成都地铁大管棚施工方案.docx
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成都地铁大管棚施工方案
盾构洞门加固方案
1、编制依据
1、《成都地铁4号线一期工程岩土勘察报告》（2010年10月）；
2、成都地铁4号线一期工程《洞门及预埋件设计图》；
3、施工组织设计、现场实际施工情况；
4、成都地铁施工经验；
2、适用范围
成都地铁4号线7标（右线DK31+663.366~YDK35+137.90；左线DK31+917.70~DK36+429.00）盾构区间进出洞洞门加固。
3、工程概况
3.1、标段概况
省文联站～玉双路站盾构区间隧道YDK31+663.366（ZDK31+917.700）～YDK32+973.500（ZDK32+908.600）；（其中所含盾构始发井兼区间隧道风井不在此标段施工图范围内）。
玉双路站～双林路站盾构区间隧道YDK33+217.500～YDK34+601.600。
双林路站～沙河站盾构区间隧道YDK34+769.000～YDK35+137.900。
沙河站～工程终点，左线盾构区间隧道ZDK35+429.000～ZDK36+429.000；右线矿山法区间隧道YDK35+429.700～YDK35+486.000；其中含有盾构吊出井ZDK36+433.4956～ZDK36+450.000。
本标段工程为18#、19#、20#、21#盾构区间隧道隧道+省玉盾构始发井兼通道风井～玉双路矿山法区间隧道隧道+沙河～右线区间隧道工程终点矿山法隧道+盾构吊出井及电缆通道工程。
线路出省文联站后沿玉双路向东进入玉双路站，出玉双路站后沿双桥路进入双林路站，出站后再顺玉双路沿线进入沙河站；出沙河站后沿规划道路到达右线工程终点，左线采用一处R-350m的曲线拐向东北方向，下穿沙河后到达盾构吊出井。
3.2、标段工程地质
根据钻探揭露，本区间隧道隧道按岩土层层序，从上至下分述如下：
（1）第四系全新统人工填筑土层（Q4ml）。
人工填筑土<1>：
杂色，松散，稍湿。
由碎石、砂土、砖瓦碎块、卵石等建筑垃圾组成，其间充填有粘粒。
段内分布于地表，层厚0.60～6.10m。
该层土均匀性差，多为欠压密土，结构疏松，多具强度较低、压缩性高、受压易变形的特点。
（2）第四系全新统冲积层（Q4al）
粉质粘土<2-3>：
褐黄色，软塑～可塑，含少量铁锰质氧化物等。
在场地内普遍分布，厚度0.80～4.00m。
粉土<2-4>：
灰黄色，稍湿～饱和，松散，含铁、锰质斑痕，可见云母碎屑，场地内局部存在，层厚1.00～2.40m。
细砂土<2-5>：
青灰色或褐黄色，松散，稍湿～饱和，分布于卵石土顶面。
场地内局部存在，层厚0.50～1.70m。
中砂<2-6>：
褐黄色，稍密，饱和。
该层在场地内局部存在，层厚1.10～2.00m。
卵石土<2-8>：
褐灰色、青灰色，稍湿～饱和，松散、稍密～密实夹少量角砾，卵石含量50～75%，粒径20～80mm为主，个别粒径达到180mm，充填物为中砂，局部夹少量角砾或漂石，顶面埋深2.30～6.10m。
根据超重型动力触探试验成果及卵石含量，将卵石土分为松散卵石土<2-8-1>、稍密卵石土<2-8-2>、中密卵石土<2-8-3>及密室卵石土<2-8-4>，共4个亚层。
（3）第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl）
粘土层<3-2>:
黄褐色、褐黄色，可塑～硬塑，含铁、锰质氧化物斑痕，可见少量钙质结核，网状裂隙发育。
场地内普遍存在，层厚1.60m～4.40m。
粉质粘土层<3-3>:
灰黄色、褐黄色，可塑～硬塑，含铁、锰质氧化物及钙质结核。
场地内普遍存在，层厚0.90m～2.40m。
粉土层<3-4>：
灰黄色，饱和，稍密，质较纯，含铁、锰质斑痕，可见云母细片。
该层呈透镜体状分布于粉质粘土层之下，层厚0.60m～2.10m。
细砂土<3-5>：
褐黄色，松散，饱和，以透镜状分布于卵石中。
场地内局部存在，层厚0.50～2.70m。
中砂<3-6>：
褐黄色，稍密，饱和，呈透镜体状分布于卵石土（<3-8>）中。
该层在场地内普遍存在，层厚1.10～2.00m。
卵石土<3-8>：
黄褐色，稍湿～饱和。
卵石成分主要以岩浆岩、变质岩类岩石组成。
以亚圆形为主，少量圆形，分选性差，卵石含量50～75%，粒径以20～80mm为主，个别粒径大于100mm，充填物为细砂、中砂，局部夹少量角砾或漂石。
其中16.0m～30.0m的范围内有一层卵石为强风化，厚度为3.00～9.90m，轻敲即碎，充填物以细砂为主，详见《钻孔柱状图》。
本层顶面埋深6.50～10.20m。
根据《成都地区建筑地基基础设计规范》（DB51/T5026-2001）、N120超重型动力触探成果及卵石含量，将该层卵石土分为松散卵石土<3-8-1>、稍密卵石土<3-8-2>、中密卵石土<3-8-3>和密实卵石土<3-8-4>，共3个亚层。
（4）白垩纪上统灌口组泥岩（K2g）
顶面埋深24.70m～31.50m，相当于绝对标高473.13～467.57m。
根据风化程度可以分为2个亚层。
强风化泥岩<5-2>：
红褐、紫红色，泥质结构，岩质软，节理发育。
岩芯多呈碎块状或饼状，岩芯碎块手可折断，层厚1.10～3.30m。
3.3、盾构洞门概况
我标段施工区段从省文联站到设计终点。
按照设计，共计加固14个盾构进出洞洞门。
具体为：
省文联到省玉区间盾构井左右线进出洞洞门；玉双路站到双林路站盾构区间左右线进出洞洞门；双林站到沙河站盾构区间左右线进出洞洞门；沙河站到设计终点盾构左线进出洞洞门。
详见图1标段洞门示意图；表1洞门参数表
图1标段洞门示意图
表1洞门参数表
3.4、洞门加固区域地质
省文联到省玉区间隧道埋深约10米，洞门加固区域地质为第四系更新统冲洪积层（Q3al+pl）,主要为松散饱和细沙土和稍湿饱和卵石。
玉双路站到双林路站盾构区间洞门隧道埋深约10米，加固区域地质为第四系更新统冲洪积层（Q3al+pl）,主要为中密及稍密卵石。
双林站到沙河站盾构区间进口洞门隧道埋深约8~10米，加固区域地质为第四系更新统冲洪积层（Q3al+pl）,主要为中密卵石及少量的粗砂。
沙河站到设计终点进进洞洞门隧道埋深约10米，加固区域地质为第四系更新统冲洪积层（Q3al+pl）,主要为中密及稍密卵石。
设计终点盾构吊出井洞门埋深约15米，加固区域地质为白垩纪上统灌口组（K2g），主要为强风化及中等风化泥岩。
地下水主要有两种类型，一是赋存于第四系砂卵石地层中的孔隙型潜水，二是基岩裂隙水。
第四系孔隙型潜水主要赋存于全新统及更新统的卵石土中，卵石层结构比较松散，含水丰富。
基岩主要为白垩系泥岩。
水量贫乏，透水性及富水性差。
4、施工难点及部署
4.1、施工部署
本工程地层主要为砂卵石，适宜采用渗透注浆。
洞门加固采用10米长φ108大管棚并注浆加固。
结合工程实际情况，拟在结构内墙衬砌施工后，洞门结构施工前，采用偏心潜孔锤跟管转机钻机洞门大管棚。
隧道洞门埋深8~15米，埋深较大，在钻孔范围内无地下管线影响。
为了保证注浆加固效果，施工中地下水位应降至加固区域以下，施工中利用前期洞门上方的基坑降水井进行降水。
有必要的情况下，可在洞门正上方1.5米外增设降水井或在掌子面进行适量引排。
4.2、施工难点
φ108大管棚设置于砂卵石地层，在砂卵石地层成孔且要减小对原地层扰动、达到注浆加固效果是本工程的重难点。
5、大管棚施工工艺
5.1、大管棚加固设计
大管棚施工主要目的是加固地层和止水。
盾构洞门加固利用车站或区间工作井作管棚工作室。
对洞门顶部120°范围内施工19根，每根10米长φ108管，然后注浆加固地层，见图2洞口管棚加固图
图2洞口管棚加固图
大管棚设计情况：
管棚材质：
φ=108mm；d=6mm无缝钢管；
管棚长度：
10m；分节:
3m*2+4m=10m；
管棚分布范围：
拱部120度范围内；间距40cm；
外插角：
1°～3°；
注浆：
注浆浆液采水泥砂浆（po42.5），初拟参数：
水泥浆水灰比0.8:
1~1:
1，注浆压力，注浆压力0.2～0.4Mpa。
施工中通过实验调整确定具体参数。
5.2、大管棚施工流程
图3工艺流程图
5.2.1、基本要求
钢管的型号、质量和规格等应符合规范和施工要求。
钢管插入孔内的长度不得短于设计插入长度的95%。
5.2.2、搭钻孔平台安装钻机
根据设计图由测量组精确给出孔位，将孔位沿开挖边线外放20cm，按400mm间距标于作业面。
钻机平台用钢管脚手架搭设并满铺5cm木板，平台宽度约为9m，脚手架落在地板上面。
脚手架连接要牢固、稳定，防止在施钻时钻机产生摆动、位移而影响钻孔质量。
见图4管棚施工平台示意图
图4管棚施工平台示意图
移动偏心潜孔锤跟管转机钻机就位，利用水平尺调整钻机至水平，再根据设计需求的方位角调整钻杆角度。
准备开钻。
5.2.3、钻进成孔
为保证成孔质量，防止邻孔钻进时前面的成孔坍塌，钻孔间隔进行，φ146套管跟进，孔深大于管棚长度不小于0.3米，以保证顺利安装φ108×6mm钢花管。
钻机开孔时的钻速宜采用低速，钻进20cm后转入正常钻速。
钻进过程中风压根据钻进情况随时调整，基本维持在0.8Mpa左右，转速为40r/min，钻压为30Mpa左右。
打孔角度洞口段为3°，钻进过程中随时对方位角进行复核，发现偏差及时纠正，保证管棚就位于设计位置。
钻孔水平容许偏距沿相邻钢管方向不应大于100mm，垂直偏距沿隧道内侧方向不应大于200mm（管棚前端，而非孔口端）。
为保证施工进度，采用两台钻机同时进行，钻孔由高孔位向低孔位进行。
钻进过程中密切注意孔口返渣和套管跟进的情况，不要在钻进中频繁串动钻具以免钻具卡死在套管内，发现问题要及时处理。
图5钻进成孔
钻孔至设计深度后移动钻具，然后通风清孔，孔内泥渣、岩粉排除干净后下φ108钢花管，根据施工经验，在排渣过程中，岩粉不能完全清除干净，在进管时可将φ108钢花管端头加一层海绵，在下管过程中，残留岩粉可随管棚的推进而吸附于海绵上，顶至孔端头。
控制标准见表2
表2超前钢管实测项目
项次
检查项目
规定值或允许偏差
备注
1
孔位（㎜）
±50
2
钻孔深度（㎜）
±50
3
钢管长度（m）
不小于设计值
4
方向角（°）
1
5.2.4、安装管棚
5.2.4.1、管棚加工
φ108×6mm钢管采用3.0m和4.0m两种规格，奇数孔首根4.0m，偶数孔首根3.0m，以避免钢管接头在同一断面上。
钢管采用φ121丝扣连接，丝扣螺纹段长大于150mm。
相邻两根钢花管的接头要错接，其错接长度不小于1.0m。
见图6管棚连接套示意图
图6管棚连接套示意图
钢管在专用的管床上加工好丝扣，管节长度为4m、3m两种，导管四周钻设孔径10mm注浆孔（孔口段2.0m不钻花孔作为止浆段），即在钢花管壁上设置10mm直径的注浆孔，呈梅花形布置，孔间距为10×10cm。
第一节钢管入孔管头焊成圆锥形，便于入孔。
见图7第一节钢花管加工大样图
图7第一节钢花管加工
中间管节仅如图8钻设注浆孔。
图8钢花管展示图
5.2.4.2、管棚钢管安装
棚管顶进采用管棚钻机和人工相配合下顶进钢管。
接长钢管应满足受力要求，采用3m*2+4m=10m交替配置。
保证相邻钢管的接头应前后错开1米。
同一横断面内的接头数不大于50%。
管棚钢管安装到位后后开始拔出套管（图9），拔管采用拔管机起拔，拔管时应保证φ108钢花管不随套管拔出。
图9拔管
套管拔出后进孔口封闭注浆，先在管棚花管与孔口之间用水泥砂浆或速凝水泥等材料堵塞严密，以防浆液冒出。
封闭，然后再在管棚花管的管口安装φ42止浆阀（图10），待砂浆或速凝水泥凝固后准备注浆。
图10注浆口
5.2.5、注浆施工
5.2.5.1、掌子面封闭
每个注浆段终止处留出2米厚围岩作为止浆岩盘，防止注浆时跑浆。
注浆施工过程中如发现掌子面漏浆，应及时用麻布进行封堵。
视现场施工情况，如掌子面跑浆现象严重，可在注浆地段管棚1米范围内，喷射C20混凝土10cm（加单层φ6钢筋网）。
5.2.5.2、注浆准备
注浆前先进行注浆现场试验，以调整注浆参数，水泥浆的搅拌应在高速搅拌机内进行，严格按照施工配合比进行投料，在钢管中注水泥浆，水灰比1:
1，注浆结束后用1:
1水泥砂浆充填无缝钢管，以增强钢管强度和刚度。
搅拌水泥浆的投料顺序：
在放水的同时，将缓凝剂、外掺剂在水中按一定比例加入，搅拌溶解，再将需要的水泥倒入，搅拌2～3min。
严禁水泥块或纸片进入浆液，放浆进入储浆桶时要用滤网过滤，以防止堵塞注浆泵。
做好配置浆液的施工记录，并且在注浆过程中要做好注浆记录，为分析注浆效果提供依据。
5.2.5.3、注浆要点
管棚注浆顺序原则上遵循着“先两侧后中间”、“跳孔注浆”、“由稀到浓”。
注浆施工由两端管棚钢管开始注浆，跳孔进行注浆施工，向拱顶钢管方向推进，开始时注浆的浆液浓度要低一些，逐渐加浓至设计浓度。
有利于注浆的浆液向拱顶方向扩散，促进浆液的致密程度，利于防渗的要求。
连接注浆管路后，利用注浆泵先压水检查管路是否漏水，设备状态是否正常，而后再做压水试验,以检查设备的完好性。
根据成都地铁施工经验，注浆时拟取初压0.75MPa，终压2.0Mpa，进浆量20～25L/min；注浆压力逐步升高，达到设计终压后稳定10min以上；注浆结束后采用1：
1水泥砂浆填充无缝钢管。
施工过程中，每钻完一个孔，随即安设该孔的钢管，注浆顺序先下后上，浆液扩散半径不小于0.5m，全孔可采用后退式分段注浆方式。
注浆时注浆压力不能太大,以免浆液压力影响邻近地下管线等建筑物。
应在适当位置检查注浆效果,并据检查结果调整注浆压力等有关施工参数。
注浆施工过程中如发现掌子面漏浆，应及时用麻布进行封堵。
在洞口顶面设置监控量测点，当发现地表隆起现象时，及时调整注浆压力和注浆量。
以避免注浆压力过大造成大的地面变形。
注浆过程应随时注意注浆压力的变化，压力达到设计值且注浆量也与设计相符后，即可停止注浆。
结束标准：
⑴进浆量，一般在20～30L/min；⑵注浆压力逐步升高，达到设计终压并持续15min以上；
图11注浆工艺图
5.2.5.4、注浆控制
注浆施工作业中，浆液注入的压力是一个最为关键的现场施工过程控制因素。
根据流量计显示的孔口压力变化可以判断注浆施工的基本发展状况，并及时采取相应措施。
压力逐渐上升，但达不到设计要求的压力。
原因分析是：
浆液浓度低、凝胶时间较长、浆液在碎石中形成劈裂脉或者是部分浆液溢出。
此时应适度加大浆液浓度、小时间间隔注浆。
注浆开始后压力不上升，甚至离开初始压力呈下降的趋势。
原因分析是：
表明浆液已经外溢。
此时应该采取大浓度浆液和较低注入速度，如果情况无改变，则应先停止注浆。
注浆压力上升后突然下降，表明浆液从注浆管周围溢走，或者是注入速度过大，扰动碎石岩层，或遇到空隙薄弱部位。
此时应适度降低注入速度。
压力反复升降，但总趋势呈上升态势。
原因分析：
由于注浆浆液的凝胶时间较短。
此时应该是度调长浆液凝胶时间。
压力上升很快，而注入速度上不去。
原因分析：
表明注浆岩层较为密实或者浆液的凝胶时间太短。
压力有规律上升，即使达到容许压力时，注浆速度也比较正常，这表明注浆施工作业是成功的。
压力上升后又下降，然而后来压力又再度上升，并达到设计的要求值。
这可以认为该种情况的空隙部位已被浆液填满，此种情况也是成功的。
5.2.5.5、注浆效果检查
注浆结束后，再钻孔检查注浆效果是否达到设计要求，如未达到，应根据实际情况调整注浆参数进行补孔注浆。
详见图1
图12补浆工艺图
6、施工注意事项
顶进过程应随时注意防止堵孔、坍孔。
遇到卡钻时，钻孔时要慎重，每钻进1米要退钻，若卡钻太频繁，要注浆后再钻，保证钻孔成孔质量较好，确保下管顺利。
对钻进后不能成孔（如发生塌孔、卡钻等现象）应补注浆固结围岩，待围岩固结后一次成空。
钻孔断杆、卡钻等现象在管棚施工中是经常发生的，如果发生断杆、卡钻而又拉不出来，则该空报废，原孔采用水泥砂浆封堵，可在该孔旁边补打成孔。
整个过程中做好记录，内容包括打孔的角度、间距、深度、钢管的长度、注浆压力、注浆数量、起止时间等，作为后续施工调整注浆参数依据。
7、主要机械及人员配备
表3主要施工设备投入一览表
设备名称
型号
额定功率
数量
备注
偏心潜孔锤跟管转机
YXZ90
20KW
2
空压机
LUY203DC
180KW
1
电动
焊机
BX1-315
18KW
1
拔管机
YGB-60
7.5KW
1
压浆机
M400
1
套管
φ146mm
30根
1.5m/根
表4现场劳动力投入计划表
序号
工种名称
人数
类别
1
现场副经理
1
管理人员
2
领工员
1
3
技术员
2
4
实验员
1
5
安全员
1
6
电工
1
操作人员
7
机械操作、钻探工
8
8
电焊工
2
9
空压机工
1
10
注浆普工
6
8、安全保证措施
脚手架搭设稳固，经项目部验收合格后才能使用。
加强全员安全意识教育，参照有关规范制订安全规章制度；
加强对围岩进行动态监控量测，实行信息化管理，科学地组织施工；
拆卸钻杆时，要有统一指挥、明确联络信号，扳钳卡钻方向应正确，防止管钳及扳手打伤人；
钢管内注浆时，操作人员应戴口罩、眼镜和胶手套；要有良好照明条件。
9、质量保证措施
优良工程目标实现，项目部成立了创优领导小组，由项目经理、总工程师、工程技术及质量检测和物资设备等部门负责人组成，负责全项目的创优领导工作。
建立创优责任制，强化工作管理监督、检查和奖惩机制，层层落实，建立逐级考核评比制度，奖优罚劣，优质优价，强化管理。
项目经理部成立质量管理领导小组，成员主要是质检工程师、班组质检员，定期召开质量分析会，对发现的问题及时研究，制定改进措施。
加强技术管理的基础工作，施工中认真执行“三检”，严把“五关”，即施工前、施工中、完工后检查，和技术图纸资料复核关、技术交底关、工程试验关，原材料进场关和隐蔽工程检查签证关。
严格按照技术规范操作，严格按照监理程序办事。
每道工序都要通过各施工班组自检、项目经理部复检，上报监理工程师检查认可后再进行下道工序，确保各工序质量优良。
开展重点、难点工程技术攻关和群众性QC小组活动，通过工序控制和工艺控制，推行标准化作业，提高质量意识，杜绝各类质量通病，消除薄弱环节。
提高质量意识。
只有提高全体施工人员的质量意识，才能确保工程的整体质量，定岗定责，奖惩分明。
10、环境保护措施
施工用的废水、污水，利用临时排水系统及永久性排水设施排至污水坑内，经处理达到允许排放标准后再进行排放。
废弃物采用车辆运输的方法，堆放在图纸或监理工程师指定的地方深埋覆盖；
工程用料根据具体情况，有序堆放在施工场地和征地线内。
每道工序施工时做到工完料清，并对场地进行及时清理，保证施工场地整洁；
11、职业健康安全保障措施
11.1、组织管理措施
项目队成立职业健康安全保障领导小组，各项目分队设立工地医务所，配备必需的现场检测、检验、治疗设备及药品。
组织人员定期进行健康体检，协助处理公共卫生突发事件，对发生的传染病及时报告。
11.2、保障措施
在施工中，加强行政管理，搞好劳动保护工作;利用工地板报、宣传栏、班前点名等形式加强劳动卫生防护知识教育，提高个人防护意识。
施工管理者加强监督，并建立奖惩制度;采取各项劳动安全与卫生措施，从作业场所、环境条件保护劳动者的安全和健康;
施工前与施工技术人员密切联系，使施工组织措施符合劳动卫生保障要求。
合理组织劳动力，严格按照劳动定额组织施工。
针对施工场所中危害因素和劳动安全与卫生要求，合理配备足够、齐全的劳保防护用品;
12、应急救援措施
施工重大危险源为坍塌、高处坠落、物体打击、触电、机械伤害等。
当发生突发伤亡事故时，当班负责人应及时将隧道内的作业人员有序地撤离到洞外或洞内的安全地带，确保人员生命安全。
同时向救援领导小组汇报灾情，以便救援小组人员采取措施进行抢险，尽力减少人员及财产损失。
隧道内加装应急照明灯，以备洞内电力线路发生故障时提供照明之用。
加强隧道内的通风，为救援领导小组组织抢险人员实施抢救方案创造条件。
救援领导小组应及时组织抢险人员全力救援，调动所有能调动的物资机械和人员进行抢险。
由综合办公室及时通知救护车（联系电话：
120）、生产经理通知轿车携带急救药品在洞口待命，若有人员受伤时，随车医生立即用急救药品全力抢救。
当医疗条件无法满足更进一步的处理时，应保证及时将伤员运送到医疗条件较好的医院救治，确保伤员的生命安全。
修改意见
1、缺少纵剖面图，画一个洞门的地质剖面图。
2、钻孔是在结构施工后施工，还是在结构施工前施工，要考虑工序是否可行。
3、明确注浆是水泥浆还双液将（水泥浆加水玻璃）：
（文中提到水泥砂浆、水泥浆、水玻璃）
4、安全管理：
根据成建委发【2008】101号文配置安全人员。
可以学习
5、钻孔、注浆等质量控制措施，缺少质量标准。
孔位、孔深等
6、钻孔、注浆等中存在的问题预防处理（比如钻进过程中的塌孔，注浆地面隆起）
7、注浆管斜向上3°，如何注浆（细化一下）
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