地下暗挖施工主洞施工方案.doc

暗涵主洞开挖支护施工方案
一、工程概述
南水北调（中线）西四环暗涵应急供水工程第七标段起点桩号为中8+900.000（坐标X＝308247.685，Y＝492930.092），终点桩号为10+750.000（坐标X＝310089.218，Y＝493047.263），总长度为1850m，其中包括竖井2座（1座为永久检修井），排水检修井1对，通气孔3对。 暗涵涵身为圆形，开挖直径为5.2m，初衬为30cm厚喷射混凝土，二衬为30cm厚模筑混凝土，衬砌后直径为4.0m。
开挖施工工区分为两个大的施工区，即以9#竖井和9#施工廊道为中心的A施工区，以10#竖井和10#施工廊道为中心的B施工区；按照暗涵涵身的左右线分为①～⑧号子施工区。施工区的具体布置详见施工区布置图（图1）。
9#竖井和9#施工廊道（A施工区）、10#竖井和10#施工廊道（B施工区）作为两个开挖施工区同时进行开挖，9#施工廊道开挖完成后，在马头门支护完成后即进行A施工区的①、④子施工区施工；同时在10#施工廊道开挖完成后，施工B施工区的⑤、⑧子施工区；当①、④、⑤、⑧子施工区前进距离满足15.6m后即进行A施工区的②、③子施工区和B施工区的⑥、⑦子施工区施工。

暗涵的施工通道有2条：9#竖井和10#竖井。待竖井廊道开挖支护施工完成后，即可进行马头门开挖支护，进行然后暗涵的开挖支护。暗涵为双洞平行布置，两条平行暗涵相距较近，不能同步进行开挖，须错开20m。每条相向开挖支护的施工作业面，在临近贯通时，应保留11m的安全距离，从一端开挖贯通，严禁两端同时相向开挖，并对其中一端开挖工作面进行注浆喷砂浆封闭处理，同时还应加强围岩的加固与监控监测。
二、施工方法
采用浅埋暗挖法，严格按照“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的原则施工，支护类型有超前小导管注浆、锁脚锚杆、架立格栅钢架、安装钢筋网片、掌子面喷浆封面、掌子面注浆、喷混凝土、临时钢支撑等，根据设计图纸，视开挖揭露的地质情况，结合以往施工经验，不同部位分别采用相应的支护类型。
三、施工布置
1、施工供风
由9#、10#竖井横通道开挖支护形成的供风主管，在马头门部位分支为4根DN50无缝钢管，接至暗涵主洞四个工作面，沿途间隔10~15m焊接多个1寸闸阀，管路沿开挖方向延伸加长。
2、施工供水
由9#、10#竖井横通道开挖支护形成的供水主管，在马头门部位分支为4根DN25无缝钢管，接至暗涵主洞四个工作面，沿途间隔10~15 m焊接1个1寸闸阀，管路沿开挖方向延伸加长。
3、施工用电
业主提供500kVA的电源到9#、10#竖井施工围挡内，施工用电在业主提供的电源引线。通过空气开关，在马头门部位将主电路分流为4个支路，满足四个暗涵主洞工作面用电需要，并沿开挖方向延伸加长。
洞内动力用电：动力用电采用四根4mm2铅芯线输送，供电线路沿洞壁中线布置。
洞内照明：洞内采用36V照明线路，每隔8m设挂钩并布置一盏100W水银灯泡，灯泡距离地面不小于2.5m，在施工设备上采用36V安全电压照明。
4、机械设备布置
主洞施工时，喷浆机和注浆机紧跟工作面，根据主洞施工进度情况推进，输送管路布置在风水管同一侧。喷混凝土时，在竖井外拌合机初拌，通过真空管将拌合料输送到竖井横通道，然后用手推车运到喷浆机附近，真空管路固定在竖井侧壁上。
5 、通风、除尘
每个通道采用2台直径0.8m功率37Kw的轴流式抽风机机械通风，其中1台布置在竖井口，另外1台布置在暗涵主洞施工区交叉口，由通风管串联通风。
通风管在竖井内沿侧壁垂直固定挂设，在横通道、暗涵主洞内沿洞顶固定挂设布置，在暗涵主洞施工区分支为4个通风管，为四个工作面通风，并沿开挖方向延伸。
除尘：喷混凝土后，洞内有大量的粉尘，利用高压水喷雾降尘。
6、 施工通讯
洞内通讯采用有线电铃和有线电话联系，井与井之间采用对讲机联络。
四、时间安排
根据目前的施工进度，计划2005年10月1日进行暗涵主洞土方开挖，具体时间安排见横道图。
暗涵主洞施工计划时间横道图
施工项目
2005年
2006年
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
主洞开挖支护
桩号8+900～9+305

桩号9+305～9+742

桩号9+742～10+180

桩号10+180～10+750

五、施工工艺
1、 马头门施工
暗涵主洞马头门开挖断面为圆形，开挖直径5.2m，喷0.3m挂网混凝土，9#横通道暗涵马头门底板高程为39.79m，10#横通道暗涵马头门底板高程为39.96m。
横通道施工至马头门处，预先从横通道马头门部位并排焊接的两榀格栅中的下榀向主洞马头门顶拱上部水平打入一排Ф25 m m超前小导管，单根导管长2.25m，头部为250～300锥体，端头花管长1m，孔眼6～8mm，每排4孔，交叉排列，孔间距10～20cm，小导管间距30cm，外插角10～150。对洞口段地层进行钻孔注水泥水玻璃双液浆加固，注浆压力一般不超过0.35MPa。
马头门开挖分台阶进行，先破除横通道马头门断面上台阶的初支结构，掌子面环形埋设注浆导管，导管采用内径Ф25mm无缝钢管，长1.2m，外露0.2m，伸入土体1.0m，灌注水泥水玻璃双液浆，注浆终压不大于0.35MPa。掌子面每1m注浆一次，并用M10水泥砂浆封闭。再并排焊接安装两榀钢格栅（首榀拱架为加强钢拱架）的上拱架，及时将锁脚锚管埋设，锁脚锚管为φ42钢管，长2.5m。马头门的上拱架喷混凝土支护后，再破除预留洞口下部初支结构，继续下台阶的施工，并排焊接安装两榀钢格栅的下部拱架，直至完成全断面横通道的初支施工。马头门入门1～2m范围，初支支护步距缩减到40cm。
2、 主洞开挖支护施工
循环施工工艺流程：测量――小导管注浆（每施工2个作业循环注浆一次）――开挖土方――安装格栅钢架、钢筋网片――焊接纵向连接筋――喷C30混凝土——初支背后回填灌浆。
（1）测量
直线段测量：按规范要求控制，将中线点、水准控制点和方向引入暗涵主洞内，每个暗涵主洞内装置3台激光指向仪，两侧的激光仪高度与腰线高度一致，宽度距初支结构20cm左右。同时为保证施工及测量精度，每前进50m应重新装置及调整激光仪。第三台激光仪布置在洞顶，以控制轴线。
渐变段测量：每开挖进尺一步距0.5m，利用全占仪测量放样一次。
（2）小导管注浆
目的：通过超前小导管注浆，加固不良地质地层，达到开挖易成洞、减少超挖和施工安全的作用，同时可以了解施工地层的地质变化情况及地下水情况。
沿圆拱外轮廓，纵向间距100cm，环向间距30cm，仰角10～15°，圆形上拱270°布置注浆孔。采用手风钻或风镐打入内径Ф25mm超前小导管，管壁厚5mm，管长2.25m，头部为25～30º锥体，端头花管1.0m，孔眼6～8mm，每排4孔，交叉排列，孔间距10～20cm。超前小导管外露尺寸不超过管长的10%，每环布孔28个。
掌子面注浆前，喷厚5～10cm混凝土封闭掌子面1m范围，以防漏浆。
无水的中砂及粉细砂地层注浆浆液为改性水玻璃，浆液配合比采用浓度为10~20Be’的水玻璃，10%~20%浓度的稀硫酸，其比例根据所配浆液的PH值=3~4确定。有水的粗砂及砾石地层，灌注水泥—水玻璃双液浆，水泥强度等级不低于32.5，水玻璃浆35Be’，配比采用水泥浆：水玻璃浆=1：1~1：0.6，其中水泥浆的水灰比采用（1~1.5）：1（重量比），灌浆压力不大于0.35MPa，灌浆结束待凝间隔时间不超过1h；每开挖支护进尺1m，沿圆拱壁采用小导管注浆一次。
（3）上台阶环形土方开挖
视开挖揭露的地质情况预留核心土，人工挖装，开挖步距0.5m，开挖进尺100m范围采用人工手推车运到洞口，开挖进尺大于100m时采用2.0m3有轨电车运输到主洞与横通道交叉口，再利用皮带机传送到料斗，10t电葫芦吊运到井外。
暗涵主洞土方开挖检验标准（以主洞长度15m为单位）：

序号
检验部位项目
允许偏差（mm）
1
拱顶标高
0， +20
2
拱底标高
-20， 0

（4）上台阶支护
上台阶支护包括格栅钢架、钢筋网片架立、喷射混凝土。严格按设计要求在车间加工厂制作格栅钢架和钢筋网片，经验收合格后运至施工现场。上台阶土方开挖完成后，及时挂网、架立格栅钢架。支立间距与开挖步距同步，格栅安装应根据激光导向仪测量在腰线和顶拱的控制点支立，保证整榀拱架不扭曲。先距离洞身段顶壁4cm外挂Φ6@100×100mm钢筋网片，内外双层，里层网片距离开挖基础面4cm，外层紧贴钢格栅，预留4cm保护层，并用扎丝绑扎或电焊点焊在钢格栅上，每片上下左右搭接长度不少于100 mm，用扎丝绑紧或电焊点焊在钢格栅上，每片上下左右搭接长度不少于100mm，用扎丝绑紧；然后架立格栅钢架支撑，钢格栅架中心间距500 mm，主洞与廊道相交处5m范围内格栅钢架加密至中心间距400mm。格栅钢架采用角钢钻眼螺栓连接，连接板采用10mm厚角钢，连接板用螺栓拧紧后再用Ф22mm连接筋单面焊接。每榀钢格栅内设Ф22@720mm纵向连接钢筋，四角两侧均设一根；纵向连接筋内外双排，梅花形布置，焊接搭接长度不少于10d，将每榀格栅架连接成一整体。为防止顶拱格栅架立后下沉，布置φ42，L=2.5m的锁脚钢管锚杆。
暗涵主洞格栅安装检验标准：
序号
检验部位项目
允许偏差（mm）
1
格栅钢架对角
小于10
2
格栅钢架高程
±20
3
格栅钢架水平
小于2度
4
格栅钢架间距
±50
5
网片搭接
±20
6
钢筋绑扎焊接
单面不小于10d，双面不小于5d

喷射护壁的施做由下至上顺序进行。喷射混凝土时，喷嘴与基面基本保持垂直，距离0.6~1.0m，每次喷射厚度5～6cm，待初凝后再进行二次喷射，直到达到设计厚度30cm为止。严格按监理工程师批准的混凝土配合比拌制混凝土拌和物，拌和要均匀，外加剂在施工现场利用电子秤称量加入。
暗涵主洞喷射混凝土检验标准：
序号
检验部位项目
允许偏差（mm）
1
喷层厚度
不小于设计厚度
2
混凝土强度
不小于设计强度
3
洞底标高
-20， 0
4
洞身尺寸
0， +20

（5）上台阶核心土开挖
上台阶核心土采用人工方法挖除，手推车或自制有轨电车运输到主洞与横通道交叉口，经皮带传送机传送到料斗，电葫芦吊运到井外。
（6）下台阶土方开挖
人工挖除下台阶土方，尽量减小扰动，出渣方法同上。开挖过程中严格按照图纸要求喷射砂浆封闭掌子面。
（7）下台阶支护格栅钢架、钢筋网架立，喷射混凝土
下台阶支护包括格栅钢架、钢筋网架立，喷射混凝土。下台阶支护安装前应将格栅下虚土及其它杂物清理干净，格栅钢架，钢筋网架立后，及时按设计的强度、厚度喷射混凝土，进行暗涵主洞全断面封闭，确保围岩稳定，防止塌方。
（8）初支背后回填灌浆
回填灌浆采用在喷混凝土前垂直洞身护壁埋入，遇有围岩塌陷，超挖较大等特殊情况时，该部位预埋管数量不得少于2根。预埋管为内径Ф25mm无缝钢管，长度700mm，外露200mm。环向间距:上拱2700范围内，环向间距2.0m；纵向间距1.0m，呈梅花型布置。一衬回填灌浆跟随开挖工作面，并距开挖面5m进行。注浆时一衬混凝土强度应达到设计强度的70%。注浆水泥为大厂P.I42.5普通硅酸盐水泥，浆液配比采用(0.8～1.2)：1，孔隙较大部位采用水泥砂浆，掺砂量不得大于水泥重量的200%，且砂子粒径不得大于2.5mm。灌浆施工自较低的一端开始，向较高的一端推进。灌浆压力为0.2～0.3MPa，单孔注浆压力逐渐上升到规定压力，灌浆孔停止吸浆，延续灌注5min即可结束灌浆。
六、文明施工
1、始终保持在无水的环境下施工作业。
2、保持好洞内空气的流通，完善除尘、通风设备。
3、洞身底板布设污水管，在污水集中的区域配置小型污水泵，以便保持好洞内环境。
七、质量控制措施
1、测量精度要满足要求：中线偏差±3 cm，高程偏差±2cm。
2、超前小导管钻孔角度控制在设计范围内，间排距符合要求，外露尺寸不超过管长的10%。
3、土方开挖：严格执行上台阶环形开挖留核心土体的分步开挖法。
4、钢格栅周边拼装偏差±3 cm，平面翘曲小于2cm；纵向连接的倾斜度≤1 0，上下左右偏差≤50 mm。
5、钢筋网片选用Φ6 mm钢筋制作，焊接间距100~150 mm，搭接长度≥100 mm。
6、喷混凝土时喷嘴与基面基本垂直，距离0.6~1.0m。
7、喷混凝土分层进行：边墙7~10 cm ，拱部5~6cm，厚度30 cm。
八、安全保证措施
1、安排时间给现场施工人员授课，传授基本的安全生产知识以及机械操作规程，以提高人员安全意识和技术水平。
2、安排专职安全员，检查洞内用电情况，决不出现漏电伤人或断电影响施工的现象。
3、在各种机械设备运行中，安排专职人员检查操作面的工作情况，查找和处理隐患。
4、配齐各种防护用具和除尘器具。
5、开挖后钢格栅架、钢筋网片、喷混凝土要及时跟上，避免造成坍塌和人员伤亡。