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盾构掘进隧道工程施工及验收规范
盾构掘进隧道工程施工及验收规范
条文说明
1总则
编制本规范的目的是为加强盾构掘进隧道的施工管理,确保施工过程的工程安全、环境安全和工程质量,统一盾构掘进隧道工程的施工技术和质量验收标准。本规范不包括盾构隧道的设计、使用和维护方面的内容。
本规范是对盾构掘进隧道结构工程施工技术和工程质量的最低要求,应严格遵守。因此,承包合同(如质量要求等)和工程技术文件(如设计文件、企业标准、施工技术方案等)对工程技术和质量的要求不得低于本规范的规定。
当承包合同和设计文件对施工质量的要求高于本规范的规定时,验收时应以承包合同和设计文件为准。
盾构掘进隧道工程施工期间,应对邻近建(构)筑物、地下管网进行监测,对重要的有特殊要求的建筑物,应及时采取注浆、加固、支护等技术措施,保证邻近建筑物、地下管网的安全。
盾构掘进隧道的施工及验收应满足现行国家标准《地下隧道工程施工及验收规范》(GB50299-1999)(二○○三年版)和施工项目设计文件提出的各项要求。
凡本规范有规定者,应遵照执行;凡本规范无规定者,应按照有关现行标准执行。
2术语
本章给出了本规范有关章节中引用的13条术语。因盾构及施工技术都是新技术,目前在术语上存在地区和****惯差异,通过本规范统一盾构施工和验收的相关术语。
在编写本术语时,主要参考《地下铁道设计规范》、《地下铁道、轻轨交通岩土勘察规范》、《地下铁道、轻轨交通测量规范》、《地下铁道工程施工及验收规范》、《地下铁道设计施工》等规范和图书总结并统一出来的相关术语。
本规范的术语是从盾构掘进隧道的施工和验收角度赋于其含义,但含义不一定是术语的定义,同时还给出相应的推荐性英文术语,该英文术语不一定是国际通用的标准术语,仅供参考。
3基本规定
对于盾构掘进隧道施工现场的技术质量管理,要求有相应的施工技术标准、健全的质量管理体系、施工质量控制和检验制度;对具体的施工项目,要求有经审查批准的施工组织设计和施工技术方案,并能在施工过程中有效运行。
施工组织设计和施工技术方案应按程序审批,对涉及隧道结构安全和人身安全的内容,应有明确的规定和相应的措施。
为盾构隧道施工现场提供两个竖井包括管片吊运和出土及足够场地的目的是加快工程进度,减少施工对城市生活的影响。本规定是指需要设置竖井施工工程的要求,其他不要设置竖井施工的工程也有足够的施工场地。
本条规定检验合格的标准。各单位均应有质量验收记录和施工质量验收程序和组织。其中,检验层次为:生产班组的自检、交接检;施工单位质量检验部门的专业检查和评定,监理单位(建设单位)组织的验收。
在施工过程中,各工序均应得到监理单位(建设单位)的检查认可,以避免质量缺陷累积造成更大损失。
根据有关规定和工程合同的规定,对工程质量起重要作用或有争议的检验项目,应由各方参与见证检测,以确保施工过程中关键部位的质量得到控制。
4施工准备
一般规定
盾构法施工是一项综合性的施工技术,施工方法的确定关键在于是否全面掌握与工程有关的资料。在施工之前全面了解工程规模、要求、地质和环境条件,将有利于正确采取经济合理的施工措施。
工程所使用的原材料、半成品或成品都必须符合国家现行有关标准和设计要求,特别是地下工程防水的特殊性,防水材料在使用前必须按规定抽查检测。
盾构掘进施工对上部所需的覆土层的厚度,应根据建筑物、地下管线、水文地质条件、盾构形式以及施工方法等因素决定,并应满足下列要求:
,各种盾构的最小覆土厚度一般均不宜小于盾构外径;
,当实际覆土厚度不能满足上述规定时,应选用下列措施:
1)水底隧道覆土厚度不足时,应选用合适粘土覆盖来增加覆土厚度,覆盖粘土的参数为W≤40、Ip>20、Il=1~、粘粒含量>30%;
2)在陆地上施工点厚度不足时,可在设计允许情况下调整隧道埋设深度,也可选用合适粘性增加覆土厚度或采用井点降低地下水位,使盾构使用的气压值能与覆土厚度相适应,或用注浆方法减少土的透气性。
两条隧道平行或立体交叉施工时,应根据地质条件、土压平衡盾构的特点、隧道埋深和间距,以及对地表变形的控制要求等因素,合理确定两条盾构推进前后错开的距离。
盾构掘进施工前,必须建立地面控制网,以提供可靠的平面和高程控制点,并将地面座标、高程精确地传递到井下,保证盾构沿设计的轴线施工。
盾构工作竖井与工程构筑物结合设置时,除按设计要求满足构筑物的功能外,还应满足盾构的相关施工作业的要求。
针对盾构施工在特定的地质条件和作业条件下可能遇到的风险,在施工前必须仔细研究并切实采取防止意外的技术措施。必须特别注意防止***爆炸、火灾、缺氧、有害气体中毒和涌水情况等,预先制定和落实发生紧急情况时的对策和措施。
前期调查
为防止资料与实际工况条件不符,施工前应进行工程环境的调查和实地踏勘,为制订施工组织设计提供足够的依据,进行核实的主要项目:
——根据报告和附图,实地踏勘调查各种建筑物的使用功能、结构形式、基础类型及其与隧道的相对位置等;
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——主要对施工场地及材料堆放场地、弃土场地、运土路线等做必要的调查;
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技术准备
用盾构法施工的工程,开工以后施工方法很难变更,故在盾构掘进施工前应根据工程特点、工程目的、隧道结构、环境条件及其保护等级、施工设备的性能、工程所处地质条件编制好施工组织设计,经审批后作为指导施工的依据。
施工组织设计的主要内容包括:工程与工程所处地质概况,盾构掘进的施工方法和程序、盾构始发、接收和特殊段的施工技术措施、隧道沿线环境保护技术、工程主要质量指标及质保措施、施工安全和文明施工要求、工程材料用量与使用计划、劳动力组织和使用计划、施工进度网络计划、施工的主要辅助设备及其使用计划等。
在施工前必须详细查阅工程设计文件、图纸,对工程地质、水文地质、地下管线、暗渠、古河道以及邻近建筑等调查清楚,并将上述内容汇总表示在工程纵剖面总体图上,然后提出针对性的技术措施,以确保工程进展顺利和邻近范围内原建筑物的安全,特别是在建筑密集、交通繁忙、地下管线众多而复杂的城区更应加倍注意。
根据工程特点、施工设备的技术性能及操作要领,对盾构司机及各类设备操作人员进行上岗前的技术培训并持证上岗。
设备、设施准备
盾构及配套设施的选型及配置
,首先要根据多方面的条件来统筹考虑盾构及配套设施大的选型,一旦机型选定,工程开工后,想要对施工方法作出调整就相当困难了。对在特定的工程条件下,应辅以相应的施工措施,使得所选择的设备的功能能充分发挥,保证推进施工满足设计和环境要求;
,要求盾构在厂内制造完工后,必须进行整机调试,检查核实盾构设备的供油系统、液压系统和电气系统的状况,调试机械运转状态和控制系统的性能,确保盾构出厂就具备良好的性能,防止设备上的先天不足给工程带来不必要的困难。
,要使盾构掘进施工顺利进行,必须配备各种辅助设施,这些辅助设施必须与工程所用的土压平衡盾构或泥水平衡盾构特点及施工技术要求相适应。主要应具有以下辅助设施:
1)材料堆放场和仓库;
2)联络通讯设施;
3)施工通风技术设施;
4)充电设备。
,站内还须配有浆体质量测定的设备。泥水盾构应设置相应的泥水分离和处理设备,选用的浆液和泥水分离处理效果应符合环保要求。
,同时还应符合各种材料运输要求,所有的运输车辆、起重机械、吊具要按有关安全规程的规定定期进行检查、维修、保养与更换。
作业准备
工作竖井施工
采用盾构法施工时,一般需在盾构推进的始端和终端设置工作井,按工作井的用途,分为盾构始发井和接收井,而这些井在竣工后多被用作地铁车站、排水、通风等永久性结构。工作竖井一般都设在隧道轴线上,用明挖法施工。本节内容主要是说明工作井施工后应满足盾构法施工的必要条件。
盾构始发井是用于组装调试盾构,隧道施工期间作为管片、其他施工材料、设备、出碴的垂直运输及作业人员的出入通道。井的平面净尺寸必须满足上述各项的要求。一般情况下在盾构两侧各留作为盾构安装作业的空间。盾构的前后应留出洞口封门拆除、初期推进时出碴、管片运输和其他作业所需的空间,井的长度应比盾构主机长以上。
接收井宽应比盾构直径大以上,井的长度应比盾构主机长以上。
根据盾构的安装、拆除作业、洞口与隧道的接头处理作业等需要,确定洞口底至工作井底板顶面的最小高度。
从理论上来说,井壁预留洞口大小略比盾构的外径大一些即可(盾构外径含外壳突出部分),但考虑到井壁洞口的施工误差、隧道设计轴线与洞口轴线间的夹角、密封装置的需要,需留出足够的余量。
由于盾构始发、接收时拆除竖井封门,施工时间较长,临空面较大,这对土体的稳定极为不利,这就必须对盾构始发、接收前的土层进行加固,可合理选用降水、注浆及其他土体加固法予以改良,切实有效地控制洞口周围土体变形,从而保证盾构始发和接收的安全。
安全卫生与环境保持措施
盾构隧道施工必须进行通风,並达到以下标准:
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。一般选用压入式通风。按隧道计划同时工作的最多人数需要的新鲜空气计算需要的风量。按照“铁路隧道施工规范”(TB10204-2002,J163-2002)规定,每人每分钟需供应新鲜空气3m3。最小风速不小于m/s。
“铁路隧道施工规范”第规定执行,其作业环境应符合下列卫生及安全标准:
1)空气中氧气含量,按体积计算不得小于20%。
2)粉尘容许浓度,每立方米空气中含有10%以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg。
3)***浓度小于%。
4)有害气体最高容许浓度:
一氧化碳最高容许浓度为30mg/m3;
二氧化碳按体积计不得大于%;
氮氧化物(换算成NO2)为5mg/m3以下。
5)隧道内气温不得高于28℃。
6)隧道内噪声不得大于90dB。
对于预计将通过存在可燃性、爆炸性气体、有害气体盾构隧道地段,必须事先对这些地段及周围的地层、水文等采用钻探或其它方法进行预先的详细调查,查明这些气体存在的范围与状态。
应该清楚目前尚无专门对付可燃性、爆炸性,气体、有害气体的特种盾构。只有在施工中,由地面或洞内采取措施加以稀释和排出这些气体。洞内施工,必须采用专门仪器、仪表测量可燃性气体、有害气体和氧含量并作好记录,必须选择合适的通风设备、通风方式、通风风量,做好隧道通风,将可燃性气体和有害气体控制在容许值以内;对存在燃烧和缺氧危险时,应禁止明火火源,防止火灾;当发生可燃气体和有害气体浓度超过容许值时,应立即撤出作业人员,加强通风、排气,只有当可燃气体、有害气体得到控制时,才能继续施工。
5盾构施工测量
一般规定
为了指导盾构掘进和管片拼装符合设计要求,在盾构施工全过程施工测量应提供盾构施工所需的施工测量控制点、盾构姿态和管片成环状况,并对盾构自身导向系统进行检核测量,提供修正参数。
对自身具有导向测量系统的盾构,其盾构姿态和衬砌环状况,由该导向测量系统以施工测量控制点为起算数据,实时测量和计算出来,但施工测量控制点数据和稳定状况需要依靠人工测量方法确定。因此,对此类盾构应以人工测量方法确定施工测量控制点,用导向测量系统测定盾构姿态和衬砌环状况,而且应在一定的距离内用人工测量方法进行盾构姿态和衬砌环状况的检核测量,且提供修正参数。对自身没有导向测量系统的盾构,都应采用人工测量方法测定盾构姿态和衬砌环状况,并及时提供上述相关信息。
各厂家和各种型号的盾构结构和自身导向系统特点、精度不一样,而且差距很大,因此只有在充分了解盾构结构和自身导向系统特点、精度后才能切合实际制定出科学可行的盾构施工测量方案。
应根据贯通距离、限界要求、测量技术水平、施工误差以及盾构本身的技术指标等进行贯通测量误差设计,确定合理的贯通测量误差指标,并满足设计要求。
地铁隧道贯通误差设计一般按2km长度考虑,如果隧道长度大于2km,贯通误差一般也不能突破本条技术指标,否则将影响隧道结构限界。因此,通常只能采用提高测量精度的方法满足贯通误差要求。铁路盾构隧道参照《新建铁路工程测量规范》制定贯通误差指标,公路、水工盾构隧道参照《公路勘测规范》制定贯通误差指标。
采用附合路线形式布设测量控制网是进行路线检核的必要条件。
测量外业数据采集和内业数据处理软件,应选择符合国家相关技术标准的软件,在数据采集、数据处理和成果输出等方面应规范。
地面控制测量
全线或局部采用盾构施工,都应了解施工地区坐标和高程系统,已有控制网布设的方法、层次和精度等情况,在此基础上根据施工方案布设盾构施工加密控制网。地面已有控制网应不低于国家三等平面控制网和二等水准网技术要求。如果原有的控制网精度不能满足要求,则应布设独立的专用控制网,但该网应与该地区坐标和高程系统一致,且宜以该地区一个点的坐标和一条边的方位角为起算数据。因施工现场条件限制没有可利用的控制点,可建立完全独立的施工坐标系统,但施工完成后该网要于与当地控制网及时联测,并纳入地方统一的控制系统中。