盾構過中間風井施工方案

盾構過中間風井施工方案工程概況南京南站站~岔路口站區(qū)間始于岔路口站北端，經(jīng)350米左轉彎曲線及400米右轉彎曲線至南京南站站。區(qū)間左線長度為2027.348m，右線長度為2077.26m，總長4104.608m，采用環(huán)寬為1.2米的鋼筋混凝土管片，單線長度超過了2000m，根據(jù)總體院提供的資料需要在區(qū)間設置一座事故風井，設置在里程K6+950處，中間風井、聯(lián)絡通道、泵站在此合建。在區(qū)間左右線中間設置一座凈空為7.5m×3.2m的事故風井，前期作為施工豎井，能滿足運輸渣土、材料和人員出入等功能；本方案主要討論如何使盾構機在較短時間內(nèi)快速、順利通過中間風井實現(xiàn)再次始發(fā)掘進。隧道與風井相對位置剖面圖2.施工方案2.1施工方案簡述根據(jù)施工因素本次盾構過風井擬采用拼裝半環(huán)+整環(huán)管片的方式通過，盾構進入風井后將利用此機會對盾構機進行相關維修。2.2施工工作內(nèi)容及施工順序：盾構機過中間風井是指從盾構機順利貫通進入中間風井（也叫進站）到盾構從風井二次始發(fā)脫出風井（也叫出站）的整個施工過程。其間工作內(nèi)容包括：施工前準備（洞門環(huán)板安裝、澆筑砼導臺、洞門破除等）、進出站洞門位置復核測量、盾構推進進洞、刀盤維修加固、盾尾刷檢修、臨時管片拼裝及加固、盾構風井二次始發(fā)等內(nèi)容。盾構過中間風井施工工藝流程

施工前準備—中間風井洞門復測—盾構進站—刀盤維修及換刀—管片拼裝（半環(huán)）—管片上方鋼管安裝----（支撐加工）—管片拼裝（全環(huán)）----（管環(huán)加固）—盾構出站3.1洞門橡膠簾布安裝為保證盾構機進站時泥水不從盾構機外殼周圍涌出，同時保證注漿不漏漿，需要在洞口安裝橡膠簾布。橡膠簾布由專門廠家預制加工，每個洞口均須安裝一個。盾構到達前應預先將橡膠簾布用螺栓掛在洞口預埋鋼環(huán)上，并用弧形鋼壓板將其固定，然后再在弧形鋼壓板外層安裝預制好的扇形鋼板，其中扇形鋼板可折疊；當盾構機刀盤進入洞口時，調(diào)整扇形板至盾構機外殼的距離為10mm左右，盾構機的殼體將橡膠簾布及扇型鋼板頂入并向外彎曲，當盾尾鋼絲刷剛進入洞口露出管片時，再調(diào)整扇形板，使其壓在管片上。待盾構機過中風井完成后施工洞門砼時拆除橡膠簾布。防水簾布安裝示意圖

3.2砼接收托架盾構機進站時，步進標高比隧道設計標高高出20~30mm，砼接收托架標高按設計布置。詳見附圖。砼接收托架定位注意事項：1、澆筑時，托架中心線要與設計中心線相吻合。2、砼接收托架要通過錨筋與風井底板固定牢靠。4.施工控制要點4.1洞門噴射砼破除1、為確保破除洞門噴射砼期間安全，破除前，混凝土噴射機及噴射材料要提前準備到作業(yè)面，以便發(fā)生意外時可及時封閉作業(yè)面。2、破除洞門噴射砼嚴格按施工方案的要求及順序進行。鑿除洞門混凝土時按照先上后下、先中間后兩側的順序進行。見下圖。3、破除洞門噴射砼期間，測量組加強對洞門及地面建筑物的監(jiān)測，并及時反饋信息。鑿除洞門施工順序示意圖4.2盾構進站1、在盾構機到達洞門之前，必須提前做好以下準備工作：a、安裝洞門密封裝置；b、在中間風井洞門口準備好砂袋、水泵、水管、方木、風炮等應急物資和工具，保證盾構機及時進入中間風井；c、準備好雙液注漿泵及水玻璃、水泥各一批；d、盾構機到達前，在接收托架導軌上預先涂抹油脂，減少盾體與鋼軌的摩擦力。2、盾構中風井接收掘進分六個階段，在這六個階段中，應采取不同的施工參數(shù)，參數(shù)大小及側重點不同。盾構機進入中風井接收段后，減少糾偏和減少對中風井結構及洞門結構的壓力，避免較大的推力影響洞門范圍內(nèi)土體的穩(wěn)定；逐漸減小推力，降低推進速度和刀盤轉速，控制出土量并時刻監(jiān)視土倉壓力值，土壓的設定值逐漸減小。a、接收前50環(huán)的測量復核與姿態(tài)調(diào)整階段為確保盾構接收時的貫通精度，在接收前50環(huán)時，進行一次復核測量，復測按照規(guī)范嚴格進行并報監(jiān)理及測監(jiān)中心復核，保證測量工作無誤。在復核無誤后，根據(jù)復測數(shù)據(jù)對VMT進行檢核并調(diào)整盾構機的姿態(tài)。盾構姿態(tài)軸線偏差控制到+15mm以內(nèi)。當盾構姿態(tài)偏差很大時，及時而又緩緩的進行糾偏，糾偏應小量多次進行，以保證隧道的順直度。為保證姿態(tài)調(diào)整和糾偏的質(zhì)量，接收前50-30環(huán)以內(nèi)的掘進速度控制在20-30mm/min。b、盾構機距離洞門砼30m～3.5m掘進階段此階段的掘進速度和土倉壓力與前階段掘進一樣，按常規(guī)控制，但此段施工應一定加強注意調(diào)整盾構機的姿態(tài)，使盾構機的掘進方向盡量與原設計軸線方向一致，并且要在進洞前的20米處，使盾構機保持水平姿態(tài)前進或略微仰頭姿態(tài)前進，保證出洞時正常接收，掘進時的軸線偏差控制在+10mm范圍內(nèi)。在離洞門還有20環(huán)時，在1號車架處，對管片注雙液漿，每隔5環(huán)注一次，封閉地下水通路。與此同時，對未脫出盾尾的管片，用鋼帶將管片連成整體，防止進站后，管片脫出盾尾掉落。c、盾構機距離洞門結構砼3.5-2m掘進階段盾構機進站前，先行安排鑿除洞門結構砼，割斷洞門格柵鋼架的鋼筋。當盾構機刀盤距離結構鋼筋砼2m時，掘進速度由原來正常段的20～30mm/min減至5～10mm/min，土倉壓力由原來的0.25～0.45Mpa減至0.03～0.05Mpa。應在密切監(jiān)控地表和洞口的情況下逐步減少壓力。d、盾構機距離洞門2m-30cm掘進階段掘進過程中密切注視洞口的情況，直至洞門混凝土松動或開裂。此階段速度一般為5mm/min。當盾構機接近洞口60cm～1m時，應停止推進。立即切割洞門鋼筋，由上到下逐塊鑿除洞門混凝土塊，并清除碎片，在此之前做好洞門防水簾布的安裝及接收架的安裝工作。e、盾構機距洞門20cm到進入中風井露出階段盾構機繼續(xù)前進并拼裝管片，此階段由于洞門結構已經(jīng)完全破除，速度根據(jù)實際情況決定，倉內(nèi)無壓力；刀盤完全露出土體后停止轉動。盾構機停下，此時立即清除坍塌下來的土體及密封艙內(nèi)的泥土。f、盾構機刀盤露出土體到盾構機盾體全部接收階段坍塌土體清理完畢，刀盤通過防水簾布后立即拉緊防水簾布壓板上的兩束鋼絲繩，使防水簾布緊壓在盾構機前盾盾體外，然后盾構機勻速緩慢前進，以防防水簾布受到破壞；在盾體前盾剛穿過防水簾布后依次對壓板上的兩束鋼絲繩復緊，中盾剛穿過防水簾布后依次對壓板上的兩束鋼絲繩復緊。維修人員同時對盾構機刀具進行檢查和更換，對刀盤進行檢查。另一端洞門在盾構機走行距洞門1.5米時開始鑿除。進入另一端時應低速小推力緩緩掘進。3、中間風井洞門下方堆放一定量的砂包作為緩沖層，以便保護密封裝置。4、在風井內(nèi)管片接縫前40cm位置焊接L=2m的H型鋼，堆碼砂袋，以便于控制盾構機的位置，焊接預埋件見附圖一。4.3盾構機風井內(nèi)維修盾構進入中風井后，組織機械、電氣專業(yè)人員對盾體部件進行維護和檢修。計劃工作內(nèi)容包括：刀盤耐磨條補焊、鉸接密封更換。計劃用時15天，由機電部門制定具體維修方案。4.4盾構管片拼裝中間風井段管片排列方式如下圖：圖4管片排列示意圖4.5中間風井管片支撐為保證盾構二次始發(fā)的第“零”環(huán)管片定位準確及盾構推進過程風井內(nèi)臨時管片不發(fā)生移位，必須做好管片支撐措施。詳見上圖。每環(huán)管片脫出盾尾超過管環(huán)寬度一半時，導軌與管片之間存在95mm間隙，每環(huán)墊4塊木楔并灌砂回填管環(huán)與導臺間的空隙，防止管片下沉。4.6盾構在中間風井內(nèi)推進1、推進過程中刀盤不宜旋轉，推進過程僅使用下部千斤頂（C組），推進速度控制在5～10mm/min以內(nèi)。2、為防止盾構機在中間風井推進過程中旋轉，在盾體兩側加焊防滾楔塊；3、盾構姿態(tài)由于接收托架固定時已確定，則盾構姿態(tài)應與接收托架一致。4、推進過程要注意管片螺拴一定要及時進行復緊。4.7盾構從中間風井二次始發(fā)盾構機從中間風井再次始發(fā)所用反力由管片及支撐鋼管共同提供，始發(fā)階段總推力按700噸進行設計，上半部設計推力250噸，下半部設計推力450噸，因此在始發(fā)推進過程中必須注意：1、中間風井內(nèi)和出洞后5環(huán)千斤頂總推力應控制在700噸以內(nèi)，速度控制在10mm/min以內(nèi)。尤其上半部千斤頂總推力一定要控制在150噸以內(nèi)。2、推進過程中，千斤頂推力的調(diào)節(jié)應平穩(wěn)，防止推力突變；3、為防止盾構機推進過程中盾體滾動，在盾體上焊接防滾楔塊；4、每環(huán)管片脫出盾尾超過管環(huán)寬度一半時，在管環(huán)底部及時塞楔形方木；5、在管環(huán)的3、9、12點位置設置方木撐以防管環(huán)整體松動；6、做好注漿工作，防止進入洞門后的最初幾環(huán)管片下沉，必要時注雙液漿；7、加強出洞期間地面沉降的監(jiān)測；8、出洞前所拼裝的管片均采用標準環(huán)，出洞時第一環(huán)（即為原1296環(huán)）K塊位置應偏離頂點18°（11：00位置）。

5．常見問題的預防和處理1、進站時，盾構機“撞頭”盾構推進根據(jù)洞門復測時的姿態(tài)實時調(diào)整掘進姿態(tài)貫通，當接收托架標高與洞門標高一致，而刀盤比盾體大，這樣容易出現(xiàn)盾構機“撞頭”現(xiàn)象。為了避免類似情況出現(xiàn)，本方案采取以下三條控制：（1）控制盾構機進站前的姿態(tài)，機頭豎直偏差控制在0～+10mm；（2）接收托架控制標高與設計標高一致，附圖一中托架標高已對此加以考慮；（3）在進洞時導臺上方離洞門2米范圍內(nèi)鋪滿砂袋，防止貫通時洞門混凝土掉下來砸傷砼托架。2、中間風井出洞時，盾構機“磕頭”始發(fā)推進過程，在盾構刀盤到達掌子面前，容易出現(xiàn)盾構機“磕頭”現(xiàn)象。對此本方案采取如下措施：托架定位時，出洞位置控制標高高于設計標高20mm；3、推進時管片出現(xiàn)左右搖擺、下沉現(xiàn)象推進時由于管片在各個面上的受力不均，易出現(xiàn)管片左右搖擺、下沉現(xiàn)象。這主要是在拼裝管片時管片螺栓沒有上緊、每一環(huán)在脫離盾尾后未采取措施所致。（1）當管片有一半脫出盾尾時，就及時在下方塞緊楔形方木；（2）對脫出盾尾的管片螺栓進行二次緊固；（3）在管片左右側加型鋼支撐，穩(wěn)定管片，防止管片推進過程中擺動錯位；（4）在管片底與導臺之間的空隙回填細砂，進一步穩(wěn)定管片；（5）對中間風井內(nèi)整環(huán)的管片采用鋼絲繩捆綁。6．測量監(jiān)控1、地面沉降監(jiān)測：（1）盾構機離進站前100米時，在左、右線地面隧道中線方向上一般每隔15米建立一個監(jiān)測斷面，在中間風井井口地面適當增加監(jiān)測斷面。（2）測量頻率：盾構機離洞口100米時每天測量1次，20米時每日兩次，盾構機過站過程中加密監(jiān)測，并及時反饋信息。2、隧道主控導線、水準測量：貫通前100m及50m時，對隧道主控導線、水準進行2次復核測量，保證測量托架和盾構機姿態(tài)的精度。3、測量托架和盾構機姿態(tài)人工測量：在進站前，對測量托架儀器站和后視棱鏡平面坐標和高程進行2次精密人工復核測量，對盾構機姿態(tài)進行3次人工精密測量。5、洞門圈復核測量：對中間風井洞門圈中心三維坐標和內(nèi)徑進行精密復核測量，確定洞門中心水平、垂直偏移值，對盾構機出洞滑行導軌中心和高程精密測量。6、盾構機進站前姿態(tài)參數(shù)控制：根據(jù)洞門圈水平、垂直偏移量調(diào)整盾構機刀盤中心姿態(tài)，保證順利貫通。7、在隧道貫通后，進行隧道貫通測量，對盾構機姿態(tài)多次人工復核；8、在重新始發(fā)前，對始發(fā)導軌中心和高程進行精密定位：在中間風井段，考慮到始發(fā)時盾構機機頭容易下行的特點，結合本工程特點，始發(fā)定位時，盾構機的始發(fā)中心宜比隧道設計中心高出20mm。7．人員設備投入盾構過風井期間，成立盾構過風井施工領導小組，由項目經(jīng)理任組長，項目副經(jīng)理及總工任副組長，負責各部門協(xié)調(diào)，特別是在風井洞門破除期間要有技術人員現(xiàn)場值班，確保施工安全有序進行。盾構過風井期間擬投入的人力及機具設備如下：勞動力投入（1）洞門破除（2班）8人（2）焊工5人（3）班長2人（4）測量工3人（5）電工2人（6）管理人員3人（7）充電工2人（8）管片安裝6人（9）始發(fā)井地面司索工4人（10）井口協(xié)調(diào)6人（11）雜工6人（12）累計各班人數(shù)47主要施工設備表序號設備名稱單位數(shù)量規(guī)格型號主要工作性能指標1電動空壓機臺2

2砼噴射機臺1

3潛水泵臺6QS25×30-44KW4汽車吊臺1

50t5電焊機臺4BX30024.5KVA6氣割設備套2

7全站儀臺1TOPCONTR722

8精密水準儀臺1蘇光DSZ2

9洞門低壓照明臺10

10液壓千斤頂臺230t

8．安全文明施工措施1、安全生產(chǎn)技術保證措施a.對參與本項工作的施工管理技術人員和工人進行專項安全交底，管理人員和工人對盾構機過中間風井需要注意的事項必須清楚明確；b.特殊作業(yè)人員包括門吊駕駛、電瓶車駕駛、電工、電焊工、司索工等必須在政府指定機構進行專業(yè)培訓，經(jīng)考試合格后，持證上崗。特種作業(yè)必須嚴格執(zhí)行各種安全技術操作規(guī)程，確保安全施工。c.班組在上崗前須進行班前安全交底、上崗檢查、上崗記錄。d.員工遵章守紀、佩戴標記，嚴懲違章指揮、違章作業(yè)。施工管理人員和操作工人戴不同顏色符合國標要求的安全帽，以示區(qū)別。e、風井洞門破除作業(yè)時，要嚴格執(zhí)行方案所要求的破除順序及方法，破洞門用的腳手架要搭設牢靠。f、應急設備及材料必須到位后，方可進行洞門的破除，破除過程發(fā)現(xiàn)土體異常應及時封閉工作面。2、勞動保護安全措施a.根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)特點，項目部將給現(xiàn)場工人配備相應的勞保防護用品，如安全帽、水鞋、雨衣、工作服、手套、手燈、防塵面具、安全帶等。b.洞門環(huán)板及盾構機刀盤維修等高空作業(yè)的工序，作業(yè)時必須有人員監(jiān)護，高處作業(yè)人員必須系好安全帶，使用的梯子必須牢固并將上端頭固定以防止滑動。c.項目部設工地醫(yī)療室，出現(xiàn)緊急情況，做好現(xiàn)場救護和保衛(wèi)工作，與附近人民醫(yī)院協(xié)商、簽定應急救護協(xié)議。3、施工現(xiàn)場的安全措施a.抓好現(xiàn)場施工安全管理，搞好文明施工，保持現(xiàn)場電線整齊。燈明、路平、無積水。b.現(xiàn)場除應設置安全宣傳標語牌外，危險地點懸掛危險標牌，夜間尤其是坑洞等還應設紅燈示警。c.凡進入現(xiàn)場的人員，均要服從項目部現(xiàn)場管理人員的指揮，遵守各項安全生產(chǎn)管理制度，正確使用個人勞動防護用品。禁止穿拖鞋、光腳進入施工現(xiàn)場。d、臨時出入施工現(xiàn)場的作業(yè)人員應正確使用勞動防護用品，遵守現(xiàn)場的安全文明施工管理規(guī)定，預防物體打擊和高處墜落事故；4、施工臨時用電安全保證措施a.在施工區(qū)、生活區(qū)和道路旁設置照明系統(tǒng)，且保證照明亮度。在非作業(yè)地段和成洞區(qū)照明電壓采用220V，在作業(yè)段采用低壓照明，電壓不得大于36V。b.臨時設施及變壓器等外用電設施，嚴格遵守《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術規(guī)范》（JGJ48-88）的有關規(guī)定采取有效的安全防護措施，包括增設屏障、遮欄、圍欄或保護網(wǎng)等。c.施工中加強機具、電器設備的檢查與維修，各種施工機械和電器設備均設置均設置開關箱，統(tǒng)一配置為“一機一閘一漏一箱”確保施工用電安全。9．施工進度計劃及工期按目前進度，盾構左線預計將于2009年6月5日到達中間風井，盾構右線預計將于2009年6月30日到達中間風井。10．應急準備及處理10.1洞門破除過程中，為加強對不可預見情況的預防和解決，特成立應急領導小組：由項目經(jīng)理任組長，項目總工任副組長，安全員、施工技術人員、施工工長任組員。施工現(xiàn)場成立應急搶險隊，發(fā)現(xiàn)緊急情況立即上報應急領導小組，并立即開始搶險。10.2施工過程中，要加強監(jiān)測工作和現(xiàn)場觀測工作。有失穩(wěn)征兆時，及時采取措施，防患于未然，將失穩(wěn)消除在萌芽之中。10.3應急處理狀態(tài)及方法：一是洞門后土體間存在地下水通道，洞門破開后，發(fā)生涌水涌泥現(xiàn)象；二是破洞門過程，洞門后土體產(chǎn)生局部失穩(wěn)，造成塌方，引起地表下沉，危及建筑物安全。1、洞門后涌水、涌泥處理措施①為防止洞門后存在地下水通道，應提前在洞門范圍內(nèi)，打水平探孔，查明洞門后巖層的地下水情況。若流水量偏大，則在洞門破除前，提前對兩側洞門進行了超前小導管及水平袖閥管加固，充分充填可能存在的水的通路。避免洞門破除后，發(fā)生涌水、涌泥現(xiàn)象。

②洞門破除前，首先進行小范圍試破，若破除后仍出現(xiàn)涌水、涌泥情況時，首先應噴射砼進行封閉，打注漿小導管進行注漿，如果水量較大，噴射砼不起作用時，埋設泄水管將水集中一處先排，并用編織袋防砂流出。其他部位噴砼封閉，縱向打設小導管進行雙液注漿，最后將水封住。同時加強地面監(jiān)測。4、現(xiàn)場應急準備物資：①砼噴射機及相應強制式攪拌機1臺（套）。②噴射混凝土材料（水泥、砂、石子）到場。③電、氣焊機各1套。④1.0m×1.0mφ6@150×150mm鋼筋網(wǎng)片15片。⑤雙液注漿泵1臺。⑥編織袋150只及沙袋若干。⑦方木及木板若干。⑧鋼管及洞門支撐用工字鋼到場。⑨抽水泵4臺及聚氨脂?？傊?，現(xiàn)場出現(xiàn)問題時，值班人員要及時發(fā)現(xiàn)，不管是洞內(nèi)還是地面，都要果斷處治，迅速上報和組織處理，將其影響減小到最低范圍。10.4破除洞門過程中如發(fā)生大面積