后松区间矿山段开挖与支护专项施工方案

矿山段开挖施工方案再策划,深圳地铁11号线11306标后松区间2013年1月21日,目录,工程概况概述工程地质水文地质总体施工计划工作面划分进度计划安排主要施工方案横通道转正洞施工方案帷幕注浆加固方案矿山段开挖与支护施工方案,爆破施工方案监控量测施工方案工程特点、重点、难点及应对措施矿山法下穿茅洲河矿山法下穿茅洲河应对措施对工程风险的分析及应急预案现场风险评估和预防措施应急处理程序应急预案附图施工总平面布置图工期横道图总体施工进度计划网络图,1、概述 本区间位于深圳市宝安区后亭镇至松岗镇之间，区间右线起讫里程YDK47+268.1YDK49+306.36,全长2046.329m（含长链8.069m）；左线起讫里程ZDK47+268.1ZDK49+306.36，全长2040.13m，（含长链1.87m），其中YDK47+720.00YDK48+075.00(ZDK47+665ZDK48+081.00)段采用矿山法开挖，进行初期支护，通过盾构空推方式进行管片拼装。 矿山法隧道施工段内净空尺寸为直径6.6m，采用钢格栅喷锚支护，在隧道底部60范围设有半径3.15m,厚0.15m的混凝土导向平台,用于引导盾构按正确的线路参数推进。在YDK47+820YDK47+960（ZDK47+860ZDK47+980）段下穿越茅洲河，隧道拱顶距规划河床8m，隧道与桩基最小净距为2.97m。见附图一（施工总平面布置图）,一、工程概况,松岗河,广深高速,茅洲河,施工竖井,施工横通道,矿山段,2、工程地质 后亭站至松岗站区间竖井施工场地位于宝安大道中央绿化风隔带中，地面高程约5.66m。 在YDK47+720.00YDK48+075.00(ZDK47+665ZDK48+081.00)里程段（矿山段范围），地质岩层主要为砂质粘性土、全风化片麻状混合花岗岩、强分化块状花岗岩、全风化浅粒岩、中风化浅粒岩、微风化浅粒岩。如图所示。3、水文地质3.1地表水 深圳市城市轨道交通11号线工程勘察区在后亭站松岗站区间水系较发育，隶属珠江三角洲入海口水系。地表水主要是河流水，与该区间线路相交地表水体主要有茅洲河，水位受潮汐影响，与海水水力联系紧密，水质均不同程度受到污染。,3.2地下水类型及赋存、补给条件 第四系砂层的含水性和透水性较好，属富含水、强透水层，为勘察区内主要的含水层；强中等风化带中的基岩裂隙水其含水性、透水性相对较差，属弱含水、弱透水地层；构造裂隙带中的裂隙水其含水性、透水性不均匀，受构造裂隙的发育程度、方向性及隔水性所控制。第四系砂层地下水补给主要来源于大气降水补给，并在一定条件下接受海水和河水的侧向补给，并与二者具有一定的水力联系。受地形地貌的控制，地下水径流总体上为由东北向西南方向向海排泄，垂直方向上主要为大气蒸发排泄。基岩含水层主要由第四系地层垂直补给，补给与排泄通道一致，无承压水。二、总体施工计划1、工作面划分 根据设计图纸要求，竖井横通道与区间隧道左、右线联接，形成四个工作面。如图2.1工作面划分所示。,图2.1 工作面划分,2.进度计划安排 矿山法段隧道施工进度指标,根据投标承诺及目前施工准备情况，后松区间矿山段主要节点工期安排如下：,三、主要施工方案,本区间隧道衬砌断面形式分为A、B型两种，如下图所示，在YDK47+720YDK47+832、YDK47+904YDK48+075、ZDK47+665ZDK47+840、ZDK47+950ZDK48+081段为A型衬砌,格栅钢架间距为0.5m，在YDK47+832YDK47+904、ZDK47+840ZDK47+950段为B型衬砌,格栅钢架间距为0.8m。初期支护的施工严格按照“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”的十八字方针指导施工，监控量测信息快速反馈。,1.横通道转正洞施工方案,为了确保隧道左、右线马头门施工安全，横通道与正线隧道接口处初期支护进行加强处理，在横通道施工至N0+027.5、N0+036及N0+039.5处分别采用4榀格栅钢架并排加固，马头门破除后，正线隧道格栅钢架同样采用4榀钢架并排加固。 在横通道上台阶施工完毕后，喷射砼达到设计强度后，首先对右线隧道大里程方向开挖轮廓线进行放样采用断面深孔预注浆施作超前支护凿除砼割除横通道与右线隧道上台阶接口处的格栅钢架安装右线上台阶格栅钢架并与横通道格栅联接施作系统锚杆喷射C25砼，以同样的方法施作右线下台阶。,右线隧道大里程洞口施工至5m后，经监测隧道变形稳定后，封闭其掌子面，再施作右线隧道小里程马头门。待右线隧道小里程洞门施工至5m后，以同样的方法施工左线隧道马头门。 由于右线盾构机下井时间比左线盾构机下井时间早，为了不影响右线盾构机的掘进，在左线隧道洞门施工完毕后，需加大力度对右线隧道施工，保证右线盾构机正常掘进，同时左右线隧道施工时应错开一定的距离，一般不小于15m。,马头门开挖与支护循环进尺施工步骤见图3.1。,2.帷幕注浆施工方案 根据后松区间地质详勘资料及后松区间1#联络通道地基加固旋喷桩施工情况得知，在区间右线YDK47+720YDK47+822段及左线ZDK47+665ZDK47+840段上半断面岩层为全风化浅粒岩、砂土状强风化浅粒岩及块状强风化浅粒岩，该地段地下水丰富，且岩层为不稳定岩层，遇水极易失稳，为防止隧道坍塌和控制地表沉降，保证隧道土体稳定，对隧道上半断面采用断面帷幕注浆,采用25镀锌钢管进行注浆，注浆孔深12m，注浆材料为双液浆，即水泥+水玻璃，配合比为水泥：水玻璃=2:1（质量比）。,3.矿山段开挖与支护施工方案,隧道开挖前，先施工水平探孔，取出芯样，确认加固效果达到设计要求后，才能开挖。根据开挖范围的地质情况，若为全风化、强风化岩层则采用人工开挖，以减小对土体的扰动，若开挖范围为全断面的中风化、微风化岩层则采取采用爆破分台阶开挖，上下台阶间距控制在5m，严格控制隔栅间距，及时封闭成环，严格按照“十八字”方针进行隧道开挖及支护。开挖分台阶如下图所示。,3.1 施工工艺流程图,主要施工工艺流程图如下图所示。,3.2 超前小导管施工,为保证开挖过程中掌子面的稳定，开挖前对拱部的地层进行超前小导管注浆加固。超前小导管采用外径42mm、壁厚3.5mm,长3.5m热轧无缝钢管，钢管前端呈尖锥状，尾部焊上6加劲箍，管壁四周钻8mm压浆孔，但尾部有1m不设注浆孔。 超前小导管设置在隧道拱部120范围内上，方小导管长度3.5m。环向间距0.3m，每排钢管纵向间距1.5m，外露0.3米，将钢管以715仰角打入土体，采用气腿式风钻钻孔，钻孔直径为45mm。 超前小导管施工工艺 小导管安设采用钻孔打入法，钻孔采用YT28型风枪钻孔。既先按设计要求钻孔，钻孔直径比钢管直径大35mm，然后将小导管穿过钢架，用锤击或钻机顶入，顶入长度不小于钢管长度的90%，并用高压风将钢管内的砂石吹出； 小导管安设后，用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙，必要时在小导管附近及工作面喷射混凝土，以防止工作面坍塌；,隧道开挖长度必须小于小导管的注浆长度，预留部分作为下一次循环的止浆墙； 注浆前应进行压水试验，检查机械设备是否正常，管路连接是否正确，为加快注浆速度和设备效率，可采用群管注浆（每次35根）； 注浆量达到设计注浆量或注浆压力达到设计终压时可结束注浆； 注浆过程中要随时观察注浆压力及注浆泵排浆量的变化，分析注浆情况，防止堵管、跑浆、漏浆，做好注浆记录，分析注浆效果。 超前小导管质量验收标准：,3.3 土方开挖,开挖上台阶，开挖进尺根据隧道围岩情况进行开挖，不得超过格栅钢架设计间距。 开挖完成后立即采用C25初喷砼找平厚34cm，安装格栅钢架、钢拱架，采取人工出碴，施作系统锚杆、贴钢筋网，然后再复喷砼至设计厚度。 开挖下台阶，两侧边墙采取马口跳挖方法，对边墙部分格栅钢架及钢拱架进行接长，同样拉开上台阶与下台阶尺寸。 开挖仰拱,对边墙底分格栅钢架及钢拱架进行封闭接通。 土方开挖质量验收标准：,3.4 格栅钢架安装,本区间隧道格栅钢架主筋为HRB33525螺纹钢筋，箍筋HPB30010圆钢，桁架筋及U型筋采用HPB30012圆钢，整环格栅钢架为圆形结构，由六个单元组成，单元之间采用L100808角钢加螺栓、螺母连接。,格栅钢架在洞外的加工场内进行加工，加工前格栅钢架按设计单元11比例进行放样，确定主要杆件下料尺寸。设立11胎模加工工作台，分单元加工，运至现场安装。安装时各单元采用钢板螺栓连接。加工时，要求做到尺寸准确，弧形圆顺，每榀钢架加工完成后放在水泥地面试拼，周边拼装允许偏差为3cm，平面翘曲不得大于2cm。 为增强钢架的整体稳定性，将钢架与锚杆焊接在一起，各种钢架应设纵向连接钢筋，其直径为22mm，为使钢架准确定位，钢架架设前均需预先打设定位锚杆。锚杆一端与钢架焊接在一起，另一端锚入围岩中并用砂浆锚固。钢架架立后应尽快施作喷射混凝土，并将钢架与喷射混凝土共同受力。 为保证钢架位置安设准确，隧道开挖时在钢架的各连接处预留连接板凹槽。初喷砼时，在凹槽处打入木楔，为架设钢架留出连接板（和槽钢）位置。钢架按设计位置安设，在安设过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙应每隔1m 用砼预制块楔紧，钢架背后用喷砼填充密实。 钢架主筋保护层厚度内外侧均为40mm。钢架支架用22纵向筋焊连，纵向筋环向间距为0.5m，内外交叉布置 。钢架应在洞外分片加工，加工后应放在水泥地面上试拼。,3.5 系统锚管、锁脚锚管施工,格栅钢架安装到位后立即开始施作拱、墙系统锚杆，系统锚杆为32注浆锚管，锚杆采用32钢管制作，长3m，间距50cm*80cm梅花形布置，系统锚杆先采用YT-28风枪自下而上施作，钻孔直径为35，钻孔至设计深度后，将系统锚杆采用锤击或钻机顶入。系统锚杆采用1：1纯水泥浆注浆，注浆压力控制在0.5MPa。,3.6 系统锚管、锁脚锚管施工,钢架外侧挂8150150mm钢筋网，钢筋网片应与钢格栅焊接牢固，钢筋网片之间与已喷射的混凝土钢筋网片搭接牢固，搭接长度不小于200mm。钢筋网片堆放和运输时不得损伤和变形，安装前有锈应做钢筋除锈处理。,3.7 喷射C25早强砼,喷射混凝土采用干喷方式，喷射混凝土严格按设计配合比拌和（C25早强砼300mm厚），配合比及搅拌的均匀性每班检查不少于两次；喷射混凝土前，认真检查隧道断面尺寸，并进行清理和处理，达到清洁干净。,喷射混凝土作业应紧跟开挖工作面，采用分段、分块，自下而上的顺序进行，并先喷钢架与壁面间混凝土，然后再喷两钢架之间混凝土；喷射作业时，喷射做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约20-30cm，以保证混凝土喷射密实。喷射厚250mm混凝土一次不易成型须分三次喷射。前两次喷射厚度分别为100mm，第三次喷射找平，应在前次喷射砼初凝后方可进行下一次次喷射。喷射时应注意风压、水压大小、喷射角度、喷嘴到受喷面的距离。喷射应先下部后上部。,4.爆破施工方案,由于隧道断面较大，将隧道断面划分为上下两个台阶三个部分先后开挖。第一步爆破超前导洞。超前导洞高3.6m,宽3.0m，一次掘进进尺根据涌水及顶板情况控制在0.5-1.0m之间。在超前导洞进深约34m、临时支护完成后，进行第二步爆破扩帮，扩帮宽左右两边分别为2.1米，一次爆破纵深不大于1.0米。超前导洞及扩帮沿围岩布置光爆孔，孔距40cm，采取光面爆破。在上断面临时支护完成后，进行第三步爆破起底，根据围岩情况采取局部或下台阶全断面爆破，一次爆破纵深不大于1.0米。,炮孔布置如下图所示。,隧道超前导洞爆破参数： 掏槽眼：采用桶形掏槽，呈棱形布置4个掏槽眼，左右2个掏槽眼间距1520cm，上下2个爆掏槽眼间距4050cm，炮眼深1.3米，填塞40cm. 辅助眼：辅助眼间距5070cm，炮眼深1.2米，填塞40cm. 周边光爆眼：眼间距40cm，炮眼深1.2米，填塞40cm. 循环进尺：1.0米。 炸药平均单耗：1.31.8kg/m3.,隧道扩帮爆破参数： 最小抵抗线 w=(2530) m 炮孔深度 L=H+h m 装药长度 l=L-l1 m 孔间距 a=1-1.25 m 排间距 b=w m 单孔药量 Q=qabH m 或Q=qawH m 炸药单耗 q=0.81.0 kg/m3,隧道壁光面爆破参数： 光爆孔沿隧道壁均匀布置，光爆孔间40cm，光爆层厚7080cm，底部加强装药，装药量200g，孔口填塞50cm，中间装药段50g/50cm，间隔装药，用导爆索起爆。光面爆破采用32药卷、导爆索、竹片捆绑下孔的装药结构。 隧道爆破起底爆破参数 钻孔直径 =40 mm 最小抵抗线 W1=25 m 钻孔超深 h= 0.4W1 m 炮孔深度 L= Hh m 填塞长度 l1= (1.01.3) W1 m 装药长度 l= L l1 m 孔间距 a= 1.2 W1 m 排间距 b= W1 m 单孔药量 Q=qabH kg 或： Q=qW1aH kg 炸药单耗 q= 0.450.65 kg/m3（依岩性而定）,装药结构及填塞使用32条状乳化炸药，连续装药，每孔装1发5米非电微差导爆管雷管，填塞长度0.6-0.7米，填塞材料采用岩粉或粗砂填实。 起爆顺序总体起爆顺序为从隧道中央向隧道壁顺序起爆。,4.监控量测施工方案,施工期间要对全过程进行观测。各项监测工作的监测周期根据施工进程确定，在开挖后12h内测的初始读数，最迟不得超过24h。监控量测外业数据必须进行闭合测量，并记录测量数据，在外业测量时发现监测数据达到预警值，应立即通知项目经理和项目总工程师，并及时分析原因和采取措施。 加强对区间矿山法隧道的监测，施工前对线路进行中线及水平测量，监测线路几何变形及路基沉降位移变化，取得初始数据，施工时每日进行1次测量，当沉降、位移变形加大时，监测频率每2小时一次，当日测量结果应在当日反馈至项目经理、总工及相关管理人员，当拱顶下沉、水平收敛速率达,3mm/d或位移累计达20mm，沉降值累计达30mm时，应暂停掘进，及时分析原因，采取处理措施。 沉降观测用精密水准仪测量，位移变形采用全站仪测量，当发现变化过大时及时报告项目部，采取应对措施。 区间施工监测 一旦区间隧道发生收敛过大或塌坍，必然影响附近构筑物 ，为此对区间隧道进行以下项目的监测： 地面沉降点监测是工程中最直接、最重要的监测内容。测点隧道两边45度扩散角范围内，每30m设一断面，当遇到软弱地层可根据需要增设断面，每断面两监测点距离25米（见下图），地面沉降点采用25钢筋打入地下不小于80cm，四周用C25围护，钻孔标志。茅洲河桥面严格按照要求布设成沉降和变形监测点。,地面沉降监测点布置图,洞内观察：观察开挖掌子面围岩情况和稳定状态，及已施工地段隧洞支护衬砌情况和结构安全性，在隧道施工初支和二衬过程中布设各种观察点，主要有：水平收敛位移测点、拱顶下沉位移测点、钢格栅应力测点。见下图。,区间隧道监测内容、仪器及频率,四、工程特点、重点、难点及主要对策,1.矿山段下穿茅洲河,YDK47+820YDK47+960（ZDK47+860ZDK47+980）隧道下穿茅洲河，茅洲河桥为钢筋混凝土空心板简支梁桥。基础为钻孔灌注桩，长17m，隧道与桩基最小净距为2.97m，夹土体为强微风化浅粒岩。茅洲河底隧道顶埋深地质主要以微风化花岗岩为主，部分砾质粘性土，地面位于茅洲河河床边。,2.矿山段下穿茅洲河应对措施,2.1设计措施 矿山法施工初支时应控制爆破，并尽量减少超挖及对桥桩扰动。后期盾构空推时适当加大二次注浆量，实行信息化施工。 隧道开挖时，对爆破应严格控制，过程中注意控制注浆锚管长度及注浆压力,尽量避免超挖，减小隧道对桥桩的影响,同时要随时进行检测工作。2.2施工措施 已对茅洲河范围进行补堪，茅洲河内均出入中风化、微风化花岗岩地段，需采用爆破开挖，对隧道爆破采取小心试探性的爆破策略，隧道采用分部、光面、台阶、小进尺爆破法，以严格控制爆破规模、循环进尺和围岩暴露面积，避免在临近茅洲河桥段爆破作业中， 为了减少爆破对桩基的影响，通过减小进尺，增加炮眼数量，减少装药量来控制，根据深圳市对桥涵基础保护标准要求，爆破振幅必须控制在0.5cm/秒范围内。现场施工过程中严格按照设计方案执行，加强各项工序的监控，加强,对桥梁和洞内的监测以确保隧道安全通过茅洲河，保证盾构安全穿越。 2.3监测措施 在茅洲河桥面及桥墩上布置监测点，在桥面上沿隧道方向每20m设一断面，每个断面设4个监测点，间距均为3m，在靠近隧道左线的6个桥墩上均设置1个沉降观测点，并在隧道每次爆破前及爆破后各测一次，进行数据对比，并指导施工。,五、对工程风险的分析及应急预案,1.现场风险评估和预防措施,为确保本工程正常施工，预防突发事件以及某些预想不到的、不可抗拒的事件发生，事前有充足的技术措施准备、抢险物资的储备，最大程度地减少人员伤亡、国家财产和经济损失，必须进行风险分析和预防。 根据本工程施工特点及复杂的地质情况，在辩识、分析评价施工中危险因素和风险的基础上，确定本工程重大危险因素是隧道坍塌、涌水、涌沙、地基不均匀沉降引起附近建筑物倾斜、触电、有毒、可燃气体等。 从以上风险情况的分析看，如果不采取相应有效的预防措施，不仅给附近建筑物造成很大影响，而且对施工人员的安全造成威胁。,隧道施工风险分析及预防措施,2.应急处理程序,3.应急预案,3.1隧道坍塌、涌水涌泥事故应急预案： 当发生隧道开挖失稳时，对未开挖地段进行水泥浆注浆加固，并打超前管加固，对部分坍塌的主体用工字钢加固以减少险情的进一步发展。 当险情掌子面发生险情时，用方木、工字钢支撑塌方掌子面，及时挂网喷射10厚C25混凝土封闭塌方土体，并对距离掌子面5m范围内初期采用工字钢支撑进行加固，喷射混凝土封闭后在塌方段经向打设注浆小导管，分次进行回填注浆，确保塌方段支护密实。并加强监测，每天观测频率2次以上，并及时上报测量情况，指导现场施工。 涉及到管线、建筑物时应通知有关单位对事故现场附近管线、建筑物进行排查，发现管线断、裂等情况，立即进行处理，以免对周围居民生活造成影响。发现周边建筑物开裂、倾斜等情况时，立即与建筑物业主联系，疏散建筑物内居民，现场立即对建筑物进行支护、注浆等加固措施，以确保周边建筑物的安全，将附近居民的损失降到最低。 塌方处理全过程，抢险人员随时观察塌方情况、防止塌方伤人。必须确保通讯畅通，并对处理情况、人员机械设备状况等及时上报，在抢险有困难或,需要救援时，以便领导决策，及时提供救援。 在矿山法施工过程中，根据施工组织设计要求，对地上建筑物和道路由专门测试人员进行跟踪检测，每天根据测量数据增减检测次数。确保施工安全。如矿山法施工地段发现道路下沉、裂缝，建筑物变形，要立即停止推进，由现场带班工（班）长，通知施工人员要迅速撤离危险区，并通知现场值班领导、由值班领导立即通知驻地监理工程师和总工程师，总工程师和驻地监理工程师接到事故报告后要立即赶赴现场，针对坍塌事故情况进行分析研究抢险对策，在此期间现场测试人员要不停检测建筑物和道路变形情况，给抢险工作提供第一手数据，根据坍塌检测情况确定是否组织抢险，如果塌方严重时要立即组织抢险，在坍塌处周围立即组织警戒封闭，并派专人看守不得随意离开，如果妨碍交通要迅速指挥来往车辆远离危险区，并通知交管部门封锁道路。如果是建筑物和构筑物塌陷造成房屋损坏和人员有伤亡时，要立即投入抢险救人，启动应急救援预案。立即逐级上报各有关单位和各有关救援单位。确保抢险工作有序进行。,3.2爆破事故应急救援预案 在矿山法爆破施工过程中，如一旦出现爆破爆炸事故，当班工班长必须立即向工长、经理部值班领导报告，并如实向驻地监理工程师汇报，项目经理、项目常务经理、（或生产副经理）在接到报告后立即到达现场，会同现场负责人采取应急措施，要立即停止施工、所有施工人员立即撤离施工现场，抢救物资迅速到位，组织相关人员采取应急措施，防止事故进一步扩大。同时由总工程师会同监理工程师进行原因分析，确定事故等级，立即启动相应的应急方案。 在矿山法爆破施工中如果发生使用炸药和雷管出现哑炮时，在没有爆破专业人员进行处理哑炮前，其他任何人绝对不能随便进入危险区内进行救援活动，防止二次爆炸伤害事故。现场必须有爆破专家在场指挥抢险，首先要排除爆炸危险可能性。确保救援工作万无一失。,3.3触电事故应急救援预案 现场发现有人触电时，发现人首先应当想办法（用竹竿、干木杆、或其它绝缘材料或拉触电者干燥衣服脱离电源），并立即切断电源（关闭电路） 立即抢救。 将伤员立即脱离危险地方，组织人员进行抢救。 一旦发生触电事故时，现场施工人员要保持头脑冷静、迅速、果断地采取有效急救措施；使触电者迅速脱离电源（如断电、拉闸或者拖离电源）。脱离电源后，神智清醒，但有些心慌，四肢发麻，全身无力者应将其拖到避风处安静休息，并请医生前来诊断，如果没有致命的外伤只能认为是假死，触电者如出现“假死”现象，则必须立即实行人工呼吸或胸外心脏挤压法进行抢救，并立即请医生抢救或送往医院。应当指出急救要尽快地进行；不能等候医生到来；在送往医院途中也不能中止急救，急救时周围不要围人，以便空气流通。清理口腔内杂物，防阻塞，同时要解开他的衣裤