隧道過風井施工方案一、工程概況1.1項目背景本工程為城市軌道交通區(qū)間隧道施工，線路全長約2.1km，區(qū)間中部設置1座中間風井，兼作施工豎井及后期運營通風設施。風井位于規(guī)劃地塊內(nèi)，周邊無既有建（構(gòu)）筑物，西側(cè)55m處為福永河（河寬36m），地下管線密集，需嚴格控制施工對周邊環(huán)境的影響。1.2風井結(jié)構(gòu)設計主體結(jié)構(gòu)：地下三層框架結(jié)構(gòu)，長32m、寬26m，深28m，采用明挖法施工，圍護結(jié)構(gòu)為Φ1000mm鉆孔灌注樁+Φ600mm旋噴樁止水帷幕。洞門布置：風井兩端分別與盾構(gòu)隧道連接，設4個盾構(gòu)接收/始發(fā)洞門（左線、右線各2個），洞門直徑6.5m，中心里程ZDK36+196.958。附屬設施：包含1個新風亭、2個活塞風亭及1個緊急疏散口，風亭基礎采用Φ800mm鉆孔灌注樁。1.3地質(zhì)與水文條件地層分布：從上至下依次為素填土（厚1.2m）、淤泥質(zhì)黏土（厚3.5m）、砂質(zhì)黏性土（厚8.7m）、中風化花崗巖（厚>15m），地下水位埋深2.3m。不良地質(zhì)：洞門段存在2.5m厚松散砂層，滲透系數(shù)1.2×10?3cm/s，易發(fā)生涌水、坍塌。二、洞門加固方案2.1加固范圍與參數(shù)針對洞門段松散砂層及地下水問題，采用“Φ108大管棚+袖閥管注漿”復合加固方案：管棚設計：沿洞門開挖輪廓線外放300mm布置，環(huán)向間距300mm，共36根，長度22m，外插角1°，采用Φ108mm×6mm無縫鋼管，管身鉆Φ10mm注漿孔（梅花形布置，間距200mm），尾部2m為止?jié){段。袖閥管注漿：管棚加固范圍外擴1m，采用Φ52mm袖閥管，間距0.6m×0.6m（梅花形），加固深度12m（隧頂以上3m至隧底以下2m），漿液為水泥-水玻璃雙液漿（水灰比1:1，水玻璃濃度35°Be’，注漿壓力0.3~0.5MPa）。2.2施工工藝2.2.1管棚施工導向墻施工：立模澆筑C25混凝土導向墻（厚500mm），預埋Φ127mm導向管（與管棚設計角度一致）。鉆孔與頂進：采用XY-2地質(zhì)鉆機鉆孔，鉆桿直徑Φ121mm，終孔后頂進Φ108mm鋼管，絲扣連接，每節(jié)長3m，采用水平測斜儀控制偏斜（允許偏差≤100mm）。注漿作業(yè)：分段后退式注漿，每段長2m，注漿結(jié)束標準為“壓力達0.5MPa并穩(wěn)壓30min”，單孔注漿量≥1.2m3。2.2.2袖閥管注漿成孔：采用Φ110mm鉆頭鉆孔，垂直度偏差≤1%，孔深超加固范圍0.5m。下管與注漿：插入Φ52mm袖閥管（帶止?jié){塞），采用雙液注漿泵分段注漿，注漿壓力由低至高分級控制，單孔注漿量根據(jù)地層孔隙率計算確定。2.3加固效果檢測抽芯試驗：加固完成7d后，鉆取芯樣檢測無側(cè)限抗壓強度（≥0.8MPa）及滲透系數(shù)（≤1×10??cm/s）。地質(zhì)雷達掃描：對加固區(qū)進行雷達掃描，確保無空洞、松散區(qū)。三、施工方案比選根據(jù)風井跨度（32m）及工期要求，對三種過風井方案進行比選：方案工藝要點優(yōu)點缺點適用性二次始發(fā)過站盾構(gòu)整體平移+反力架二次始發(fā)負環(huán)管片用量少（僅6環(huán)），成本低反力架安裝精度要求高（軸線偏差≤5mm）推薦方案（工期緊、風險低）整環(huán)管片通過風井內(nèi)拼裝3環(huán)臨時管片，盾構(gòu)直接推進施工速度快（3d完成）臨時管片拆除難度大，成本增加20%地質(zhì)穩(wěn)定、空間充足時選用半環(huán)+整環(huán)管片通過先拼半環(huán)管片（下部），再拼整環(huán)管片管片受力均勻，拆除方便需定制異形管片，準備周期長小斷面風井（寬度<20m）結(jié)論：采用二次始發(fā)過站方案，通過盾構(gòu)整體平移（頂推距離30m）及反力架加固，實現(xiàn)安全、經(jīng)濟過站。四、施工準備4.1場地與設備準備場地布置：風井內(nèi)劃分盾構(gòu)接收區(qū)（北端正線）、平移區(qū)（中部）、始發(fā)區(qū)（南端正線），設置2臺50t龍門吊（跨度30m）用于管片及材料吊裝。設備配置：盾構(gòu)機：選用土壓平衡盾構(gòu)機（開挖直徑6.28m，總推力3991t，扭矩6650kNm）；平移系統(tǒng)：2臺300t液壓千斤頂（行程1.5m）、鋼導軌（P50鋼軌，長12m/根）、弧形導臺（C30混凝土，半徑3.15m）。4.2技術(shù)準備測量復核：采用全站儀（測角精度0.5″）復測洞門中心坐標、高程，偏差控制在±10mm內(nèi)；導臺施工：在風井底板澆筑弧形混凝土導臺（厚800mm），預埋P50鋼軌（軌距1.8m），導軌頂面弧度與盾構(gòu)外殼匹配（誤差≤2mm），導臺兩側(cè)設200mm高防滾擋塊。4.3安全準備應急預案：編制涌水、坍塌、盾構(gòu)機姿態(tài)失控專項預案，配備2臺Φ150mm水泵（揚程30m）、500m沙袋及應急注漿設備；監(jiān)測布置：在風井周邊20m范圍內(nèi)布設12個沉降觀測點，監(jiān)測頻率1次/2h，預警值30mm。五、盾構(gòu)過風井施工流程5.1施工總流程盾構(gòu)接收→主機平移→反力架安裝→二次始發(fā)→風井結(jié)構(gòu)恢復，總工期15d（不含準備時間）。5.2關(guān)鍵工序控制5.2.1盾構(gòu)接收（D1~D3）洞門破除：采用“靜態(tài)爆破+人工風鎬”分區(qū)分層破除，先破除上半環(huán)（120°范圍），安裝橡膠簾布+扇形鋼板密封，再破除剩余部分，同步噴射C20混凝土封閉掌子面。主機接收：盾構(gòu)機推進至刀盤進入風井1m后停機，拆除螺旋輸送機，安裝臨時密封蓋，同步監(jiān)測盾構(gòu)姿態(tài)（垂直偏差≤30mm）。5.2.2盾構(gòu)平移（D4~D6）主機分離：拆除盾構(gòu)機與后配套拖車連接管線，采用2臺50t千斤頂將主機頂推至平移軌道（導臺），安裝防傾覆支撐（間距3m）。頂推平移：在主機兩側(cè)對稱布置2臺300t千斤頂，同步頂推（速度5cm/min），每推進1.5m換行程，實時監(jiān)測平移軸線偏差（≤10mm），累計平移30m至始發(fā)洞門1m處。5.2.3二次始發(fā)（D7~D12）反力架安裝：采用“型鋼+混凝土”復合反力架，由3道Φ609mm鋼支撐（間距1.5m）及C30混凝土后座（厚1.2m）組成，反力架中心線與隧道軸線偏差≤5mm。負環(huán)拼裝：拼裝6環(huán)負環(huán)管片（全環(huán)），管片與反力架間設20mm厚軟木襯墊，采用M30螺栓連接，同步注漿填充管片與導臺間隙（注漿壓力0.2MPa）。始發(fā)推進：盾構(gòu)機刀盤轉(zhuǎn)動（轉(zhuǎn)速1.2r/min），推進速度控制在20mm/min，土倉壓力維持0.15~0.2MPa，同步監(jiān)測洞門密封滲漏情況。5.2.4風井結(jié)構(gòu)恢復（D13~D15）臨時管片拆除：待盾構(gòu)機完全進入?yún)^(qū)間隧道后，采用液壓剪拆除負環(huán)管片，保留管片螺栓孔，采用微膨脹混凝土（C40，P8）回填孔洞。結(jié)構(gòu)施工：施作風井中板、頂板及風亭基礎，風井與隧道接口處設Φ300mm柔性防水套管。六、質(zhì)量與安全控制6.1質(zhì)量控制標準管棚施工：鉆孔偏斜率≤0.5%，注漿飽滿度≥95%；盾構(gòu)平移：軸線偏差≤10mm，高程偏差≤5mm；管片拼裝：環(huán)向錯臺≤5mm，接縫滲漏量≤0.1L/(m·d)。6.2安全保障措施地下水位控制：施工期間保持風井內(nèi)水位低于作業(yè)面1.5m，設置3處集水井（Φ800mm，深2m）；吊裝作業(yè)：龍門吊設置限位器、重量傳感器，吊裝半徑內(nèi)嚴禁站人，風速≥10.8m/s時停止作業(yè)；用電安全：采用TN-S接零保護系統(tǒng)，配電箱設防雨罩及漏電保護器（動作電流≤30mA）。七、施工進度計劃工序工期（d）關(guān)鍵節(jié)點洞門加固14管棚施工完成、注漿檢測合格盾構(gòu)接收3主機進入風井、姿態(tài)穩(wěn)定盾構(gòu)平移3主機就位、軸線復測合格二次始發(fā)6負環(huán)拼裝完成、盾構(gòu)始發(fā)掘進風井結(jié)構(gòu)恢復3臨時管片拆除、防水施工完成八、應急預案8.1涌水事故征兆：掌子面滲水量突增（>5m3/h），水位下降速度>0.5m/h；處置：立即啟動備用水泵，同步向土倉注入膨潤土（濃度10%），關(guān)閉螺旋輸送機閘門，必要時采用雙液注漿（水灰比1:1，初凝時間30s）封堵。8.2盾構(gòu)姿態(tài)偏移征兆：平移軸線偏差>15mm，主機傾斜角>3°；處置：停止頂推，調(diào)整千斤