广州地铁站左线站台隧道先隧后站法施工方案.doc

xx市轨道交通xx土建工程 xx站左线站台隧道先隧后站法施工方案xx集团有限公司xx项目经理部xxxx站左线站台隧道先隧后站施工方案一、编制目的和原则1、编制目的：为加快xx总体施工进度，减少隧道局盾构机等待时间，根据2023年12月5日会议精神，中铁隧道局和中铁二十二局就xx站盾构过站达成一致意见。在前期施工过程中，监测数据显示二轻综合楼已整体沉降，为保证在破除管片过程中隧道及上部建筑物的稳定，减少施工风险，特编制此方案以指导施工。2、编制原则：总体原则是2施工竖井开挖到底后进行回填，回填到设计高度后隧道局盾构直接推动过站；中铁二十二局运用2竖井施工大管棚和袖阀管注浆，待注浆加固完毕和盾构到达区庄站后，封闭左线的运送进行站台隧道管片的拆除和扩挖工作。二、工程概况xx市轨道交通xxxx站位于中山一路和署前路交叉路口，车站采用明挖和暗挖结合的方法施工。车站主体明挖段为四层车站，采用箱形框架结构，南北向最长46.1m，东西向最宽51.45m；标准段处车站高度为25.05m，明挖段顶板最小埋深为1.95m，最大埋深为3.4m。左线暗挖站台隧道全长91.1 m，原设计为CRD矿山法开挖，右线暗挖站台隧道全长为59.35m，现已基本开挖完毕。左线站台隧道拱顶距地面18.800m19.845m，拱底距地面27.045m27.534m，和上部二轻工业集团六层综合楼桩底净距约为7.1m9.5m。二轻局A6综合楼沿暑前路南北向布置，位于隧道的正上方，其走向与左线隧道线路方向夹角为17。，A6综合楼长38.8米，宽13米，其桩基为300锤击灌注桩，桩长6m8m，依据MFZ3-DSK-08、07号钻探孔，桩身重要穿过3-2、4-1，桩底在4-1和5-1地层，属摩擦桩，桩底距隧道顶净距约为7.1m9.5m（详见图1）。 桩体所处地层为软土地层，其含水量高、孔隙比大、高压缩性，隧道施工中失水或受震动，土层结构易受破坏，承载力减少易引起地面或建筑物下沉。图1 左线站台隧道地质剖面图二轻楼下左线站台隧道洞身所通过的岩土层重要为岩石中风化带和岩石微风化带，隧道顶大部分通过岩石强风化带，局部通过岩石全风化带，隧道采用马蹄形复合式衬砌结构形式。超前支护采用42超前小导管，初期支护采用C25、S6喷射混凝土、格栅钢架联合支护，边墙设25砂浆锚杆，二次衬砌采用600厚C30、S10钢筋混凝土。原设计为CRD矿山法开挖，由于受中铁隧道局盾构过站影响，现修改为“先隧后站”法施工，即盾构机先行通过，然后破除管片，进行扩挖形成站台隧道。三、具体施工工艺基本方案是2施工竖井开挖到位后，边回填边进行与竖井相接处洞门的破除和格栅架立。待回填到满足盾构过站高度后盾构过站，盾构过站后挖出竖井内部分回填土到预定高度，由2竖井沿线路走向进行管棚和袖阀管的施工，注浆加固完毕后进行管片拆除和扩挖，盾构管片和站台隧道的相对位置见图2。图2 2竖井、注浆加固、C断面站台隧道位置关系图1、盾构推动为保证地表安全，盾构推动采用土压平衡模式，在掘进过程中必须严格控制盾构姿态和出碴量、保持合理仓压力和出浆量，避免盾构掘进时导致线路外围地层发生较大的松动；盾构进入暗挖站台隧道后开始有计划偏离线路中线，每米偏离46cm，偏离60cm后维持不变，在接近端头30m处开始回归中线拼装；为利于后续管片的拆除，管片采用通缝拼装，同时在顶部多设注浆孔，盾构通过后即对暗挖站台范围以及两端外侧各二十环管片进行补充注浆，保证管片注浆饱满和加强站台隧道开挖过程的防水。2、超前大管棚注浆在左线站台隧道管片扩挖前运用2施工竖井，在距隧道拱部30cm、150度范围内沿隧道纵向布设大管棚注浆，其实质是在拟开挖的左线站台隧道拱圈外弧线上, 预先设惯性力矩较大的厚壁钢管,这样通过注浆加固围岩, 拱顶以上被加固密实, 形成结实体, 整体稳定性增大, 加之管棚的临时支护作用, 可达成抱负的开挖条件作用, 防止土层坍塌和地表下沉, 以保证掘进和后续支护工艺安全运作。2.1大管棚设计参数管棚采用108mm 、壁厚 5mm 的热轧无缝钢管，管棚环向定位沿开挖轮廓线外放300mm，环向间距450mm，外插角0.30.5度，长度70m。计算数量为24根，总长度1680m；受限于竖井的净空宽度，单节管棚长度3m，管棚钢管采用丝扣连接，扣长120mm，为避免相邻钢管接头在同一里程，长管棚前端第一节采用两种不同长度规格，单号第一根打3m钢管，双号第一根打2m钢管。注浆浆液采用425普通硅酸盐水泥浆，水灰比为0.5:11：1，注浆压力为0.41.0MPa。2.2管棚施工1)、测量放线、钻机定位：测量班按C断面设计轮廓外放30cm并按45cm间距标出孔位，用专用开孔钻机开出长约300mm-1000mm的158孔位,移动HTC-100型水平定向钻机并调整到位，竖井的喷砼支护可以作为管棚施工的导向墙。施工准备开挖周边放样布孔管棚钻机就位安装钻杆（钢管）一节钻孔结束接长钻杆（钢管）钻机退回原位继续钻进钻至设计长度钢管内注水清洗下一根管棚钻进钻进结束注浆隧道开挖图-3管棚施工工艺流程图2)、钻孔及安装钢管：（1）根据施工工艺采用现有管棚（钢管）当钻杆，每根管在下坑前必须进行质量检查。管材不得有弯曲，丝扣四周壁厚均匀，丝扣完好合格。管材内的铁屑、赃物及锈皮等必须清除干净。下坑时避免与硬物相碰，以免损伤管扣。连接套钢管在专用的管床上加工好丝扣，丝扣螺纹长度不少于120mm。 (2）施工中的钢管在安装前必须逐孔逐根进行编号，按编号顺序接管钻进、不得混接。钢管节段间用12cm丝扣连接，钻进时，节长采用3m管节。钢管管棚钻到位后，钢管端头用钢板焊接，钢管与壁间隙用速凝水泥或其它材料堵塞严密，以防浆液冒出。堵塞时设立进浆孔和排气孔。相邻管棚接头必须错开1m。(3)钻头直径选用127mm;施钻时，顶紧掌子面，提高施钻精度。钻机开孔时钻速宜低，钻深至20cm以后转入正常钻速；钻进过程中导向技术人员随着不断钻进，必须时刻观测探头角度变化情况，角度偏差大于0.3时，应及时纠偏。当纠偏无效、偏差大于0.6时，应停止钻进，及时报告项目经理，研究对策后再施工。现场须及时进行导向数据记录和钻具前端长度及每次加管长度具体记录；不断调整钻机钻进方向。(4)第一节钻杆钻入岩层尾部剩2030cm时钻进停止，用两把管钳人工卡紧钻杆，钻机低速反转，脱开钻杆,钻机沿导轨退回原位,人工装入第二节钻杆，并在钻杆前端安装好联接套，钻机低速送至第一根钻孔尾部，方向对准后联接成一体,每次接长，按上述方法进行。(5）接长管件应满足管棚受力规定，相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一截面受力，采用奇数孔第一节长3m，偶数孔第一节节长2m，以后每节均为3m以此方法将相临近管接头错开。 (6）施工完毕后对每根管进行清孔解决，防止杂物堵塞在管内导致后续管棚注浆工作无法开展。5)、注浆：(1）注浆前先检查管路和机械状况，确认正常后做压浆实验，拟定合理的注浆参数，方可以施工。(2）注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖层较薄部位有无串浆现象，如发生串浆，应立即停止注浆或采用间歇式注浆封堵串浆口，也可采用麻纱、木楔、快硬水泥砂浆或锚固剂封堵，直至不再串浆时再继续注浆。注浆过程中压力如忽然升高，也许发生堵管，应停机检查。(3）注浆采用单液注浆，采用425#普通硅酸盐水泥浆，水灰比为0.5：11：1，扩散半径0.4m，注浆压力0.41.0Mpa，并采用管内注浆方式保证注浆能充足填充至围岩内。水泥浆液进浆量很大，压力长时间不升高，应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，停留时间不超过混合浆的凝胶时间。(4）注浆压力达成1Mpa，并持压5min以上，注浆浆液达成设计80%以上时，可停止注浆，并及时封堵注浆口，防止空气进入管内。(5）注浆过程应派专人负责，填写注浆登记表，具体记录注浆时间、浆液消耗量及注浆压力等数据，观测压力表值，监控连通装置，避免因压力猛增而发生异常情况。并针对现场也许出现的特殊情况，做出相应应急措施。(6）注浆顺序：每施工完一根管棚，立即注浆。2.3施工工艺流程施工工艺流程：测量放线设备组装调试埋设孔口管调试钻机（方位、倾角）钻具组装钻进冲洗液循环导向钻进孔斜测量导向钻进直至设计深度终孔清孔安管注浆移至下一孔位。3、袖阀管注浆既运用2施工竖井，在距隧道拱部120度范围内沿隧道纵向布设两环水平袖阀管，由于袖阀管注浆对裂隙水较丰富、透水性较强的地段具有更大的优势，作为大管棚注浆的补充和加强，运用水平袖阀管注浆对隧道拱部岩体进行注浆，填充岩体大管棚之间的裂隙形成一道止水环，减少地下水的过量流失。3.1袖阀管设计参数第一排袖阀管沿C断面设计开挖轮廓线外放130cm、环向110cm间隔布设；第二排外放270cm、环向140cm拱部120度范围内设立。外插角0.30.5度，单根长度70m，设计20根，总长度1400m。重要由袖阀注浆管、花管、心管组成：袖阀注浆管为每节长3330mm、50mm的硬质PVC管，注浆管分A、B两种，A种注浆管上未开设溢浆孔，B种注浆管上开有8mm的溢浆孔6个，在B种注浆管有孔部位外面紧紧地套着抗爆破压力为1.0 MPa的橡胶套，橡胶套覆盖着溢浆孔，注浆时，浆液可以通过溢浆孔进入地层，而地层中的水和颗粒难以进入注浆管中，从而达成注浆管的单向阀作用（详见图4）。 图4 袖阀注浆管示意图注浆花管采用直径22mm的焊接钢管加工，一般长0.61 m，其四周均匀地布设1218个8mm的泄浆孔。花管两端各加上34个止浆橡胶皮碗，以形成阻浆塞，起到止浆作用。注浆心管采用22mm焊接钢管加工，每节长2 m。重要起输送浆液作用，与注浆花管采用丝扣连接。注浆浆液采用水泥浆，灌浆按先稀后浓的原则注浆，注浆过程中根据灌浆压力或吸浆率的变化情况，适时地调整浆液的稠度，使岩层的大小缝隙既能灌饱，又不浪费。袖阀管注浆的浆液配比即水灰比现场采用1：0.5、1：1两种。3.2袖阀管施工1）、测量布线、钻机就位：测量班按C断面设计轮廓外放130cm、270cm间距110cm、140cm标出孔位，用专用开孔钻机开出长约300mm-1000mm的158孔位,移动HTC-100型水平定向钻机并调整到位，竖井的喷砼支护可以作为袖阀管施工的导向墙。2)、钻孔：(1)为便于安装袖阀管，钻头直径选用120mm;施钻时，顶紧掌子面，提高施钻精度。钻机开孔时钻速宜低，钻深至20cm以后转入正常钻速；钻进过程中导向技术人员随着不断钻进，必须时刻观测探头角度变化情况，角度偏差大于0.3时，应及时纠偏。当纠偏无效、偏差大于0.6时，应停止钻进，及时报告项目经理，研究对策后再施工。现场须及时进行导向数据记录和钻具前端长度及每次加管长度具体记录；不断调整钻机钻进方向。(2)第一节钻杆钻入岩层尾部剩2030cm时钻进停止，用两把管钳人工卡紧钻杆，钻机低速反转，脱开钻杆,钻机沿导轨退回原位,人工装入第二节钻杆，并在钻杆前端安装好联接套，钻机低速送至第一根钻孔尾部，方向对准后联接成一体,每次接长，按上述方法进行。(3)换钻杆时，要注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心水孔是否畅通等，不符合规定的应更换，以保证正常作业；为防止钻杆在推力和振动力双重作用下钻杆上下颤动，导致钻孔不直，钻孔时应把扶直器套在钻杆上，随钻杆钻进向前平移。3）、下管、注套壳料：袖阀管采用48硬质PVC管,注浆孔开孔间距为330mm,开孔处管外紧箍橡胶套,覆盖注浆孔, 袖阀管的底端头用土工布等物包紧扎死,防止套壳料进入袖阀管；人工把袖阀管送入钻孔内,插至孔底,并尽量使袖阀管垂直和位于孔中央,退出钻杆；然后把配制好的套壳料通过40铝塑管送入孔内,边注套壳料边退管；套壳料注入完毕后,孔口2.0m范围内采用速凝水泥砂浆封堵，以防止注浆过程中浆液溢出现象发生；封壳料由水泥、粘土和水配制而成，其配比范围为水泥粘土为 1 2 1 3 ，干料水为 1 1 1 1.5，塑性指数为1530,实际参数根据现场实验拟定 。袖阀管结构示意图见图-34）注浆：待封壳料达成0.3Mpa时开始第一轮注浆,注浆采用带有双向密封装置的专用注浆枪和BW-250型双液注浆泵，并配备高压注浆管路系统和制浆设备。注浆从里而外逐段进行，注浆压力1.01.2Mpa,每段注浆长度称为注浆步距；花管长度为注浆步距长度。注浆步距一般选取0.51 m，这样可以有效地减少地层不均一性对注浆效果的影响。对于砂层，注浆步距宜选用低值；对于砂卵石或破碎岩层，注浆步距宜选用高值。注浆过程中，每段注浆完毕后，由里向外移动一个步距的心管长度。每完毕34 m注浆长度，要拆掉一节注浆心管，直到注浆结束。5）注浆过程应派专人负责，填写注浆登记表，具体记录注浆时间、浆液消耗量及注浆压力等数据；及时整理资料，经常分析对比相邻注浆孔和相邻排注浆孔的注浆流量，注浆压力和注浆量等参数，根据各参数的变化情况估计注浆效果，是否进行第行第二次注浆。6)清孔：注浆结束后，用低压水清洗袖阀管，冲掉管内残余水泥浆，并在注浆管上盖上闷盖，以便于复注施工（工艺流程见图5）。3.2施工工艺流程 图5 袖阀管施工流程图4、站台隧道扩挖方案总体方案按“超前袖阀管预注浆加固和超前管棚护顶下、采用台阶法扩挖”，先施工上台阶，后分节拆除管片施作下台阶的思绪实现“先隧后站”施工。具体施工方法为：上台阶采用微台阶法施工，以起到快速封闭的作用，上台阶拱脚处设坎肩将上台阶初期支护座于微风化岩上。上台阶成型后在坎肩支护下，分节拆除管片，分侧施工下台阶，直至成环，管片和隧道相对结构见图6。通过现场调查和隧道局提供的有关数据，盾构管片中线自进站台隧道开始偏离线路中线，到ZDK14+899.255达成50.8cm后逐渐回调，至ZDK14+954.875调回。在站台隧道范围内偏移线路中线（1.950.8cm）。管片距C断面左侧开挖轮廓254.8303.7cm，距右侧开挖轮廓50.799.6cm，距拱部开挖轮廓223cm，距底部137cm。图6 管片与隧道位置平面图4.1施工工艺盾构过站后，由于管片的存在，必须拆除管片扩挖成暗挖站台隧道。C断面暗挖站台隧道高9684mm，高9568mm，管片外边沿距暗挖隧道开挖外边沿最小空间为507mm。通过实地考察，在盾构推动过程中管片不是严格的按通缝拼装，而是三榀通缝、一榀调整，以安装电线及风水管线。针对这种情况我们的扩挖方案上台阶2步开挖高度进行局部调整（分为A、B两种，扩挖及管片拆除环节见图7）A型 B型图7 盾构拆除及隧道扩挖环节示意图扩挖运用2施工竖井作为工作面由南向北和由北向南依次推动进行，采用台阶法开挖，上下台阶长度控制在46m左右。隧道拱部土方采用人工开挖上半断面，每0. 50.7m一循环。开挖后掌子面立即喷C20早强混凝土临时封闭，下部围岩开挖采用机械开挖或小药量局部爆破。上台阶开挖时采用两步微台阶法开挖，开挖顺序见图7，整个断面分为两部开挖，扩挖前完毕管棚及袖阀管的注浆工作，运用2施工竖井在隧道拱部150度范围内施工超前小导管注浆。4.1 上台阶1步扩挖人工配合机械进行上台阶1步土方的开挖，机械难以开挖时采用小药量局部爆破，每0.51.0m为一循环，开挖后及时架立格栅、喷射混凝土封闭。4.2 上台阶2步扩挖1步开挖3m后，开挖2步时在上台阶拱脚位置设立75cm宽的坎肩，坎肩运用锁脚锚管和加强钢筋与格栅钢架焊接，与初支喷射砼一起施工，连为一个整体，形成一道类似于梁的支撑平台，稳定支撑上部初支，控制隧道上部初支的沉降。上台阶的开挖高度、格栅长度视管片的纵向接缝位置而定，现场根据管片的拼接形式，上台阶2步的开挖高度有所不同，开挖长度控制在3m，方便拆除管片。4.3 管片拆除管片拆除前，必须停止盾构的推动并拆除左线站台隧道范围内的轨道及管线。拆除管片的起始位置为2竖井，第一、二环管片采用直接破除的方法，然后把临时支架推入盾构管片内，在后续拆除工作中，临时支架既是工作平台，又对管片内部进行支撑加固，防止意外的发生。临时支架长2.8m，高4.0m，最大宽度5.0m；采用20的槽钢焊接而成，上部运用枕木撑住管片。拆除上部K管片时，支架到达预定位置后，操作工人拆除需拆除管片的连接螺栓，然后用挖掘机吊出；由于管片标准块重达4.2吨，必须采用PC220及以上的挖机起吊，然后后退至已扩挖位置放好。上部剩余管片（B、F块）运用临时支架的手动葫芦进行拉松，由上部吊出；然后在支架保护下松开下部A1、A2、A3管片的连接螺栓， 向前顶推临时支架到达下一管片位置，运用挖机拆除剩余管片。为方便起吊和保障安全，采用专用夹具固定管片，专用夹具为现场按实际情况加工，可直接穿入管片螺栓孔固定。4.4 下台阶扩挖下台阶扩挖滞后上台阶开挖3m，待管片拆除后分左右两步进行，左右错开1.5m；一方面开挖靠近左侧边墙面积较大部位，架立格栅、喷砼后进行剩余部位的开挖支护。隧道扩挖及管片拆除顺序见附图。 四、安全及质量控制1、安全管理贯彻安全第一和防止为主的方针，强调“领导是关键、教育是前提、设施是基础、管理是保证”。具体做到以下几点：（1）必须专人负责安全工作，项目有专人负责安全管理工作，每个施工队设有专职安全员，负责施工中的安全监督工作。遵守有关施工规范，以及国家、铁道部现行有关技术标准和规则、规程等规定、指标。（2）参与施工的领导干部、技术人员、管理人员、操作工人，都必须遵守干部的“责任制”与“工作的岗位责任制”熟悉安全生产的管理和操作规程，贯彻：“安全第一”和“防止为主”的方针。建立“安全网”及开展事故预想活动。（3）加强施工技术管理，合理安排工序进度和关键工序的作业循环，组织均衡生产，避免交叉作业。（4）进行安全技术教育、制订相应的措施；做好技术、安全交底，严格技术管理。各种机械电力设施、安全防护装置与用品，必须按规定进行定期检查，实验和平常检查，不符合规定的严禁使用。（5）所有进入工地的人员，必须按规定戴好防护用品，遵章守纪听从指挥；同时加强安全保卫，严禁闲杂人员进入。2、质量控制措施坚持“科学设计、认真施工、严格检查”三项重要环节，使设计施工达成圆满结合。（1）为保证注浆加固质量，除应遵循规范中规定外，还应根据不同岩层的实验数据，认真分析注浆参数和岩性的匹配效果，积极总结经验，不断提高注浆加固效果。现场技术人员对钻机布设、钻孔、下管、封壳、注浆全过程监控，记录各施工数据，以备分析（2）在注浆、扩挖过程中，测量监控人员加大对二轻综合楼、地面和地下水位的沉降观测频率，及时反馈监测结果，指导扩挖施工。（3）所有施工人员明确各自的分工和职责，严格按设计方案、施工顺序施工。有关附图：图8 临时支架及与管片位置示意图 （cm） 图9 A型管片拆除及扩挖顺序示意图 1 图10 A型管片拆除及扩挖顺序示意图 2图11 A型管片拆除及扩挖顺序示意图 3图12 A型管片拆除及扩挖顺序示意图 4图13 A型管片拆除及扩挖顺序示意图 5图14 B型管片拆除及扩挖顺序示意图 1图15 B型管片拆除及扩挖顺序示意图 2图16 B型管片拆除及扩挖顺序示意图 3图17管片拆除及扩挖顺序剖面图