隧道负环管片拆除方案.docx
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隧道负环管片拆除方案
盾构负环管片拆除方案
1编制说明
本方案在认真研究各类文件资料内容的前提下，以科学性、可行性、可靠性和经济性为指导原则进行编制。
内容包括工程实施的受力计算，施工方案，工程质量和安全防护等措施。
1.1编制依据
（1）南京地铁十号线土建工程D10-TA03标招、投标文件及其澄清、补充文件。
（2）南京地铁十号线土建工程D10-TA03标工程施工设计图、岩土工程勘察报告等文件及相关参考资料。
（3）现场踏勘所采集、获得的资料。
（4）招标文件中明确要求执行的有关施工、安全、质量及城市管理的规范及规定。
（5）本企业现有技术水平、管理水平、施工资源及多年从事铁路、地铁、市政工程特别是大直径泥水盾构工程的施工经验。
（6）国家、江苏省、南京市有关安全、文明施工、环境保护规范、规程及相关文件。
（7）南京地铁十号线土建工程D10-TA03标工程承包合同。
表1.1-1施工参照的主要技术规范
序号
编号
名称
1
国家和地方政府颁布的强制性条文
2
GB50157-2003
《地铁设计规范》
3
CJJ8-1999
《城市测量规范》
4
GB50026-2007
《测量规范》
5
GB50299-1999
《地下铁道程施工及验收规范》
6
GB50009-2001
《建筑结构荷载规范》
7
GB50490-2009
《城市轨道交通技术规范》
8
JGJ46-2005
《施工现场临时用电安全技术规范》
9
JGJ104-2010
《建筑工程冬期施工规程》
注：
上述标准中，同项验收标准低于设计标准时，应按设计标准执行。
1.2编制目的及要解决的问题
本方案的编制目的是为了能确保有序、安全的完成负环拆除任务。
1.3前期准备工作
由于南京地铁十号线D10-TA03标土建工程盾构施工工期紧、难度大，为保证本方案的可行性和将来工程的顺利实施，在本方案编写前，我们深入研究了工程的各类相关基础资料，并根据现场施工场地、工程区域等第一手资料，使本方案更为切实可行。
1.4编制内容及主要结论
根据相关要求，并结合本次盾构推进的范围、内容和特点，本方案涵盖以下内容：
（1）编制说明；
（2）工程概况；
（3）负环管片拆除的受力计算；
（4）负环管片拆除的时机；
（5）负环拆除主要施工内容；
（6）施工组织；
（7）施工步骤；
（8）施工计划；
（9）安全防护措施；
2、工程概况
本次工作主要拆除中间风井内负一环至负八环上半部分管片。
管片内径10.2m，外径11.2m，厚度0.5m，管片环宽2m。
管片采用通用双边楔形环，5（标准块）+2（邻接块）+1（封顶块），标准块及临接块每块重约12T，封顶块重约4T。
管片错缝拼装,连接采用斜螺栓。
每环管片环向螺栓16根，直径36mm，机械性能等级为6.8级；纵向螺栓33根，直径30mm，机械性能等级为5.8级。
前期准备工作在盾构掘进时进行，盾构停机换刀时利用100T龙门吊将负环管片拆除，对未拆除的管片进行加固。
3、负环管片拆除的受力计算
当盾构始发后负环管片与反力架、正式隧道管环外周土体摩擦力共同承受盾构推进力。
当作用在负环管片及反力架的作用力为零时，即可拆除负环管片。
计算公式如下：
F摩擦力=μ·π·D·L·P+F负环≥F推进力
式中：
μ——管片与土体的磨擦系数；取0.3
D——管片外径；取11.2m
L——已安装的管片长度；
P——作用于管片背面的平均压力，取150KPa。
故正环管片提供的摩阻力为：
F摩擦力=0.3×3.14×11.2×68×150=107757KN≥106172KN（盾构机额定最大推力）。
由以上计算知：
（1）盾构掘进68m后负环管片及反力架不承受盾构掘进作用力。
（2）盾构掘进68m后可拆除负环管片。
4、负环管片拆除的时机
端头工作井负环管片拼装位置处布置有：
泵浆下料管及砂浆罐车接料停车区、泥浆管道及水气和高压电缆线等管线、端头集污坑等。
若在盾构掘进过程中进行负环管片的拆除，则对盾构掘进有以下影响：
（1）、负环管片拆除前须改移污水管、水气管、高压电缆、照明线路等管线，对盾构掘进有一定的影响。
（2）、负环管片拆除过程存在交叉施工。
水平运输车辆受管片拆除吊装影响有一定的干扰。
（3）、负环管片拆除与盾构施工同步注浆的浆液下料口相冲突，无法同时进行。
（4）、负环管片拆除后管片开口不齐整，需要平整，与盾构施工交叉影响。
（5）、负环管片拆除工期长，会造成一定程度的盾构掘进停工。
综和上述，负环管片拆除应在盾构隧道掘进停机较长时间时进行。
我方计划在盾构机安装P2.2、P1.2泵，同时进行换刀检查作业时（盾构掘进1000~1040环左右）进行第一步负环上部管片的拆除。
剩余下部管片留作隧道贯通后进行拆除。
5、负环拆除主要施工内容
负环管片共有8环，拼装长度16米，全部设置在始发井内，按照-8环～-1环的顺序依次拆除负环。
根据负环管片的拼装点位确定拆除顺序，如表5-1、图5-1所示：
表5-1负环拆除点位表
环号
F块点位
（千斤顶油缸位置）
管片拆除顺序
（按照拆除先后排列）
备注
-8
1
L2、F、L1、B5
-7
21
L1、F、L2、B1
-6
1
L2、F、L1、B5
-5
21
L1、F、L2、B1
-4
1
L2、F、L1、B5
-3
9
B2、B3、B1
-2
7
B4、B5、B3、L2
-1
15
B2、B1、B3
图5-1负环拆除点位图
6、施工组织
施工人员组织
序号
类别
人数
人员
工作内容
1
总指挥
1
冯国伟
统筹指挥管片拆除
2
现场工程师
2
刘磊
3
吊装作业
3
有证司机司索
100t龙门吊作业及指挥人员、汽车吊司机
4
安全调度
2
刘元鑫、李军武
负环拆除安全调度工作
5
电焊工
4
徐志新等
环向、纵向连接钢板切除及负环管片拆分
6
水钻工
2
负环管片钻孔、二次注浆孔贯通
7
钢筋工
4
第四道围檩上植筋施做地锚
8
安全巡视
2
巢达、张何如
地面及负环附近电缆等物品的防护
9
医疗人员
1
预防突发事故造成人员受伤事故
10
其他作业人员
4
刘军、王洪等
管片注浆孔凿穿、吊具安装、管片螺栓拆除、吊装作业等其他附属工作
11
平板车司机
1
管片运输
主要工程设备（工具）配备表
序号
设备（工具）名称
规格（型号）
单位
数量
备注
1
冲击电钻
21CMH26
台
2
2
水钻
dd120
台
2
3
气割设备
氧气-乙炔
（Q２-C２H２）
套
2
4
电焊设备
套
2
5
吊篮
个
1
6
洞内升降台
台
1
7
气动扳手
把
2
8
空气压缩机
台
1
9
扭矩扳手
把
2
10
吊耳
5T
套
4
11
吊耳
15T
套
3
12
灭火器
个
10
13
地锚
个
1
14
钢丝绳
￠30钢芯钢丝绳
根
4
单长6m
15
钢丝绳
￠30钢芯钢丝绳
根
8
7m、8m、9m、10m各2根
16
吊环
35t
个
1
17
手拉/手扳葫芦
15t
个
2
18
手拉/手扳葫芦
5t
个
5
19
龙门吊
100t
台
1
20
平板车
辆
1
运输管片
21
石棉布
m2
60
22
电锤
适用于植筋
把
1
23
对讲机
部
4
7、施工步骤
7.1机械设备、物资准备
负环拆除前，由盾构部提供负环拆除所需各种机械、物资设备清单，物资部结合现场库存，通过租赁、购买等方式将所需设备备齐，并对所使用的钢丝绳、卸扣、手拉/手扳葫芦等进行检查，检验合格后方可使用。
7.2施工准备
负环拆除前需要完成以下准备工作：
7.2.1剩余管片加固
负环顶部管片拆除后，处于腰部的管片受力稳定性必然有所下降，为了保持其安全稳定性，在拆除负环前，将不需要拆除的腰部管片处的纵向、环向管片螺栓进行复紧加固，该处焊接钢板松动处进行补焊加固。
底部管片由于和口子件通过浇筑混凝土连接在一起，无需处理。
7.2.2第四道围檩上的地锚施工
负环管片采取单块拆除方式，在拆除过程中，为了保证剩余管片的稳定，还需在工作井第四道围檩上植筋施做地锚，利用Ф30钢丝绳穿过未拆除的负环管片，将其与地锚连接在一起，将管片拉紧，保持稳定状态。
地锚位置选在第四道围檩上与各负环管片相对应的位置，每环管片左右侧各钻孔植筋2处。
植筋采用φ50mmHRB400钢筋，钻孔深度500mm，直径55mm，植筋应提前负环拆除至少7天进行，负环拆除施工前首先进行钢筋抗拔试验确定植筋抗拔强度不小于φ50mmHRB400钢筋屈服强度。
每环管片拆除前，将第一块拆除管片外的其余需拆除管片通过钢丝绳分别与地锚接在一起，使管片处于受力稳定状态。
7.2.3管线的改移
在负环拆除前，需要对负环右上角的高压电缆线和两侧照明灯线等进行断电处理，并向下改移，防止拆除负环管片过程中管片对电缆线的碰擦造成电缆线损坏，改移工作由机电部负责完成。
7.2.4100吨门吊轨道的清理和延伸
龙门吊相对于汽车吊来说具有以下两点明显的优点，一、龙门吊起吊和运输稳定；二、龙门吊垂直起吊吨位远远大于汽车吊（100T）。
所以为满足尽量使用龙门吊拆除管片，现场需要向东延长龙门吊轨道5米。
需提前对延长的5米位置路面进行凿除，凿除部位底部标高与现有轨道基础标高一致，宽度与现有轨道槽宽度一致，长度为5米。
凿完后将轨道延长5米，并在新凿出的槽轨道两侧植筋，用2cm厚的钢板通过植筋将轨道压住。
轨道延伸工作需要在盾构机停机之前完成。
另外拌合站的下料槽挡在100吨门吊轨道上，需拆除；轨道南侧、北侧限位挡板需要拆除并向东迁移。
该项工作在盾构机停机之后进行。
龙门吊拆除管片示意图如下所示。
7.2.5管片吊装孔钻孔
龙门吊拆除管片以及地锚稳固管片都需要利用钢丝绳穿过管片上事先钻好的孔来施行。
因此在拆除管片之前需要在管片相应位置提前用水钻钻好孔，水钻钻孔直径为108mm。
在每一块需拆除的管片四个角部各钻一个空，钻孔位置为距离管片环缝0.3m处，距离管片纵缝位置处0.5m处。
封顶块F块钻孔位置为距离管片环缝0.3m处，距离两侧纵缝位置中间钻两个孔。
钻孔位置可根据管片实际拆除情况进行调整。
钻孔工作在盾构机停机拆除负环前完成。
7.2.6负环管片内外加固钢板的割除
在盾构机停机拆除负环前，将负环外部、内部加固用的钢板全部割掉。
割除时应注意隧道内电缆线和行人、行走车辆的安全。
7.2.7反力架处后浇混凝土破除、钢管支撑及塞填钢楔子的拆除
在盾构机停机拆除负环前，首先利用负环管片外侧的脚手架作为平台，用风镐人工凿除-8环和反力架之间的后浇混凝土。
凿除混凝土前在需凿除部位混凝土下部搭设钢管支架，并在支架上铺设木板，防止混凝土掉入隧道内伤人。
凿除混凝土工作在停机拆负环前完成。
利用绳子将-8环和反力架之间的钢楔子吊住，然后割除钢楔子，吊出。
钢管支撑只需要割除与反力架焊接的一侧即可。
割除时，底部同样用钢管支架铺设木板防止坠落伤人。
7.3负环拆除施工
⑴负环环缝塞填钢板及混凝土的拆除
在盾构机停机后，利用升降平台和钢管支架将塞填的钢板及混凝土拆除。
⑵第一块负环拆除
负环第一块拆除-8环L2块，拆除SL2块之前将F块、B5块、L1块通过Φ30钢丝绳、地锚固定，钢丝绳长度不满足要求可以通过30t手拉葫芦进行调节；将B1通过管片外弧面的钢板与管片两侧的大型刚焊接相连接，防止L2块拆除后，其余管片不稳。
每块管片拆除前，将4根6米长Φ30钢丝绳一端头从管片外部四个钻孔穿入，将靠近纵缝的两个钢丝绳端头用15T卸扣两两相连，外部靠上的钢丝绳端头穿在吊环上，靠下的钢丝绳通过15T手拉葫芦与吊环相连，拉紧手拉葫芦，使四根钢丝绳绷紧，让管片在吊起过程中尽量不晃动。
外部利用100t龙门吊，吊着吊篮作为作业平台，区间内部利用升降车作为平台。
100t龙门吊起吊时，先慢慢加力到8t，然后拆除纵向螺栓和环向螺栓,管片螺栓的拆除利用隧道内的升降车进行。
管片拆除工具为气动扳手，扭矩扳手备用。
管片螺栓拆除后，门吊慢慢加力提升，将第一块管片拆除。
管片拆除后，将管片提升至地面停放的平板车上拉走。
⑶剩余负环拆除
第一块管片拆除后，继续用同样的方法，用4根Φ30钢丝绳和1个15T手拉葫芦将管片和龙门吊连接，龙门吊加力8T后，将管片螺栓拆除，再将固定在地锚上的钢丝绳松掉，龙门吊慢慢加力，拆除其余负环管片。
整个吊装过程由专业吊装作业指挥人员现场指挥，项目部安全人员现场巡视。
在管片拆除过程中，在负环两侧（隧道内+5环处和中间风井内）安排专人执勤，禁止任何人员及车辆通过。
在管片拆除过程中，会有部分管片端面在两侧防护钢支架以下，拆除时要注意提前将钢楔子取掉，防止管片被挤紧造成吊装困难。
按照以上施工流程，依次拆除各混凝土负环上半部分的管片。
对负环存在的变形可能造成螺栓挤紧拆不下来的情况，可以采用在该处打水钻孔，遇到螺栓处，直接气割割除的办法解决。
7.4受力验算
每块管片重12t，连接钢板和螺栓受力为12*1000*10＝120KN，第一块管片拆除后，剩余管片连接钢板按照内外各5块计算（设计为内外各10块，但施工中部分钢板未能有效焊接），宽0.1m，厚0.02m，材质为Q235，抗拉强度为215MPa，抗剪强度为125MPa，则可承受拉力为：
10*0.1*0.02*215000=4300KN，可承受剪力为10*0.1*0.02*125000=2500KN；由此可知即使重力完全作用为剪力，单纯考虑钢板的连接作用，也可满足混凝土管片稳定性需要。
此外，每环管片块于块之间有2根φ36M8.8级连接螺栓，抗拉强度为800MPa，则可承受的拉力为2*3.14*0.018*0.018*800*1000=1628KN，抗剪强度取抗拉强度的50％，即814KN，单纯考虑螺栓也满足管片稳定性要求。
植筋地锚钢筋为2根钢筋Φ25（HRB400）钢筋（半径1.25cm），设计抗弯强度20.5kn/cm2：
即抗拉2×20.5×∏×1.25×1.25＝201KN。
单根Φ30钢芯钢丝绳最小破断拉力599KN。
单纯考虑钢丝绳、钢筋受拉，也能满足稳固管片的作用。
第四道围檩采用C35混凝土浇筑，为防止混凝土发生剪切破坏，我们对混凝土强度也进行了验算。
《混凝土结构设计规范》表12素混凝土抗剪强度（MPa）
混凝土等级
C15
C20
C25
C30
C35
C40
C45
C50
C55
C60
试验值（fcvo）
2.25
2.70
3.15
3.55
3.90
4.30
4.65
5.00
5.30
5.60
标准值（fcvk）
1.70
2.10
2.50
2.85
3.20
3.50
3.80
3.90
4.00
4.10
设计值
1.25
1.75
1.80
2.10
2.35
2.60
2.80
2.90
2.95
3.10
锚固钢筋的抗拉力不会造成管片的剪切破坏。
8、施工计划
根据分析研究，负环从反力架传力钢管支撑开始拆除，然后依次拆除－8～－1环，预计共需15天时间，具体组织计划如下：
序号
施工内容
工期
备注
1
吊装工具准备、龙门吊轨道延长
2天
2
植筋地锚施工、水钻开孔
2天
3
反力架传力钢管支撑凿除、切割
1天
4
负8环管片拆除、运离
1天
5
负7环管片拆除、运离
1天
6
负6环管片拆除、运离
0.5天
7
负5环管片拆除、运离
0.5天
8
负4环管片拆除、运离
0.5天
9
负3环管片拆除、运离
0.5天
10
负2环管片拆除、运离
0.5天
11
负1环管片拆除、运离
0.5天
12
东端头井内清理、恢复施工
1天
合计
11天
9、安全防护
根据地铁施工特点，实行专管与群管相结合，加强预防，做到安全生产、文明施工，实现杜绝重大人身伤亡事故，杜绝重大安全事故及重大管线事故，保证机械设备及用电的安全生产目标，创南京市安全文明工地。
9.1安全生产目标
按照业主指定的严格安全生产的要求，确保取得“市级文明工地”称号，我单位对本工程项目施工的安全文明生产目标承诺如下：
（1）“三无”：
无工伤死亡和重伤事故，无重大交通事故，无爆炸、火灾、洪灾事故。
（2）“一杜绝”：
杜绝重大机械设备安全事故。
（3）“一控”：
控制年负伤频率在3‰以下。
（4）“三消灭”：
消灭违章指挥、消灭违章操作、消灭惯性事故。
（5）“一创建”：
争创安全生产模范单位。
9.2安全生产
编写技术交底，组织相关人员进行负环拆除作业培训，就相关问题进行讨论，确定各项工作负责人及应急措施；
钢管支架搭设不能影响中箱涵正常的通车行走的空间，支架搭设的稳固牢靠；
在管片连接钢板割除之前，确认所有的吊装钢丝绳完全处于受力状态，即钢丝绳必须拉紧；割除管片连接钢板的过程中要检查各种加固措施（如螺栓紧固、地锚钢丝绳加固等），各项加固措施未到位的时候严禁割除连接钢板。
同时在管片内外下方设立警戒区，安全员全程巡视，严禁工作人员及车辆通过。
在吊装过程中，禁止下面车辆、人员等通行，以保证安全；
在吊装过程中，安全部派专人进行现场吊装检查指导，若存在不符合吊装规范要求的操作予以制止，防止事故发生；
吊装前对钢丝绳、手拉葫芦等使用进行全面检查，发现具存在安全隐患的设备予以维修更换；对龙门吊进行安全检查，有安全隐患的及时整改。
在加焊连接钢板过程中，要有专人持灭火器进行现场防范；
吊装作业不宜过快，防止管片发生偏转。
吊装司机持证上岗，吊装前进行安全培训；
在管片拆除过程中，一经发现有异常情况，必须立即停止作业，由安全长分析原因，决定施工方案；
加强与盾构机、泥浆场操作室联系，发现异常情况及时通知；
工人在钻孔作业时，必须做好安全防护工作，将安全带系在稳定牢固处（可以系在搭设的脚手架或者钢管支撑上）；提前将管片外弧面上的油脂清理干净，防止滑倒；在上部钻孔时，下方严禁站人，防止高空坠物伤害；
在管片起吊前，需对高压电缆进、照明电等进行断电处理。
负环管片临时加固示意图
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