盾构进出洞专项施工方案

盾构进出洞专项施工方案内容摘要：

序号机械名称型号单位数量电容量(KW)1高压旋喷机SJBI台13712空气压缩机WY7/6台1373高压注浆泵GZB40A台19014搅拌桶S1200台445低压泥浆泵BW150D台226电焊机BX3300台12217泥浆泵3PN台218照明设备套3135火车站站西风井洞门冷冻方案火三区间2台盾构机从三医院站始发到达火车站站西风井，盾构机到达后均从西风井右线调出，施工地面场地为火车站辅道路面，附近主要建筑有西风井火车站雨棚墩柱，高架桥墩等，为了保障盾构机顺利进洞，根据地面工况条件，决定采用水平冻结方案。 （1）进出洞所处位置已经进行过高压旋喷和搅拌桩加固，经过钻探取芯试验，部分位置成桩不好，盾构进洞有发生漏水漏砂的可能，存在安全隐患，决定采用水平冻结加固。 （2）在保障强度的前提下，尽量减少冻土墙体积，以减小冻结对周围环境的影响，对可能受影响的建构筑物采取有效的保护措施。 （3）冻结帷幕技术性能必须满足盾构进洞的安全和质量要求。 （4）冻结方案应符合现场实际条件的施工可行性和良好的可操作性。 （5）施工方案应在满足工程要求工期的条件下具备优化能力。 （6）施工方案及措施必须满足城市环保及节能要求。 （7）采取措施减少冻胀与融沉的危害。 2台盾构机从火车站站西风井到达。 根据现场实际情况，决定采取水平冻结法临时加固土体，工程量为水平冻结2个洞门。 地质概况如下：西风井盾构进洞范围内冻结加固土层是④2粉质粘土，④3粉土加粉粘，④5粉质粘土。 在钻孔及冻结施工时需进行严密监测，根据监测数据采取注浆措施消除钻孔时出水出沙造成的沉降影响，采取泄压措施消除冻胀影响。 ，地面标高+。 详细地质情况如图：盾构进出洞门与地层对照图盾构进洞洞门与地层对照图根据现场情况本工程拟采用水平冻结法进行地基加固。 冻土墙厚度h的确定：设冻土墙平均温度为10℃，冻土抗压强度σ压=，抗拉强度σ拉=，抗剪强度τ剪=。 洞口采取板状冻结方式加固。 冻结加固体在盾构进洞破壁时，起到抵御水土压力、防止土层塌落和泥水涌入工作井的作用。 盾构进出洞冻结加固体，如下图所示：盾构推进以及冻土墙加固区示意图（1）计算水土压力： 则按重液公式计算得到水土压力为： P= （2）假定加固体为整体板块而承受水土压力，运用日本计算理论计算加固体的厚度：工程名称洞门中心标高m开口底缘深度m水土压力MPa西风井运用日本计算理论的数据及结果冻土平均温度℃冻土弯拉强度 σ水土压力 P加固体开挖内直径D系数 β安全系数 k计算加固体厚度 h10（3）运用我国建筑结构静力计算理论公式进行验算：圆板中心所受最大弯曲应力计算公式为 运用我国建筑结构静力计算理论计算数据及结果水土压力 P加固体开挖内直径 D冻土泊松比μ计算加固体h计算得加固体最大弯拉应力σmax冻土弯拉强度σ10℃安全系数 k σmaxσ10℃（4）剪切验算加固体厚度沿槽壁开洞口周边验算加固体剪切应力剪切应力验算数据及结果水土压力P加固体开挖内直径D加固体厚度h最大剪切应力τ冻土抗剪强度τ10安全系数K=MPaτ10=7τmaxτ10根据以上计算结果并结合我公司类似工程冻结施工经验和设计院设计原则:冻土墙厚度h。 盾构进洞对加固体强度及密封性要求很高，主要技术参数：。 孔数：水平冻结孔：57个，；。 测温孔9个（C1～，C5～10mm20低碳无缝钢管）；。 冻结孔深：。 冻结管管材选择：冻结孔选用φ8910mm20低碳无缝钢管。 盾构出洞水平孔布置图主要冻结施工参数的确定（1）设计最低盐水温度28~30℃。 （2）冻结孔偏斜率≤150mm。 （3）盾构出洞加固冻土平均发展速度v=23mm/d。 （4）盾构出洞加固冻土墙达到设计强度的时间为40天。 （5）冷凝温度≤28℃。 根据以上参数选定，当冻结孔最大间距处交圈时，冻土墙与槽壁完全胶结。 （1）冻结孔布置见盾构出洞水平孔布置图（2）冻结孔施工冻结管、测温管和供液管规格10mm20低碳钢无缝钢管，采用丝扣连接加焊接，孔口管采用φ1086mm20低碳钢无缝钢管；测温管采用φ8910mm20低碳钢无缝钢管，孔口采用φ1086mm20低碳钢无缝钢管。 水平冻结孔施工，选用MD60A型钻机进行施工，冻结管连接采用丝扣加焊接或内管箍焊接方式。 钻孔使用灯光测斜，冻结孔终孔偏斜控制在150mm以内。 选用BW250/50型泥浆泵１台。 ：冻结孔施工工序为：定位开孔及孔口管安装→孔口装置安装→钻孔→测量→封闭孔底部→打压试验。 具体如下：定位开孔及孔口管安装：根据设计在洞门内外圈定好各孔位置。 根据孔位在槽壁上定位开孔，分述如下：①在混凝土管片上开口：首先注意槽壁内主筋干涉时，调整孔位，用开孔器（配金刚石钻头取芯）按设计角度开孔，开孔直径108㎜，当开到深度300㎜时停止钻进，安装孔口管，孔口管的安装方法为：首先将孔口处凿平，安好四个膨胀螺丝，而后在孔口管的鱼鳞扣上缠好麻丝或棉丝等密封物，将孔口管砸进去，用膨胀螺丝上紧，上紧后，再去掉螺母，装上DN125闸阀，再将闸阀打开，用开孔器从闸阀内开孔，开孔直径为90㎜，一直将槽壁开穿，这时，如地层内的水砂流量大，就及时关好闸门。 ②孔口装置安装：用螺丝将孔口装置装在闸阀上，注意加好密封垫片。 详见示意图。 施工中当第一个孔开通后，没有涌水涌砂，可继续开孔施工，但继续开孔仍要装孔口装置，防止突发涌水涌砂现象出现；若涌水涌砂较厉害，还应当进行注水泥浆（或双液浆）止水及地层补浆。 ③钻孔：按设计要求调整好钻机位置，并固定好，将钻头装入孔口装置内，并将盘根轻压在盘根盒内，首先采用干式钻进，当钻进费劲不进尺时，从钻机上进行注水钻进，同时打开小阀门，观察出水、出砂情况，利用阀门的开关控制出浆量，保证地面安全，不出现沉降。 钻机选用MD60A型锚杆钻机，钻机扭矩3000NM，推力25KN。 根据设计施工要求，外圈32个冻结孔焊接接头要小于等于四个，内圈三圈冻结孔不允许有接头，以此保证冻结孔成孔质量和冻结施工安全。 外圈冻结孔在焊接时，分为五节。 冻结管接头处焊接示意如图： ④封闭孔底部：用丝堵封闭好孔底部，具体方法是，利用接长杆将丝堵上到孔的底部，利用反扣在卸扣的同时，将丝堵上紧。 （1）制冷系统盾构出洞根据冷量计算每个洞门选用WYSLGF300Ⅱ型螺杆机组1台套。 另外根据需要准备备用机组。 （2）冷却水系统冷却水总需水量：W=120m3/h，选IS150125型水泵，流量200m3/h,。 设计冷却水进水温度+25℃，出水温度+28~32℃。 单个洞门选用2台NBL－50型冷却水塔，补充新鲜自来水10m3/h左右，水温+21℃。 （3）盐水系统设计盐水比重1250kg/m179。 (176。 Be),℃,即盐水流量113m3/h。 设计单孔盐水流量不小于5m3/h。 盐水泵选用IS150125型水泵，流量200m3/h,电机功率45kw。 冻结孔为每3孔一组串联安装。 盐水干管选用Ф1595低碳钢无缝钢管供回液。 （4）冻结站需N46号冷冻机油800Kg。 （5）用电负荷为250KVA。 施工前的准备工作（进场、加工件组织）冻结系统调试钻孔定位及开孔冻 结 系 统 部 分 安 装 钻冻结管及测斜冻结管打压下冻结器冻结器连接积极冻结工 程 监 测开 机 冻 结开槽破壁、安装止水环拔除盾构机顶进范围内的冻结管用水泥砂浆预制块及快干水泥密闭封堵盾构机进洞解冻封孔、注浆竣工验收冻结法施工工艺流程图通过测温孔观测计算，确定冻结帷幕交圈、冻土与槽壁完全胶结，并达到设计强度后，开始破除洞口槽壁直至槽壁最后一层钢筋砼（不少于200mm），再将洞口内冻结管拔出，槽壁完全破除，最后实施盾构出洞推进。 具体施工工艺见上页图。 冻结站安装与钻孔施工同时进行，钻孔施工结束即可转入冻结器安装冻结阶段。 后再对土体进行加固冻结运转。 设计积极冻结期40天。 （单个出洞加固计划表见附表）a、钻孔下管及冻结站安装 20天b、冻结准备 5天 c、积极冻结 40天d、拔冻结管 2天e、盾构出洞 3天f、收尾充填 5天g、融沉注浆 90天h、总工期 75天（不包括融沉注浆）为保证盾构出洞时的安全和冻结加固不因时间暴漏过长而融化，在施工上于盾构施工工序的相互配合；在破完第一层壁厚，冻结达到设计要求，进行探孔检测后，再进行最后一层钢筋的割除，最后一层工序为拔除盾构区域内的冻结管盾构出洞。 根据实际工程进度安排，在盾构出洞前75天内进场施工。 冻结站现场具体布置根据现场情况定。 工人宿舍、库房、材料堆放场地和施工辅助设施布置，进工地后根据现场情况确定。 考虑施工现场的地方狭小，冻结站可安装在距加固区100米内的施工地区，或安装在车站二层平台，才用盐水干管长距离供冷。 劳动力配备计划见下表 “劳动力配备计划表”。 打钻工先进场施工，然后进入冻结站安装。 同时施工最多人数为48人。 劳动力配备计划表工 种人 数工 种人 数打钻工20电焊工4冻安工16技术人员2机修工2管理人员2电 工2合计48地层冻结施工的设备与材料用量分别见下表“盾构出洞冻结施工主要设备及材料用量表”。 单个盾构出洞冻结施工主要设备及材料用量表编 号项 目单位数量备 注1冷冻机WYSLGF300Ⅱ型台2一台备用2IS150125315水泵台2盐水泵，一台备用3IS125100215C台2清水泵，一台备用4真空泵（或抽氟机）台15经纬仪台16测温仪台17NBL50冷却塔台28MD60A钻机台19电焊机台2二主要材料1Ф1595无缝钢管T52Ф8910无缝钢管T水平冻结管3”钢管T44高压胶管m6005冷冻机油KG400N466氟里昂R22KG5007氯化钙T108”阀门只5098”阀门只2010保温材料M2300单个洞门冻结主要冻结施工参数一览表序号参 数 名 称单位数 量备 注1冻结孔深度m入土深度2冻土墙设计厚度m3冻土墙平均温度℃104积极冻结时间天435水平冻结孔数个57(。 )6冻结孔开孔间距m~7冻结孔平均偏斜率mm≤1508设计最低盐水温度℃28～30冻结7天盐水温度达到18℃以下9单孔盐水流量m3/h5～810冻结管规格水平mmφ89820低碳钢无缝钢管11测温孔个水平9φ503mm无缝钢管（PVC）12冻结制冷量Kcal/h工况条件(水平)13最大用电量kw25014用水量m3/h10新水补充冻结效果的监测及完成的参数指标（1）盐水去回路温差不大于2℃。 各孔组温差不大于2℃，盐水流量5～8立方米。 （2）盐水温度降至28℃~ 30 ℃。 （3）积极冻结时间要达到设计值。 （4）冻结过程中无断管和盐水漏失。 （5）选择合理测温孔测点温度，计算冻结壁厚度及平均温度达到设计值。 （6）打探孔无水，且探孔内温度在0℃以下已结冰。 （7）经过验收合格后方可破槽壁盾构机出洞。 当冻结帷幕满足设计要求时开始破除槽壁100 cm，破除完后，在进行探孔检测，达到设计后，在对最后一层槽壁20cm钢筋砼，进行破除，对内圈的（3圈）冻结孔内盐水吹出，进行洞口内冻结管拔除（第3圈），然后盾构靠上冻结壁；冻结段推进过程中严格控制推进速度和压力。 槽壁破除100cm 冻结孔盐水吹出探孔 盾构推进破除槽壁最后一层钢筋开始洞口内冻结管拔除盾构进洞 盾构进洞流程水平冻结孔共4圈，先拔盾构出洞口内的三圈孔，先拔中心孔第1圈及第2圈上部孔、第3圈孔上部孔继续冷冻。 拔完后，开始拔下部孔，拔第3圈孔时要间隔拔除。 盾构机完全出洞结束后，方可起拔最外圈水平冻结孔。 利用人工局部解冻的方案，进行拔管，具体方法如下：利用热盐水在冻结器里循环，使冻结管周围的冻土融化达。