盾构机钢套筒接收施工方案

1一、编制依据和原则1.1编制依据1、《xx市轨道交通6号线1标施工组织设计》；2、《xx市轨道交通6号线工程勘察1标岩土工程勘察报告》；3、《xx市轨道交通6号线工程施工图设计》；4、线路沿线建筑物及管线调查资料；5、现行有关地铁、市政等施工技术及验收规范、规程；6、《盾构法隧道施工及验收规范》GB50446-2008；7、《地下轨道、轻轨交通工程测量规范》GB50308-2008；8、《建筑变形测量规范》（JGJ/T8-2007）；9、《地下防水工程质量验收规范》GB50208-2011；10、《预制混凝土构件质量检验评定标准》JGJ321-90；11、《盾构法隧道施工与验收规范》GB50446-2008；12、《xx市地铁施工标准化管理指南》；13、类似工程施工的科技成果、工法以及既有的施工资源、装备能力、生产经验和管理水平；14、盾构机设计尺寸及相关技术参数。1.2编制原则（1）在充分研究招标文件、设计图纸及认真踏勘工地现场的基础上，采用先进合理、安全可靠、经济可行的施工方案；（2）确保工程质量、工期、安全要求；（3）充分考虑环境保护、文明施工等要求，确保施工顺利展开；（4）充分考虑和研究工程特点和难点，紧紧围绕施工主线，配足配强现场管理机构和施工队伍，投入先进、配套的施工机械设备，均衡、高效组织施工生产，确保工程总体目标的实现；（5）坚持优化技术方案，推广应用新技术、新材料、新工艺、新设备。2二、工程概况2.1工程描述xx市轨道交通六号线x标x工区盾构区间工程xx站～xx站，采用1台土压平衡盾构机先从xx站接收，先掘进施工左线（下行线），待出洞后将盾构机从xx站接收井吊出，在运输到xx站右线（上行线）下井接收。区间双线累计全长1410.3m，右线（上行线）起止里程SKO+365.556～SK1+093.571，右线（上行线）长728.105m；左线（下行线）起止里程XKO+399.356～XK1+093.571，短链11.971m,左线（下行线）长682.244m。32.2盾构区间工程概况图42.3工程地质下行线（左线）纵断面地质图注：黄色层为砂层、绿色层为粉质黏土层、灰色层为淤泥层5上行线（右线）纵断面地质图注：黄色层为砂层、绿色层为粉质黏土层、灰色层为淤泥672.4水文地质（1）地表水本工点场地内SKO+900位置分布一条宽约13.0-30.0m的河流，由南往北径流横穿场地，水深约0.50-2.00m，水量主要接收大气降水，场地无其他常年性河流水系分布。河底到隧道洞顶分布约6.0m，的微透水淤泥层，地表水与地下水联系微弱，地表水体对工程建设影响不大，但应加强检测。（2）地下水位勘察期间通过钻孔采用套管隔水法，测得第四系上层滞水埋深1.00-3.00m，第四系松散沉积物的承压水水头标高在2.00-4.00m，风化岩层的孔隙裂隙承压水水头标高在1.00-2.00m之间。勘察期间勘探孔揭示地下水初见水位埋深1.20-5.40m，地下水混合稳定水位埋深1.00-5.00m，标高1.59-5.09m，勘察期间为枯水季节，降水量较少，预计丰水季节地下水位抬升1.00-2.00m，场地地下水与场地邻近闽江水有较密切的水力联系，水位高低受闽江水影响大，场地地下水与闽江水互相补给。（3）地下水腐蚀性评价根据国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001，2009年版）第12.2条对地下水的腐蚀性进行判别:地层渗透性按A类考虑。本次详细勘察为评价地下水对建筑材料的腐蚀性，采取两组地下水样进行水质分析实验，另外利用初堪阶段2组地下水水质分析成果，判断结果表明：场地地下水对混凝土结构具有为腐蚀性，在长期浸泡的情况下对结构中的钢筋具有微腐蚀性，在干湿交替情况下对钢筋混凝土结构中的钢筋具有中等腐蚀性。8三、接收施工的重难点及措施3.1接收时洞口土体大量流失3.1.1存在的风险本区间为全断面软弱土体，在接收发时，这种软弱土体可能会大量从洞口流入井内，造成洞口外侧地面沉陷。地质情况如下：左线接收9右线接收3.1.2处理措施接收加固区与山头道小桥桥台后搅拌桩加固区重合，土体已经具备一定强度。因此三轴搅拌机无法下钻，旋喷钻机需先打引孔才能下钻，造成工期、成本增加，加固效果变差。位置关系如下图：10根据现场情况综合考虑，拟采用三重管高压旋喷桩加固+钢套筒法进行盾构接收。1、三重管高压旋喷桩加固先用引孔机进行引孔，再进行旋喷桩施工。采用800@600桩，加固深度为24.155m。三管旋喷空气压力0.7MPa，浆液压力0.3MPa，水压25MPa，提升速度2～20cm/min,旋转速度5～1116r/min,浆液流量80～120L/min,水灰比0.8～1.2，水泥用量不小于300Kg/m3。加固范围长3m，隧道左右、上下各3m。平面图如下：2、钢套筒接收工法在富水含砂层中，3m范围土体加固无法完全保障盾构接收的施工安全，因此还需采用密闭钢套筒平衡接收法。该工法是在密闭钢套筒内进行盾构接收，通过在钢套筒内建立密闭空间和内部填充物提供压力来平衡掌子面的水土压力，从而保障施工安全。盾构机在出洞前已建立了水土平衡压力的环境，盾构出洞等同于正常掘进，从而规避了盾构接收时涌水涌砂的风险。钢套筒分为过渡环、筒体、封盖、反力架4部分。结构如下图所示：123、降水井左右线各拟施工4口降水井，合计8口降水井，包含1口观察井，也可作为降水井使用，同时检测土体加固效果。在第一口降水井设置完成后进行降水实验，确定最终降水井数量。降水井布置如下图所示：根据洞门的实际尺寸，制定合理的洞门破除方案，施工安排周详，确保破洞门时安全、快速，并在洞门凿除完成后第一时间填充渣土至钢套筒建立平衡土压。4、其它措施①制定接收方案，编制应急预案，落实应急物资。②盾构机将进入洞口土体加固区时，采用低推力（1000t以下）、低转速（0.8-1.0rpm）、匀速平稳推进（10-20mm/min）。③及时进行二次注浆封洞门，尽量降低切口水压，以减小洞门密封的压力。3.2盾构接收的姿态控制3.2.1存在的风险在软弱土体中，由于盾构机自身较重，容易出现啃轨现象；加固区与非加固区土体强度13变化剧烈，到达段注浆效果不易控制，容易对到管片姿态造成不良影响。3.2.2处理措施①钢套筒底部浇筑混凝土垫层，经精准测量放点后，垫层高程与盾构机出洞后姿态契合。②严格控制掘进姿态，优化掘进参数，使盾构机平顺出洞。③在拼管片时，应对螺栓及时复紧，提高抗变形的能力。④保证同步注浆密实，并及时二次补偿注浆，保质保量。14四、盾构接收施工4.1工艺流程4.2主要施工内容1、接收端地层加固，降水井降水施工，并检查效果；2、盾构接收前150-200m处对盾构机姿态人工复合；对接收钢环复测，确定盾构机贯通姿态及纠偏计划。需考虑盾构机贯通时的中心轴线与隧道设计轴线的偏差，接收钢环位置的偏差，综合上述因素基于隧道设计轴线进行调整，逐步在出洞前完成纠偏；3、合理安排洞门凿除时间，尽量缩短暴露时间；154、最后10环管片使用槽钢固定、拉紧；5、钢套筒/橡胶止水帘布的安装符合使用需求；6、洞门注浆封环处理。7、盾构机贯通，清理，拆机。4.3盾构接收准备1、制定专项接收方案，作业指导书，并对参加施工的全体人员按施工特点进行详细的技术交底；2、在盾构接收前，对各种设施、设备进行彻底检查；备齐施工材料、机具，做好接收前的各项准备工作；3、接收井尺寸验收；4、对井上、井下测量控制网进行复核；复核洞门中心坐标、接受托架坐标；在洞门、井底或车站结构段上用红漆做好轴线、高程等标志；5、复核盾构所处的方位、确认盾构姿态、评估盾构接收时的姿态和拟定盾构接收段的施工轴线、推进坡度的控制值和施工方案等的重要依据，以使盾构在此阶段的施工中始终按预定的方案实施，以良好的姿态到达，准确出洞。在到达前100米，应精确做好轴线接收测量工作，以后根据盾构推进的轴线偏差情况，每推10～15m复核一次。最后10环的推进，盾构轴线与设计轴线的偏差，尽可能控制在30mm内，使盾构以最佳姿态到达。4.4施工安排4.4.1设置洞口衬砌拉紧装置为防止盾构到达后洞口衬砌环缝松驰、张开并造成漏水，在临近洞口的隧道内设置衬砌拉紧装置，即将靠近洞口的10环衬砌用10#槽钢沿隧道纵向拉紧，如下图所示：16洞口衬砌拉紧装置示意图4.4.2钢套筒接收工法1、安装工艺172、钢套筒结构钢套筒采用Q235B钢板加工而成，板厚20mm（支撑及壳体受力验算见附件计算书），接收端埋深约15m，水土压力约1.7～1.8bar。整个钢套筒由过渡环、筒体、后端盖、反力架支撑、加料管等结构组成，净空直径6700mm，长度11000mm，满足使用要求。受力计算书见附件1。3、安装及接收施工步骤（1）安装过渡环。过渡环与钢环通过焊接连接，焊缝沿钢环圈内侧，有间隙较大位置通过填充钢板补缝并焊接牢固。在钢环与过渡环内侧接缝处贴遇水膨胀止水条，在外侧涂抹聚氨酯加强防水效果。（2）安装钢套筒先进行下半圆（即A1、A2、A3）的定位，使用螺栓连接，每个螺栓配有专用垫圈及密封止水胶圈，环体接缝处嵌入遇水膨胀胶条并在外侧涂抹聚氨酯，以达到止水目的。再使用相同方法拼接两个侧面套筒（B1、B2）及上盖（C）。如下图所示：18（3）安装后端盖及反力架后端盖吊至井下后先进行定位螺栓孔的定位，待4个定位螺栓拧紧后依次拧紧环圈螺栓。反力架安装要求①保证反力架的加工尺寸精度为±5mm。②前期预埋钢板标高调整精度为±3mm。③反力架安装轴线精度水平偏差：±5mm，高度偏差：±5mm。④要保证反力架框架靠近隧道一侧的面平整度控制在±5mm，且与盾构始发方向垂直，误差控制在±5mm。⑤焊缝高度必须保证在10mm以上，焊缝必须饱满，不得有虚焊，夹渣等缺陷出现。焊接完成后需委托符合要求资质的单位进行焊缝探伤检测。⑥固定焊接必须采用自然冷却，严禁用水冷却。19（4）监测点布置对钢套筒及反力架进行位移、变形监测。在过渡环与钢环焊接处布置4个监测点，筒体每块板布置2个监测点，反力架每根支撑布置1个监测点。在出洞过程中，每2小时就行一次测量，并设置专职观察人员，对焊缝、压力进行观察、记录。（5）预加反力钢套筒及反力架安装完成后，在洞门钢环与筒体间需使用千斤顶预加反力进行受力试验，模拟盾构机进入筒体的受力情况，采用一定数量的液压千斤顶，总压力需达到1200t。在预压过程中注意观察筒体焊缝、螺栓及反力架支撑是否异常。（6）耐压试验受力试验合格后，进行加水耐压试验。试验压力3bar，在2小时内压力下降不超过0.3bar视为合格。（7）底部垫层在钢套筒底部浇筑C20混凝土垫层，在盾构机出洞后起到缓冲作用，防止盾构机卡住钢套筒底部。垫层高程需经测量放点确定，与盾构出洞时底部标高一致，并设2‰下坡。（8）洞门探孔及凿除在洞圈内搭设钢制脚手架。在洞门布置9个50水平观察孔（必要时可增加观察孔），以观察土体的加固情况。观察孔深2.5m，穿过高压旋喷桩，进入三轴搅拌桩1.3m。孔位图如下：20若探孔存在涌砂涌水现象，用48钢管插入探孔内，接口处用膨胀螺丝固定，焊接注浆连接头，用二次注浆泵进行水平注浆封堵。确定加固情况良好后，开始凿除洞门混凝土。脚手架布置详见下图：脚手架布置示意图洞门凿除采用粉碎式凿除，由于接收井地连墙采用玻璃纤维筋，因此本次接收凿除洞门首先由上至下全断面破除外排钢筋保护层，然后将外排钢筋割除，最后盾构机转动刀盘破碎剩下的混凝土层与玻璃纤维筋。洞门凿除要连续施工，尽量缩短作业时间，以规避正面土体流失的情况。施工全过程，必须有技术员、安全员进行监督，杜绝安全事故隐患，确保人身21安全。玻璃纤维筋断面示意图：（9）填料建压因中交天和盾构机重量较大，因此填料时需先在底部填充中砂至1/3高度以提供承载力，再使用盾构挖掘渣土回填至钢套筒2/3高度，最后使用预拌膨润土泥浆填充满，使回填渣土具有一定流塑性，建立平衡土压。隧顶埋深15m，压力控制在1.7～1.8bar（视盾构机土仓压力而定）。（10）盾构出洞盾构出洞前，测量人员根据盾构机中心轴线、隧道设计轴线与