车站扣拱开挖施工方案.docx
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车站扣拱开挖施工方案
北京地铁四号线07标
车站南端双层断面
扣拱初支施工方案
编制日期：
二оо五年五月十二日
编制单位：
中铁隧道集团有限公司北京
地铁四号线07标项目部
北京地铁四号线07标
车站南端双层断面
扣拱初支施工方案
编制人：
复核人：
审批人：
中铁隧道集团北京地铁四号线07标项目经理部
2005年5月
扣拱初支施工方案
一、工程概况
宣武门车站为两端双层中间单层14m宽岛式站台暗挖复合式衬砌车站。
有效站台中心里程为K7+842.35，车站总长度187.9m，总宽度24.4m。
其中双层断面长度160.5m，南段长93m。
暗挖主体结构两端采用双层三跨三连拱结构断面，包括三个断面（ZA、ZC、ZD断面）形式，采用“洞桩法”施工，车站结构断面如图1所示（以ZA断面为例）。
拱部初期支护参数见表1。
图1车站结构断面
注：
过盖板河段φ121超前大管棚长30m。
其余段大管棚在施工通道进入主体施工20m范围内采用。
大管棚内采用砂浆填充。
二、工程地质及水文地质
按地层沉积年代、成因类型及岩性，地层可分为人工堆积层和第四纪沉积层两大类，本场区第四系沉积以第四纪全新世和晚更新世冲洪积层为主。
本车站扣拱埋深约7.86～8.07m，通过实际观测，在勘察深度范围内，存在上层滞水，为管道渗漏及大气降水所致。
地下水类型为层间潜水，普遍分布。
层间潜水以侧向径流和越流方式补给为主，以侧向径流和人工抽取方式排泄，地下水流向自西向东。
拱部支护参数表表1
项目
材料及规格
结构尺寸
初
期
支
护
超前大管棚
φ121×6,l=20m（30m）
环间距：
0.3m
超前小导管
φ32×3.25,l=3.0m
每两榀钢支撑打设一环；环间距：
0.3m
钢筋网
φ8,150×150mm
双层钢筋网，四周铺设
喷射混凝土
C20喷混凝土
0.30m，
格栅钢拱架
HRB335钢筋
间距0.5m
三施工工艺及技术要点
3.1施工概述
扣拱采用台阶法施工开挖，要求“短开挖，快封闭”。
超前支护采用小导管（φ32×3.25，l=3.0m）超前注浆加固（每榀施工一环），注浆材料采用水泥-水玻璃浆液；初期支护采用格栅+C20喷射早强砼；在施工完成后，及时的回填注浆，注浆材料采用水泥砂浆浆液。
施工支护参数如表1。
开挖支护范围如图2。
图2拱部开挖支护示意图
3.2扣拱施工
扣拱采用网喷+钢格栅的联合支护系统。
拱部分为ZA、ZC、ZD三个施工断面。
施工开挖采用人工短台阶开挖，保证上下台阶长度不大于2m；采用放坡开挖，保证坡度不小于1：
0.5。
土方运输采用人工推胶轮车运渣。
对于不同断面间的变化施工，保证大断面比小断面多，即小断面不能侵占大断面的净空。
施工完成后及时的回填注浆，施工浆液采用水泥砂浆，注浆设备采用单液注浆泵；保证施工注浆在封闭完成后5-10m及时施工。
1、土方开挖
开挖时严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”十八字方针。
扣拱采用环行开挖留核心土方法施工，土方开挖采用人工开挖，碴土外运采用手推胶轮车运输。
扣拱弧型部分采用人工开挖，顺着拱外弧线用人工进行环状开挖并留核心土，保持掌子面土体的稳定，尽可能减少对拱部开挖土体的扰动。
每循环开挖进尺0.5m，施工中严格控制开挖进尺，避免冒进。
用激光指向仪控制开挖中线及水平标高，确保开挖断面圆顺，开挖轮廓线充分考虑施工误差、预留变形和超挖等因素的影响。
不得欠挖，对意外出现的超挖或塌方应采用喷砼回填密实，并及时进行背后回填注浆。
开挖过程中必须加强监控量测，当发现拱顶、拱脚位移速率值超过设计允许值或出现突变时，应及时施工临时支撑或临时仰拱，形成封闭环，控制位移和变形。
做好开挖的施工记录和地质断面描述，加强对洞内外的观察。
2、超前小导管
小导管采用热轧无缝钢管，长度3.0m。
注浆管一端做成尖形，另一端焊上铁箍。
在距离铁箍0.5～1.0m处开始钻孔，钻孔沿管壁间隔200mm，呈梅花型布设，孔位互成90°，孔径6～8mm，见图3。
图3小导管构造示意图
小导管沿拱部范围的轮廓线布置，小导管环向间距为0.3m，外插角10°～15°，小导管纵向搭接长度2.5m。
（2）注浆工艺参数
a）注浆压力
注浆压力应根据地层致密程度决定，一般为0.2～0.6MPa。
b）注浆材料及浆液配比
小导管注浆材料及配合比根据不同地质情况和要求采用以下几种：
（a）改性水玻璃浆：
配合比为硫酸：
水玻璃=1∶1.8～1∶2.2，PH=7.1～7.5。
主要适用于无水的粉细砂层。
（b）水泥-水玻璃双液浆：
水泥采用32.5R普通硅酸盐水泥，水玻璃为35Be'。
水泥浆液水灰比为1∶1～1∶1.2；水泥浆液与水玻璃体积比为1:
1。
主要适用于细砂、粉砂、粉土层及带水的砂层。
（3）注浆数量
根据浆液扩散半径确定小导管注浆量，根据以往施工经验每根小导管注浆量约为0.1m3。
（4）注浆施工流程
注浆工艺见图4。
a）打孔布管：
小导管在打管前，按照设计要求放出小导管的位置，风钻作动力，用专用顶头将小导管顶入。
小导管尾部置于钢架腹部，增加共同支护能力。
小导管安装后用棉纱封堵导管外边的孔口。
b）封面：
注浆前，喷5cm厚C20混凝土封闭工作面，以防止漏浆。
c）注浆：
用SYB-60/5双液注浆机进行注浆，采用注浆量和注浆压力双控原则进行注浆时间的控制。
d）小导管注浆注意事项
①配制浆液时，操作工人戴胶手套、护目镜、防护帽，穿长筒胶鞋，不允许工人穿短袖上衣、短裤上班。
②注浆时，作业工人不准站在注浆口附近。
③发现压力表有异常情况时，停止注浆，查找故障。
图4小导管注浆工艺流程图
④配制浆液即用即配，剩余浆液倒掉，并清洗储浆桶。
⑤每次注浆前，在现场做简易胶结试验，确定胶结时间和早期强度。
3、格栅
（1）钢格栅制作
①格栅钢架在加工厂分段制作，运至现场安装。
②钢格栅加工尺寸准确，弧形圆顺。
钢筋焊接满足规范要求，钢架两侧对称进行焊接成型，钢架主筋中心与轴线重合。
③格栅钢架加工后先试拼，检查有无扭曲现象，接头连接每榀可以互换，沿隧道周边轮廓误差为±3cm，平面翘曲应小于2cm。
（2）钢格栅安装
① 格栅钢架施工工艺流程见图5。
② 扣拱钢架与原车站主体小导洞钢架间以螺栓连接。
③ 钢架与土层之间用砼块楔紧，然后在钢架和土层间用喷砼喷密实。
④格栅钢架精确定位，注意与原车站主体小导洞钢架间的位置偏差。
⑤ 质量标准：
格栅钢架安装允许误差如表2所示。
图5格栅钢架施工工艺流程图
钢格栅架设允许偏差表2
序号
项目
允许偏差（mm）
检查频率
检查方法
１
中线
±20
每10米
检查
钢尺
2
标高
0～２０
钢尺
3
同步
±20
水准仪
4
纵向间距
≤50
尺量
5
垂直度
0.5%
垂球吊线
6
拱脚底板标高
≤20
水准仪
4、喷射混凝土
（1）原材料要求及配合比设计
水泥：
采用32.5普通硅酸盐水泥，每立方米水泥用量不小于400Kg。
细骨料：
采用硬质洁净的中砂或粗砂，砂的细度模数不小于2.3。
粗骨料：
采用坚硬耐久的碎石，最大粒径不大于15mm，级配良好。
水：
采用干净的自来水。
速凝剂：
采用DYS88E型速凝剂，掺量一般不超过水泥用量的5%。
喷射砼配合比通过试验确定。
水泥与砂、石重量比为1:
4～1:
4.5，骨料含砂率为45～55%，水灰比取0.4～0.45。
（２）潮喷砼工艺
潮喷砼按照配合比，把喷射砼用的原材料拌制成混合料，送入喷射机料斗，喷射机活塞将砼送入混合室，与压缩空气混合后进入喷射管，在喷嘴处加入水，再次混合后的料束从喷嘴射到受喷面。
施工工艺见图6所示。
（３）潮喷砼施工机具
喷射混凝土潮喷工艺，应配置的基本设备为：
滚筒搅拌机一台，PZ-5型潮喷机一台，27m3/min以上空压机一台。
（４）潮喷方法及技术要求
①潮喷方法
a）喷射机安装好后，先注水、通风，清洁管道内杂物；同时用高压风吹扫受喷面，清除受喷面上的尘埃。
图6潮喷工艺框图
b）有条件时，宜将喷头固定在机械手上进行喷射作业；条件不许可，需采用人工撑握喷头时，应由两人共同操作喷头。
c）喷射砼的混合料采用强制式砼搅拌机拌和，搅拌时间不少于6min，应保证连续供料。
d）喷射砼的喷射路线应自上而下，呈“S”形运动；喷射时，喷头作连续不断的圆周运动，并形成螺旋状前进，后一圈压前一圈三分之一。
e）喷射机要求风压为0.3～0.5Mpa，喷头距受喷面的距离控制在1.5～2.5m时较好。
f）喷头与受喷面保持垂直，如遇受喷面被钢筋网片、格栅覆盖时，可将喷头稍微偏斜10O～20Omm。
g）喷射厚度受砼进入喷射机的均匀性、速凝剂的效果、气温的影响，潮喷机喷射拱部时，一次喷射厚度不超过7cm。
②潮喷砼技术要求
初期支护喷砼允许偏差见表3。
初期支护喷砼允许偏差表3
序号
项目
允许偏差（mm）
检验方法
1
喷射砼厚度
±30
钻孔、尺量
2
喷射面平整度
<±30
2m靠尺量
3
墙面垂直度
吊线、尺量
4
中线位移
<±20
经纬仪测量
5
净空限界
符合设计
经纬仪测量、计算、尽量拉线
6
保护层
20mm
观察、尺量
喷射砼作业在满足《锚杆喷射砼支护规范》有关规定的基础上，还应遵守以下几点：
a）自拌砼质量要求
为确保自拌砼的质量，现场砼拌制要满足以下几个要求：
（ａ）采用自动计量的砼搅拌设备；
（ｂ）材料的配合比偏差不得超过下列规定：
水泥±1%、各种集料重量的允许偏差为±3%；
（ｃ）骨料含水率经常检查，据以调整加水量和骨料重量。
雨天施工时，增加检测次数；
（ｄ）砼搅拌至各种组成材料混合均匀，颜色一致。
在搅拌机中搅拌时，自全部材料装入搅拌筒中起，至砼由筒中开始出料止，其连续搅拌的最短时间要满足规范要求；
（ｅ）在下盘料装入之前，搅拌机的拌和料全部倒出。
b）初喷砼紧跟掌子面，复喷前先按设计要求完成超前小导管，钢筋网、格栅拱的安装工作。
喷射砼分层喷射，一次喷射厚度根据喷射部位确定，拱部为5～6cm，边墙为7～10cm。
c）试验室负责优选喷射砼的配合比与现场控制，喷射施工前先进行试喷，试喷合格后再投入喷射施工。
d）每次喷砼完毕后，即时检查厚度，若厚度不够需进行补喷达到设计厚度。
e）坚决禁止将回弹料做为喷射料使用。
f）坚决实行“四不”制度，即喷砼工序不完，掌子面不前进；喷砼厚度不够不前进；砼喷射后发现问题未解决不前进；监测结果表明不安全不前进。
5、注浆
（1）背后注浆管的安设
初支背后回填注浆管采用φ32普通焊接钢管，管长约为0.6m。
注浆管沿拱顶布置，每断面不少于3根，纵向间距3～5m，一般均采用预埋方式布管。
根据实际情况布设在位移变化较大处或渗漏水处，也可针对性的对某位置利用风钻钻孔布管。
（2）注浆工艺
背后回填注浆工艺流程如图7所示。
1）注浆浆液选择及配合比
背后注浆常采用水泥砂浆，其配比为：
水灰比=0.5～1.0，灰砂比=1∶2～1：
2.5。
2）注浆设备及压力
初支背后回填注浆采用砂浆泵进行施工，压力不宜过高，只要能克服管道阻力、初期支护间空隙阻力即可，压力过高易引起初期支护变形。
一般水泥砂浆注浆压力约为0.2～0.6MPa。
3）注浆施工
图7回填注浆工艺流程图
（1）注浆之前，清理注浆管，保证其畅通；
（2）注浆必须连续作业，不得任意停泵，以防浆液沉淀，堵塞管路，影响注浆效果；
（3）注浆时，应由高处向低处、由无水处向有水处依次压注，以利于充填密实，避免浆液被水稀释离析。
（4）注浆时，必须严格控制注浆压力，以防大量跑浆使结构产生裂缝。
（5）注浆结束标准
当注浆压力稳定上升，达到设计压力并持续稳定10分钟，不进浆或进浆量很少时，即可停止注浆，进行封孔作业。
（6）停止注浆后，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。
（7）为了确实地获取注入浆液质量和数量，必须保管好全部证明书及测量数据等，并根据注浆情况，及时跟踪、变更施工参数。
四施工质量标准保证及措施
1开挖质量标准
1）、采用台阶法施工，开挖循环进尺宜为每榀格栅间距。
2）、严格控制开挖的中线和水平，开挖轮廓要圆顺，防止超挖，局部欠挖处人工修凿，但要充分考虑施工误差及预留变形。
土方开挖允许偏差如表4。
3）、隧道开挖时保留核心土，待拱部初支完成后再开挖核心部分土体。
4）、掌子面开挖过程中，拱部覆土为粉细砂、中粗砂层。
开挖面暴露时间长，
土方开挖允许误差表4
序号
项目
允许偏差
检查频率
检验方法
合格标准
范围
点数
1
标高
±30mm
直线每10米
5
水准仪测量
4
2
中线
±30mm
2
经纬仪测量
2
3
进尺间距
+5cm
5
用钢尺
4个
4
净空
+5cm
-0
10
用钢尺
9个
易引起围岩应力释放，造成坍塌。
除采取开挖留核心土、排设小导管外，还应对拱架架立前对开挖面进行临时封闭。
开挖成型后，立即在超前小导管上挂网初喷，厚度为10cm，形成临时支护，避免因土体应力释放造成坍塌。
当出现坍塌难以喷射密实地段，采取预埋灌喷管，封闭掌子面后将喷射头套入灌喷管中进行灌喷，保证初支背后密实，及时跟进背后注浆。
2钢架施工质量标准
1）网构钢架拼装允许误差
（1）周边拼装允许偏差：
±10mm；
（2）平面翘曲：
小于20mm；
（3）每榀钢架的各段格栅之间应能互换连接。
2）网构钢架安装允许误差
网构钢架安装允许误差如表5所示
3）单层满铺钢筋网（φ8@100×100）搭接不小于100mm，纵向连接筋双层布设，采用φ22螺纹钢，间距1.0m。
纵向联接筋、钢筋网与网构钢架连接牢固，喷射混凝土时钢筋网不得晃动。
4）格栅安装位置要准确，各节点要对齐，连接要牢固，确保格栅可靠受力；
格栅钢架安装允许误差表5
方位
中线
高程
倾斜度
左、右
拱脚标高
左、右钢架
里程同步
允许误差
2cm
+2cm
-0
≤2°
±2cm
±2cm
5）喷射C20砼，喷射砼施工严格按照配合比过称，保证喷混质量。
喷砼保证内实外光。
6）落后掌子面5米回填注浆一次，浆液为纯水泥浆，注意控制注浆压力，避免破坏初支结构。
7）在导洞施工过程中，加强量测频率，每天2～3次，及时反馈量测结果，以便根据量测结果及时修正支护参数，确保安全。
3施工安全措施
为确保隧道开挖的安全、顺利，特制定以下的施工措施：
1）隧道开挖前应备好草袋、方木、加气砖等抢险物资，并在现场堆码整齐，专料专用。
2）隧道的开挖除采取超前支护和地层加固措施外，还应特别注意预加固、开挖和支护等作业工序的紧密衔接。
3）对将要停工时间较长的开挖作业面，不论地层好坏均应作网喷混凝土封闭。
4）隧道不得欠挖，对意外出现的超挖或塌方应采用喷射混凝土回填密实，并及时进行回填注浆（每施工完成5m，必须回填注浆）。
五特殊部位施工
1开洞施工
1）测量放线
在扣拱施工前，由测量组将高程和中线控制点引至开洞位置并放出洞口的开挖轮廓线。
2）洞门施工
⑴排设超前小导管、超前预注浆
原设计的φ121超前大管棚在车站主体小导洞施工时已经施工完毕，但由于大管棚施工时，扣拱上部地层已经被扰动，如再次扰动，可能会发生坍塌，存在一定的安全隐患，所以在破除扣拱洞门前，必须排设φ32@L=3000mm超前管棚，环向间距300mm，间隔一个超前管作为超前注浆管，注水泥-水玻璃双液浆加固地层，防止该地段地层失稳，产生坍塌。
⑵分部破除开洞处砼，割除钢格栅支撑。
注浆完毕后，破除开洞门上部钢支撑部位砼（形成环型槽），割除该部位钢格栅支撑，架设上部第一榀钢支撑，并将其主筋与周围的原临时施工通道钢格栅焊接牢固，及时喷射砼。
上部向前施工2m后方可破除下部侧壁砼。
2与小导洞连接处施工
扣拱的脚板与小导洞的预留钢板仍采用螺栓连接。
充分考虑施工误差，对于原小导洞预留螺栓孔位和扣拱脚板螺栓孔位存在施工偏差的部分，将扣拱的脚板与小导洞的预留钢板三面满焊。
如图8所示。
图8小导洞与扣拱脚板连接图
3大管棚施工
通道开洞和过盖板河等管线段采用φ121大管棚及φ32超前小导管联合超前支护。
见专项施工方案。
六施工监控量测
进行地表沉降、拱顶沉降、结构收敛、地表路面、市政管线及地面建筑物等项目的监测。
1周边建筑物的监控量测
为了保证施工期间周边建筑物及地表路面的绝对安全，对其进行定点观测，施工中将监测数据与预测值相比较，判断前一步施工工艺和支护参数是否符合预期要求，以确定和调整下一步施工，并根据监测反馈信息调整监测频率，如发现问题及时会同相关各部门处理。
2洞内的监控量测
在扣拱施工期间对其净空收敛、周边地表进行全程监控，并根据监测反馈信息调整监测频率，如有问题及时调整辅助施工措施和施工方法、支护参数。
详见表6。
扣拱施工监控量测表表6
监测项目
方法及工具
测点布置
A
项
洞周收敛
收敛计
每5m一个断面，每个断面3条水平测线
拱顶下沉
水准仪、水准仪、铟钢尺
每5m一个断面
地表沉降
水准仪、水准仪、铟钢尺
每5m一个必测断面
建筑物沉降及倾斜
经纬仪、铟钢尺
结合地表沉降点布设
七安全注意事项
牢固树立安全第一的思想！
自觉遵守各项安全生产法令和规章制度！
1开挖防坍塌安全措施
隧道开挖软弱地层时，应吸收以往隧道施工的经验教训，把防止“坍方”放在首位，结合实际制订出施工方案，确保安全生产。
1）、严格控制开挖循环进尺，对不良地质地段，适当缩短开挖进尺，环形开挖留核心土，必要时采用超前预注浆，及早封闭掌子面。
2）、挖前应根据地质条件，确定开挖方式。
备好抢险物资，并在现场堆码整齐，专料专用；所用材料、构件和设备应符合现行国家或行业标准的规定，以及设计要求，应具有出厂合格证和质量证明文件。
3）、开挖过程中监控量测发现变形速率值超过设计允许值或出现突变时，及时封闭成环，控制位移和变形。
2安全保证措施
1）、遵守劳动纪律，服从领导和安全检查人员的指挥，工作时思想集中，坚守岗位，未经许可不得从事非本工种作业，严禁酒后上班，不得在严禁烟火的地方吸烟、动火。
2）、严格执行操作规程，不得违章指挥和作业，对违章作业的指令有权拒绝，并有责任制止他人违章作业。
3）、按照作业要求正确穿戴个人防护用品，进入施工现场必须戴安全帽，严禁赤脚或穿高跟鞋、拖鞋进入施工现场。
4）、在施工现场行走要注意安全，不得攀登井字架、龙门架和随吊桶上下。
5）、督促材料人员及时领发安全生产设备和安全防护用品，正确使用防护装置和防护设施，对各种防护装置、防护设施和警告、安全标志、告示不得任意拆除和随意挪动。
6）、严格控制加班加点，防止因人员超劳、汽车超疲、各种动力车辆超速而发生的事故，当安全与生产发生矛盾时，必须坚持安全第一的原则，不得违章指挥、盲目蛮干。
7）、不准将机械设备交给无证者操作。
特殊工种持证操作制度，对无操作证的特殊工人不得分配工作。
没有经过“三级教育”的新工人不能分配工作。
8）、不准带病人员从事禁忌工种工作。
9）、班组分散工作时，一般不准单人作业，二人以上时必须指定专人负责安全工作。
10）、专人领取、使用、管理易燃、易爆、有毒物品和防护用品。
11）、施工道路平整、坚实、保证畅通，危险地点悬挂警告牌，有人、车经过的坑、洞应设防护围栏和明显的红灯示警，施工现场在醒目的地方设置固定的大幅安全标语及各种安全操作规程牌。
12）、严禁酒后驾驶车辆和操作机械，车辆严禁“三超”，禁止使用带“病”的车辆、机械和超负荷运转，并坚持“三查一检”制。
13）、机械设备在施工现场集中停放。
严禁对运转中的机械设备进行检修、保养，机械作业的指挥人员，指挥信号必须准确，操作人员必须听从指挥，严禁违令作业。
14）、使用钢丝绳的机械，在运行中禁止工作人员跨越钢丝绳，用钢丝绳起吊、拖拉重物时，现场人员远离作业半径，并对钢丝绳进行定期保养，检查更换。
15）、高空作业人员必须系安全带或安全绳并联接牢靠。
16）、焊割作业应严格执行“十不烧”及压力容器使用规定。
17）、遇有不能处理的隐患，要及时上报并采取防范措施，发现危及人身安全的紧急情况，要采取停止作业、撤离人员的果断措施，并立即向上级反映。
18）、施工用电按《施工现场临时用电安全技术规范》要求进行设计，检测。
施工照明线路电压在施工区域内不大于36V，施工区域以外地段可用220V，动力设备为380V，所有电力设备设专人检查维护，并设示警标志。
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