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盾构工作井和接收井施工方案


6 项目主要施工技术方案
6.1 盾构工作井施工
盾构工作井包括始发井、接收井,尺寸均为 8m×28m,现浇钢筋混凝土结构。 工作井施工采用围护结构围挡,机械开挖基坑,现浇混凝土的方式进行。

6.1.1 围护方式选择
现阶段我国在盾构工作井的施工中多采用钻孔灌注桩围护和 SWM 工法桩围 护,两种方式的优缺点如下: 围 护 方式 优点 缺点
1、 隐蔽工程, 质量控制难度大。 2、 施工过程中产生大量的泥浆 垃圾, 处理难度大, 对环保要求高。 3、 对现场道路的通行标准有要 求。 4、 止水效果差, 一般需配合混 凝土搅拌桩等做止水帷幕。 5、在钻孔灌注桩作为围护的 施工工艺中,使用了大量的钢筋, 而不能回收重复利用,造成了极大 钢铁资源的消耗。

钻 孔 灌 注 桩

1、机械化作业、施工简单。 2、钢筋笼、混凝土可集中加工、配送,也可施 工现场加工,作业方便 3、工艺成熟、施工过程相对来说安全可靠。 4、可使用作业面狭窄的区域。

SWM 工 法 桩

1、施工不扰动邻近土体,不会产生邻近地 面沉降、 房屋倾斜、 道路裂损及地下设施移位等 危害。 2、钻杆具有螺旋推进翼与搅拌翼相间设置 的特点, 随着钻掘和搅拌反复进行, 可使水泥系 强化剂与土得到充分搅拌,而且墙体全长无接 缝, 从而使它可比传统的连续墙具有更可靠的止 水性,其渗透系数 K 可达 10-7cm/s。 3、它可在粘性土、粉土、砂土、砂砾土、 Φ100 以上卵石及单轴抗压强度 60MPa 以下的岩 层应用。 4、可成墙厚度 550~1300mm,常用厚度 600mm;成墙最大深度为 65m,视地质条件尚可施 工至更深。 5、所需工期较其他工法为短,在一般地质 条件下,每一台班可成墙 70~80 ㎡。 6、废土外运量远比其他工法为少。 7、内插的型钢可拔出重复使用,一般至少 可使用四次以上,经济性好。
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1、 应用经验与其他工法相比有 些不足。 2、 深度受地质条件的的影响较 大。 3、 钻进过程中垂直度控制难度 较大。

围 护 方式

优点
8、施工噪声小、环境污染少。 9、可适用用于城市高架桥下,空间受限制 的场合,或海底筑墙,或软弱地基加固等施工

缺点

根据现场地质条件,结合西安市对环保的较高要求,盾构工作井的围护形式 拟采用 SWM 工法桩+内支撑的形式。

6.1.2 施工准备
(1)技术准备 查看及调阅有关档案,查明基坑范围及周边地上、地下建(构)筑物及地下 管线、管道的位置、高程、基础形式与使用现状,对有影响的要提前采取相应的 技术措施。 反复核实工程线路上所有的地下、地上建筑物,与业主、设计、监理单位提 前沟通并做好相应的技术措施。 组织技术人员、管理人员和施工技术工人学习基坑开挖规范,熟悉设计图纸, 对施工人员进行岗前培训和技术交底。同时组织做好进场人员的安全教育工作。 (2)施工资源准备 1)材料准备 物资部根据工程部提供的物资采购单做好施工所有材料的进货前调查和了 解,按照相关要求进行采购,材料贮存按种类、规格、型号分区码放,所有材料 不能混放,并建立台帐,做好标识。 2)施工机具 施工前,组织工人对所用施工机具进行施工前的调试和维修,确保施工期间 机具完好。 (3)施工现场准备 1)协调部门配合与业主协调部门完成现场需要用地的征收工作。 2)项目部与施工队共同确定施工用电方案,由相关部门落实。 3)按照相关要求组织现场施工准备的检查工作,由相关部门落实。

6.1.3 安全防护围挡施工
工作井基坑开挖前先对施工范围进行好安全防护工作,严防地表水直接排入 基坑。
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施工围挡外侧张贴公益广告,上部布置喷淋除尘设置,确保扬尘治理工作落 到实处。

图 6.1-1

彩钢板安全防护图

基坑开挖后,基坑上下通道采用组装式钢结构楼梯,并在四周设置全封闭防 护网。

图 6.1-2 基坑上下安全通道

6.1.4 施工设备选择
根据设计要求,试验段盾构工作井采用水泥土搅拌桩内插 H 型钢作为围护结 构,以 SMW 工法施工,桩径φ 850mm,以 GBZ 单轴叶片喷浆式搅拌机实施搅拌 桩作业, H 型钢规格为 700×300×14mm, 连续式布置, 采用 DZ55 沉拔桩锤打入。 其施工工艺流程为:

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开挖导沟

SMW 搅拌机架设

设置导向定位钢板

硬化度制作

SMW 搅拌机就位

注入

混合搅拌

型钢涂减磨擦材料

残土处理

插入型钢

施工完毕 搅拌机械撤出 型钢回收

6.1.5 SMW 工法施工
(1)施工准备 沿围护结构中线开挖导沟,导沟底宽 1.0m,顶宽 1.2m,深 0.6m,并沿沟槽置 放 H 型钢导轨,根据内插 H 型钢间距在轨面设定施工分档刻度标记。 (2)钻进搅拌 搅拌机经测量就位后,启动电机开始搅拌下沉,搅松土体。当搅拌机下沉到 一定深度时,开始配制水泥浆液,水泥浆液按预定的掺入量和水灰比配制,在搅 拌机下沉到设计深度时开始喷浆搅拌提升,喷浆压力保持在 0.4~0.6MPa。搅拌机 提升过程中控制好提升速度与浆液喷入量的关系,使搅拌机在喷浆搅拌提升过程 按水泥掺入比完成 70—80%的浆液喷入量。随后重复搅拌下沉,使已喷入土体中 的水泥浆与土体充分搅拌均匀,直至设计要求深度,再进行重复搅拌提升作业, 并将剩余 20—30%的水泥浆液灌入,以充填钻具撤出时留下的空隙。 为了减少搅拌成桩时对周围环境的扰动,应控制好搅拌桩的施工速度不宜过 快,并采用跳孔作业或跳多孔作业,临近桩体搅拌施工间隔时间不少于 3 天。 (3)插入型钢 型钢插入前,需除锈处理,并涂刷减摩剂,并根据型钢插入深度进行必要的 接长,H 型钢接长采用内菱形对接法,接头部位轴线偏差不大于 1/1000。本工程 SMW 围护桩按设计规格插入 H 型钢,采用 DZ55 沉拔桩锤打入,H 型钢外露长
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度 0.7m,沿沟槽设吊架临时固定型钢,完成 SMW 工法桩后,在沟槽内浇筑钢筋 混凝土连结梁固定型钢顶端,并且在钢筋混凝土连结梁内埋设好各类预埋件。 (4)型钢拔除 主体结构施作完毕且恢复地面后,开始拔除 H 型钢,型钢拔出仍采用 DZ55 沉拔桩锤,对于型钢插入长度较长的桩体,型钢拔出 10m 左右时割断 H 型钢,分 两次拔出。H 型钢拔出后及时对桩体内部空隙进行压力注浆填充,以控制变形量。 (5)SMW 工法施工程序图 SMW 工法施工程序图见图 6.1-3。

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图 6.1-3

SMW 工法施工程序图

(1)保证围护结构工程质量的技术措施 1)H 型钢制作精度及焊接质量满足相关规范要求, H 型钢无扭曲或弯曲现 象,以保证 H 型钢能顺利插入。 2)水泥掺量达到设计要求,浆液配合比采用现场试验确定,为便于施工并考 虑提高桩体受力后的抗变形能力,浆液配合比中考虑掺入一定量的缓凝剂及一定 量的膨润土。 3)喷浆提升速度不大于 50cm/min。

6.1.6 井点降水
盾构工作井开挖断面为 10*28m,开挖平均深度 13.5m,施工中按短边中线方 向设置两中大口径井点降水,井点间距 15m,采用φ 600 钻机成孔,为保证地下 水位降至底板标高以下 2m,钻孔深度至底板标高以下 5m,清孔后下放φ 273 滤 管及沉淀管,滤管外侧以 30 目尼龙布包裹,井管总长比钻孔深度短 0.5m,井管对 中放置后按碎石:砂=3:7 填充滤料,并及时洗井,设泵试抽水,至基坑土方开挖 之前,预降水时间不少于 40 天。

6.1.7 盾构工作井土方开挖及支撑
土方开挖在顶部连系梁混凝土强度达到 70%时进行,主要采用小钩机分层分 块开挖,人工配合。 基坑开挖遵循“由上而下, 分层开挖, 撑挖紧密结合”的原则, 采用 “竖向分层、 纵向分段、纵向拉槽、横向扩边”的开挖方法。 基坑开挖采用机械开挖,分段分层进行,分层高度 3~5m。开挖时沿长度方 向采用后退开挖方式,先开挖下一层,将开挖土方甩至上一层。再由上一层施工 的挖掘机接力甩土,直至将土方挖至地面,装车运至指定地点堆放。 在开挖至最后靠近围护结构一段时,采用自上而下开挖方式。在基坑内设置 4 个钢制装土箱,将开挖土方装在土箱内,用地面布置的龙门吊吊运出基坑内。 土方开挖至支撑中心标高时按设计要求架设钢围檩或钢筋混凝土围檩,随后 及时架设钢支撑,在确认围檩支撑系统全部顶紧围护结构之后,开始下层土方开 挖,完成盾构工作井全部土方开挖量后及时施作垫层封闭基底(如图 6.1-4 所示)

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图 6.1-4

土方开挖及支撑示意图

6.1.8 主体结构施工
工作井主体混凝土浇筑自下而上进行,按先底板,后分层浇筑边墙顺序进行。 混凝土采用商品混凝土,用 1 台 SY5250THB-37 型混凝土泵车入仓。混凝土泵车 布置在工作井一侧,根据浇筑部位,自行移动行走至合适位置,利用布料杆均匀 布料。混凝土水平运输采用 6.0m3 混凝土搅拌车运输。模板及钢筋等材料的吊运 采用地面布置龙门吊吊运至基坑内,人工搬运至工作面。 (1)底板施工 垫层采用常规的样轨法施工,平板振捣器振捣密实,并利用样轨将混凝土表 面找平后,随即拆除刮轨,进行人工抹面。样轨采用平直的普通钢架管。 底板混凝土分一仓,采用平铺法浇筑,插入式振捣器振捣。 (2)边墙施工 边墙采用面积较大的 P6015 钢模板,局部配木模补缝,以保证外观质量,采 用对拉止水螺杆、横楞、竖楞进行模板支撑。边墙浇筑时分层高度不大于 3m。 分段浇筑水平施工缝采用在中间预埋 300*4mm 镀锌止水钢板。
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(3)混凝土养护 在常温下,用土工布覆盖养护,并采用喷淋洒水养护。冬季施工,采取防雪、 防冻措施,保温养护严格按规范要求执行。

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