地铁土建工程盾构区间开仓换刀、取石施工方案
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地铁土建工程盾构区间开仓换刀、取石施工方案审批：审核：编制：交通工程集团地铁土建项目经理部2018年月日目录1.工程概况 (1)1.1工程位置 (1)1.2设计概况 (1)2.开仓目的及施工方法的选择 (2)2.1开仓目的 (2)2.2开仓施工方法的选择 (2)3.施工方法 (3)3.1开仓程序 (3)3.2开仓准备 (3)3.2.1 物资准备 (3)3.2.2 技术准备 (3)3.2.3 降水施工 (4)3.2.4 地面加固 (4)3.3开仓 (5)3.3.1 开仓位置 (5)3.3.2 施工工艺及质量控制流程 (10)3.4取石作业 (11)3.4.1 人工挖孔桩施工工艺流程 (12)3.4.2 放线定桩位及高程 (12)3.4.3 开挖第一节桩孔土方 (13)3.4.4 支护壁模板附加钢筋 (13)3.4.5 浇筑第一节护壁混凝土 (13)3.4.6 检查桩位（中心）轴线及标高 (13)3.4.7 架设垂直运输架 (13)3.4.8 安装电动葫芦（卷扬机或木辘轳） (13)3.4.9 安装吊桶、照明、活动盖板、水泵等 (14)3.4.10 开挖吊运第二节桩孔土方（修边） (14)3.4.11 拆第一节支第二节护壁模板 (14)3.4.12 浇筑第二节护壁混凝土 (14)3.4.13 检查桩位中心轴线 (14)3.4.14 逐层往下循环作业 (15)3.4.15 回填 (15)3.5检查更换刀具作业 (15)3.5.1 刀具、刀盘检查 (15)3.5.2 刀具检查和更换标准 (16)3.5.3 刀具更换 (17)4.地面监测 (19)4.1测量人员组织架构 (19)4.2监测频率、控制值、报警值 (19)4.3监测数据处理方法 (20)4.4监测信息反馈 (21)5.安全措施 (22)5.1开仓安全保障措施 (22)5.2进仓作业安全注意事项 (23)5.3人工挖孔桩作业安全注意事项 (23)5.4换刀作业注意事项 (24)5.5突发事件应急措施 (25)5.3.1 地面出现严重沉降甚至坍塌时的应急措施 (27)5.3.2 仓内火灾预防及应急措施 (27)5.3.3 发生作业人员身体不适事件的应急措施 (28)5.3.4 设备应急保证措施 (29)1.工程概况1.1 工程位置本标段盾构施工范围包括1#盾构井～凤溪站～南熏大道站。
施工区间为1#盾构井～凤溪站～南熏大道站，盾构施工区间范围如表1-1，始发井设置在凤溪站。
区间线路位置示意图1.2 设计概况盾构法施工范围为盾构井～凤溪站～南熏大道站，左线长1530.375m,右线长1531.875m。
盾构井～凤溪站区间，盾构工作井设在YCK19+090.024～YCK19+104.924,盾构区间下穿3根雨污水管线和2根燃气管线，区间左侧主要为都市水岸、金色鱼凫、欣盛家园和友谊花园等住宅区，右侧主要为柳城印象、和信孔雀城（在建）等高层商住区。
正线左右路各有2处平面曲线，最小曲率半径为1500m，最大为3000m，纵剖采用“1”字坡连接盾构井和凤溪站，最大纵坡5.321‰（左线5.330‰），最小纵坡3‰，区间最小埋深约7.8m，最大埋深约10.0m。
盾构区间隧道右线全长669.576m左线全长668.444m。
在YDK19+500.000设一联络通道，覆土约9m，采用矿山法施工。
凤溪站～南熏大道区间起于南熏大道二段与向阳大道交叉口西侧，沿南熏大道二段、上林宽境右侧绿化带、光华大道三段下方穿行至南熏大道站。
区间下穿凤溪河渠及多处雨污水管线，旁穿中国人民武装警察部队水电第九支队、中国人民武装警察部队水电第十支队、柳城谊苑和上林宽境等多处商住区。
本区间均采用盾构法施工。
正线线路共4处曲线，最小曲线半径为300m，最大为400m，纵断面采用“V”型节能坡型式，最大纵坡25‰，最小纵坡2‰，区间最小埋深约9.7m，最大埋深约15.5m。
区间左线在ZDK20+366.024=ZDK20+350.000设16.024m长链，区间隧道右线全长862.299m，左线全长878.324m。
联络通道兼泵房设置于ZCK20+281.000，覆土约15.8m,采用矿山法施工。
区间隧道采用盾构法施工，内衬为钢筋混凝土管片，管片外径为6000mm，内径为5400mm，厚度为300mm，曲线半径400m段管片幅宽为1.2m，其他地段采用1.5m的幅宽。
采用六分块方案，三块标准块，两块邻接块，一块封顶块。
管片组合方式为直线环+左右转弯环，拼接方式为错缝拼装，管片接头采用弯螺栓。
联络通道采用降水条件下的矿山法施工，支护体系由超前支护、初期支护和二次衬砌组成。
因此在地层条件较好，地下水较少，掌子面比较稳定时采取常压换刀。
2.开仓目的及施工方法的选择2.1 开仓目的⑴检查刀具磨损情况，并拍摄照片或摄像；⑵开仓取石；⑶对磨损严重的刀具进行更换。
大漂石地层中施工由于卵石粒径过大，有可能卡在刀盘面板进土缝隙处，阻碍刀盘进土，进入土仓的卵石由于粒径过大可能导致螺旋机无法排出，如不及时取出卵石，严重时可导致盾构无法掘进。
受地层条件及刀具耐磨的影响，盾构机在掘进隧道施工到一定工程量后，刀具将会磨损，如果不及时进行换刀处理而继续掘进，轻则无法保证正常的掘进速度，重则会使盾构机无法掘进施工，甚至影响盾构机的寿命。
因此，盾构机在施工过程进行开仓换刀是必要的工作。
2.2 开仓施工方法的选择根据砂卵石地层的特点本标段盾构施工采用常压开仓。
在不加气压的情况下，利用土体的自身稳定性平衡仓外的水土压力，然后人员在常压下进入土仓进行刀具的更换作业。
常压换刀分为两种：预处理常压换刀和注浆常压换刀。
预处理常压换刀：提前确定换刀地点，在地面预先采用三轴搅拌桩、旋喷桩、渗透注浆+降水等土体加固措施提前对土体进行加固，增强土体自然性能，然后盾构机刀盘进入加固区后，进行常压换刀的施工方法。
3.施工方法3.1 开仓程序盾构工区根据实际位置确定盾构机停机开仓位置，然后提交项目部审查，由项目总工和项目生产副经理签发停机开仓施工指令。
开仓前由盾构工区对开仓作业人员进行专项技术及安全交底。
3.2 开仓准备3.2.1 物资准备⑴担架1副、氧气乙炔瓶3套、CMC、水泥2T、水玻璃1T、聚氨酯、棉纱、海绵、注浆泵2台、空压机1台、灭火器3瓶等抢险物资。
⑵刀具及螺栓、螺帽。
⑶换刀工具：焊机、安全带、24v行灯（带特殊插头）、拉链葫芦、短钢丝绳、长短撬棒、扳手加长套管、供风管、气动扳手用气管、冲洗用气管、潜水泵、正面滚刀用46套筒（3/4方头）、中心滚刀用50套筒（3/4方头）、刮刀用36套筒（3/4方头）等工具。
3.2.2 技术准备⑴制定详细的开仓方案，并在开仓前对作业人员进行专项交底。
⑵刀盘顶到预定里程时开始，停机检查。
⑶从盾尾后三环往后，对管片背后进行二次注浆，注水泥水玻璃双液浆，注浆量以注浆压力控制，保证管片后止水效果。
双液浆配比：水泥浆:水玻璃溶液=1:1；水泥浆配比：水：水泥=1:0.8；水玻璃溶液：水玻璃:水=1:1；注浆时要密切关注管片状态及注浆压力（顶部注浆压力0.11～0.12Mpa，底部注浆压力0.18～0.2Mpa）。
⑷开仓条件确认分两步实施：土仓最上部的土压力传感器显示数据接近为0，并基本上没有渣土输出时，打开人闸内出气闸阀，同时检测土仓内是否有有害气体，以便采取相应的措施。
如果有水则在中部打开球阀，让水流出；如果此时水流不止，则打开中体六个超前注浆管中靠近中部的两个放水，如果再不能够停止出水，则不能够开仓；⑸开仓后用气体探测仪对仓内气体进行检测；对仓内通风、降温，条件许可方可进仓。
清理前对刀盘上刀具、刀座等主要位置进行冲洗，避免对开挖面及切口环位置冲洗。
3.2.3 降水施工提前在换刀或取石区域打设六口降水井，盾构机前采用PVC降水井，周围采用钢管降水井，管径Φ300，成孔直径Φ800，具体布点位置见停机位置平面图，并对降水井水位进行量测，确保水位降至隧道底板以下1m。
图3-1 降水井及孔桩位置图3.2.4 地面加固注浆管布置根据实际情况调整，注意避开地下管线和构筑物，注浆管间距为2m，注浆管深度为隧道底板以下1m位置，并根据试注浆效果调整。
注浆采用袖阀管注浆工艺，具体布点位置见停机位置加固平面图。
根据建构筑物基础埋深不同，需加固范围围岩强度、稳定性不一。
针对每栋需加固建构筑物，在实施地面加固前，现场实际情况先试做1~2根试桩，以确保注浆效果满足加固要求。
图3-2 停机位置加固平面图3.3 开仓3.3.1 开仓位置⑴开仓位置的确定根据左右线地质、地面建（构）筑物和管线情况，开仓位置原则上应满足以下几点：1）地层简单，土层相对稳定，2）换刀点地面开阔，无重要建构筑物，方便地面加固和降水井施工；3）换刀点可能影响范围无地下管线，以免发生突发情况时，造成管线破坏，产生更大影响。
4) 每隔80m开仓取石一次。
根据刀具磨损情况决定是否需要换刀作业。
根据以上原则，确定开仓检查、取石、换刀位置如下表所示：表3-1开仓检查、取石、换刀位置统计表：图3-3 1#盾构井~凤溪站~南熏大道站开仓位置图⑵开仓准备工作1）地面注浆加固地层，在预先选定的换刀点采用地面钻孔，对换刀点处盾构刀盘前方和周边地层进行渗透注浆加固，提高地层稳定性。
2）提前在换刀点打设降水井，并在盾构掘进至换刀点前10天左右开始降水，保证将水位降至隧道底部以下。
3）为确保开仓作业的连续、快速，必须做好充分的准备工作，包括开仓作业工具、洞内水电、洞内外通风、气体检测仪器、压排风机具料具、进仓人员的技术交底、安全交底等。
准备工作由专人负责，完成后由技术人员确认，机电总工审核。
4）开仓前不加泡沫和水推进300mm左右，切削下开仓前已经被水和泡沫渗透的土体，并将土仓内的土尽量出空。
同时在出土过程中注意观察土仓的压力变化，以判断土体的自稳性。
在保证土体自稳性没问题时，才进行下一步的工作；⑶出渣降压由盾构机司机通过螺旋输送器，将土仓内的渣土输出，等土仓内渣土降至人仓门底部以下之后，停止出渣，在出渣的过程中在螺旋出土口进行气体检测。
⑷通过人仓板上的球阀对土仓内气体进行检测，并由第三方气体检测单位进行气体检测合格后方可进行施工，并按照要求做好记录。
检测标准参照下表：气体检测标准表⑸开仓前压风排气利用盾构机原有人仓保压系统为排气管路，盾构机主机内和后续台车全部使用原有的管路，排气管出口设置在5号台车后3米处，远离灯具和高压电缆接头。
利用泡沫系统管路，通过刀盘上的泡沫孔，向土仓内送风，同时打开原保压系统管路阀门，将压出气体排至预定区域，气体通过洞内压入新鲜空气的稀释，随洞内空气排出洞外，如图3-1所示：⑹打开仓门打开仓门时，先松开仓门全部螺丝2至3牙，观察有无泥水从门缝间渗入人闸，若没有泥水渗入，再继续松开螺丝，至最后的3～4牙，撬动门架使门架有所移动，若无泥水土涌入，再旋下所有螺栓，打开仓门。
