深度（cm）
装药结构
单孔药量（Kg）
每圈孔药量（Kg）
段别
炸药消耗量（Kg/m3）
掏槽眼
空眼
中心
1.00（2.2m）
掏槽
Ⅰ
200
φ32*400-4
1.44
8.64
Ⅱ
380
12
φ32*400-5
1.80
21.60
掘进眼
Ⅲ
580
18
25.92
Ⅳ
800
26
37.44
周边眼
Ⅴ
940
54
φ20*300-7
1.08
58.32
9
合计
116
151.92
6.4提升系统选择及配置
6.4.1运输设备和提升容器的选择
根据本竖井井下空间条件，井下装碴设备采用1台装载机（ZL-50）和2台东风自卸车（20t），根据出碴能力估算，使用12m3（尺寸长×
宽×
高=3.0m×
2.5m×
1.6m，自重40KN，载重约200KN）的吊斗出碴。
6.4.2提升方式的确定
竖井的提升方式主要有龙门吊提升、汽车吊提升和井架提升等，因汽车吊只满足深度在一定范围内的竖井提升需要，存在安全隐患；
井架提升方式在提升能力方面比龙门吊相对较低，施工组织方面要求较高。
因此，在确保安全施工的前提下，根据本竖井辅助正洞施工的运量和运能要求，竖井提升采用多绳单钩的龙门吊提升较为经济合理。
6.4.3提升设备的选择
１提升机的选择
⑴终端荷载的计算。
终端荷载由下式可以计算出：
Q终=Q吊+Q碴（6.4.3-1）
式中，Q终为提升终端荷载；
Q吊为吊斗自重，其值为40KN；
Q碴为吊斗载重，按开挖土层为强风化花岗岩（其容重为27.4KN/m3，松散系数为1.34）计算，则27.4×
12÷
1.34=245.4KN/m3，将上述值代入（6.4.3-1）式，得出
Q终=40+245.4=285.4（KN）（6.4.3-2）
⑵提升机的选择。
根据式（6.4.3-2）得出的终端荷载，选择MG35/5t-15m双梁门式起重机作为竖井提升机，其额定起重量为
Q=350KN＞Q终
符合要求，其起升速度：
空载2～20m/min；
重载1～10m/min，跨度15m，起升高度64m，卷筒组φ1000×
3000mm，起重机总重56.8t。
⑶提升电动机的配置。
其功率为132KW，转速n=585r/min。
2钢丝绳的选择
这项选择包括选择用于提升的钢丝和校核安全系数两项工作。
⑴选用的提升钢丝绳所承受的最大静张力，与《煤矿安全规范》（2001）要求的提升绳静张力安全系数的乘积，不得超过钢丝绳的最大破断张力。
选择结构形式为7+1-28.5-1667、φ32mm的钢丝绳作为提升钢丝绳，其每米重36.86N，最大破断拉力为725KN。
⑵校核安全系数，《煤矿安全规范》（2001）要求提升钢丝绳静力安全系数m≥6.5，以钢丝绳悬挂高度（井底至井口高度、井架高度、天轮半径三者之和）平均为65m计算，其悬吊重力为36.86×
65×
4=9583.6（N）
单根钢丝绳承受最大静张力=（提升终端荷载+钢丝绳悬吊重力）/4
=（285.4+9.584）/4
=73.746（KN）
因此单根钢丝绳最大破断力/钢丝绳承受的最大静张力=725/73.746=9.831＞6.5，符合要求。
3竖井提升能力计算
在综合考虑卷扬机的提升速度、竖井深度、渣土装、运、卸及其它干扰因素的情况下，竖井提升能力为：
V提=N×
T×
V×
M×
n×
m
=6×
16×
8×
0.85
=652.8m3
V提——平均每天提升渣土量
N——平均每小时提升次数，取6次/小时
T——平均每天的工作时间，取16小时
M——吊桶的装满系数，取0.85
V——吊桶的容量，8m3
开挖数量：
按Ⅲ级围岩80m/月计算，
V开=80÷
30×
157×
1.5=628m3＜V提，提升能力满足要求
提升设备配置：
一台MG35/5t-15m双梁门式起重机；
提升电动机功率为132kW，转速n=585r/min；
选择结构形式为7+1-28.5-1667、φ32mm的钢丝绳作为提升钢丝绳，其每米重36.86N，最大破断拉力为725KN；
12m3的吊斗两个。
6.5与正洞交叉口（马头门）施工
竖井开挖至-37.1m向下至-45.947段为马头门施工段，围岩为强风化花岗岩，该段结构受力比较复杂，井身与正洞交叉处存在应力集中（洞群效应），开挖时应高度重视。
马头门施工开挖前先对竖井井身与正洞拱顶连接部位进行加固，加固采用φ25的预应力中空注浆锚杆按照1.0m×
1.0m梅花型布置,长度4m。
开挖时先将竖井井身开挖至正洞上台阶位置（-40.4m），上台阶高度为3.3m，接着在正洞拱顶开挖轮廓线上打设4m长环向间距0.4m的超前小导管进行超前支护。
井身落底施工支护参数：
φ25预应力锚杆（1.0m×
1.0m梅花型布置,长度4m）、I20b工字钢拱架（间距0.5m）、增设8对锁脚锚杆（长3m）、双层φ8钢筋网、喷射30cm厚混凝土，预留变形量10cm。
施工中应作到开挖一段、封闭一段、步步为营。
井身落底施工完成后，主洞两侧先后将上台阶开挖5m，每循环进尺为1.5m，及时进行初期支护。
施工中加强监控量测，根据监测信息及时进行支护参数的调整。
上台阶开挖至5m后接着进行井身开挖，开挖至-44.6m（拱顶下7.5m，正台阶底部）时停止井身开挖，封闭井壁后继续辅助正洞开挖。
6.6竖井测量技术
6.6.1洞外控制测量
1任务和目标
洞外控制测量的任务主要是：
厦门海底隧道洞外GPS平面控制网复测及其GPS加密和洞外水准点复测。
2测量方案
厦门海底隧道整体平面控制网复测是在隧道两端SD01、SD03-1、SD04、SD06分别置两台GPS接收机进行控制。
进口端及竖井依SD01、SD03-1为基线进行插点；
出口端及竖井依SD04，SD06为基线进行插点。
根据现场实际情况在原来控制点的基础上在隧道进口端加设GPS点F1为隧道进洞点，隧道出口端加设GPS点T2为隧道进洞点，出口端竖井口加设GPS点SJ2。
采用二等精密水准测量精度控制将高程自GPS点引至竖井口。
3测量仪器
控制测量采用的测量仪器有：
Trimble5800GPS接收机四台，静态定位精度2+1PPm；
徕卡TC2003一台，标称测角精度0.5秒，测距精度1+1PPm；
徕卡NA2水准仪一台，徕卡MPS测微器一台标称精度0.01mm。
4技术标准和依据
①《公路全球定位系统（GPS）测量规范》（JTJ/T066）
②《工程测量规范》（GB50026）
③《公路隧道施工技术规范》（JTJ042）
④《公路勘测规范》（JTJ061）
⑤《厦门东通道及两岸连接线工程测量报告》（中交第二公路勘测设计研究院测绘公司2005-08）
5平差计算
⑴GPS控制网成果计算采用网平差软件TrimbleTGO1.62版本于计算机上运行解算数据平差,观测值进行基线解算通过,先在WGS-84坐标系统下进行无约束平差验算网内部观测数据质量合格,再使用SD01、SD03-1、SD04、SD06作为约束平差点在WGS-84投影基准下约束平差同时转化为设计院提供的坐标系统。
⑵GPS网坐标计算采用海拔0m高程面投影。
6.6.2施工测量
施工测量作业任务主要有，竖井定向测量和高程传递测量。
测量是施工的导向，是确保工程质量的前提。
通过对多种方法的比较，翔安端竖井联系测量采用钢丝联系三角形法为手段进行定向。
1联系三角形定向法
⑴联系三角形定向法基本原理
在井筒内悬挂两条吊垂线，在地面上根据控制点来测定两吊垂线的坐标以及其连线的方位角，在井下根据投影点的坐标及其连线的坐标方位角，确定井下导线的起算坐标及方位角。
通过地面上的近井点J2与吊锤线O1、O2构成的三角形及井下导线点D1与吊锤线在井下的投影点O1′、O2′构成的三角形将地面坐标、方位角传递至井下导线的定向方法称为联系三角形法，如图9所示。
图9联系三角形法一井定向示意图
⑵联系三角形定向测量机具配套
表5联系三角形法一井定向测量机具清单表
仪器名称
作用与用途
备注
全站仪
2台
角度、距离测量
精密对点器
2套
对中
测距反射片
4张
距离测量
钢尺
2把
测量钢丝之间的距离
钢尺需检定
钢丝
2根
投点
托架
2付
固定钢丝
导向滑轮
2个
定线板
小吊锤
下放钢丝
10
手摇绞车
11
重吊锤
稳定钢丝
盛有重油的油桶
稳定重吊锤
13
钢丝检查圈
检查钢丝是否与井壁有接触
14
圆锥形防水罩
防止水滴滴入油桶引起钢丝震动
竖井有滴水时使用
⑶联系三角形定向测量的实施
为了使隧道精确贯通，应利用联系三角形法进行多次定向，当隧道掘进工作面离开竖井大于50m、100～150m和距离贯通面150～200m时必须分别进行一次定向，当洞内导线点发生位移或洞内导线向前延伸在传算坐标和坐标方位角上产生怀疑或困难时，必须重新进行联系三角形定向测量。
2竖井高程传递测量
高程测量控制，可通过长钢尺导入法把高程传递至井下，先向竖井作趋近水准测量，再作高程传递。
竖井传递高程采用悬吊钢尺（经检定后），井上和井下两台水准仪同时观测，每次错动钢尺3~5cm，施测三次，高差较差不大于3mm时取平均值，当测深超过20m时，三次误差控制在±
5mm以内。
如图10所示：
图10竖井高程传递测量
6.7竖井二衬施工
6.7.1施工准备工作
1对竖井施工中有影响的高压风管、排水管路等线路事先进行改线和处理（可从离竖井口30米的位置改为竖直，竖直高度6米，再改线到竖井口，但不能占用中线位置及离井壁保持1米的间距）。
2在施工中所需要的钢模、木模、满堂支架等事先运输到场，并对摸板进行打磨。
3施工前对所有人员进行技术培训、操作规程培训，以提高作业人员技术和操作水平。
4满堂支架搭设采用φ48mm标准碗扣式支架，立杆纵横间隔0.9×
0.9m，步距为1.2m，支架底部及顶部设剪刀撑，并在底部增设纵横向扫地撑，以保证满堂支架的整体稳定性。
要求中间搭设一过车门洞，门洞宽度5米，高度4.5米，门洞顶部用20b工字钢搭设，间隔为40cm，靠近门洞4排支架要求纵横间距0.3m，步距为1.2m。
并做好安全警示标志。
6.7.2防水施工
1在竖井二次衬砌防水施工前，首先必须对渗漏水大的部位进行补偿注浆，注浆管采用φ42热扎无缝钢管，钢管长度为70cm，纵环向间距为2×
2m，注浆压力为1.0～1.5M
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