盾構(gòu)豎井開挖施工綜合技術方案一、工程概況1.1項目背景本工程為城市軌道交通區(qū)間隧道盾構(gòu)施工配套豎井工程，位于城市核心區(qū)繁華路段，豎井設計直徑12.6m，深度38.5m，采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐支護體系，作為盾構(gòu)機接收與始發(fā)的工作井。場地周邊建筑物密集，地下管線復雜，包含給水管、雨水管、燃氣管、電力電纜等12類管線，最近建筑物距離豎井結(jié)構(gòu)僅6.8m，施工環(huán)境高度敏感。1.2工程地質(zhì)條件根據(jù)地質(zhì)勘察報告，場地地層分布自上而下依次為：①素填土層：厚1.2-2.5m，松散狀態(tài)，含建筑垃圾及生活垃圾②黏土層：厚3.5-5.8m，可塑狀態(tài)，地基承載力特征值fak=180kPa③粉質(zhì)黏土層：厚6.2-8.7m，硬塑狀態(tài)，夾薄層粉砂，fak=220kPa④粉細砂層：厚8.5-11.3m，中密-密實，地下水位位于該層頂部，滲透系數(shù)k=3.5×10?3m/s⑤中風化泥巖層：厚12.6-15.8m，單軸抗壓強度12-18MPa，巖體完整性指數(shù)0.651.3主要技術參數(shù)項目具體參數(shù)豎井結(jié)構(gòu)內(nèi)徑12.6m開挖深度38.5m地下連續(xù)墻厚度1.2m連續(xù)墻深度46.8m內(nèi)支撐體系6道鋼筋混凝土支撐+3道鋼支撐盾構(gòu)接收洞門直徑6.2m二、施工總體部署2.1施工分區(qū)將豎井施工劃分為三個功能區(qū)域：A區(qū)（主體施工區(qū)）：直徑12.6m的圓形開挖區(qū)域，作為核心作業(yè)區(qū)B區(qū)（環(huán)形操作區(qū)）：寬度3.5m的環(huán)形區(qū)域，布置施工便道、材料堆放及小型設備停放C區(qū)（輔助設施區(qū)）：布置泥漿處理系統(tǒng)、鋼筋加工棚、混凝土攪拌站及辦公區(qū)，占地面積約800㎡2.2施工流程采用"分層開挖、先撐后挖、限時封底"的施工原則，總體流程如下：施工準備→2.地下連續(xù)墻施工→3.降水井施工→4.第一層土方開挖（0-3m）→5.第一道混凝土支撐施工→6.第二層土方開挖（3-6m）→7.第二道混凝土支撐施工→8.第三至九層土方開挖與支撐施工→9.基底處理→10.鋼筋混凝土底板施工→11.內(nèi)襯結(jié)構(gòu)施工→12.盾構(gòu)接收段施工2.3施工進度計劃總工期控制為180天，關鍵線路如下：地下連續(xù)墻施工：45天降水系統(tǒng)施工：15天土方開挖及支撐施工：90天（日均出土量約280m3）結(jié)構(gòu)封底及內(nèi)襯施工：30天2.4資源配置主要機械設備：液壓抓斗成槽機（1臺，斗容1.2m3）旋挖鉆機（2臺，最大鉆孔直徑2.5m）長臂挖掘機（1臺，最大挖掘半徑18m）小型挖掘機（2臺，斗容0.5m3）龍門吊（2臺，起重能力25t）混凝土輸送泵（2臺，輸送能力60m3/h）勞動力配置：管理人員：12人（含項目經(jīng)理、技術負責人、安全總監(jiān)等）技術工人：65人（含鋼筋工、木工、混凝土工、機械操作工等）普通工人：30人24小時三班制作業(yè)，每班配置35人三、關鍵施工技術3.1地下連續(xù)墻施工3.1.1導墻施工采用"C"型鋼筋混凝土導墻，截面尺寸為1.2m（寬）×1.5m（高），混凝土強度等級C30。施工要點：導墻中心線與連續(xù)墻設計軸線偏差控制在±10mm內(nèi)導墻內(nèi)墻面垂直度偏差≤1/500導墻頂部設置200mm×100mm排水溝，接入場地排水系統(tǒng)導墻施工完成后養(yǎng)護7天，養(yǎng)護期間嚴禁重型機械碾壓3.1.2成槽施工采用液壓抓斗成槽機施工，分三序成槽：先施工Ⅰ期槽段（寬度6.0m），采用跳倉法施工間隔24小時后施工Ⅱ期槽段（寬度3.0m）成槽過程中采用超聲波測壁儀進行垂直度監(jiān)測，每5m深度監(jiān)測一次，垂直度偏差控制在1/300以內(nèi)槽段接頭采用工字鋼接頭形式，接頭處設置雙道止水帶3.1.3鋼筋籠制作與吊裝鋼筋籠分兩節(jié)制作，第一節(jié)長25.8m，第二節(jié)長21.0m鋼筋保護層厚度70mm，采用定制混凝土墊塊，每平米布置4塊吊裝采用250t汽車吊主吊+150t汽車吊副吊的雙機抬吊工藝鋼筋籠入槽時垂直度偏差控制在0.5%以內(nèi)，就位后采用扁擔梁固定3.1.4混凝土澆筑采用C35P8抗?jié)B混凝土，坍落度控制在180±20mm導管布置：每槽段設置3根直徑250mm的澆筑導管，導管間距≤3m澆筑速度：首罐混凝土量≥8m3，保證導管埋深≥1.5m，后續(xù)澆筑速度控制在3-5m3/h混凝土面上升速度≥2m/h，相鄰導管混凝土面高差≤0.5m3.2降水工程施工3.2.1降水系統(tǒng)設計采用"管井降水+輕型井點"聯(lián)合降水方案：管井設計：沿豎井周邊布置8口降水井，井深52m，井徑600mm，內(nèi)置Φ273mm橋式濾水管輕型井點：在地下連續(xù)墻外側(cè)3m處布置環(huán)形輕型井點，間距1.2m，濾管長度1.8m觀測井：設置4口觀測井，監(jiān)測降水效果及周邊水位變化3.2.2管井施工工藝成孔：采用旋挖鉆機鉆孔，泥漿護壁，孔徑600mm，垂直度偏差≤1%清孔：鉆孔完成后采用空壓機洗井，直至返水含砂率≤1/10000下管：采用Φ273mm鋼管，濾水管段外包雙層濾網(wǎng)（80目+120目）填礫：填入2-5mm石英砂濾料，填至濾管頂部以上2m封孔：上部采用黏土球封孔，封孔深度≥5m3.2.3降水運行控制降水井開啟順序：先開啟外層管井，3天后開啟內(nèi)層井點水位控制：將地下水位控制在開挖面以下1.5m，水位降深精度±0.3m降水運行參數(shù)：單井出水量控制在15-20m3/h，真空度維持在0.06-0.08MPa降水監(jiān)測：每4小時記錄一次水位、流量數(shù)據(jù)，繪制水位降深曲線3.3土方開挖施工3.3.1分層開挖參數(shù)采用"分層、分段、對稱、限時"的開挖原則，共分為9層開挖：開挖層數(shù)開挖深度(m)開挖厚度(m)對應支撐開挖方式10.0-3.03.0第一道混凝土支撐機械全面開挖23.0-6.03.0第二道混凝土支撐機械全面開挖36.0-9.53.5第一道鋼支撐扇形分段開挖49.5-13.03.5第二道鋼支撐扇形分段開挖513.0-16.53.5第三道混凝土支撐分層分塊開挖616.5-20.03.5第三道鋼支撐分層分塊開挖720.0-23.53.5第四道混凝土支撐預留核心土開挖823.5-27.03.5第四道鋼支撐預留核心土開挖927.0-38.511.5第五、六道支撐中心島法開挖3.3.2特殊土層開挖工藝針對④粉細砂層（厚8.5-11.3m）的開挖：采用"短段開挖、快挖快撐"工藝，每段開挖長度≤6m，開挖時間控制在8小時內(nèi)開挖面采用1:1.5放坡，坡面鋪設Φ8@150×150mm鋼筋網(wǎng)+50mm厚C20噴射混凝土護面配備2臺大功率抽水泵（流量50m3/h），預防突水涌砂每開挖0.5m進行一次邊坡穩(wěn)定性觀測，發(fā)現(xiàn)滑移跡象立即停止開挖并采取加固措施3.3.3土方運輸系統(tǒng)垂直運輸：2臺25t龍門吊，配備4個6m3吊斗，提升速度25m/min水平運輸：4臺15t自卸汽車，運輸路線沿環(huán)形便道單向循環(huán)棄土場：距離施工現(xiàn)場5.8km的指定棄土場，日均運輸車次約45趟出土效率：高峰期日出土量達320m3，滿足進度要求3.4支撐體系施工3.4.1鋼筋混凝土支撐施工支撐形式：環(huán)形+輻射狀組合支撐，環(huán)梁截面1.2m×1.5m，輻射梁截面0.8m×1.2m模板體系：采用18mm厚酚醛覆膜膠合板，50×100mm方木背楞，Φ48×3.5mm鋼管支撐鋼筋工程：主筋采用HRB400EΦ25鋼筋，間距150mm，箍筋Φ10@200mm，采用焊接連接混凝土施工：C40P6抗?jié)B混凝土，采用輸送泵澆筑，振搗密實，養(yǎng)護期不少于14天預應力施加：待混凝土強度達到設計強度的80%后，采用千斤頂施加500kN預應力3.4.2鋼支撐施工支撐材料：Φ609mm×16mm無縫鋼管，每節(jié)長度3-6m，采用法蘭盤連接安裝工藝：安裝前在連續(xù)墻預埋鋼板，平整度誤差≤2mm采用龍門吊吊裝就位，支撐軸線偏差控制在±30mm安裝液壓千斤頂，分級施加預應力（設計值的50%→80%→100%）預應力施加完成后安裝鋼楔塊固定，焊接牢固預加應力值：第一道鋼支撐1200kN，第二道1500kN，第三道1800kN3.4.3支撐拆除工藝拆除順序：自上而下，先拆鋼支撐后拆混凝土支撐鋼支撐拆除：采用專用液壓千斤頂卸載，切割分片吊裝混凝土支撐拆除：采用靜態(tài)爆破+機械破碎相結(jié)合的方法，具體步驟：鉆Φ42mm爆破孔，孔距300mm，孔深為支撐高度的2/3灌注靜態(tài)破碎劑，膨脹壓力≥30MPa待混凝土開裂后，采用液壓錘破碎破碎塊體控制在1.5m×1.0m×0.5m以內(nèi)，便于吊裝3.5基底處理與封底施工3.5.1基底清理人工清底：機械開挖至設計基底以上300mm后，采用人工清理平整度控制：基底標高誤差控制在±30mm，表面平整度≤50mm/2m地質(zhì)核查：邀請勘察單位進行基底地質(zhì)驗槽，確認與設計相符積水處理：設置4個集水井（Φ800mm），配備2臺Φ150mm潛水泵排水3.5.2地基加固對基底以下3m范圍采用高壓旋噴樁加固：樁布置：按梅花形布置，樁徑600mm，樁間距1.2m施工參數(shù)：注漿壓力20-25MPa，提升速度15-20cm/min，旋轉(zhuǎn)速度20-25r/min水泥用量：450kg/m，水灰比1.0-1.2加固效果：加固后地基承載力特征值≥300kPa，滲透系數(shù)≤1×10??m/s3.5.3鋼筋混凝土底板施工結(jié)構(gòu)設計：底板厚度1.8m，C45P8抗?jié)B混凝土，雙層雙向鋼筋網(wǎng)施工工藝：鋪設100mm厚C15素混凝土墊層，表面壓光鋪設防水層：2mm厚非固化橡膠瀝青防水涂料+4mm厚SBS改性瀝青防水卷材綁扎鋼筋：下層Φ25@150mm，上層Φ22@150mm，設置Φ16@600mm×600mm馬凳筋混凝土澆筑：采用"分區(qū)定點、斜面分層"澆筑法，分層厚度≤500mm養(yǎng)護：覆蓋薄膜+阻燃棉被養(yǎng)護，養(yǎng)護期21天，保證強度達到100%3.6盾構(gòu)接收段施工3.6.1洞門預處理洞門位置：位于豎井東側(cè)，中心標高-32.6m，直徑6.2m預處理范圍：洞門周邊3m范圍，采用Φ108mm管棚+注漿加固管棚施工：沿洞門圓周布置24根管棚，長6m，外插角1.5°，注漿壓力0.5-1.0MPa地層加固：采用雙重管注漿，注入水泥-水玻璃雙液漿，加固后土體無側(cè)限抗壓強度≥1.5MPa3.6.2洞門破除破除順序：先破除上部1/3范圍，再破除下部2/3，最后處理周邊剩余部分破除工藝：采用金剛石繩鋸切割，分塊尺寸≤1.5m×1.0m每塊混凝土塊重量控制在2t以內(nèi)，便于吊裝配備專職安全員監(jiān)控，觀察連續(xù)墻變形情況破除完成后立即清理殘渣，檢查洞門尺寸（允許偏差±50mm）3.6.3接收基座安裝基座結(jié)構(gòu)：鋼結(jié)構(gòu)框架式基座，長12m，寬3.5m，高1.2m安裝精度：軸線偏差≤10mm，高程偏差≤5mm，水平度偏差≤1/1000固定方式：采用8根Φ32膨脹螺栓與底板連接，焊接加固防水處理：基座與洞門間隙采用遇水膨脹止水條+雙組分聚硫密封膠密封四、施工監(jiān)測方案4.1監(jiān)測內(nèi)容與頻率監(jiān)測項目監(jiān)測點數(shù)量監(jiān)測頻率預警值連續(xù)墻頂部位移8點開挖期間1次/天±30mm連續(xù)墻深層水平位移4孔開挖期間1次/2天50mm支撐軸力12點1次/天設計值的80%周邊地表沉降32點1次/天-50mm地下水位8點2次/天+500mm周邊建筑物沉降16點1次/2天-30mm4.2監(jiān)測方法水平位移監(jiān)測：采用全站儀極坐標法，測角精度±2"，測距精度±2mm+2ppm沉降監(jiān)測：采用DS05級水準儀，按二等水準測量精度要求施測深層位移：采用測斜儀，分辨率0.02mm/m，每0.5m讀數(shù)一次軸力監(jiān)測：采用振弦式鋼筋應力計，測量精度±0.1%F·S水位監(jiān)測：采用鋼尺水位計，分辨率1mm4.3數(shù)據(jù)處理與反饋建立監(jiān)測數(shù)據(jù)實時傳輸系統(tǒng)，監(jiān)測數(shù)據(jù)4小時內(nèi)上傳至管理平臺采用回歸分析預測變形趨勢，當監(jiān)測值達到預警值的80%時發(fā)出預警每日生成監(jiān)測日報，每周生成周報，分析變形規(guī)律及發(fā)展趨勢當監(jiān)測數(shù)據(jù)超預警值時，立即停止施工，啟動應急預案五、質(zhì)量保證措施5.1原材料質(zhì)量控制材料進場驗收：嚴格執(zhí)行"三檢制"，查驗出廠合格證、質(zhì)保單，按規(guī)定進行取樣送檢鋼材：每60t為一批次取樣送檢，力學性能及重量偏差合格后方可使用混凝土：嚴格控制配合比，坍落度每工作班檢查不少于2次，留置標準養(yǎng)護試塊防水材料：進行不透水性、拉伸強度、斷裂伸長率等指標檢測，合格后方可使用5.2關鍵工序質(zhì)量控制5.2.1地下連續(xù)墻質(zhì)量控制成槽垂直度：采用超聲波測壁儀全程監(jiān)測，每5m深度檢測一次清孔質(zhì)量：孔底沉渣厚度≤100mm，泥漿比重控制在1.15-1.20鋼筋籠制作：尺寸偏差控制在±50mm，保護層厚度偏差±10mm混凝土澆筑：導管埋深控制在2-6m，嚴禁導管提出混凝土面5.2.2支撐施工質(zhì)量控制支撐軸線偏差≤30mm，標高偏差≤20mm預應力施加：誤差控制在±5%以內(nèi)，每道支撐預加應力值記錄存檔鋼支撐連接：法蘭盤連接螺栓齊全，扭矩達到設計值（450N·m）混凝土支撐：模板接縫嚴密，防止漏漿，預埋件位置偏差≤10mm5.3質(zhì)量通病防治地下連續(xù)墻混凝土夾層：預防措施：導管埋深控制在2-6m，混凝土澆筑連續(xù)進行，間隔時間≤45min處理方法：采用超聲波檢測發(fā)現(xiàn)夾層后，進行高壓注漿補強支撐軸力損失：預防措施：采用分級加載，每級持荷時間≥10min，安裝防松裝置處理方法：定期復加預應力，當軸力損失超過15%時及時補加基底隆起：預防措施：控制開挖速度，加強降水，保證支撐及時施工處理方法：采用超載預壓或注漿加固，控制隆起量≤30mm六、安全文明施工6.1安全防護措施洞口防護：設置1.2m高防護欄桿，刷紅白警示漆，懸掛安全警示標志高空作業(yè)：搭設滿堂腳手架，設置安全網(wǎng)，作業(yè)人員佩戴雙鉤安全帶臨時用電：采用TN-S接零保護系統(tǒng)，實行"三級配電兩級保護"，配電箱上鎖并設專人管理起重作業(yè)：制定專項吊裝方案，設置警戒區(qū)，由持證信號工指揮，定期檢查吊裝設備6.2環(huán)境保護措施揚塵控制：施工道路硬化處理，配備2臺灑水車，每天灑水4次出入口設置洗車平臺，車輛沖洗干凈后方可出場土方堆放覆蓋防塵網(wǎng)，風速≥6級時停止土方作業(yè)噪聲控制：選用低噪聲設備，對高噪聲設備設置隔音棚夜間施工噪聲控制在55dB以下，必要時設置聲屏障合理安排施工時間，避免夜間進行高噪聲作業(yè)廢水處理：設置三級沉淀池，施工廢水經(jīng)處理達標后排放油料庫房設置防滲池，防止油料泄漏污染土壤6.3應急管理應急預案：編制基坑坍塌、突水涌砂、管線破裂等8項專項應急預案應急物資：儲備沙袋2000袋、Φ200mm水泵5臺、應急照明設備10套、醫(yī)療急救箱3套應急演練：每季度組織一次應急演練，檢驗應急響應能力應急通訊：建立24小時應急值班制度，確保通訊暢通，應急電話張貼于施工現(xiàn)場顯著位置七、施工機械設備配置7.1主要施工機械設備名稱型號規(guī)格數(shù)量功率/噸位用途液壓抓斗成槽機HS843HD1臺320kW地下連續(xù)墻成槽旋挖鉆機SR280R2臺260kW降水井施工長臂挖掘機PC360-81臺180kW土方開挖小型挖掘機PC130-72臺74kW土方開挖龍門吊MG25/5t2臺25t材料吊裝混凝土輸送泵HBT802臺110kW混凝土澆筑空壓機VY-12/72臺7