盾构隧道穿越矿山法隧道施工方案.doc

目 录1、编制依据12、工程概况13、盾构机过矿山法隧道施工方案23.1、盾构机过矿山法隧道准备23.2、盾构机过矿山法初支隧道53.3、盾构过各接口施工方案84、工程数量及施工组织104.1工程数量表104.2施工组织105、安全文明管理目标及安全工作重点115.1 安全文明管理目标115.2 本工程安全工作重点126、 安全管理体系126.1安全管理组织机构136.2配置项目部安全管理人员136.3 建立完善的安全管理制度131、编制依据(1)、深圳地铁五号线5302标翻灵区间隧道施工图纸(2)、盾构施工验收规范50204-2008(3)、深圳地铁五号线5302标实施性施工组织设计(4)、其他类似工程施工经验2、工程概况翻身站灵芝站区间盾构法隧道左线设计里程范围dk4+196.04dk5+474.01，短链12.411m，长1265.559m；右线设计里程范围dk4+196.04至dk5+474.01，长1277.97。左线s465盾构机从灵芝站始发，掘进至翻身站吊出；右线s466盾构机从翻身站始发，掘进至灵芝站吊出。其中，区间部分里程因存在硬岩，采用矿山法开挖做初支再盾构通过拼装管片的方式，具体里程如下：左线：dk4+196.04dk4+352、dk4+505.95dk4+669.947，共319.957m。右线：dk4+586.754 dk4+692.754，共106m。3、盾构机过矿山法隧道施工方案3.1、盾构机过矿山法隧道准备（1）端头墙施工：由于矿山法施工和盾构机推进相隔时间较长，矿山法隧道开挖掌子面暴露时间较长、地质较差，同时，为保证盾构机到达时，盾构机的推进力不至于将矿山法隧道掌子面推挤坍塌，在矿山法隧道与盾构隧道连接处设置端头墙。端头墙施工平面图如下图所示： 矿山法在施工到与盾构隧道连接处时，密排三排钢格栅，水平放置的玻璃纤维筋格栅，随隧道端头最后三排格栅钢架同步架设，全断面设置单层玻璃纤维筋网，初喷40mm混凝土后，挂6玻璃纤维筋网。端头处玻璃纤维筋格栅间距300mm，喷800mm厚的c20混凝土，保护层厚度为40mm。然后在玻璃纤维筋格栅喷射完的混凝土后面，设置一道混凝土环梁，环梁钢筋与矿山法隧道初支钢格栅焊接。盾构机推进至矿山法隧道时，安排专人在矿山法隧道中玻璃纤维筋格栅墙前随时值班观察。玻璃纤维筋格栅配筋图如下：玻璃纤维格栅配筋图（2）矿山法初支段净空检查：在矿山法初支做完之后，应对成型隧道进行断面检查，看是否有侵入盾构机开挖限界，如有必须提前安排凿除处理。（3）模筑导台：盾构机导台结构形式如下图所示，导台表面与盾构机刀盘外轮廓间预留10mm空隙，导台内半径为3.15m。采用hpb235级钢筋、c30混凝土，导台厚度为15cm。模注高度根据初期支护确定，矿山法隧道初期支护应尽量保证其设计净空，以确保导台上表面的标高符合设计要求，并能保证混凝土导台的设计厚度，以达到足够的强度。导台采取分段浇注，每段1520m，绑扎钢筋前，将隧道初支喷射混凝土表面泥浆等清理干净，以保证混凝土的结合紧密。严格控制钢筋保护层，浇注混凝土时严格按照设计标高施工，以保证混凝土导台的标高准确。导台浇注混凝土时要注意振捣到位，保证混凝土的密实性。步进过程盾构机姿态的控制，主要依赖导台的施工质量。所以在导台施工过程中必须满足设计要求、认真施工。导台结构配筋图为保证盾构机刀盘能顺利转动，在矿山法段进入盾构段接口处导台留出3m不做，此处利用豆砾石与导台面填平。3.2、盾构机过矿山法初支隧道盾构过矿山法隧道流程（1）盾构机步进盾构机上导台后要步进安装管片，每步进1.5m安装一环管片。在步进过程中要在盾构机前方提供反力，以确保管片安装质量要求，增强管片防水效果。反力的提供采用在盾构机前方堆豆砾石的方法，堆放方量应根据能提供的反力确定，并随盾构机推进时土方的损失增减土方量，保证提供足够的反力增强管片防水质量。推进时，推进速度不能过快，控制在1025mm/min之间。（2）管片拼装 管片在安装前仍要进行一次检查，再确认管片种类正确、质量完好无缺和密封垫粘结无脱落，才允许安装。每块管片安装时须拧紧螺栓一次，在每环管片安装结束后要再次及时拧紧各个方向的螺栓，且在该环脱出盾尾后再次拧紧。对掘进过程中出现的管片裂缝和其它破损，要及时观察记录并提醒盾构机操作手注意，并要选择合适时间对管片进行修补。管片安装是盾构法施工的重要环节，其安装质量的好坏不仅直接关系到成洞的质量，而且对盾构机能否继续顺利推进有着直接的影响。管片安装采取自下而上的原则，由下部开始，先装底部标准块（或邻接块），再对称安装标准块和邻接块，最后安装封顶块，封顶块安装时，先径向搭接2/3，径向推上，然后纵向插入。（3）反力提供为保证盾构过空推段时的管片拼装质量，盾构机前方必须提供足够的反力，以将管片环缝隙挤压密实。采用在刀盘前方堆放豆砾石的方式提供反力，半段面6m长。推进时砼导台对盾构机的摩擦阻力f1=摩wg=0.33410=1023knwg-盾构及附属物总重=3410kn摩-摩擦系数取0.3回填豆砾石受到的摩擦阻力f2=摩(d2/4/2) l石=0.3(3.146.62/4/2) 616=492knl-回填渣土的长度，半断面6m长。石取1. 6t/m3刀盘支撑豆砾石所受的侧向阻力f3= sp (d2/4/2) k石h= (3.146.62/4/2) (0.39163.3/2) =176kn式中，s刀盘下半断面面积，p刀盘下半断面所受侧向压力，k侧压力系数。盾尾刷与管片之间的摩擦阻力（以2环管片计算）f4=磨2w管=0.52200=200 kn每环管片w管取200kn后部拖车的牵引阻力f5=磨w拖=0.51700=850 kn因此，盾构机掘进时堆土所提供盾构反作用力总计为：f=f1+f2+f3+f4 =1023+492+176+200+850=2741kn止水条挤压力2500kn。故前方堆土满足止水效果要求。 （4）衬背回填豆粒石管片拼装完成后，要及时进行管片外围与地层间的背衬回填工作。管片背衬回填是采用510mm粒径碎石，在刀盘前方将50导管从盾构机盾壳外伸入到盾构中体或者后体进行喷射。在背填时盾构机停止步进。豆砾石回填管片与初支轮廓之间间隙，间隙大小为300mm(初支内径6600mm，管片外径6000mm)，每延m填充量为5.9m3，即每环至少需要填充豆砾石8.89m3。由于隧道开挖的不规整，每环豆砾石量不完全相等。吹填豆粒石是否密实，可从管片注浆孔进行检查，采用钢筋插捣试探管片背后是否填充密实。砼喷射机放置于桥架位置，导管从喷射机引出，穿过人闸引至刀盘前方。（5）管片背填注浆注浆采用水泥砂浆，配比为：水泥：膨润土：粉煤灰：砂：水=179：65：253：1165：338。注浆在每环管片喷射小碎石回填后进行，通过盾构机自身的同步注浆系统注浆，采用手控方式进行。注浆结束标准：采用注浆量控制。当注浆量达到小碎石理论空隙率的80%以上时,即可暂停注浆。孔隙率为37%，即每环同步注浆量不少于：v浆=8.890.37*0.8=2.6m3。（6）二次注浆由于管片背填注浆时，盾构机前方是敞开的，背后注浆填充不密实，必须对管片背后进行补充注浆。管片安装10环后，间隔6m在管片吊装处开口检查注浆效果，根据检查结果，若注浆效果不好，则进行回填注浆。回填注浆采用水泥浆，通过普通注浆机，采用人工操作方式进行即可。注浆结束标准：采用注浆压力单指标控制标准，即当注浆压力达到23bar时，即可认为达到了质量要求。3.3、盾构过各接口施工方案3.3.1右线 (1) 盾构段进入矿山法段接口处理技术措施右线盾构从翻身站始发，掘进至dk4+586.754时，到达矿山法初支段。将dk4+536.754 dk4+586.754长50m定为到达段施工。该段处于碧海花园下方，取向下27的坡度，隧道拱顶埋深21m23m，上半断面为全风化花岗岩，下半断面存在中风化花岗岩，岩石强度在4070mpa之间。接口处采用玻璃纤维筋格栅封堵墙(详见)，同时对掌子面15m范围土体进行了注浆加固，注浆有效长度15m，横向及竖向加固范围为隧道拱腰以上及拱顶周围2m土体，见下图：图3.3-2竖向加固范围1）到达50m段施工技术要求：掘进速度逐渐放慢，推力逐渐降低；前50m内进行导线和高程测量，多次复测，确保盾构机掘进方向准确及轴线精度；调整掘进参数，当盾构机推进最后三环时，降低盾构掘进推力，控制在600-1000t之间，同时降低掘进速度，控制在10mm20mm/min。盾构刀盘抵在封堵墙上后，停止掘进，利用盾构机中体、前体上的润滑孔，对盾构机周围采用注聚氨酯进行封堵，以防止盾壳与地层之间存在空隙形成汇水通道。2）盾构机过掌子面封堵墙封堵墙为玻璃纤维筋格栅做的c20砼墙，采用盾构机直接掘削破除。安全技术措施：到达段15m范围土体已进行了注浆加固，提高隧道周围围岩的自稳能力，同时减少了土体渗水量。因接口处处于碧海花园1#楼下方，距离1#楼基础6m远。为防止盾构刀盘破除封堵墙时引起接口处周围土体出现涌水涌泥，引起地面沉陷，危及地面建筑物安全，在封堵墙掌子面前方堆放豆砾石，以阻止可能出现的涌水涌泥，同时为盾构推进提供足够的反力，以保证管片拼装质量。堆豆砾石纵向长度为16m，靠掌子面8m范围内为全断面，后8m采用半段面堆码，形成自然坡度。(2)矿山法段进入2#竖井接口处理技术措施盾构机破除封堵墙后，推着前方的沙袋及豆砾石前进，同时按盾构过矿山法措施进行管片拼装、衬背注浆，到达2#竖井小里程结构端墙。施工顺序：在刀盘面进入结构端墙外边时，清除刀盘前面沙袋及豆砾石(豆砾石可倒运至2#井大里程矿山法内)，在端墙洞门上安装橡胶帘布及折页压板等密封系统。密封系统安装完成后，盾构机继续推进，盾体通过洞门橡胶帘布之后，盾体后方形成一个封闭系统，可保证管片背后注浆的效果。同时，在刀盘前方、导台上方堆放沙袋，以提供足够的反力，保证管片拼装质量。竖井范围的4环管片拼装完成后，当区间隧道贯通时，拆除此4环管片，施做洞门现浇砼框梁及剩余的竖井主体结构封顶工作。(3)盾构从竖井进入矿山法初支段接口处理技术措施在刀盘距离2#竖井主体结构大里程内边墙1m左右的时候，清除刀盘前方的沙袋、豆砾石，进行洞门橡胶帘布的安装。橡胶帘布安装完成后，盾构机推进进入矿山法初支段，进行管片拼装、背后豆砾石填充及注浆。(4)盾构机从矿山法段进入盾构段处理在盾构机刀盘距离封堵墙12m的位置，在保证推力不小于450t的前提下，启动螺旋输送机，将刀盘前方豆砾石往外运输。控制掘进速度及出渣量，当刀盘顶住封堵墙掌子面时，确保土仓内为满仓土。继续转动刀盘，掘削封堵墙掌子面喷射砼，土仓不出土，以建立土压。当仓内土压达到设定值(2.2bar)时，开启螺旋输送机出土，盾构机进入正常掘进施工。3.3.2左线 (1) 盾构段进入矿山法段接口处理技术措施1#竖井大里程端头在盾构机到达前1个月完成土体加固。左线盾构从灵芝站始发，掘进至1#竖井大里程端头且刀盘顶在围护结构上后，进行围护结构钻孔桩凿除。凿除顺序及橡胶帘布安装同盾构机到达车站。(2) 盾构过竖井同右线盾构过2#竖井。(3) 盾构从竖井进入矿山法初支段同右线。4、工程数量及施工组织4.1工程数量表过矿山法段工程数量见下表：项目里程长度(m)管片环数备注左线dk4+196.04dk4+352155.96104dk4+505.95dk4+669.947163.997110含1#竖井右线dk4+586.754 692.75410669含2#竖井4.2施工组织(1)劳动力组织过矿山法段施工仍为盾构队人员，每个班作业人员为22人。每台盾构机共需配置44人。(2)工期安排矿山法段施工进度，参考类似工程施工经验，每个班进度在34环左右，每天进度为68环，按平均每天7环考虑。具体时间安排如下表：项目里程空推段时间洞门密封装置安装洞门凿除刀具检查更换合计左线dk4+196.04dk4+35215d15ddk4+505.95dk4+669.94716 d2 d8 d2d28d右线dk4+586.754 692.75410d2d2d14d(3)主要机具设备和材料盾构过矿山法过程中，需要的主要机具设备和材料见下表：序号名称规格型号数量单位备注1砼喷射机1台2豆砾石510mm2439m3管片背后回填3豆砾石510mm103m3刀盘前方提供反力4水泥砂浆715m3同步注浆5洞门钢环66104个竖井主体结构边墙洞门6洞门密封装置66104套折页压板、橡胶帘布7管片kd283环8聚氨酯水溶性10.5m3到达端盾壳封堵，每处约3 .5m35、安全文明管理目标及安全工作重点5.1 安全文明管理目标（1）五杜绝：a）杜绝重大责任职工死亡事故；b）杜绝重大交通事故；c）杜绝压力容器爆炸事故；d）杜绝重大火灾事故；e）杜绝经济损失二万元以上机械事故。（2）杜绝职工年因工责任死亡率、重伤率控制在0人次，轻伤频率控制在6人次以下；（3）创建安全文明标准工地；（4）隧道施工作业场所粉尘含量控制在j163-2002标准。5.2 本工程安全工作重点（1）线路及用电设备器具的保护与使用；（2）盾构机安全操作及维护；（3）交通运输及施工组织协调；（4）高空吊装作业，临边防护。6、 安全管理体系建立完善的安全管理体系，横向到边，竖向到底。设安全办公室，专门从事日常安全监督检查。安全管理人员配备充足、到位，严格各项制度、系统管理，保证令行禁止。详见图6-1：安全管理体系框图图6-1 安全管理体系框图6.1安全管理组织机构6.1.1 项目经理部成立以项目经理、总工程师、项目副经理、专职安全员为首的安全领导小组，组织领导安全施工管理工作，定期进行安全检查、召开安全分析会议，分析安全保证计划的执行情况，及时发现问题，研究改进措施，积极推动项目经理部全面安全管理工作的深入开展。6.1.2 各盾构队也成立相应安全管理组织，并设置兼职安全员（工班长），负责各项安全工作的落实，做到有组织、有计划地进行预测，抓好重点，预防事故的发生。6.2配置项目部安全管理人员见表6-1 安全管理人员名单。表6-1 安全管理人员名单 安全小组姓 名职 务联系电话组 长李长山项目经组长吕振龙安保部部 瑞项目副经 鹏项目副经天生项目总 员豆小林技术部部 涛办公室主俊辉设备部部成果土建工程茂林土建工程朝飞物资主长安安全员131897508006.3 建立完善的安全管理制度6.3.1安全生产责任制按照项目经理总负责、专职安全员负专责、各级管理人员负相应责任的原则，全面建立并实行安全责任制和安全逐级负责制。把安全责任目标层层分解，横向到职能部门，纵向到各级领导和每个职工，并逐级签订安全责任状，形成一级保一级，层层抓落实的安全生产责任保障体系。6.3.2安全技术交底制度针对本工程特点，有针对性的制定安全技术措施。每道工序开工前编制安全技术措施及安全生产注意事项，交底至作业班组，并要求传达到每个作业人员。具体要求如下：1）交底必须在施工作业前进行，任何项目在没有交底前不准施工作业。 2）交底工作一般在施工现场项目部实施。3）交底必须履行交底人和接底人的签字模式，书面交底一式二份，一份交给被交底人，一份附入安全生产台帐备查。 4）接底者在执行安全交底过程中，必须接受项目部的管理、检查、监督、指导，交底人也必须深入现场，检查交底后的执行落实情况，发现有不安全因素，应马上采取有效措施，杜绝事故隐患。6.3.3安全教育制度1）加强作业人员的安全教育，使广大员工牢固树立“安全第一，预防为主”的意识，克服麻痹思想，组织员工有针对性地学习有关安全方面的规章制度和安全生产知识，做到思想上重视，生产上严格执行的操作规程。2）对特殊工种和施工安全有特殊影响的作业人员，必须经过专门的安全操作技术培训，考试合格后方可持证上岗。3）要经常进行有针对性的安全教育，提高项目部全体人员的安全意识和自我保护能力，做到“三不伤害”（即：不伤害自己，不伤害别人，不被别人伤害）。4）对新入场的工人实行三级安全教育；工人变换工种，须进行新工种的安全技术教育并记录入卡方可参加施工。5）定期轮训各级领导干部和安全管理人员，每年至少一至二次，不断提高安全意识、技术素质，提高政策业务水平。6）专职安全员按照相关规定进行年度培训考核，考核不合格者不得继续从事安全员的工作。7）开展好相关主管部门及公司布置的各项安全生产活动，如“百日安全生产活动”、“安全月”、“安全周”等竞赛活动，使安全生产警钟长鸣，防范于未然。同时再根据施工生产的特点实施好“五抓”的安全教育，即：工程突击赶任务时，工程接近收尾时，施