盾构穿越人防工程的施工方法与流程

本发明涉及城市轨道交通施工技术领域，具体涉及一种盾构穿越人防工程的施工方法。

背景技术：

随着国家城填化建设不断推进，各城市需要建设大量轨道交通设施，形成轨道交通网络满足市民出行要求。在城市轨道交通建设过程中，经常会遇到与市政其它地下设施发生碰撞的现象，给轨道交通的建设带来了相应的施工难度，尤其是在老城区施工中，由于历史原因，地下管线、管沟、既有人防错综复杂，缺乏统一规划，大多无竣工资料可查证，施工时完全凭借施工经验和补勘来判断，存在一定的局限性，一旦施工碰到时，会产生一定的施工安全风险，造成周边环境的影响，严重时会造成财产经济损失，甚至危及人们的生命安全。哈尔滨地区“7381”人防工程众多，通过前些年调查补充相关基础资料，人防办档案馆能查到一些粗略的图纸，但按设计要求还欠详实。盾构穿越碰到时需要采取取障辅助措施方可通过人防群，人防工程布置纵横交错复杂，结构形式多样，主要采用钢筋混凝土结构，经试验测试，混凝土抗压强度达到40～50mpa，盾构刀盘刀具配制为软土刀盘，不具备切削钢筋混凝土的能力，盾构推进困难，掘进时，振动及噪声很大，对市民生活干扰大。

例如，中国发明专利申请号为cn200910308621.5的专利申请文件公开了一种盾构穿越地下结构物的方法，该方法涉及一种其下方进行盾构施工的地下结构物的底板，所述底板包括有底板垫层和固定于所述底板垫层上的钢筋混凝土结构，其特征在于该方法包括有如下步骤：

a)在所述底板的被穿越区域内预埋至少二个卸压孔；

b)于步骤a)所产生的底板结构下方进行盾构推进施工；

c)盾构隧道施工完成后，对所述卸压孔进行封堵处理。

上述现有技术采用开设卸压孔的方式进行掘进作业，在实际的施工过程中，依旧存在着如上的技术问题，并且如上的技术也无法适用于盾构穿越人防工程的施工环境。

基于现有技术存在的上述技术问题，本发明人结合多年的施工经验提出一种盾构穿越人防工程的施工方法。

技术实现要素：

本发明提供一种盾构穿越人防工程的施工方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种盾构穿越人防工程的施工方法，包括如下步骤：

步骤1：探明人防工程的具体位置，确定人防工程与盾构隧道的相对位置关系；

步骤2：开挖工作竖井；

步骤2.1：在隧道开挖轮廓线外标定工作竖井的位置；

步骤2.2：根据工作竖井的具体位置，施做工作竖井的锁口圈梁；

步骤2.3：在锁口圈梁上安装垂直提升设备；

步骤2.4：开挖工作竖井，采用网锚喷进行支护，开挖至人防工程顶部混凝土表面，安装最后一榀格栅，并在人防工程混凝土上植筋连接牢固；

步骤2.5：用风镐凿除人防工程顶部混凝土，使竖井与人防工程内部连通；

步骤3：对人防工程洞内进行有毒有害气体检测；

步骤4：进行人防工程内的清理；

步骤4.1：清理人防工程内回填的砂土，将砂土集中装袋通过工作竖井配合垂直提升设备运出；

步骤4.2：切割人防工程内影响盾构掘进的型钢；

步骤5：采用全站仪测量放样盾构隧道边线及与人防工程的相交位置，在人防工程的内壁上画出左右盾构隧道轮廓线；

步骤6：采用全站仪测量人防工程的垂直方向与盾构隧道的相互关系，以确定要处理的人防工程的钢筋混凝土的范围；

步骤7：断开人防工程连接，在人防工程内壁盾构开挖轮廓线处，沿轮廓线用水钻钻取混凝土芯样的方式钻破除孔，断开人防工程混凝土与盾构隧道之间的交接位置，减少盾构掘进时对地面的振动；

步骤8：在人防工程中影响盾构掘进的区域钻设炮孔；

步骤8.1：首先钻人防工程内顶部的炮孔，顶部的钻孔可根据现场气腿支架情况打设仰角为70～75°的斜孔；

步骤8.2：再钻人防工程内侧壁上的炮孔，侧壁上钻设垂直于侧壁的炮孔；

步骤8.3：最后钻人防工程内底板上的炮孔，底板上的钻孔根据现场气腿支架情况打设俯角为70～75°的斜孔；

步骤8.4：进行炮孔的清孔作业，采用高压风自上至下将炮孔内的残渣和污水吹洗干净；

步骤9：向炮孔内填塞静态爆破药剂，孔口通过胶泥进行封堵；

步骤9.1：用钢管和铁皮焊接加工药剂灌注漏斗，灌注药剂前，加工焊接两种型号的灌注漏斗，一种是垂直灌注漏斗，用于底部炮孔灌注，另一种是用于灌注侧壁孔的水平漏斗；

步骤9.2：药剂拌制，用10kg装量的敞口塑料桶做为拌制容器，在容器内盛装兑好的10℃的清洁水，按照试验配合比将粉末倒入洁净水中拌合，一次拌制量为5kg袋装粉末药剂，随拌随用，拌制完成的混合物在10min内使用完毕；

步骤9.3：药剂填塞，采取倒退填塞方式，按由里向外，先底部，后顶部，再两侧的顺序进行药剂填塞；底部采用垂直漏斗灌注，底板炮孔灌完后，在底板上铺填150mm厚粘土，摊平后人工踩压实，顶部炮孔采用手搓泥条，牛皮纸包裹送入炮孔填塞，两侧炮孔采用水平漏斗灌注至灌注完成；

步骤10：进行人防工程的回填作业，将回填的砂土再次运回至人防工程中进行回填密实；

步骤11：静态爆破药剂膨胀致使人防工程混凝土破裂；

步骤12：盾构机进行掘进作业。

进一步地，步骤2.1中，工作竖井的位置在人防工程上方，避开地下管线及其构筑物。

进一步地，步骤2.4中，开挖步距为50cm，开挖一榀架立一榀钢筋格栅，格栅主筋为4根直径φ22螺纹钢筋，格栅尺寸为200x200mm，首榀格栅应与圈梁预留接槎筋焊接牢固，喷射c25混凝土的厚度为250mm。

进一步地，步骤3中，若无有毒有害气体，施工人员进入人防工程内进行施工作业；若存在有毒有害气体，排出有毒有害气体，施工人员进入。

进一步地，步骤8中，钻孔直径φ42mm，孔排间距为300mm，行间距为250mm，采用梅花型布置，钻孔深度为钢筋混凝土壁厚预留50mm作为静态爆破的密封保护层。

进一步地，步骤9.1中，一种漏斗是在直径φ32、长500mm的钢管一端用白铁皮焊接一个150x150mm的垂直漏斗；另一种漏斗是用于灌注侧壁孔的水平漏斗，采用管径为φ32钢管弯制而成，弯曲角度为80～90°，水平段长度为600mm，弯曲段长度为100mm，在弯曲段钢管上焊接150x150mm的白铁皮漏斗。

进一步地，步骤9.2中，拌制两种不同配比的混合物，一种是在兑好的洁净水中按照水灰比0.3～0.35的质量比掺入静态爆破药剂粉末，用直径φ40mm的木棒用力搅拌2～3min至均匀，并保持混合物浆体具有流动性，上述混合物主要用于底板及侧墙炮孔填塞；另一种是在兑好的洁净水中按照水灰比0.25～0.28的质量比掺入静态爆破药剂粉末，用直径φ40mm的木棒用力搅拌2～3min至均匀，混合物具有可塑性，能够成胶泥状且手搓可成条状，此种混合物主要用于顶部炮孔填塞。

进一步地，步骤9.3中，先采用两组人员同时填塞底板下部炮孔，灌注浆体时，将垂直漏斗插入炮孔内，用碗或勺装拌制好浆体的混合物倒入漏斗灌入炮孔中，边灌边用漏斗钢管捣实，直至灌满炮孔；填塞顶部炮孔时，戴上手套将拌制的胶泥混合物手搓成直径为40mm的泥条，长100～150mm，用牛皮纸包裹送入炮孔，然后用直径φ40mm的木棒推送至孔底并捣实，直至填满整个炮孔；填塞两侧壁炮孔时，先将水平漏斗插入侧壁炮孔内，用碗或勺装拌制好的浆体混合物倒入漏斗灌入炮孔中，边灌边用漏斗钢管捣实，直至灌满炮孔，孔口用胶泥状混合物进行封堵。

进一步地，步骤10中，将原清理装袋的砂土重新吊下井由里至外进行回填，回填至工作竖井口，回填采用分台阶的方式进行，台阶高度不得超过1.5m，台阶宽度不小于2m，拆除垂直提升设施，拆除圈梁，机械回填、压实，按照市政原标准恢复地面。

进一步地，步骤12中，盾构掘进参数控制为：推力12000～15000kn；扭矩2000～3000kn.m；掘进速度20～30mm/min；贯入度不大于5mm；土仓压力1.2～1.5bar；同步注浆压力3～5bar；注浆量为理论值的150～180％。

与现有技术相比，本发明的优越效果在于：

本发明所述的盾构穿越人防工程的施工方法，采用静态破碎法预先将人防工程混凝土预裂破碎，控制盾构掘进参数，盾构顺利通过钢筋混凝土人防工程，避免了明挖取障管线迁改量大、交通导改困难，克服了暗挖取障安全风险高、费用高的缺点，本发明操作简单，时间快，效率高，费用低，安全可靠性好。

附图说明

图1是本发明实施例1中人防工程和工作竖井的位置关系示意图；

图2是本发明实施例1中人防工程中炮孔的排布示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

如图1所示，一种盾构穿越人防工程的施工方法，包括如下步骤：

步骤1：探明人防工程的具体位置，确定人防工程与盾构隧道的相对位置关系；

步骤2：开挖工作竖井；

步骤2.1：在隧道开挖轮廓线外标定工作竖井的位置；

步骤2.2：根据工作竖井的具体位置，施做工作竖井的锁口圈梁；

步骤2.3：在锁口圈梁上安装垂直提升设备；

步骤2.4：开挖工作竖井，采用网锚喷进行支护，开挖至人防工程顶部混凝土表面，其中，开挖过程中严格按照规定加强井内通风和照明；

步骤2.5：用风镐凿除人防工程顶部混凝土2x2m的孔洞，使竖井与人防工程内部连通；

步骤3：对人防工程洞内进行有毒有害气体检测；

步骤4：进行人防工程内的清理；

步骤4.1：清理人防工程内回填的砂土，将砂土集中装袋通过工作竖井配合垂直提升设备运出；

步骤4.2：切割人防工程内影响盾构掘进的型钢；

步骤5：采用全站仪测量放样盾构隧道边线及与人防工程的相交位置，在人防工程的内壁上画出左右盾构隧道轮廓线；

步骤6：采用全站仪测量人防工程的垂直方向与盾构隧道的相互关系，以确定要处理的人防工程的钢筋混凝土的范围；

步骤7：断开人防工程连接，在人防工程内壁盾构开挖轮廓线处，沿轮廓线用水钻钻取混凝土芯样的方式钻破除孔，断开人防工程混凝土与盾构隧道之间的交接位置，减少盾构掘进时对地面的振动；

步骤8：在人防工程中影响盾构掘进的区域钻设炮孔；

步骤8.1：首先钻人防工程内顶部的孔，顶部的钻孔可根据现场气腿支架情况打设仰角为70～75°的斜孔；

步骤8.2：再钻人防工程内侧壁上的孔，侧壁上钻设垂直于侧壁的炮孔；

步骤8.3：最后钻人防工程内底板上的孔，底板上的钻孔根据现场气腿支架情况打设俯角为70～75°的斜孔；

步骤8.4：进行炮孔的清孔作业，采用高压风自上至下将炮孔内的残渣和污水吹洗干净；

步骤9：向炮孔内填塞静态爆破药剂，孔口通过胶泥进行封堵；

步骤10：进行人防工程的回填作业，将回填的砂土再次运回至人防工程中；

步骤11：静态爆破药剂膨胀致使人防工程混凝土破裂；

步骤12：盾构机进行掘进作业。

在本实施例的步骤2.2中，钢筋混凝土结构圈梁截面为1000x800mm，混凝土标号为c35。

在本实施例的步骤2.3中，提升设备为1.5t垂直提升的电动葫芦。

在本实施例的步骤7中，钻孔直径为φ100mm，间距为150mm。

在本实施例的步骤9中，静态爆破药剂填塞之前，加工焊接两种型号的灌注漏斗，一种漏斗是垂直灌注漏斗，采用直径φ32钢管，长500mm，在钢管的一端用白铁皮焊接一个150x150mm的漏斗；另一种漏斗是用于灌注侧壁孔的水平漏斗，采用管径为φ32钢管弯制而成，弯曲角度为80～90°，水平段长度为600mm，弯曲段长度为100mm，在弯曲段钢管上焊接150x150mm的白铁皮漏斗。

在本实施例的步骤9中，还包括静态爆破药剂拌制的步骤，用10kg装量的敞口塑料桶做为拌制容器，在容器内盛装兑好的10℃的清洁水(因静态爆破剂的水化反应随着温度的升高而反应速度加快，由于炮孔多装量较大，装药时间长，为控制反应速度将水温控制在10℃以下)，将药剂粉末倒入洁净水中拌合，一次拌制量不宜过多，按5kg袋装粉末用量控制，随拌随用，拌制完成的混合物应在10min内使用完毕。具体的拌制过程如下：

1、按洁净水和药剂粉末的水灰比(此处灰表示为药剂粉末)为0.3～0.35的质量比进行混合物的搅拌至均匀，上述混合物主要用于人防工程中底板及侧壁炮孔填塞；

2、按洁净水和药剂粉末的水灰比(此处灰表示为药剂粉末)为0.25～0.28的质量比进行混合物的搅拌至均匀，上述混合物主要用于人防工程内顶部的炮孔填塞。

在本实施例的步骤9中，还包括静态爆破药剂填塞的步骤，具体如下：1、先采用两组人员(每组2人)同时快速填塞底板下部炮孔，灌注浆体时，将垂直漏斗插入炮孔内，用碗或勺装拌制好浆体的混合物倒入漏斗灌入炮孔中，边灌边用漏斗钢管捣实，直至灌满炮孔，底板炮孔灌完后，在底板上铺填150mm厚粘土，摊平后人工踩压实；2、采用倒退方式，由里向外，从上至下，两侧和顶部三路同时进行炮孔填塞作业，填塞顶部炮孔时，戴上手套将拌制的胶泥混合物手搓成直径为40mm的泥条，长100～150mm，用牛皮纸包裹送入炮孔，然后用直径φ40mm的木棒推送至孔底并捣实，直至填满整个炮孔；填塞两侧壁炮孔时，先将水平漏斗插入侧壁炮孔内，用碗或勺装拌制好的浆体混合物倒入漏斗灌入炮孔中，边灌边用漏斗钢管捣实，直至灌满炮孔，孔口也可用胶泥状混合物进行封堵。

步骤2.1中，工作竖井的位置在人防工程上方，避开地下管线及其构筑物。

步骤2.4中，开挖步距为50cm，开挖一榀架立一榀钢筋格栅，格栅主筋为4根直径φ22螺纹钢筋，格栅尺寸为200x200mm，首榀格栅应与圈梁预留接槎筋焊接牢固，喷射c25混凝土的厚度为250mm。

步骤2.4中，将最后一榀格栅安放在人防工程混凝土表面，并在人防工程混凝土植筋使混凝土表面与工作竖井连接牢固。

步骤3中，若无有毒有害气体，施工人员进入人防工程内进行施工作业；若存在有毒有害气体，排出有毒有害气体，施工人员进入。

如图2所示，在本实施例的步骤8中，钻孔直径φ42mm，孔排间距为300mm，行间距为250mm，采用梅花型布置，钻孔深度为钢筋混凝土壁厚预留50mm作为静态爆破的密封保护层。

在本实施例的步骤10中，全部炮孔用静态爆破剂填塞完毕后，将原清理装袋的砂土重新吊下井由里至外进行回填，回填至工作竖井口，回填采用分台阶的方式进行，台阶高度不得超过1.5m，台阶宽度不小于2m。拆除垂直提升设施，拆除圈梁，机械回填、压实，按照市政原标准恢复地面。

在本实施例的步骤12中，盾构掘进参数控制为：推力12000～15000kn；扭矩2000～3000kn.m；掘进速度20～30mm/min；贯入度不大于5mm；土仓压力1.2～1.5bar；同步注浆压力3～5bar；注浆量为理论值的150～180％。

盾构掘进时，由于人防工程采用人工回填不能达到理想的密实状态，土仓初始阶段难以保压，需要在土仓内不断打入膨润土，做好渣土改良，将土仓压力建立起来后，然后匀速缓慢推进，通过盾构的撕裂刀、刮刀将静态破碎的高强钢筋混凝土切削，切削下来的混凝土碎块和钢筋通过螺旋机排出，直至掘进完成。

在本实施例的步骤4中，还包括用砂浆砌筑红砖墙封堵人防工程的步骤。

在本实施例的步骤4.1中，用50kg装量的编织袋人工装、扛运至工作竖井内，采用垂直提升设备运输至洞外存放，堆码整齐，用于回填重复利用。

本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书界定。