竖井横通道施工方案.docx

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竖井横通道施工方案

1编制依据和原则

1.1编制依据

（1）沈阳地铁十号线（丁香公园~张沙布段）土建施工第十三合同段招、投标文件；

（2）沈阳地铁十号线（丁香公园~张沙布段）土建施工第十三合同段施工合同文件；

（3）沈阳地铁十号线浑南大道站至理工大学站区间竖井及横通道结构施工图；

（4）沈阳地铁十号线浑南大道站至理工大学站区间岩土工程勘察报告及现场踏勘取得的现场情况；

（5）国家现行相关法规、技术规范、标准及辽宁省现行相关规范、标准及文件：

●工程测量规范（GB50026-2007）

●城市测量规范（CJJ/T8-2011）

●城市轨道交通工程测量规范（GB50308-2008）

●地下铁道工程施工及验收规范（GB50299-1999）2003版

●建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）

●锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB50086-2001）

●铁路隧道喷锚构筑法技术规范（TB10108-2002）

●喷射混凝土用速凝剂（JC477-2005）

●混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）2011版

●混凝土结构工程施工规范（GB50666-2011）

●地下防水工程质量验收规范（GB50208-2011）

●地下工程防水技术规范（GB50108-2008）

●钢筋焊接及验收规程（JGJ18-2012）

●建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2011）

●建筑机械使用安全技术规程（JGJ33-2012）

●建筑施工安全检查标准（JGJ59-2011）

●建设工程施工现场供用电安全规范（GB50194-93）

●施工现场临时用电安全技术规范（JGJ46-2005）

●其它国家、部颁发的规范和标准及辽宁省现行相关规范、标准及文件

1.2编制原则

（1）严格按照设计图纸要求及现行施工规范、规程、验收标准施工；

（2）针对城市施工的特点，科学安排，合理组织、严格管理、精心施工，以减少对周围环境及居民正常生活的影响；

（3）以成熟的施工技术及先进的设备和施工工艺，确保施工安全和工程质量；

（4）以切实有效的技术措施和先进工艺，控制地面沉陷，确保建（构）筑物及地下管线等不受损坏，维持正常使用功能。

2工程概况

2.1工程概况

沈阳地铁十号线浑南大道站至理工大学站区间起止里程为K24+411.267~K25+568.617，全长1157.350双延米，纵断采用V字坡。

区间内设置与九号线的联络线及一条单渡线。

其中联络线及单渡线部分采用矿山法施工，其余部分采用盾构法施工。

暗挖段长388.264双延米，在K24+645.681处设置一处竖井及横通道（兼作联络通道）。

竖井平面初期支护内净尺寸7.2m×5.6m，二次衬砌内净空尺寸6.3m×4.7m，竖井深度27.448m，施工横通道兼作联络通道，横通道内净空4.0m×9.13m。

施工时通过竖井及施工横通道分别进入区间左、右线隧道掘进。

竖井采用倒挂井壁法施工，井口设锁口圈梁，井壁采用格栅钢架加喷射混凝土支护体系，二次衬砌采用模筑钢筋混凝土结构。

横通道采用矿山法施工，复合式衬砌结构，初衬为格栅钢架加喷射混凝土，二衬为模筑混凝土，初二衬之间设置柔性防水层。

待区间正线隧道结构全部完成后，按要求对竖井二衬顶部作回填压实处理。

竖井及横通道平面图及剖面详见附图一、二所示。

主要支护参数详见表2.1-1。

竖井横通道支护结构参数表表2.1-1

项目

材料及规格

基本要求

竖井

初期

支护

锁口圈梁

C25钢筋混凝土

截面尺寸：

1500mm×1000mm

超前小导管

Ф42×3.25，L=3m，热轧无缝钢管

水平倾角10°~15°，竖向同格栅间距，横向1m或0.75，梅花形布置

格栅钢架

按设计要求进行原材料采购、现场制作

纵间距:

0.5m，加密段按要求进行

钢筋网

Ф6.5@150×150网格

四周铺设，双层

喷射混凝土

C25早强混凝土

厚350mm

横通道

初期支护

超前小导管

Ф32×3.25，L=1.8m，热轧无缝钢管

纵向间距:

0.5m；环间距:

0.3m

大管棚

Ф108×5热轧无缝钢管，L=8m

水平倾角2°~5°，环间距:

0.3m

格栅钢架

按设计要求进行原材料采购、现场制作

纵间距:

0.5m，加密段按要求进行

钢筋网

Ф6.5@150×150网格

四周铺设，双层，中隔板单层

喷射混凝土

C25早强混凝土

厚350mm

竖井、横通道

二次衬砌

模筑混凝土

C40P10

竖井450mm厚，横通道400mm厚

钢筋

按设计要求进行原材料采购、现场制作与安装

防水

柔性防水层

1.5mmECB＋400g/m2无纺布缓冲层

隧道全包

柔性防水层

2.0mm聚氨脂涂膜防水层+低脂油毡隔离层，70mm厚C20细石混凝土保护层

竖井顶板

2.2周边环境

竖井位于浑南新区长青南街东侧绿化带内，不影响长青南街交通。

竖井东北侧为浑南新区实验中学，东侧为正大集团开发的新房产，目前正在施工，建（构）筑物均不在施工范围内，不涉及建（构）筑物拆迁工作。

长青南街为双向六车道，交通流量大，路面下地下管网密集，包括给水、电信、电力、热力、煤气、雨污水等，根据管线资料及现场调查，竖井周围存在电力管及雨污水管，竖井位置范围内无管线，竖井施工不涉及管线迁改。

3工程地质和水文地质

3.1地形、地貌

浑南大道站至理工大学站区间位于沈阳市浑南新区，地貌上属于浑河冲洪积扇，地势平坦，地势由东向西缓慢倾斜。

场地地面高程介于47.21m～49.56m之间。

地面高差2.45m。

地貌类型为浑河高漫滩及古河道。

竖井及横通道场区地面标高约48.0m。

3.2工程地质

沈阳市的第四纪地层相对较厚，其下基岩为前震旦系混合花岗岩体。

本场地地基土自上而下依次描述如下：

1、第四系全新统人工填筑层（Q

）

①-0-0杂填土：

黑褐色、褐色，松散～中密，稍湿。

主要由路面、碎石、粘性土及建筑垃圾组成，局部为素填土、耕土。

2、第四系全新统浑河新扇冲积层（Q

）

（1）③-1-0粉质粘土：

黄褐色、灰褐色，可塑，局部软塑，稍湿～湿。

局部为粉土、淤泥质土。

含氧化铁、锰结核。

（2）③-3-0中粗砂：

黄褐色、褐色，稍密～中密，湿。

矿物成分以石英、长石为主，混粒结构，含少量粘性土。

3、第四系全新统浑河新扇冲积层（Q

）

（1）④-4-0砾砂：

黄褐色，中密～密实,局部为稍密状态，饱和，矿物成分以石英、长石为主，混粒结构，大于2mm颗粒占总质量的25～45%，最大粒径80mm。

（2）④-5-0圆砾：

黄褐色，中密～密实，饱和。

母岩成分不一，以砂岩、花岗岩为主，磨圆度较好，呈亚圆形，含大于2mm砾石占总质量的50～60%，一般粒径2～20mm，最大粒径90mm，填充物为中、粗砂及少量粘性土，局部粘性土含量偏高。

4、第四系上更新统浑河老扇冲积层（Q

）

（1）⑤-5-0圆砾：

黄褐色，密实，饱和。

母岩成分不一，以砂岩、花岗岩为主，级配良好，磨圆度较好，亚圆形。

大于2mm砾石占总质量的50～55%，一般粒径2～20mm，最大粒径85mm，填充物为中、粗砂及少量粘性土，局部粘性土含量偏高。

（2）⑤-5-4砾砂：

黄褐色，密实，饱和，矿物成分以石英、长石为主，混粒结构，级配良好。

粘粒含量约10%，最大粒径40mm，含粘性土约105。

（3）⑤-5-0圆砾：

黄褐色，密实，饱和。

母岩成分不一，以砂岩、花岗岩为主，级配良好，磨圆度较好，亚圆形。

大于2mm砾石占总质量的50～55%，一般粒径2～20mm，最大粒径85mm，填充物为中、粗砂及少量粘性土，局部粘性土含量偏高。

场地①杂填土、③-1粉质粘土、③-2粉细砂为中软土，其它土层为中硬土，场地类别为Ⅱ类。

场地为抗震一般地段。

场地土可挖性分级为Ⅰ~Ⅲ级，围岩分类为Ⅴ~Ⅵ级，围岩综合分级为Ⅵ级。

勘察场地20m深度范围内存在饱和砂土层，勘察场地的饱和砂土在设计烈度为7度时为不液化土层，本场地为非液化场地。

3.3水文地质

1、气象状况

沈阳市属北温带半湿润的季风性气候，同时受海洋、大陆性气候控制。

其特征是冬季漫长寒冷，春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽湿润，春秋季短，冬夏季长。

从搜集到的以往历年气象资料看，沈阳历年平均气温为7~8摄氏度，极端最高气温38.3摄氏度，极端最低气温-33.1摄氏度。

每年11月中旬开始封冻，翌年3月份解冻。

标准冻结深度为1.2m，最大冻结深度为1.48m。

降水量：

沈阳历年降水天数为106天，多集中在6~9月份，年平均降水量为720mm。

蒸发量：

年平均蒸发量为1420mm，每年4~9月份蒸发量最大，占全年的67.4%。

最大风速12~15m/min，主导风向WN。

最大风压0.55KN/㎡，最大雪压0.5KN/㎡。

由于近年来全球气候的变化，沈阳地区的气候也有所变化。

2、地下水埋藏情况及补给、排泄、径流条件

沈阳市区在地貌上属浑河冲洪积扇，主要含水层位于冲洪积扇上部，岩性以砾砂、圆砾为主。

冲洪积扇首部（市区东部）颗粒较大，向西沉积颗粒逐渐变细，至市区西部（冲洪积扇尾部）含水层中粘性土夹层逐渐增多，含水层由单层结构渐变为双层结构、多层结构。

本区间位于冲洪积扇中部，沉积的地层颗粒粗，分布连续，局部地段上覆粘性土层。

本区间范围内的地下水赋存于圆砾、砾砂等土层中，按埋藏条件划分，属第四系孔隙潜水。

稳定水位埋深约为14.00m~16.60m，相当于水位标高31.40m~34.00m，含水层厚度约21.0m。

地下水主要补给来源为浑河侧向补给及大气降水垂直入渗补给。

主要排泄方式为径流排泄和地下水的人工开采。

地下水流向总的方向是由东向西。

但由于受人工开采地下水的影响，局部地下水流向会有所变化。

场地地下水径流条件良好，除③-1-0粉质粘土及⑦-4-0泥砾外，含水层渗透性强，渗透系数K一般在30～100m/d之间，水力坡度1.0‰～2.0‰。

结合沈阳地方经验及《岩土工程勘察报告（详细勘察阶段）》，该区段场地含水层渗透系数取108m/d。

3、地下水、环境土对建筑材料的腐蚀性评价

地下水腐蚀性评价：

根据岩土工程勘察报告，拟建工程场区地下水对混凝土结构具有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋及钢结构具有微腐蚀性。

环境土对混凝土及钢结构腐蚀性评价：

根据岩土工程勘察报告，拟建工程场区环境土对混凝土、钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性，对钢结构具有微腐蚀性。

4施工部署

4.1施工组织

1、施工安排

由于竖井施工场地较小，无法满足多个作业队同时进场施工。

为尽快打开竖井施工局面，施工现场安排两个施工作业队进行交叉作业，施工安排如下所述。

（1）征地等手续完善后，确定施工场地围蔽日期，及时组织临建施工队进场，施作施工围挡、场地硬化及其它临建设施，同时协助电力、给水、排水单位完成临电临水的接入及布置。

（2）场地围蔽后，及时组织降水施工队伍进场，组织降水井施工。

（3）待临建工程完成后，临建队伍退场，竖井横通道专业化施工作业队及机械设备进场，进行场地布置和前期材料准备工作，如锚管、格栅钢架、锁口圈梁钢筋等加工制作，锁口圈梁、提升设备基础施工。

（4）待竖井降水井及其排水系统完成后，及时进行降水作业，竖井横通道施工队全部人员、机械设备进场，全面打开竖井施工作业局面。

2、施工顺序

（1）施工围挡施工。

（2）临建工程施工、管线调查、施工技术方案的编制、施工场地附近地面控制网的建立等施工准备工作。

（3）竖井横通道降水井及其排水系统施工，在不影响临建施工的情况下，可与临建工程同时施工。

（4）竖井横通道施工，其施工顺序为：

锁口圈梁施工→竖井井架提升系统安装、调试→竖井开挖及支护→竖井封底→竖井马头门施工→横通道上导洞施工→横通道下导洞施工→正线施工。

竖井横通道开挖及支护一个作业循环各工序安排如下：

超前支护及注浆→土方开挖→初喷→挂网→格栅钢架架设→喷射混凝土。

4.2主要施工机械、设备配置

竖井横通道采用人工进行土方开挖支护，配置10T提升系统出土。

本工程主要施工机械、设备配置见表4.2-1。

主要施工机械、设备配置一览表表4.2-1

序号

名称

型号或技术参数

单位

数量

功能

备注

1

提升系统

单梁10t

台

2

出土和吊放材料

1台备用

2

小型挖机

0.2m³

台

1

土方开挖

3

湿喷机

7.5KW

台

2

喷射混凝土施工

4

双液注浆机

SYB-60/5

台

2

注浆施工

5

电焊机

BX-300-500A

台

6

钢筋焊制

6

钢筋弯曲机

GW40-1

台

1

钢筋制作

7

钢筋切割机

GQ-40

台

1

钢筋制作

8

钢筋调直机

JM1

台

1

钢筋制作

9

钢筋剥肋滚压直螺纹机

4KW

台

1

钢筋接头制作

10

泥浆泵

3KW

台

3

抽排泥浆

1台备用

11

搅拌机

13KW

台

1

拌制喷射混凝土

12

插入式振捣器

2N50

台

1

混凝土振捣

13

装载机

ZL-50

台

1

渣土装车

14

空压机

55KW

台

1

喷射混凝土施工

15

储浆罐

18.5KW

台

1

拌制砂浆及储存砂浆

16

混凝土输送泵

75KW

台

1

浇筑二衬混凝土

17

通风机

5.5KW

台

1

隧道通风

18

潜水泵

13KW

台

37

竖井及正线隧道降水

19

潜水泵

15KW

台

20

竖井及正线隧道降水

20

风钻

Y-26型

台

1

打设小导管

21

水平定向钻机

HTG-200型

台

1

打设管棚

22

台钻

/

台

1

加工小导管、管棚注浆孔

23

自卸汽车

/

辆

5

渣土外运

4.3劳力配置

为了满足总工期及节点工期要求，工地施工采用昼夜两班倒工作制，现场管理人员及劳力配置见表4.3-1。

现场管理人员及劳力配置一览表表4.3-1

序号

职位或工种

人数

职责

1

现场值班经理

1

全面负责现场生产、安全、组织、协调工作

2

技术员

2

负责现场技术指导、管理工作，协助质量员进行质量验收工作

3

质量员

2

负现现场质量验收工作

4

安全员

2

负责现场安全生产工作

5

测量员

3

负责现场测量放线、定位工作

6

材料员

1

负责现场材料供应、物资保障工作

7

电工

1

负责现场施工用电及用电安全工作

8

作业队队长

1

负责其施工队管理、组织、协调工作

9

开挖班组

30

负责土方开挖、格栅架立、喷混凝土等

10

钢筋班组

15

负责小导管、格栅钢架、钢筋网片等加工制作

11

机电班组

8

负责提升设备、空压机、装载机等操作及维护

12

司索指挥员

2

负责钢筋笼吊装时汽车起重机指挥工作

13

杂工

3

负责现场清洁卫生工作以及配合相关作业队施工

4.4施工进度与工期安排

竖井横通道各工序的进度指标见表4.4-1。

每个作业循环开挖0.5m，即一榀格栅钢架间距，一个工班为一个作业循环，采用昼夜两班倒工作制，一个作业面每天开挖进度为1m。

每个作业循环各工序进度指标表4.4-1

作业名称

开挖

打设锚管

初喷

挂网及格栅钢架架设

喷射混凝土

注浆

作业时间

3h

1.5h

1h

1h

1.5h

1h

依据总体施工流程，结合各工序的进度指标，本工程进度与工期安排如图4.4-1所示。

图4.4-1竖井横通道施工进度横道图

5区间降水施工

5.1地下水风险分析

由于本区间范围内的地下水赋存于圆砾、砾砂等土层中，按埋藏条件划分，属第四系孔隙潜水。

稳定水位埋深约为14.00m~16.60m，相当于水位标高31.40m~34.00m，含水层厚度约21.0m，主要补给来源为浑河侧向补给及大气降水垂直入渗补给，场地地下水径流条件良好，除③-1-0粉质粘土外，含水层渗透性强，渗透系数K一般在30～100m/d之间，水力坡度1.0‰～2.0‰，随着竖井开挖深度的不断加大，上覆土层对含水层的压力逐渐减小，在动水压力作用下容易引发流水、流砂作用，竖井及横通道开挖面存在突涌的可能性，影响竖井及横通道的稳定。

因此，竖井及横通道土方开挖前必须采取连续降水措施，将地下水水位降至开挖面以下1.0m，最终降至竖井及横通道底板以下1.0m，保证开挖面无水作业。

5.2降水井设计

1、涌水量计算

由于本区间地下水类型主要为潜水，为简化计算，采用潜水完整井公式来估算区间的涌水量。

涌水量计算模型如下：

式中：

Q—基坑降水的总涌水量（m3/d）；

k—渗透系数（m/d）；

H—潜水含水层厚度（m）：

s0—基坑水位降深（m）；

R—降水影响半径（m）；

r0—沿基坑周边均匀布置的降水井群所围面积等效圆的半径（m）；对不规则形状的基坑，其等效半径按下式计算：

（2）

式中：

r0—基坑等效半径（m）；

A—降水井群连线所围的面积。

依据勘察报告和基坑降水经验，本工程采取基坑外侧深井管井降水，本工程场地潜水含水层渗透系数K取108m/d，在正式降水前须做抽水试验，对降水方案进行优化。

设计考虑自然水位为-15.5m，含水层厚度取21m。

区间纵断采用V字坡，盾构井埋深最深，根据区间结构、盾构井埋深情况，将降水区域分成两段进行计算，以竖井南侧双线单洞断面与大跨度断面为分界点，降水面积分别取A1=9500㎡、A2=4220㎡，区间暗挖段底板埋深按27.03m计算，盾构井底板埋深按27.79m计算，区间暗挖段最深水位以降至-28.03m计算，盾构井处最深水位以降至-28.79m计算，水位降深S1=12.53m和S2=13.29m，涌水量计算参数及结果见表5.2-1。

涌水量计算参数及结果表表5.2-1

自然

水位

底板

埋深

含水层

厚度

渗透

系数

基坑

面积

水位

降深

水力

坡度

井内水位降深

影响

半径

等效半径

最大

涌水量

稳定

涌水量

水位

h

H

k

A

Sd

i

Sw

R

r0

Qmax

Qmin

m

m

m

m/d

㎡

m

m

m

m

m³/d

m³/d

15.50

27.03

21.00

108.00

9500

12.53

0.050

15.28

1455.33

54.99

41813.54

37817.63

15.50

27.79

21.00

108.00

4220

13.29

0.050

15.12

1440.38

36.65

37308.92

35023.37

2、降水井数量及井深验算

竖井及横通道设计降水井数为37口，井深36m；盾构井段设计降水井数为20口，井深38m。

区间暗挖隧道段降水井单井最大涌水量qmax=1.1×41813.54/37=1243.11m³/d，单井稳定涌水量qmin=1.1×37817.63/37=1124.31m³/d；

盾构井段降水井单井最大涌水量qmax=1.1×37308.92/20=2051.99m³/d，单井稳定涌水量qmin=1.1×35023.37/20=1926.29m³/d。

井管的出水量可按下列经验公式确定：

（3）

式中：

q—井管的出水量（m³/d）；

r—过滤器半径（m）；

l—过滤器进水部分长度（m）。

区间暗挖隧道段降水井有效过滤器长度l1=36-15.5-15.28-1.5（沉淀器长度）=3.72m，盾构井段降水井有效过滤器长度l2=38-15.5-15.12-1.5（沉淀器长度）=5.88m，过滤器半径r=0.4/2=0.2m，代入公式（3）得知：

区间暗挖隧道段降水井单井的出水量q=1335.88m³/d，盾构井段降水井单井的出水量q=2110.37m³/d。

区间暗挖隧道段降水井单井的出水量q=1335.88m³/d>qmax=1243.11m³/d，盾构井段降水井单井的出水量q=2110.37m³/d>qmax=2051.99m³/d，经验算，区间降水井数量及井深满足降水要求。

3、降水井结构设计及要求

降水井结构主要设计技术参数见表5.2-2。

降水井设计主要技术参数表表5.2-2

位置

井型

井径（mm）

管径

（mm）

井管类型

井深

（m）

井间距（m）

滤料（mm）

井数

区间

管井

600

Ф400/30

Ф400mm的钢筋水泥管，Ф400mm的钢筋笼滤水管

36

17

3-10

37

盾构井

管井

600

Ф400/30

Ф400mm的钢筋水泥管，Ф400mm的钢筋笼滤水管

38

14

3-10

20

4、水泵选用

水泵均选用潜水水泵。

区间暗挖隧道段降水井单井最大排水量qmax=1243.11/24=51.80m³/h，单井稳定排水量

qmin=1124.31/24=46.85m³/h，选用泵量50m³/h，泵量调整范围40~80m³/h，扬程40m的潜水泵满足降水要求；

盾构井段降水井单井最大排水量qmax=2051.99/24=85.50m³/h，单井稳定排水量qmin=

1926.29/24=80.26m³/h，选用泵量80m³/h，泵量调整范围50~100m³/h，扬程40m的潜水泵满足降水要求。

降水井内安装水泵见表5.2-3。

降水井内安装水泵一览表表5.2-3

位置

井号

井数

扬程（m）

泵量（m3/h）

泵量调整

范围

备注

区间

J1-1#~J1-37#

37

40

50

40~80

1、均采用潜水泵；

2、水量应随降水情况进行合调整。

盾构井

J2-1#~J2-20#

20

40

80

50~100

5、降水井的布置

本暗挖区间及盾构井降水井布置方案如下:

（1）降水管井宜布置与区间两侧结构线外3.5m范围外，以免暗挖施工时注浆对降水井产生影响。

（2）井位应优先布置在人行道两侧空地，尽量避免在机动车道上布井。

同时避开地下管线位置，减小对地下管线的干扰。

（3）暗挖区间及盾构井单独形成封闭。

（4）暗挖区间降水井间距为15~17m，盾构井降水井间距为14~15m。

降水井平面位置见附图一“降水井平面布置图”。

6、排水管线设计

依据有关规范标准和本工程特点，以下述原则和技术要求设计排水管线：

（1）主排水管尺寸和类型应满足顺畅排水和抗压要求，排水管线铺设的纵向坡度应不小于2‰。

（2）拟排入的市政排水管线（网）应在地下室结构之外，以避免增加地下结构施工的风险，对其造成安全隐患。

（3）拟排入的市政排水管线（网）的尺寸应满足现状城市排水和计划施工排水量要求，目前管线状态应完好，无重大破损现象。

（4）对交通及结构施工有影响的排水管线应暗埋于地下，其它位置的排水管线可采取在地面明铺的方式。

（5）出水管、支管和主管之间应采取措施（如单向阀连接），防止停泵时发生水倒灌现象。

（6）排