国家级工法文本范例

附件：国家级工法文本范例导洞施工防护隔离桩墙施工工法中铁隧道集团有限公司马锁柱王先堂1.前言在城市修建地铁，不可避免地要在地面建(构)筑物附近穿过，为了争取最好的线路运营方案，也需选择从地面建筑物附近穿过，这不仅需要保证隧道工程本体施工的安全，还须妥善地解决隧道工程对附近既有建筑物的影响问题。北京城铁13号线14标区间为下穿高层楼房的浅埋隧道，需防止隧道暗挖施工引起地层移动和地表下沉，防止地表及周边既有建筑物发生过量变形与破坏是一具有相当重大的技术难题。中铁隧道集团联合设计单位和大专院校开展了科技创新，取得了“导洞——隔离桩墙防护技术”这一国内领先、国际首创的新成果，于2002年通过北京市建设委员会鉴定，获得了2003年北京市科学技术二等奖。同时，形成了导洞施工防护隔离桩墙新颖的施工工法。由于在处理地层与结构、隧道施工与既有建筑物相互作用方面效果明显，技术先进，故有明显的社会效益和经济效益。2.工法特点2.1利用地下导洞施作钻孔隔离桩，并将隔离桩与导洞衬砌连接在一起，能有效地保护邻近既有建筑物，使地下工程的施工中对它的影响非常之小。2.2采用新的“地下基坑”围护结构分析模型和解析方式，用简单的代数运算即可预测地层沉降和水平位移值，与实测值相比在同一数量级上。2.3将数据处理和信息反馈技术应用于施工，利用监控量测指导施工，动态修正施工方法和支护参数，确保施工安全、快速。2.4将地表作业转入地下，使施工对城市地面、路面的占用和交通影响极小，能满足城市地下施工的高环保要求。3.适用范围临近建（构）筑物、地面条件限制、地层构造复杂、富水条件下的暗挖地下工程施工。4.工艺原理采用“地下基坑”围护结构分析模型和解析方式，在主体隧道两侧与贴近既有建筑结构基础的地下各设计施作一导洞，在导洞内施作钻孔灌注桩，桩顶与导洞格栅连接，将各根钻孔桩连接成为一道整体性较好的桩墙，而导洞之间的未被开挖掉的土体则成为两道桩墙间的横撑，从而成一个稳定可靠的“地下基坑”的围护结构，承受因开挖双连拱隧道(犹如基坑内挖土)而产生的土体的侧向压力，并限制桩墙外土体的竖向变形(沉降)。同时，对富水地层进行洞内水平降水。在导洞－隔离桩墙防护下，区间隧道施工以新奥法为依托，采取加密超前管棚、加强超前注浆、初支背后注浆加固、增设临时仰拱等支护方法，控制地表下沉，通过全过程的施工监控量测，监视土体及结构的稳定，随时调整支护参数，使主体结构能安全顺利地建成。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程施工准备→导洞施工→隔离桩墙施工→洞内水平降水施工→隧道开挖及初支→隧道结构施工。5.2操作要点5.2.1导洞施工导洞断面大小由施工工艺、围岩条件、采用设备等因素确定，可为拱形直墙或曲墙。视情况可采用全断面或上下台阶法施工（导洞施工工艺流程参见图5.2.1-1，导洞－隔离桩墙断面结构示意参见图5.2.1-2），施工中的具体要求有如下几点：图5.2.1-1导洞施工工艺流程图图5.2.1-2导洞剖面示意图1、严格控制导洞线路精度，确保导洞与结构关系。2、喷混凝土封闭后开挖前排设超前管棚，间隔一个作为超前注浆管，于开挖前超前注水泥水玻璃双液浆。3、严格控制开挖进度，每次开挖一榀，并留核心土，严禁多榀一次开挖。4、遇到导洞上方存在人工杂填土，开挖过程出现不良地质情况及时对开挖面进行网喷封闭，进行加固处理后再施工。5、严格控制钢支撑间距，网构钢架应精确定位，注意“标高、中线、前倾后仰、左高右低、左前右后”等各个方位的位置偏差，钢支撑保护层临土侧50mm，背土侧30mm。安装允许误差见表5.2.1。表5.2.1网构钢架安装允许误差Y型住宅楼（东侧）箱型基础箱型基础Y型住宅楼（西侧）导洞导洞隔离桩施工准备测量放线竖井加固超前管棚注浆导洞挂洞门导洞开挖初期支护背后回填注浆破除井壁混凝土割除井壁格栅方位中线高程倾斜度左、右拱脚标高左、右钢架里程同步允许误差2cm+2cm-0≤2°±2cm±2cm6、按设计施工双层满铺钢筋网，将纵向联接筋、钢筋网与网构钢架连接牢固。7、滞后掌子面5m回填注浆一次，浆液为纯水泥浆，在楼房段注意控制注浆压力，避免破坏楼房地下室。8、导洞施工过程中，加强量测频率，及时反馈量测结果，以便根据量测结果及时修正支护参数，确保安全。5.2.2隔离桩墙施工依据测量控制桩点及设计图纸定出桩孔平面位置，选择满足地下导洞狭小空间和钻孔深度要求的钻机。钻孔灌注桩采取1、4、7跳格法施工，成桩后将桩顶与导洞支护结构结为整体。隔离桩墙施工工艺流见图5.2.2。图5.2.2隔离桩墙施工工艺流程图施工准备桩位放线埋设护筒钻机就位钻进、掏碴清孔成孔检查安放钢筋骨架下导管灌注混凝土前准备工作钻机移位灌注架就位灌注水下混凝土灌注架移位拆、拔护筒制泥浆泥浆净化测量孔深、斜度、直径组装灌注架制作混凝土试件配制混凝土测回淤钢筋骨架制作安装清孔设备向孔内注水及粘土桩位复测桩头剔凿清理基桩无损检测试件养护恢复底板钢筋浇注混凝土孔口回填5.2.3水平降水先在已施工隧道底板施工作水平降水基坑，在水平降水基坑内用水平钻机成孔，埋设水平降水管，超前将隧道施工范围内地下水降至隧道底部仰拱以下1.0m左右，保证后续开挖初支在无水条件下施工。1、施工方法根据水平抽水钻机工作空间确定工作坑尺寸，施工后安置水平钻机。采用Ф89mm钻头打孔清水钻进，Ф89mm套管跟进。将套管打到预定长度后，停止钻进冲孔。从套管中放进Ф60mm/Ф50mm螺旋打眼缠丝PVC滤水管，拔出Ф89mm套管，将PVC滤水管留在土层中，封孔口使地下水从PVC滤水管中自动流出。2、降水要求采用坡度降水，控制成孔时的砂土流失和水量（抽水含砂量＜1/200000，水位保持至设计标高），避免抽水过度引起地表下沉。5.2.4隧道施工工艺的改进1、增设临时仰拱，及时封闭，步步成环大跨度隧道分台阶开挖，从拱部开挖至底部仰拱封闭历时较长，不利于掌子面的稳定，易造成拱顶及地表沉降。遵循浅埋暗挖及时封闭步步成环的原则，增设上半断面临时仰拱，使上半断面及时封闭。同时，利用临时仰拱形成上部施工通道，避免上下施工干扰，缩短施工循环时间。2、仰拱基底换填碎石和注浆受降水时间限制，仰拱部位有滞留地下水，基底粉细砂层在水浸泡和人工扰动后液化软弱。为控制沉降，增加基底承载力，在仰拱基底换填一层碎石，喷混凝土封闭后及时注纯水泥液浆加固。3、加密拱部超前管棚、增设边墙超前管棚及锁脚锚杆进行地面、地下降水后，开挖后掌子面自稳性差，围岩可注性差。为有效控制掌子面土体稳定和地层沉降，环向和纵向加密拱部超前管棚，增设锁脚锚杆。4、加强超前注浆和背后回填注浆1）施工方法拱部开挖前将超前管棚间隔一个作为注浆管超前注入水泥浆，滞后掌子面几米在初支背后进行回填注浆，以有效地保证自稳性差的开挖面及周围地层的稳定。2）超前注浆参数注浆管：Ф42，L=2m@300，每榀布置外插角：10°～20°，围岩可注性差时取小值布置范围：拱墙浆液：水泥、水玻璃双液浆浆液配比：水泥浆∶水玻璃：1∶0.5水泥浆水灰比：1∶1，水玻璃为35Be′注浆压力：0.4～1.0MPa，可注性差时取大值注浆结束标准：达到设计注浆量或达到设计压力保持20min。3）背后回填注浆喷混凝土完毕后进行拱墙、底部背后注浆，以起到充填空隙、加固地层的作用，使隧道结构与周边土体密实，有效控制地表沉陷。背后注浆滞后初支封闭成环后3～5m进行，注浆压力控制在0.3～0.5MPa。5、及时稳定开挖面分部开挖工序多，完成一循环时开挖面暴露时间较长。除采取留核心土外，还需及时挂网并初喷较厚的一层混凝土，才能保证及时稳定开挖面。5.2.5监测技术与分析确保工程建设安全的关键是全过程监测隧道周边建（构）筑物的变化情况，及时测量各主要工序施工阶段引起的动态沉降数值，并与分析计算值比较，及时反馈指导设计和施工。主要的监测内容参见表5.2.5。表5.2.5监测项目汇总表序号监测项目监测仪器监测频率监测目的1地表沉降WILD-N3精密水准仪，铟钢尺初期：1～2次/天，后期：1～2次/3天掌握隧道及地表及周边环境的影响程度和范围2建筑物沉降与倾斜3地下管线沉降4拱顶沉降苏光DSZ-1水准仪，钢挂尺初期：1～2次/天，后期：1～2次/3天了解隧道施工过程中支护结构变位情况及规律5结构收敛坑道收敛计6围岩压力压力盒，频率接收仪初期：1次/3天，后期：1次/7天了解隧道施工过程中围岩压力、接触应力及结构自身应力大小及分布情况7初支与二衬间压力8初支钢筋内力钢筋计，应变计、频率接收仪9二衬钢筋内力10混凝土应变11地下水位电测水位计初期：1次/天稳定后：1次/2天掌握基坑及暗挖隧道需降水段地下水位情况注：可根据施工条件和沉降情况增加或减少观测次数，随时将监测信息报告给现场技术人。5.3劳动力组织（见表5.3）。表5.3劳动力组织情况表序号单项工程所需人数备注1管理人员42技术人员43导洞施工484钻孔灌注桩施工485钢筋加工156杂工5合计124人6.材料与设备本工法无需特别说明的材料，采用的机具设备见表6。表6机具设备表序号设备名称设备型号单位数量用途1异型钻机台3灌注桩施工2手拉葫芦st台1钢筋笼吊放3正铲装载机ZL50台1运土4卷扬机3t台1拉直钢筋5钢筋弯曲机GW40台1钢筋加工6电焊机BX-300台4钢筋加工7钢筋切割机GJ40台1钢筋加工8搅浆筒台2制备泥浆9混凝土喷射机PZ-5B台2喷射混凝土10注浆泵KBY-50/70台1回填注浆11通风机SDFN0.6.5台1导洞通风12混凝土输送泵HB-30D台2灌注混凝土13漏斗及导管Ф200套1灌注混凝土14泥浆泵TBW850/50台2抽泥浆7.质量控制7.1工程质量控制标准7.1.1导洞施工质量执行《铁路隧道施工及验收规范》。导洞允许偏差按表7.1.1执行。表7.1.1导洞允许偏差表序号项目允许偏差（mm）检查频率检验方法1中线±10每榀格栅用钢尺2标高±10用水平仪3同步±30用钢尺4环向闭合±50用钢尺5垂直度20锤球、钢卷尺7.1.2钻孔灌注桩施工质量执行《城市地下铁道施工及验收规范》、《钢筋混凝土工程施工及验收规范》。隔离桩允许偏差见表7.1.2。表7.1.2钻孔桩成桩允许偏差项次检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率1混凝土强度（MPa）在合格标准内按JTJ071-98附录D检查2桩位（mm）排桩50用经纬仪检查纵、横方向3钻孔倾斜度直桩1%查灌注前记录4沉淀厚度（mm）支承桩不大于图纸规定查灌注前记录5钢筋骨架底面高程（mm）±50查灌注前记录7.2质量保证措施7.2.1导洞必须按照设计要求做好支护结构，断面不得欠挖，严禁一次开挖进尺超过设计值。7.2.2应根据现场情况积极采取措施（如初喷混凝土等）防止塌方。对意外出现的超挖或塌方应采用喷混凝土回填密实，并及时进行回填注浆。7.2.3成环后在滞后掌子面几米处及时进行回填注浆。7.2.4隔离桩钻孔时，必须严密注意地层地质变化，及时调整钻杆速度和钻压。严格控制护壁泥浆的比重、含砂率和PH值。7.2.5隔离桩成孔后必须进行孔径、孔深、孔斜率及沉碴厚度的检测，下钢筋笼后，灌注水下混凝土之前复测沉碴厚度，确保满足规范要求。7.2.6下钢筋笼应缓慢进行，防止刮碰孔壁，水下混凝土应一次灌注成桩。7.2.7隔离桩施工必须按隐蔽工程要求做好施工记录。8.安全措施8.1认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定、条例，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。8.2施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并完善布置各种安全标识。8.3各类房屋、库房、料场等的消防安全距离做到符合公安部门的规定，室内不堆放易燃品；严格做到不在木工加工场、料库等处吸烟；随时清除现场的易燃杂物；不在有火种的场所或其近旁堆放生产物资。8.4氧气瓶与乙炔瓶隔离存放，严格保证氧气瓶不沾染油脂、乙炔发生器有防止回火的安全装置。8.