盾构井马头门破除施工方案.docx
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盾构井马头门破除施工方案
沈阳至铁岭城际铁路（松山路～道义）工程师～工区间
马头门专项施工方案
一、编制依据
1、沈阳至铁岭城际铁路（松山路～道义）工程土建施工第三合同段土建施工合同；
2、沈阳至铁岭城际铁路（松山路～道义）工程土建施工第三合同段师～工区间暗挖段设计图纸；
3、师～工区间盾构井施工条件及周边环境；
4、现场调查所获得的资料；
5、国家相关行业现行的技术规范、验收标准
《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50229-2003）
《地铁混凝土技术规范》（DB2101）
《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）
《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）
《钢筋焊接及验收规范》（JGJ18-2003）
《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005
《建设工程施工现场供用电安全规范》（GB50194-93）
《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JDJ130-2001
6、我公司在地铁领域和暗挖隧道工程中的施工经验。
二、工程概况
2.1工程概况
沈阳至铁岭城际铁路（松山路～道义）工程师范学院站至工程学院站区间起讫里程为:
右K4+72.70～K5+71.80,区间总长999.1m，线间距为13～15m。
本暗挖段为区间设置的停车线，里程：
右K4+72.70～K4+289，位于道义南大街西侧地面下方，采用矿山法施工，总长216.3双线米，分单洞单线和单洞双线两种断面形式，起于师范大学站沿黄河北大街下，止于区间盾构井。
盾构井为双层三跨箱型框架结构，顶板覆土约2.57米,基坑采用φ800＠1000钻孔灌注桩加φ609钢支撑的内支护形式，基坑宽为16.2m，长为24.8m，基坑深约17.77米，采用坑外降水。
2.2工程简介
师～工区间暗挖段马头门位于师～工区间盾构井南侧墙面上，标准断面洞门最大高度为6500mm，最大开挖宽度为6000mm，大断面洞门最大高度为123000mm，最大开挖宽度为6000mm，具体位置如图2-1所示。
为方便马头门施工，在盾构井侧墙结构施工时，已在侧墙上预留出相应的大小和位置的孔洞。
右线（标准断面）开挖马头门断面的线路中线坐标为（X=41548.4895，Y=33197.7908）,里程为K4+289.10,开挖面编号为3-3断面，是标准的马蹄形区间断面，具体的断面尺寸参见施工参数。
图2-1开挖洞门与盾构井位置关系图
左线（大断面）开挖马头门断面的线路中线坐标为（X=41542.7119，Y=33183.9482）,里程为K4+289.10,开挖面编号为2-2断面，是单洞单线大断面，具体的断面尺寸参见施工参数。
2.3相关施工参数
1、高程：
最低开挖高程33.422m，最高开挖高程43.215m。
2、破除方法：
用无声破碎剂进行静态爆破，用风镐配合凿除混凝土。
3、超前小导管：
长L=1.8m，规格为Φ32.5X3.25mm的热轧无缝钢管，每个桩间打设两根，外插角为10度，注浆浆液采用水泥-水玻璃双液浆。
4、格栅：
150mm×150mm花拱架，间距为350mm，三榀密排。
5、喷射混凝土：
300mm厚C25P6早强喷射混凝土。
6、钢筋网：
钢筋格栅内侧铺设单层钢筋网，钢筋网片规格为Ф6@150×150mm，搭接宽度不小于20cm。
7、区间断面1-1、2-2、3-3尺寸如图2-2所示。
师～工区间暗挖段1-1断面图
师～工区间暗挖段2-2断面图
师～工区间暗挖段3-3断面图
图2-2师～工区间暗挖段断面图
三、施工方案
3.1施工组织安排
现场总负责人1名，施工负责人2名，技术人员3名，破除工人10名，测量人员4名，安全员1名。
预计从2011年7月20日开始施工，上台阶破除需7天，待上台阶进尺3-5m后，开始破除下台阶，需4天。
3.2施工步骤
本区间暗挖段马头门尺寸分2-2和3-3断面，本小节以大断面断面2-2为例，介绍马头门施工的具体步骤。
3-3标准断面施工工艺及施工原理同2-2断面，施工步序遵守图纸STCJJ03-SD-2-10A。
3.2.1初始条件
1）施工顺序
区间盾构井施工完成后，开始进行暗挖段马头门的洞口破除施工，相邻两个洞口破除施工分先后进行，先进行左线马头门洞口破除，破除后进行隧道开挖、支护及对隧道中间土体进行注浆加固，待达到加固指标后，再破除右线隧道马头门，进行左线隧道初支施工。
开挖过程中，以隧道中间土体加固质量及左、右线掌子面开挖步距为依据，控制两线掘进速度，保证施工安全。
具体破除顺序详见P11洞室剖面分布示意图。
2）降水措施
马头门施工前，应保证水位降至作业面0.5m以下。
为了保证降水效果，盾构井四周降水井应全部开启，并安排专人进行水位监测。
根据降水设计，工程降水都需将开挖范围内的潜水含水层疏干，但由于受潜水含水层底板凹凸不平的影响，在局部粘性土夹层或潜水含水层底板处会出现渗水线；另外，由于挡土结构采用混凝土灌注桩工法，实际上对地下水的自由流通是有很大影响的，因此可能会在开挖范围内形成一定的滞留水。
出现这种情况时，为了防止塌方，放慢开挖速度，及时在拱脚部位设置盲管导流，并在马头门底部设置溜槽，再将集水排走，确保掌子面无水作业。
3）洞门防水板保护
马头门破除过程中，应将盾构井防水板固定于侧墙上，仰拱位置使用木胶板覆盖，并在施工过程中加以保护，防止出现在阴角处“断裂”，影响后续防水施工。
3.2.2测绘轮廓
根据右线线路中线在盾构井南侧墙上的坐标和标高，确定开挖位置，在根据2-2断面尺寸测绘出开挖断面的轮廓。
经监理工程师复核后，开始破除洞门。
3.2.3洞门破除
第一步：
超前大管棚施工
首先搭设作业平台，高度达到上、下台阶分界处，作业平台宽度不小于3m。
在破除掌子面网喷混凝土前，上台阶进行全断面注浆，先沿结构初期支护外边缘120°范围内施工大管棚，管棚长8m，环向间距300mm，外插角2°～5°。
1）管棚制作：
长管棚采用3.5m的管节，由内套管联结，为保证同一断面上的管接头数不超过50%，隔一制作长2.5m钢管作短管，钢管堆放时避免其翘曲。
因大管棚施作时间较长，为避免掌子面长时间失稳，采取锚喷砼封闭掌子面。
φ15mm注浆孔
30cm
图3-1钢管加工示意图
2）搭设平台、测量定位
（1）搭设施工平台，钻孔顺序由高孔位向低孔位进行，可缩短移动钻机与搭设平台时间，便于钻机定位、定向。
工作平台采用扣件脚手架作为支架，高度视实际需要而搭接，上下高度可利用下托在30－50cm范围调整。
架体与地面连接部位采用剪刀撑，架体应打入掌子面主体，并与两侧边墙支撑牢固，保证工作平台工作期间不发生摇晃现象。
防止夯管锤在工作中产生轴向位移，而使架体摇晃。
（2）在工作断面前搭设钻机操作平台,由测量放出开挖轮廓线，在开挖轮廓线以外20cm范围内画出钻孔的位置，移动钻机至钻孔部位，调整钻机高度，使钻机转轴和钻杆在一条直线上，并用仪器量测这一直线的角度。
（3）轨道与架体的搭接
在碗扣支架顶层用方木铺设0.9米宽平台对轨道与架体进行连接，轨道固定在方木上面，由方木调节高度。
轨道是由工作平台上固定安放60mm槽钢组成，由于钢管轨道设计为直线，因为槽钢作为导向轨道，自身必须平直无弯曲，在根据需要的外插角调节导轨的倾角。
导轨定位确保轴线与管棚设计轴线相匹配。
3）钻孔
钻机选用PG185型钻机，经仪器量测，并在钻杆方向和角度满足设计要求后方可开钻。
钻孔开始时选用低档，待钻到一定深度后，退出、接钻杆，继续钻进。
钻孔过程中要始终注意钻杆角度的变化，并保证钻机不移位。
每钻进5m要用仪器复核钻孔的角度是否正确，以确保钻孔方向的正确。
4）下管
下管前要预先按设计对每个钻孔的钢管进行配管和编号，隔一安设2.5m长钢管作短管，以保证同一断面上的管接头率不超过50%。
由于地质条件较差，因此下管要及时、快速，以保证在钻孔稳定时将管子送到孔底。
前期靠人工送管，当阻力增大，人力无法送进时，借助钻机顶进。
每节管间采用内衬套满焊连接。
内衬管用同级钢管切割成所用管具内径管焊接，内套管长200mm。
每节间连接如图所示。
φ108管棚
内衬管
φ108管棚开口
与内衬管焊接
图3-2管棚节间连接示意图
5）注浆
钢管内注浆采用水泥-水玻璃双液浆。
管棚打设施工完毕后，用螺旋钻杆配合高压风管将管棚内的土取出，用高压风管将管内壁吹净。
在管内先插一根PVC管，通过该管向管内注水泥砂浆。
注浆参数如下：
普通水泥浆水灰比：
1：
1；
水玻璃浆浓度：
30～40Be’；
水泥浆与水玻璃浆双液比：
1：
1～1：
0.6；
浆液扩散半径：
400-450mm；
注浆压力：
0.3-0.5MPa；
注浆速度：
10-30L/min，开始可以快一些，临近结束时慢一些；
水泥水玻璃双液浆的胶凝时间：
40-90s；
管棚施工工序系统
管棚钢管加工
注浆材料备料
运钻机及料具
搭钻机平台
安装钻机、定孔位
钻孔
安装管棚钢管
测斜
注浆设备安装
管棚钢管内注浆
结束
管棚钢管运输
图1管棚施工流程图
第二步：
超前小导管注浆
在管棚间打设水平倾角7°～10°，长1.8m的Φ32×3.25＠300mm的超前小导管，对土层进行注浆加固，并起到棚架作用。
超前支护注浆根据地层情况选用水泥浆液或水泥水玻璃浆液，浆液配合比应在现场根据土层情况确定，注浆压力为0.5～1.5MPa。
第三步：
洞门破除
根据断面轮廓，先将桩间网喷混凝土破除，露出桩面后用风钻在桩上打设300mm长孔洞，间距300*300mm,梅花型布置，之后在孔洞内填塞无声破碎剂。
待12小时后，混凝土胀裂，用风镐将混凝土块凿除，再用气割工艺将桩钢筋割除。
按照洞室编号分布将围护桩全部破除。
区间左线暗挖段隧道2-2大断面采用双侧壁导洞法施工工艺，整个断面共分为6个洞室（如下图所示）
作业流程说明如下：
1）超前支护
超前支护主要采用小导管周壁预注浆，“注浆一段，开挖一段，段段推进”。
注浆施工程序见如下：
导管制作→钻孔→清孔→插管→浆液配制→注浆。
具体操作流程同标准段施工工艺。
2）土方开挖
序号
图示
说明
1
施作拱部及中隔壁超前小导管，注浆加固地层。
同时台阶法开挖洞室①，施作初期支护及中隔壁、中隔板。
2
前后错开5～6m间距台阶法开挖洞室②，施作初期支护及中隔壁。
3
待洞室②开挖完成30～50m时，施作拱部超前小导管，台阶法开挖洞室③，施作初期支护及中隔板。
4
台阶法开挖洞室④，前后错开5～6m间距，施作初期支护。
2-2断面施工步骤图
3）挂网
开挖后然后靠开挖面铺设单层钢筋网，钢筋网φ6＠150*150，搭接长度200mm，搭接部分用铁丝绑扎牢固，网片固定稳妥。
4）钢筋格栅
大断面格栅纵向间距0.5m，钢筋保护层4cm。
格栅在钢筋场分节加工，试拼合格后运至工作面安装。
格栅采用激光导向仪定位，安装时落脚基面要保证坚实平整，底脚用木板或泡沫砖等支垫稳妥。
双侧壁导洞，拱顶格栅拱采用22mm螺纹钢筋焊制，因跨度大，每架加工成2片，中间用法兰盘及螺丝联接，法兰盘厚20mm。
格栅拱截面尺寸为300mm×300mm。
安装时要放好线，定好标高。
格栅拱架间距1．0m，每两架之间用022mm螺纹钢筋焊接，连接筋间距为0．3m，内外圈交叉焊接。
格栅拱向上预留钢筋，便于与上部格栅连接。
在两帮钻凿一些辅助锚杆，并与格栅拱焊接在一起。
为防止格栅拱下沉，格栅拱要“穿马靴”。
顶部钢格栅安装完后，在上台阶的底部打设锁角锚杆，每榀格栅设置一根，Φ42,t=3.25mm，L=3000mm，锁角锚杆打设角度为与水平面成300。
前后榀格栅设Φ18钢拉杆，环向间距1.0m，内外双层交错布置。
钢拉杆连接采用单面搭接焊，安装时留够和下循环的搭接长度。
安装边墙及仰拱格栅同时安装并喷射混凝土，使初期支护成环。
5）喷射混凝土
采用C25早强喷射混凝土，抗渗等级P6，喷射混凝土厚度350mm。
严格按以下顺序进行操作:
送风→开机→给料→待料喷完后方可停风。
（1）开机后注意观察风压，工作风压应满足喷头处的压力在0.1Mpa左右,才能开始操作，并据喷嘴出料情况调整风压。
一般工作风压：
边墙0.3～0.5Mpa，拱部0.4～0.65MPpa。
（3）混凝土拌合要充分，直径大于15mm的粗骨料及时清除。
（4）喷嘴与受喷面垂直，两者的距离为1.5m～2.0m,对每次喷射厚度边墙为70-100毫米、拱部50-60毫米，挂有钢筋网的受喷面，喷嘴宜略倾斜，距离也相应减少。
（5）喷嘴均匀地按螺旋轨迹，分区段自下而上，一圈压半圈，缓慢移动，每圈直径约20cm。
若受喷面不平，应先喷凹坑找平。
（6）喷射作业需有工作平台。
有条件的，最好把喷嘴固定在机械手上。
（7）喷砼应与钢架形成一体，钢架与围岩的间隙必须用喷砼填充密实，钢架应全部被喷砼覆盖，保护层厚度为4cm。
6）回填注浆
选择水泥浆液或高标号水泥砂浆作为背后回填浆液。
水泥
+
砂
+
外加剂
+
水
泥浆搅拌机
贮浆捅
注浆泵
注浆管
过滤网
初期支护背后空隙
水泥浆水灰比宜为1:
1～1:
1.5，水泥选用425#硅酸盐水泥，内掺水泥用量9%的Fs-1防水剂及聚丙稀酰胺（水用量的0.5～1‰，拌浆前先溶于水），或内掺高强无收缩外加剂XPM。
回填注浆压力不宜过高，压力过高易引起初期支护变形。
采用注浆泵注浆时，紧接在拱顶注浆处的压力宜控制在0.2～0.6Mpa，不得超过0.6Mpa。
注浆顺序：
注浆应由低处向高处，由无水处向有水处依次压注，以利充填密实，避免浆液被水稀释离析。
当漏水量较大时，则应分段留排水孔，以免高水压抵消部分注浆压力，最后处理排水孔。
当注浆压力稳定上升，达到设计压力并持续稳定10分钟（土层中要适当延长时间）后，不进浆或进浆量很少时，即可停止注浆，进行封孔作业。
停浆后，立即关闭孔口阀门，然后拆除和清洗管路，待浆液初凝后，再拆卸注浆管，并用高标号水泥砂浆将注浆孔填满捣实。
四、技术要求
4.1格栅架立
格栅架立应垂直于隧道中线，允许偏差为：
横向±30mm,纵向±50mm，高程±30mm，垂直度5‰；格栅之间设置双层Φ22纵向连接筋并与格栅焊接牢固，连接筋长0.75m，环向间距1m，内外交错布置。
最后在格栅内侧铺设单层钢筋网，规格Ф6@150×150mm，搭接长度不小于20cm。
4.2喷射混凝土
格栅架立合格后立即喷射混凝土，首先清除格栅接茬处与主筋上的浮碴.在喷射过程中，先喷钢筋格栅与壁面间混凝土，然后再喷两榀格栅之间的混凝土。
每次喷射厚度为边墙70～100mm，拱顶50～60mm，并在前一层混凝土终凝完之后进行。
喷射头距离作业面不应大于1.5m,喷射过程中喷嘴应呈螺旋状摆动。
喷混凝土应平整、密实，无裂缝、脱落、漏筋、空鼓、渗漏水等现象，平整度控制在3cm之内。
喷锚料从拌合到使用不应超过20min，同时做好防潮工作，喷射前喷锚料应过筛，以防止大块等杂物混入。
五、安全措施
1、施工过程中严格遵守项目部制定的各类安全规程，所有操作严格按照规程实施，杜绝违章操作。
在施工范围内的所有人员必须佩戴安全帽。
2、开挖过程中密切关注掌子面稳定状况，根据具体及时采取有效措施确保掌子面稳定，备足沙袋、方木、工字钢等抢险物资。
3、混凝土喷射过程中及时检查各高压管连接件的牢固状况，防止施工过程中脱落造成事故。
4、格栅运输及架设过程中，操作人员须佩带必要的防护用具，防止施工操作中的砸伤、灼伤事故。
5、安全用电，用电操作必须由专业电工负责。
隧道内动力用电线路要及时检修，确保线无破损，电闸及接线符合安全标准。
6、加强竖井基坑和隧道内已施工段的监控量测，加强对沿线建筑物、地表路面以及地下管线的观测，及时将观测结果反馈到施工中，指导施工顺利进行。
7、严格控制施工程序，做到“管超前，严注浆，短开挖，早封闭，强支护，勤量测”。
8、开挖不允许欠挖。
开挖过程中密切注意围岩稳定状况，必要时开挖完成后立即喷混凝土封闭。
9、格栅架设应严格控制拱脚位置，保证格栅垂直度，拱脚应架设在方木或钢板等固定基础上，喷混凝土时法兰螺栓孔应留出。
10、平台搭设牢固，两侧与边墙均设斜支撑，保证平台在施工中的稳定性。
11、平台上满铺木板，设防护栏，防止滑跌。
12、平台上物资等摆放整齐，杂物及时清除。
13、混凝土破除时工人必须戴防护眼镜、手套等防护用品。
14、混凝土破除过程中平台下不得站人。
15、机械、材料搬运时统一指挥、互相协调，避免发生意外。
16、施工前检查机械是否正常，发现问题及时维修。
17、施工前检查机械、导轨是否安装固定良好。
18、管棚焊接时按焊接有关规定进行，不得违规操作。
严格控制管棚焊接质量，避免接口在施工中突然断开。
19、钻进进过程中，不相关人员不得站在平台上，以免发生意外。
20、大管棚注浆前检查管路，保证不漏浆。
21、注浆施工由专人负责，规范操作。
注浆过程中设专人注意注浆压力，严格控制注浆压力，以免崩管。
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