04盾构区间联络通道及废水泵房施工技术.doc

盾构施工技术培训会 盾构区间联络通道及废水泵房施工技术盾构区间联络通道及废水泵房施工技术中铁十三局集团第二工程有限公司 牛会勤1 引言随着城市现代化进程的加快，现代化大城市交通问题急需解决。城市轨道交通以其安全、迅捷、容量大、能耗低、污染少等优点受到青睐。由于盾构掘进隧道具有对地面结构和交通影响较小的优点而被广泛应用于城市轨道交通地下工程。为了应急疏散及排水需要，盾构区间设置联络通道及废水泵房。近几年，盾构区间联络通道及废水泵房施工频繁发生事故。这警示我们要高度重视联络通道及废水泵房的施工。实例1 2007年10月，广州地铁五号线大坦沙站中山八路站盾构区间2#联络通道开挖发生塌方，继而引发地面坍塌，坍塌地点距离广茂铁路桥桩约20m。地面回填约2000m3，隧道内逐渐淤积泥沙、树根等杂物，最终清渣约5000m3。实例2 2010年1月，广州地铁三号线北延段区间3标1#联络通道及废水泵房在废水泵房开挖至4.2m深时旋喷桩桩间出现涌泥砂，导致地面紧邻加固体出现653.1m的坍塌，地面回填砼99m3，联络通道及废水泵房管涌渣土约120m3。图1 三号线北延段区间3标1#联络通道及废水泵房管涌造成地面坍塌照片2 联络通道及废水泵房施工技术“麻雀虽小五脏俱全”，盾构区间联络通道及废水泵房一般采用矿山法开挖，常涉及地层加固、爆破、格栅钢架、砂浆锚杆、喷射混凝土、防水及钢筋混凝土施工技术。2.1 地层加固施工联络通道及废水泵房处于软弱地层（或砂层）中，开挖前需要对软弱地层（或砂层）进行加固处理，一般采用双管旋喷桩加固地层。2.1.1 双管旋喷桩施工流程喷钻机就位、调整角度，使钻机的垂直精度控制在1%的范围内钻孔至桩底开启压缩空气浆液拌制开启浆泵按照给定的技参数旋转提升至桩顶标高废浆处理关闭气、浆成桩完毕、移动钻机到下一桩位图2 双管旋喷桩施工流程图2.1.2 双管旋喷桩施工参数表1 双管高压旋喷桩施工主要技术参数序号项目名称参数备注1高压泵压力3035Mpa2喷嘴直径2.002.80mm3气压0.30.7Mpa4钻杆旋转速度1620r/min5钻杆提升速度1520cm/min6浆液材料及配比1.11.332.5R复合硅酸盐旋喷桩施工主要技术参数如上表，依据工程具体情况，开工前选取12条桩就表中参数进行试喷，适当调整后作为最终施工参数。2.1.3 双管旋喷桩施工2.1.3.1 钻机就位钻机就位后要进行水平和垂直校正，钻杆要与桩位吻合，偏差控制在50mm以内。钻杆保持垂直，其倾斜度不大于1%。2.1.3.2 钻孔在钻入旋喷管前先检查各部位密封圈是否完好。钻孔选用全断面破碎钻头钻进，正循环出渣，钻孔至设计深度；钻孔应进行间隔钻孔，以间隔3根桩为宜；孔位现场量测确定，并统一编号。2.1.3.3 喷射作业钻入到预定深度后，由下而上进行喷射注浆，直至设计的桩顶深度。施工人员必须时刻注意检查注浆压力、注浆的流量、浆液的水灰比、旋喷机的旋转速度、提升速度、浆液的初凝时间等，并做好施工记录。喷射时，先在底部旋喷1min，当达到预定的压力及喷浆量后再边旋转边提升，喷浆压力3035MPa。旋转速度1620rpm,提升速度1520cm/min，钻杆的旋转和提升必须连续不断，在拆卸钻杆时，动作要快，卸管后继续喷射的搭接长度不小于10cm。中间发生故障时，停止提升，以防桩体中断，同时立即组织排除故障；如发现有浆液喷射不足，影响桩体的设计直径时，应进行复喷。2.1.3.4 冲洗喷射作业完成后，把旋喷管、高压管、高压泵等机具清洗干净，不得残存水泥浆，通常把浆液换成清水，在地面上喷射，以便把泵内、管内的水泥浆液排除干净。2.2 检修井及DN250排水管施工检修井采用直径为1.4m的圆形竖井，初期支护采用厚100mm的网喷C20砼，井身为厚150mm的C30钢筋混凝土，井底垫层为100mm厚的C15砼。检修井初期支护施工完毕后，进行检修井直通废水池DN250排水管施工。检修井的结构具体见图3。图3 检修井结构示意图2.2.1 联络通道轴线坐标复测盾构掘进拼装管片累计误差往往造成联络通道的里程实际与设计存在偏差。因此，左右线拼管片通过联络通道后，需要对其轴线实际坐标进行复测。2.2.2 检修井开挖及其初期支护检修井采用直径为1.4m的圆形竖井，深度2.75m。初期支护设计采用厚100mm的网喷C20砼。检修井开挖支护实际操作宜采用人工挖孔桩的施工方法。检修井开挖初支采用人工挖孔桩的施工方法，不需空压机、混凝土喷射机，操作简单、实用、经济、安全又环保。图4 检修井开挖支护照片2.2.3 DN250排水管施工检修井初期支护施工完毕后，进行检修井直通废水池DN250排水管施工。这样既可以通过检修井开挖探明地下管线，又可以在钻孔过程中防止泥浆外流造成污染。利用联络通道复测的实际轴线坐标，根据DN250排水管与联络通道相对位置确定其实际中心位置。为了防止孔钻偏侵入联络通道二衬，DN250排水管中心向联络通道轴线偏移100mm进行放样。采用TK5-300A钻机钻孔，钻孔直径400mm。钻机就位后用水平尺在3个不同方向量测钻杆的垂直度，控制钻杆垂直偏差不应大于1%。钻到设计深度进行钢管吊装，钢管之间连接采用焊接，焊缝进行防锈处理。钢管与孔壁之间间隙通过注水泥浆充填密实。 图5 DN250排水管钻孔施工照片2.2.4 检修井二衬施工DN250排水管施工结束后，井底整修平整浇筑C15砼垫层。C15砼垫层达到一定强度后，依次绑扎底板钢筋、井壁钢筋和顶板钢筋。井壁预留孔洞预埋200直径的PVC塑料管。钢爬梯在井壁钢筋绑扎完毕后安装。钢筋和预埋件安装完毕经检验合格后支立模板。砼振捣采用插入式振捣棒，分层振捣，每层厚3050cm，振捣时间为每次2030s，振捣时不得触及钢筋、预埋件和模板。砼浇筑完毕后及时洒水覆盖养护。2.3 联络通道附近管片注浆补强止水盾构机先后掘进通过左右线联络通道时，对联络通道处的地层进行了不同程度的扰动。废水泵房一般设在区间线路最低处，管片背后地下水齐向此处汇集。因此，对联络通道附近管片注浆补强止水非常必要。用QZB-50/6型气动注浆泵通过吊装孔在联络通道前后各10环进行管片背后注双液浆补强止水。双液浆采用水玻璃、水泥浆混合双液浆。水玻璃采用39玻美度，水玻璃用水稀释1:1，水泥浆水灰比为1:1，水泥浆与水玻璃体积比=3:1。2.4 联络通道型钢支撑及工作平台施工为保证切口变形在允许范围内，在管片切割前设置临时2道型钢支撑，立柱采用2根20工字钢焊接在一起，其余为I20工字钢。在靠近联络通道一侧用钢筋焊接支架，搭设走道板作为工作平台，放置空压机、混凝土喷射机。型钢支撑空间要满足盾构水平运输需要，工作平台边缘距离轨行区0.5m作为安全距离。图6 联络通道型钢支撑示意图及其照片2.5 联络通道管片切割联络通道前后各10环管片背后注浆补强止水完成、型钢支撑安装完成后进行管片切割施工。测量放线后，在管片上弹出切割边线，每块管片分6块切割，切割前在周边钻退刀口。管片切割采用高速切割机，切割下来的管片利用区间内行驶的电瓶车运走。钻退刀口可以保证管片切割不超出边线，有利洞门环梁防水。同时利用退刀口钻孔可以探明管片背后掌子面的稳定情况及渗漏水情况。渗漏水较少、确定掌子面稳定后再进行管片切割。图7 管片切割分块示意图 图8 管片钻退刀口施工及切割完成照片2.6 联络通道土石方开挖及支护2.6.1 硬岩地层联络通道开挖及支护2.6.1.1 联络通道开挖联络通道位于微风化（或中风化）硬岩地层，此类地层岩石抗压强度大人工难以开挖，采用松动爆破辅助施工。联络通道全断面开挖，施工过程中坚持弱爆破原则，尽可能减小对管片的破坏。管片背后经过二次注浆补强止水，管片与围岩之间紧密相连。为了防止第一次爆破时的应力直接作用在管片上造成管片破损开裂，管片背后需要人工凿除一定间隙后再进行第一次爆破。爆破施工注意事项如下：（1）严格执行爆破用品管理办法，做好相关登记及其施工记录。（2）爆破前做好联络通道附近隧道内的管线（特别是高压线、电线）防护。（3）爆破施工与盾构带压作业尽量避开，起爆前通知隧道内的施工人员。（4）在联络通道前后100环各设一个人员进行警戒，以防人员或运输车进入。起爆后经爆破专业人员确认安全后撤除警戒。（5）爆破作业后必须进行通风排烟，使有害气体浓度降至规定范围内，经检测合格后方可进行下一步施工。（6）拱顶松动围岩经专人处理确定安全后，其他施工人员才允许进入。轨行区要及时清理干净确保安全。图9 联络通道管片背后凿除一定间隙施工照片 图10 联络通道YT-28凿岩机打爆破孔施工照片2.6.1.2 联络通道支护位于硬岩地层的联络通道初期支护一般采用砂浆锚杆挂钢筋网进行喷锚支护。a.联络通道砂浆锚杆施工（1）钻锚杆孔前，根据设计要求和围岩状况，定出孔位，做出标记。（2）锚杆孔距的允许偏差为150mm。水泥砂浆锚杆孔深允许偏差为50mm，孔径大于杆体直径15mm。（3）锚杆杆体使用前应平直、除锈、除油；（4）宜采用中细砂，粒径不应大于2.5mm，使用前应过筛；（5）砂浆配合比：水泥比砂宜为1：11：2（重量比），水灰比宜为0.380.45。（6）砂浆应拌和均匀，随拌随用。一次拌和的砂浆应在初凝前用完，并严防石块、杂物混入。（7）孔内积水和岩粉应吹洗干净。注浆开始或中途停止超过30min时，用水或稀水泥浆润滑注浆罐及其管路；（8）注浆时，注浆管插至距孔底50100mm。随砂浆的注入缓慢匀速拔出；杆体插入后，若孔口无砂浆溢出，应及时补注。（9）杆体插入孔内长度不应小于设计规定的95。锚杆安装后，不得随意敲击。b.网喷混凝土施工（1）单层钢筋网在岩面喷射一层混凝土后铺设，钢筋与壁面的间隙为30mm。（2）联络通道钢筋网与锚杆点焊牢固，喷射时钢筋不得晃动。（3）按设计配比在地面拌和好C25S6砼干料后，将其装袋运到施工的联络通道处进行喷射施工。2.6.2 软弱地层联络通道开挖及支护软弱地层联络通道开挖支护施工遵循“开挖快速，支护及时”的原则。2.6.2.1 联络通道开挖联络通道位于软弱地层，此类地层经过地层加固后才进行开挖。开挖前做好应急门，同时应急材料设备（喷射混凝土的材料和设备、型钢、电焊机及氧气乙炔气割等）准备好。开挖采用正台阶法开挖，上台阶高1.65m（联络通道起拱线位置），下台阶高2.25m，台阶长度1m。采用人工借助风镐进行开挖，循环进尺控制在0.5m。由于联络通道所处地层强度低且遇水崩解，条件非常差，为防止切割洞门和洞门处开挖时发生土体坍塌，特采取洞门上方打斜超前小导管（约往上35），变断面开挖和布置格栅钢架的方法。图11 联络通道洞门变断面加固开挖示意图待正常断面施工完成后，再回头处理洞门处的变断面。在变断面处往洞门方向回打超前小导管，然后割除已施工的变断面格栅，开挖拱部土体，安装正常截面上部格栅钢架。图12 联络通道应急门及土方开挖施工照片2.6.2.2 联络通道支护位于软弱地层的联络通道初期支护一般采用格栅钢架+砂浆锚杆挂钢筋网进行喷锚支护。砂浆锚杆及挂网喷射混凝土施工前面已经介绍，这里只对格栅钢架制安注意事项进行阐述。格栅钢架加工、安装应符合下列要求：（1）格栅钢架加工后应放在水泥地面上试拼,其允许误差为:沿格栅钢架周边轮廓拼装偏差不应大于3cm。格栅钢架由各单元钢构件拼装而成，各单元间用螺栓连接，螺栓孔眼中心间距公差 不超过0.5mm。格栅钢架平放时平面翘曲应小于2cm。（2）格栅钢架纵向连接筋22，环向间距1m。（3）格栅钢架应架设在与隧道轴线垂直的平面内，安装位置允许偏差为：与线路中线位置支距不大于30mm，垂直度1%。（4）格栅钢架主筋保护层厚度均为40mm，其背后应保证喷射混凝土密实。（5）格栅钢架安设正确后，纵向必须连接牢固，并与锁脚锚杆焊接成一整体。（6）格栅钢架的钢筋与箍筋之间采用点焊；钢筋与角钢间采用双面焊，焊接长度为90mm，焊缝高度为8mm，焊缝质量应符合国家有关标准的要求。图13 联络通道格栅钢架加工试拼装照片2.7 废水泵房土石方开挖及支护联络通道的开挖初支施工完毕，进行废水泵房的开挖初支施工。废水池土石方提升采用“电葫芦+料斗”。（1）电葫芦行走梁固定设在格栅钢架上以保证提升安全，提升过程中下面严禁站人。（2）废水池开挖特别是爆破后，先用家禽作试验，确定没有有毒气体后施工人员再下去作业。（3）施工人员必须戴好安全帽。随着废水池开挖深度的增加，在废水池两端设置钢筋护栏，并设警示标语。（4）废水池左右线两端分别设置一刚爬梯以方便施工人员上下及出现紧急情况进行疏散。（5）联络通道高度一般在5m左右，废水泵房开挖深度也在6m左右，高度总计在11m左右（3层楼高）。废水泵房开挖侧向土压力很大。为了保证开挖安全，废水泵房顶部加设格栅钢架环梁，在开挖过程中根据实际需要设置格栅钢架环梁，必要时加型钢对撑确保安全。图14 废水泵房开挖加设格栅钢架环梁照片2.8 防水施工初期支护与二衬之间设柔性防水层，防水材料为1.5mm厚PVC防水板；联络通道中间设置一道环向背贴式PVC止水带，进行分区防水。联络通道在初期支护完成后，沿洞口管片背后通过预先埋设的注浆导管注入水泥浆止水，并对联络通道所有初期支护背后注浆止水，割除导管外露部分后，布设无纺布和PVC防水板。沿联络通道洞口铺设2道平铺止水带，在二次衬砌时沿管片分别安设缓膨型遇水膨胀止水条和环型注浆管，最后二次衬砌施工。具体见图15。2.8.1基面处理基面要进行找平处理，施工基面找平必须坚固、平整、光洁、不起砂、无尖刺。不得有疏松、尖锐棱角等凸起物和凹坑。当出现上述现象时，必须打凿或用砂浆填补平整。施工基面应保持干燥，不得有明水流，底板垫层上如有积水，应采用堵或排的方法将水清除，含水率不得大于10。同时，施工基面找平层的 阴阳角部位均应做成圆弧形，圆弧半径大于100mm。图15 联络通道及其废水泵房防水示意图2.8.2防水板铺设（1）用射钉固定无纺布于已达基面要求的初支面上，再用热风枪把1.5mm厚的防水板通过热合的方法粘贴在固定垫衬的园垫片上，进行无钉铺设。具体见图16所示。图16 防水板固定方法示意图（2）防水板搭接宽度不小于100mm。防水板搭接处采用双焊缝接，焊缝宽度不小于10mm且均匀连续，不得有假焊、漏焊、焊焦、焊穿等现象。（3）防水板分拱墙与底板两部分铺设，拱墙防水板从拱顶向两侧依次铺贴，固定点成梅花形，拱部间距0.50.7m，边墙间距1.01.2m，底板间距1.21.5m。（4）用热风枪把平蹼止水带和背贴式止水带通过热合的方法粘贴在防水板设计的位置上。2.8.3特殊部位防水2.8.3.1 施工缝防水处理施工缝的防水处理采用镀锌钢板止水带，镀锌钢板止水带连接采用搭接满焊连接。浇筑砼前将钢板止水带与钢筋条按50cm间距焊接在钢筋笼上使其固定，浇筑混凝土时注意保护，下次浇筑混凝土前将钢板止水带清理干净，砼浇筑前基面充分湿润。具体见图17所示。图17 联络通道及废水泵房镀锌钢板止水带施工缝示意图2.8.3.2 汇水管和排水管防水处理盾构隧道向废水池汇水管和从废水池抽水排水管的防水处理具体见图18。图18 穿墙管防水做法示意图2.9 二衬施工防水层施工完成后，需在联络通道及废水泵房底板施作垫层后才能进行二衬施工。二衬采用抗渗C30模筑钢筋混凝土。2.9.1钢筋绑扎废水池和联络通道的钢筋在钢筋加工场加工成形，根据绑扎施工的需求依次运到施工现场绑扎。废水池依次绑扎底板钢筋、侧墙钢筋和顶板钢筋。联络通道依次绑扎底板钢筋、侧墙钢筋和绑扎拱顶钢筋。钢筋安装位置要准确，牢固，搭接长度及绑扎应符合设计和规范要求。焊接钢筋时，注意保护好防水板。在防水板C15细石砼保护层达到一定强度后，才可以绑扎底板钢筋。预埋件按设计要求进行安装加固。2.9.2模板支设钢筋报验合格及预埋件按设计要求安装固定好后进行模板安装。废水池的模板采用胶合板，接缝采用双面胶挤紧处理防止漏浆。10cm10cm方木作为胶合板加强肋，模板采用钢管或方木对撑支撑。联络通道的衬砌拱架现场加工制作，模板采用组合式钢模板，尺寸为120cm30cm， U型卡连接，为防止漏浆，模板之间加垫海绵条，模板表面涂刷脱模剂。联络通道洞门模板采用定制的钢模板和胶合板组合模板。防火墙模板采用胶合板。2.9.3浇筑混凝土（1）二衬混凝土一般从混凝土运输罐车自卸至料斗，经吊装放到电瓶车上运到联络通道处进行