百布区间矿山法开挖及支护安全专项实施性施工方案.docx
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百布区间矿山法开挖及支护安全专项实施性施工方案
百鸽笼－布心区间矿山法开挖及支护
安全专项施工方案
1、编制依据及原则
1.1编制依据
（1）深圳地铁五号线【百鸽笼站—布心站区间】土建工程矿山法区间主体设计图（送审稿）；
（2）《深圳地铁5号线工程详细勘察阶段百鸽笼站～布心站区间岩土工程勘察报告》（铁道第三勘察设计院集团有限公司，2008年3月）。
（3）国家现行的相关规范、规程及标准，广东省深圳市关于市政工程施工的相关要求，国家及地方政府关于环境保护、职业健康等方面的法规。
（4）我公司在城市轨道交通地铁方面的施工经验，及现有的施工技术、管理、机械设备配套能力和资金投入能力等。
1.2编制原则
1）确保“工期”的原则
根据业主对本标段的工期要求，编制科学、合理、周密的施工方案，合理安排进度，实行网络控制，搞好工序衔接，实施进度监控，确保实现工期目标，满足业主要求。
2）“文明施工”的原则
严格按照建设部《建设工程施工现场管理规定》和广东省深圳市文明施工管理规定组织施工。
3）确保“安全第一”的原则
安全生产是企业永恒的主题，施工生产永远将安全放在第一位。
所有技术措施、施工方案和现场调度等以确保安全为主，进行编制和指挥。
4）严格遵守规范、标准的原则
严格执行施工过程中涉及的相关规范、规程和技术标准。
贯彻执行国家和地方政府的方针政策、法律法规。
5）职业健康及环境保护的原则
重视环境的保护，控制大气、水和噪声等污染以及职业健康、安全和卫生。
2、工程概况
2.1工程简介
2.1.1施工范围
深圳地铁5号线5306标百鸽笼站至布心站区间设计线路里程：
右线DK33+195.676～DK34+795.653，全长1599.977m，左线DK33+211.163～DK34+795.653，全长1582.408m（其中长链11.729m，短链13.811m）。
根据工期需要，于左线（里程DK33+628）、右线（里程DK33+641）各设置一座施工竖井，两个竖井之间设置联络通道，施工完成后对竖井上部进行封填处理，同时为在布心站内北端设置2#工作井，在布心站未全面动工时先在车站北端进行围护结构及土方开挖，形成临时工作井以便向百鸽笼方向掘进开辟工作面。
两个工作井划分的施工长度分别为1#工作竖井承建往百鸽笼方向约400米、往布心站约600米共约1000米的土建任务，具体由一工区负责实施；2#工作井承建往百鸽笼方向约600米的土建任务，具体由二工区负责实施。
区间隧道在右线里程DK34+217处设置联络通道兼泵房一座，通道内净空3.0m×2.4m（宽×高）。
区间隧道左右线线路坡度基本一致，最大为25‰，最长坡长为571.7米，区间隧道结构净空6.36m×6.815m（宽×高）。
采用暗挖法施工，马蹄形复合衬砌。
区间施工采用管棚与小导管超前注浆预加固，初期支护采用C20网喷混凝土与格栅钢架联合支护，并设置锁脚锚管。
2.1.3场地环境概况
百鸽笼站至布心站区间起于深圳市龙岗区百鸽笼站东端，沿途下穿罗岗工业区厂房和宿舍楼、绿映居等多处建筑，然后沿东晓路向东南穿行，终于布心站。
本区间隧道全部位于Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩中，裂隙较发育，地下水丰富，整个区间地质条件差，防水要求高。
进入区间隧道向百鸽笼方向130米左右，隧道下穿布吉鸿名电器厂，隧道右线在DK33+450～DK33+500段穿越电器厂，厂房群桩桩基有47根侵入隧道，以及厂房天桥的一根直径为800的人工挖孔桩侵入隧道左线。
需要进行桩基托换施工（其具体方案见《鸿名电业厂桩基托换安全专项施工方案》）。
区间隧道在里程DK33+940～DK33+982和DK34+143～DK34+180两次通过九尾岭地质断裂带,经勘探揭露其破碎带岩性组成复杂，包括断层角砾岩、碎裂岩，岩体破碎。
地下水发育。
2.2自然概况
2.2.1工程地质
根据岩土的时代成因及其工程特征，百鸽笼站至布心站区间内上覆第四系人工堆积层（
）、坡积层（
）、残积层（
），下伏基岩包括侏罗系中统（
）角岩、砂岩，加里东期混合花岗岩（
），震旦系混合岩（
），断层破碎带发育有断层角砾或发育碎裂化、糜棱化岩性。
主要地层概述如下：
（1）第四系人工堆积杂填土、素填土，冲洪积粘性土、砂性土，坡积粘土、粉质粘土、粉土、碎石土，残积粉质粘土、粉土；
（2）侏罗系中统：
包括角岩、砂岩。
按风化程度可分为全风化岩、强风化岩、中风化岩、微风化岩；
（3）加里东期混合花岗岩：
主要成分为石英、钾长石，按风化程度可分为强风化岩、中风化岩、微风化岩；
（4）震旦系混合岩：
包括混合岩、碎裂化混合岩，按风化程度可分为强风化岩、中风化岩、微风化岩；
（5）构造岩：
九尾岭断裂具多期活动性，根据勘探结果揭露其破碎带岩性组成较复杂，以断层角砾为主，局部碎裂化、糜棱化，岩体破碎，按风化程度可分为强风化岩、中风化岩、微风化岩。
2.2.2水文情况
百鸽笼站至布心站区间地下水丰富，主要为孔隙水及基岩裂隙水，水位埋深3.60～3.70m，水位高程33.43～33.53m，孔隙水主要赋存在残积粘性土和全风化层中，基岩裂隙水赋存于强风化及中风化岩中。
断层破碎带岩体破碎，裂隙强烈发育，是良好的渗水通道和储水空间。
地下水总的径流方向为由北向南，排泄途径主要是蒸发，主要补给来源为大气降水。
根据送审稿图纸及勘察资料显示，地下水对混凝土结构在直接临水或强透水层具弱腐蚀性，在弱透水层中不具腐蚀性；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。
2.2.3地震设防烈度
深圳市抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g。
百鸽笼站至布心站区间场地内无地震液化土层。
本场地为台地，地势略有起伏，场地土类型为中硬土，根据设计图纸说明，本场地为对建筑抗震不利地段。
2.3主要工程数量
百鸽笼站至布心站区间施工主要工程数量表见下页表2-1：
2.4工程重难点分析
（1）作好马头门加固处理，确保安全进洞是重点。
（2）本区间隧道全部位于Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩中，裂隙较发育，地下水丰富，如何保证开挖过程中全断面注浆止水效果，如何保证二衬不滴不漏是施工的难点。
（3）区间隧道在里程DK33+940～DK33+982和DK34+143～DK34+180两次通过九尾岭地质断裂带，同时隧道下穿建筑物较多，拱顶距建筑物基础较近，安全、顺利、快速通过是施工难点。
（4）区间隧道较长，设置多道曲线，如何保证测量要求确保贯通是施工中的重点。
（5）做好超前预支护防止塌方、保证光爆效果、保证爆破安全是施工过程控制的重点。
表2-1：
区间开挖及支护工程数量表
项目
材料及规格
单位
数量
开挖
土石方
m3
110170
初期支护
短管棚
φ76，t＝5.0，l＝6000mm普通钢管
m
47742
小导管
φ42，t＝3.5，l＝3500mm普通钢管
m
120010
锁脚锚管
φ42，t＝3.5，l＝3000mm普通钢管
m
43320
系统锚杆
HRB335，Φ22钢筋，L＝3500
kg
119160
格栅钢架及连接筋
HPB235/HRB335钢筋
kg
2175980
钢筋网
HPB235，φ8，150×150mm网格
kg
343860
喷混凝土
C20喷射混凝土
m3
17202
注浆
水泥-水玻璃双浆液
m3
7040
隧底填充
C15混凝土
m3
2840
细石混凝土保护层
C20细石混凝土
m3
730
砂浆找平层
20mm厚1：
1水泥砂浆
m3
1240
背后回填注浆
1：
1水泥砂浆
m3
955
全断面注浆
加固土体积
m3
222910
3、区间开挖及支护施工顺序说明及施工方案
3.1.1、1#竖井马头门进洞施工方案
竖井马头门即竖井与隧道交叉处。
马头门开挖跨度大,结构受力复杂。
在开挖马头门时，必须采取安全稳妥的加固措施。
1）施工工艺流程
马头门施工工艺流程见下图3-1
图3-1：
马头门施工工艺流程图
2）施工工序说明
竖井施工至马头门拱顶标高上1米时，开始进行马头门加固处理。
具体措施为：
拱顶标高上1米竖井格栅采用双拼双主筋形式形成暗梁，并在马头门两侧各增设六道竖向连接筋形成暗柱。
竖井继续开挖施工至封底。
待竖井封底后搭设施工平台至区间隧道起拱线，需进行马头门范围内全断面注浆止水，然后开始施做马头门拱部φ76大管棚及φ42超前小导管并进行水泥-水玻璃双浆液注浆预加固。
注浆加固施工后，凿除马头门拱部竖井壁格栅和砼，预留核心土开挖，支立马头门拱部隧道格栅，洞门格栅两榀密排，以增加洞口强度，并将隧道格栅钢筋与竖井格栅焊接成一体，拱脚打设锁脚小导管，喷射马头门拱部砼。
待马头门拱部施工5-6米时，再破除马头门下部竖井壁水平格栅，支立马头门边墙和底部格栅，喷射砼，正式转入区间隧道施工。
1#竖井进行马头门破除时，同一竖井不能同时施工两侧马头门，两竖井间不能同时施工同向马头门，必须保证错开15m，以保持井壁稳定及隧道稳定。
结合现在左右竖
图1#竖井马头门加固纵断面图
井实际施工进度，同时考虑鸿名电器制品厂处的桩基托换施工对工期的影响，马头门往百鸽笼方向的施工顺序为左洞超前15m。
图1#竖井马头门加固正面图
马头门处掌子面注浆强度达到规范要求后，分部破除马头门处井壁砼，割除井壁在隧道范围内钢格栅支撑。
破除马头门处竖井井壁砼，割除该部位钢格栅支撑，架设拱部第一榀格栅拱架，并将其主筋与周围的竖井钢格栅焊接牢固，及时喷射砼。
马头门处的格栅支立要保证竖井净空，为减小对地层的扰动，采用短台阶法开挖进行施工，其开挖纵断面示意图及施工步骤分别详见图3-2和表3-1。
按图示步骤分部开挖,循环进尺0.5m。
开挖后初喷5cm厚砼封闭工作面，防止剥离坍落，按设计要求支立格栅钢架，安设中隔墙和临时钢格栅支撑，挂网并喷射C20砼到设计厚度，及时封闭成环。
图3-2：
马头门短台阶法开挖纵断面图
表3-1：
1#竖井马头门短台阶法施工步骤
序号
图示
说明
1
施做1部超前小导管，注浆加固地层；开挖1部土体。
挂钢筋网、架格栅钢架、打锁脚锚管喷射混凝土（封闭成环）。
2
开挖2部核心土，并施作临时仰拱。
3
开挖3部土体，施作初期支护。
包括3部开挖、挂钢筋网、架格栅钢架、喷射混凝土（封闭成环）。
4
施做Ⅰ部二次衬砌
5
拆除临时仰拱，施作Ⅱ部二次衬砌，封闭成环
3.1.2、2#工作井马头门进洞施工方案
布心站北段处于台地高边坡，高边坡与既有路面高差约6米左右，两侧高边坡均为两侧小区的永久挡土结构，施工中采用人工挖孔咬合桩+预应力锚索形成永久护坡，其结构形式如下：
图2#工作井马头门正面图
2#工作井处从上至下围岩依次为素填土、粘土、全风化混合岩、强风化混合岩、中风化混合岩，马头门处为中风化混合岩，整体性及稳定性均较好，岩级评定为III级，根据周边环境与地质特点，2#工作井围挡结构上段为桩锚结构+钢混撑，下段为土钉墙，人工挖孔咬合桩进入稳定中风化岩层1.8米，桩底距拱顶约2米。
图2#工作井马头门剖面图
从2#工作井开始往百鸽笼方向900多米均为III级围岩，采用全断面光面爆破施工，进洞方案及钻爆设计方案、III级围岩钻爆施工方案另行单独编制《钻爆安全专项施工方案》并请专家评审，在此不做说明。
3.1.3、暗挖隧道总体施工方案
百鸽笼站至布心站区间隧道工程采用新奥法原理设计，区间施工根据地质情况分为短台阶法及全断面开挖法开挖。
其结构断面形式分A1、A2、A3、B2、B3、C1、C2、C3等八种形式，其中A1、A2及B2所处Ⅳ～Ⅴ级围岩段，采用短台阶法施工，A3和B3所处Ⅲ级围岩段，采用全断面法施工，C1、C2及C3属于不同断面过渡段，处于Ⅳ～Ⅴ级围岩段，采用短台阶法法施工，其具体划分及各种形式的结构横断面图分别后图所示；隧道出渣采用人工配合侧卸式装载机装碴通过竖井提升系统暂存于场地内的临时碴土场，再利用自卸汽车运碴至指定碴场。
隧道左线里程
隧道右线里程
短台阶法开挖
全断面法开挖
衬砌类型
开挖长度（m）
短台阶法开挖
全断面法开挖
衬砌类型
开挖长度（m）
DK33+211.163～DK33+220.163
C1
9
DK33+195.676～DK33+204.865
C2
9.189
DK33+220.163～DK33+229.352
C2
9.189
DK33+204.865～DK33+208.365
C3
3.5
DK33+229.352～DK33+232.852
C3
3.5
DK33+208.365～DK33+225.865
C2
17.5
DK33+232.852～DK33+250.352
C2
17.5
DK33+225.865～DK33+850.000
A1
624.135
DK33+250.352～DK33+850.000
A1
585.837
DK33+850.000～DK34+000.000
B2
150
DK33+850.000～DK34+000.000
B2
150
DK34+000.000～DK34+043.000
A2
43
DK34+000.000～DK34+080.000
A3
80
DK34+043.000～DK34+080.000
A3
37
DK34+080.000～DK34+123.000
B3
43
DK34+080.000～DK34+138.000
B3
58
DK34+123.000～DK34+227.000
B2
104
DK34+138.000～DK34+227.000
B2
89
DK34+227.000～+409.000
B3
182
DK34+227.000～+388.000
B3
161
DK34+409.000～DK34+561.000
B2
152
DK34+388.000～DK34+420.000
B2
32
DK34+561.000～DK34+795.653
B3
234.653
DK34+420.000～DK34+795.653
B3
375.653
3.2施工人员进出隧道及出土方案
施工人员可通过专设的竖井上下通道进出隧道。
本区间施工渣土、施工所用的材料都由竖井运送，因此竖井的运输速度决定了施工进度，科学高效的运输方式是工程的关键，经过方案比选决定1#竖井采用四个10T的电动葫芦作为提升设备，2#工作井采用一台16T的龙门吊作为提升设备。
为加快洞内运输速度，洞内采用无轨运输。
土质地层采用小型挖机配合轮式出渣车出土，石质地层采用小型侧卸式装载机配合轮式出渣车出碴。
3.3洞内通风防尘、供风、供水、供电、照明及运输
3.3.1通风防尘
1）施工通风量计算
根据区间隧道的施工方法及洞内有可能出现的有害气体及爆破产生的气体的情况，施工通风量按洞内同时工作最多人数进行计算。
Q=q×m×k
式中：
Q—计算风量；
q—工作面每人每分钟所需新鲜空气量，取得3m3/min；
m—洞内同时工作的最多人数，按220人（平均单洞55人）计；
k—风量备用系数，取1.15。
因此，洞内通风总量按3×220×1.15=759m3/min考虑，在1#竖井口设两台JBT-62能满足通风要求，在2#工作井旁设置一台JBT-62能满足通风要求。
JBT-62型风机参数为：
外径600mm；电机功率28kW；转速2900r/min；风机负压686～3139Pa；风量250～390m3/min。
2）布设要求
隧道施工中的通风应符合隧道设计和施工规范的要求，并应设专职人员管理。
隧道内的空气成份，每月至少取样分析一次。
风速、含尘量每月至少检测一次。
无论通风机运转与否，严禁人员在风管的进出口附近停留。
通风机停止运转时，任何人员不得靠近通风软管行走和在软管旁边停留，不得将任何物品放在通风管管口上。
3）降尘措施
隧道施工采用综合防尘措施，定期检查测定粉尘浓度。
洞内安排专人进行清扫及时洒水防尘。
3.3.2供风
根据施工用风总量，以及相关施工经验，1#竖井配备四台型号LG-25-20/7电动空压机为施工供风，2#工作井配备二台型号LG-25-20/7电动空压机，高压风管采用Ф200mm钢管。
3.3.3供水
隧道内供水采用深圳市消防用水系统。
在竖井进口设立一总闸，送水管路采用Φ200mm钢管，法兰盘连接。
在靠近作业面设立开关阀门，用施工软管连接至作业点。
3.3.4隧道内排水系统的布设
根据地质详勘报告资料揭示，本区间暗挖隧道地质情况复杂，地下水位较高，地下水系较发达，地层渗透性不均。
施工期间须采取集中排水措施，把水引至集水坑并通过竖井排出地面进行市政排污管内。
1）隧道施工防排水与永久防排水设施相结合，以防、截、排、堵相结合，因地制宜治理的原则，制定既经济又合理，切实可行的治水措施以便正常施工。
2）隧道施工前，根据地质详勘报告预计可能出现的地下水情况估算涌水量，选择防排水方案，在施工过程中对隧道的出水部位，水量及变化规律等做好观测记录，以不断改进和完善防排水措施。
3）在竖井施工时，按要求在井口开挖或砌筑截水沟以防地表水进入洞内，影响隧道施工。
4）隧道洞内施工排水采用挖排水沟的方式进行排水，顺坡方向随掘进长度在一侧开挖0.4×0.4m排水沟，将洞内积水自流至集水坑，反坡方向掘进时，分别在两侧挖排水沟，并离边墙0.4m每隔40～60m挖一个集水坑，由自吸式水泵抽至竖井后再抽至洞外沉淀池内沉淀后排入市政污水管内。
以使洞内外运输道路保持平顺，无积水，无冒浆现象，保证碴土外运、材料运输和掌子面施工正常，确保文明施工。
3.3.5隧道内供电系统
1#竖井口设置2台400KVA变压器，供施工机械设备和生活照明用电；同时配400KW内燃发电机备用。
2#工作井口设置315KVA变压器，供施工机械设备和生活照明用电。
洞内施工用电布置如下图示：
3.3.6无轨运输
区间隧道开挖出土方式采用无轨运输由洞内运到竖井，再由提升设备吊出地面，由运土车运至指定弃碴点。
3.3.7洞内设备布置图
3.4施工监测方案
3.4.1监控测量目的
监测要求施工中应严格按照有关规定对区间的初期支护以及相邻建筑物、地下管线、地面沉降、地下水位等进行监测，出现异常时，应立即停止施工，并及时通知有关单位做现场处理。
实施监控量测的目的具体包括：
1）通过监控量测了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，把握施工过程中结构所处的安全状态。
2）通过对监测数据的处理、分析，采取工程措施来控制地表下沉，确保地面交通顺畅和地面建筑物的正常使用。
3）用现场实测的结果弥补理论分析过程中存在的不足，并把监测结果反馈设计、指导施工。
4）通过监控量测对工程施工可能产生的环境影响进行全面的监控。
5）通过监控量测进行隧道日常的施工管理。
6）通过监控量测了解该工程条件下所表现、反映出来的一些地下工程规律和特点，为今后类似工程或该工法本身的发展提供借鉴、依据和指导作用。
3.4.2监测布置图
地面、洞内量测断面间距平均20m，特殊地段加密。
各测点布置在同一个断面内，每个断面应包括1个拱顶沉降点、1个水平收敛测点和4～5个地表沉降测点，爆破震动测试根据现场实际情况布点。
监测布置示意图见下图：
3.4.3监控测量内容
监控测量内容见下表3-1：
表3-1：
监测项目一览表
3.4.4监测实施管理办法
根据以往经验，采用《铁路隧道喷锚构筑法技术规则》（TBJ108-92）的Ⅲ级管理制度作为监测管路方式。
在区间隧道施工过程中，根据现场量测所得实际观测位移值
通过对比监测控制标准
来进行指导施工。
（1）当0＜
＜
/3时，施工正常进行；
（2）当
/3≤
＜2
/3时，应加强监测频率；
（3）当
≥2
/3时，应加强监测频率或停止施工，组织专家分析原因，进行处理后方可继续施工。
4、主要施工工艺及方法
4.1全断面注浆止水
4.1.1全断面注浆加固
全断面超前预注浆是在整个断面上布孔，通过注浆形成止水帷幕，并加固周围岩体，注浆沿隧道区间掘进方向12m一循环，形成一3m止水盘。
注浆孔水平方向按0.8m，环向间距1.2m均匀布置。
注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆。
注浆前现场应根据地质详勘资料进行试验，确定双液浆的参数比、注浆压力、注浆速度、扩散半径。
施工中若发现注浆不理想，应及时补注。
（1）注浆孔采用MKD-5S型钻机成孔。
开始用大直径钻头钻进2m后安设φ108mm无缝钢管作为孔口管。
再改用φ90mm钻头钻至15m。
孔口管长度150cm，孔口处缠60cm的麻丝。
并用HSC浆锚固。
（2）钻孔深度必须大于15米左右，采用前进式分段钻进和注浆工艺。
（3）在Ⅴ类围岩段注浆是以堵水加固为目的，在岩石破碎带（少量水）注浆是以加固地层为目的。
因此在浆液配置及单孔注浆顺序上予以区别对待。
A、用引水管将水引出后，封闭掌子面。
注浆时关闭阀门，形成静水压力注浆。
B、对破碎无水岩层，初始注浆可注入稀浆（1.5:
1～1:
1）,因稀浆中的水泥颗粒在脉冲压力的作用下对冲开及沟通裂隙能够起到润滑剂的作用,一旦裂隙冲开后即进入正常的双液浆注浆。
C、对于涌水量较大岩层，凝胶时间可适当缩短，使浆液进入地层后能较快凝固，避免浆液随水流失，达到控制注浆的目的。
4.1.2注浆材料
注浆材料采用水泥—水玻璃双液浆。
注浆压力为0.5～1.0Mpa，
水泥浆：
水玻璃＝1：
0.8（体积比）；
水泥浆：
W/C＝1：
1（重量比）；
材料要求：
水玻璃原材料应选用45°Be′，模数≥2.8.配合比中的水玻璃浆为30°Be′。
4.1.3注浆工艺
采用前进式分段注浆工艺，钻一段，注一段。
分段长度根据钻孔情况确定，若出现大的涌水或泥砂（Q>10m3/h）则按1～2m分段；若涌水涌泥（砂）较小（Q<10m3/h）或轻微卡钻，则钻孔注浆段长度可适当加大至3～5m。
如无涌水涌泥（砂）和卡钻的情况发生，则可采用全孔一次性注浆方式进行。
以保证注浆质量和减少扫孔作业，增加作业时间和效率。
4.1.4注浆参数
注浆参数主要依据设计加固范围和经验选定，本段注浆每循环纵向加固长度为3m，主要参数如如下所示。
注浆参数表
4.1.5全断面注浆止水注意事项
（1）预注浆孔深为15m，孔位最大允许偏差为50mm，钻孔偏斜率最大允许偏差为0.5％；
（2）岩石地层注浆前应将钻孔冲洗干净；
（3）每循环注浆后，应做钻孔检查和红外线探测，检查合格后方可开挖，否则应补注；
（4）围岩注浆结束前，应在分析资料的基础上，采取钻孔取芯法对注浆效果进行检查，必要时进行压（抽）水试验。
当检查孔的吸水量大于1.0L/min.m时，必须进行补充注浆；
（5）注浆过程中应经常检查，记录注浆压力、注浆量、凝胶时间，掌子面及附近支护状况，并根据地质条件变化调整注浆参数。
4.2超前大管棚施工
4.2.1管棚设计参数
对于Ⅳ～Ⅴ类围岩区间拱部土体
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