泥水盾构冬季施工方案及措施

XX地铁二号线土建四标合同段冬季施工方案一、编制说明1.1，编制依据1.1.1、XX地铁二号线施工设计1.1.2、XX地铁二号线施工合同文本1.1.3、地铁施工的相关技术规范及安全质量标准1.1.4、根据公司及调研成果取得的相关施工经验及总结1.1.5、根据XX市气象信息及气候状况1.2、编制原则1.2.1、严格执行国家及XX地铁制定的冬季施工标准，保证安全质量及文明施工1.2.2、根据本标段总体施工进度安排，保证冬季施工的相关措施1.2.3、以成熟的施工组织设计及先进的施工设备，确保冬季施工安全及工程质量，按期为业主提供一个优质的施工产品。二、编制目的本标段位于XX市松北区，冬季十分寒冷，且持续时间较长，该地区冬期施工的起止时间一般为11月初至次年3月末。根据施工工期计划，XX站~XX站区间盾构需进行冬季施工。因此必须制定有效的施工措施、施工方法，规范操作程序，指导现场冬季施工，保证工程冬季施工安全、质量及进度目标。三、工程概况XX站~XX站区间，自松花江中心太阳岛西侧XX站起，向北两次下穿松花江支流，在CK9+560～CK9+970和CK11+230`CK11+100段下穿松花江河床，本次穿越段河水位最深处为6m，河面宽分别约410m和130m盾构顶覆土最小仅为14.9m至XX站，本工程起点里程CK8+516.777，终点里程CK11+520.264，区间全长2911.887米，区间采用2台泥水平衡盾构机施工。区间共设置5个联络通道，一处风井及泵房，其中，1号、2号、4号、5号联络通道采用冷冻法施工，3号联络通道结合区间风井设置，采用明挖施工。施工顺序安排：盾构从XX站双始发，XX站吊出。四、冬季施工总体筹划4.1、XX市冬季气温情况XX属于北温带半湿润的季风性气候,其特征是冬季漫长寒冷,夏季炎热多雨,春秋季短,冬夏季长。历年1月平均气温-11.4℃,极端最高气温38.7℃,极端最低气温-33.1℃。每年11月中旬开始封冻,翌年3月初解冻。土壤最大冻结深度为2m。4.2、冬季施工总体部署根据现车站施工为盾构提供始发场地及盾构机制造情况，节点日期为盾构机在2017年10月底到达风井，由于受工期的制约，为了按时完成施工任务，盾构机到达风井时XX正好进入严冬，平均温度都在-10℃以下，此类气候条件不满足泥水盾构施工的基本条件，泥水平衡系统及相关配套设施（如泥水处理装置，循环水管路，同步注浆用浆液）等都会在低温冻结问题，因此在此温度工况下施工，配备相应的加热及保温装置是保证施工的前提条件，为了保证冬季施工效率，成立以项目经理为组长，生产副经理，盾构工区长，浆液站负责人，泥水站负责人为组员的冬季施工领导小组组织冬季施工。五、冬季施工温度要求隧道区间采用泥水平衡盾构法施工，由于盾构在风井二次始发时正好遇上XX一年中的严寒冬季，而盾构在设计、制作上未采取特殊措施来适应严冬的需要，要想保证盾构机的正常使用，只能采取提高温度的方式来解决问题。而盾构机作为一体化的盾构施工设备，一系列的配套设备也是保证盾构掘进的必要条件，因此为了实现泥水盾构在11月份能成功二次始发，共有以下主要的6大部分必须配备经济、合理、有效的保温措施，才能保证盾构机的正常作业。5.1、泥水处理系统（包括泥浆搅拌槽，蓄水池，沉淀池，滚动筛，循环输送泵，各种电器柜）。5.2、浆液站（砂仓使用，搅拌罐使用，水泥及粉煤灰泵送管路，从地面砂浆站往井下电瓶车砂浆罐内的泵送管路）5.3、泥浆输送系统（送泥管路，回泥管路）。5.4、外循环水管路（包括地面循环水池，地面埋管，及工作井内竖管，盾构机循环水及施工用水）5.5、盾构拖车（始发时为严寒季节，整列盾构全部进洞需要8天左右，在不密闭的空间内，各拖车上水管，泥浆管，注浆管路要重点防护，而各拖车进行集中防护）5.6、各盾构用辅助材料（管片密封条及密封胶，管路延伸用密封垫，各类润滑及密封油脂等）六、冬季施工供暖保温措施6.1、泥水处理系统保温处理工程地处我国东北（XX）严寒地区，对泥水循环系统要求相对增高。根据泥水特性，需要泥水循环系统温度达到5℃以上方能正常运行，低温环境易造成泥水循环系统冻结，导致循环受阻，失去携渣功能，无法建立环流系统，从而无法正常掘进，极大地影响施工效率，并可能导致工程无法进行。因此，需要对整个系统进行保温处理。泥水处理系统占地面积达1000m2，其中设备占地320m2，泥水处理设备离地高度达7.5m，同时泥水管路铺设较长，在保温处理方面较难，易导致工期与工程成本的大幅度增加。6.1.1设备防冻处理泥水处理系统主要由一套泥水处理设备、离心机、砂泵、储浆箱、砂浆搅拌装置、膨润土库、变频柜、供水系统等组成。其中泥水处理设备主要由旋流器、振动电机及筛板、砂浆泵、中储箱、配电柜等部件组成。以上设备在低温环境下可能出现异常状况，在冬期，加强设备管理的同时，采用加防冻液(设备发动机冷却液内需添加)以及低温环境下使用的润滑油脂等对设备进行保护。6.1.2保温方案措施选取可采取单独设备保温与环境保温，鉴于设备尺寸较大，保温处所占比例较大，需对施工场地实行搭建房屋提高环境温度，既对设备及泥水起到了有效的保温作用，同时也可以有效降噪、防尘。房屋搭建可采用钢筋混凝土结构或钢构板房（经过成本分析及实用性调研，以包工包料的形式，让专业的队伍进场搭设，保证施工质量并能有效的抗风抗寒)。由于钢构板房造价低，工期短，所需人工少，且能保证保温效果。通过综合分析，可搭建临时钢构板房结构以保证设备温度6.1.3升温措施选取板房只能起保温作用，无法对其升温，因受外界因素影响，室内温度将逐步下降。为确保泥水设备温度，在房屋搭建完成后，对房屋保温效果进行检验。如果室内温度在保温条件下也无法满足浆液正常运行，无法满足低温条件下的保温效果，需对房内配套升温措施。室内升温方式多样，可在房内加装电暖器、蒸汽排管、水暖气片等方式进行升温。通过综合分析，且根据XX相似工程冬季施工经验，在室内安装一定数量水暖气片提高环境温度就能满足施工要求，在分离设备振动筛处，根据实际情况，可以在其旁边安装适量的工业电暖风机（30kw）以防出渣口冻结，并且在出渣口冻结时，可通过调节阀门，直接用暖风机直吹对振动筛解冻，在储浆池四周安装水暖气片，以提高浆液空间温度。选取适当工号的压力锅炉，安装适当的暖水管路，以保证环境温度达到5℃以上。在冬季温度十分恶劣的情况下，还可以在泥浆池上部框梁上搭接支撑，表面铺设保温棉被的方式，进一步将泥浆与外部空气隔离，从而减少浆液热量损失。6.1.4泥水站保暖实施性施工方案根据现泥水站设计，保温棚建筑面积为42m*35m=1470m²，保温棚整体采用双跨结构设计，最大跨度21m。主体支撑采用dn200（1cm厚）钢管与泥水站主体机构预埋件焊接，支撑管间距6m。其中泥水处理设备22m*11m=242m²范围保温棚高度为19m，其余保温棚高度9m；保温棚围墙及顶棚都采用7.5cm厚泡沫夹心保温板。，根据设计图纸，保温棚施工时预留两进出通道（一道为挖机捞渣进出通道，一道为制浆用各物资运输通道），通道采用滑动式保温板框架结构，接缝处用保温材料全部密封。根据设备安装尺寸，在泥水站北侧保温板安装时预留泥水出渣口，保证渣土排入渣场，为了保温棚施工采光及夏季透风需要，保温棚四周各开设2个透光窗户，保温顶棚安装8个采光板。为了保证泥水站冬季施工质量，减少泥水处理系统泥浆循环问题，在泥水处理站东南侧（见图纸）建设一套型号为CWSG-0.35的热水常压采暖锅炉，锅炉房单独密封建设，通过预埋输热管路将热量导入泥水处理保温棚，根据保温棚面积（1470m2），以1m2需要设置一柱暖气片为标准，考虑泥水处理设备处高度为19米，如果要有效的保证棚内温度，初步设计保温棚内安装1200柱（80/50）暖气片。主管路采用63PPR管连接，暖气片连接管路采用32管路，弯头若干，为了保证使用安全，在每套暖气片两端安装PPR球阀，在此套暖气片故障时能应急处理。6.1.5、污水排放，由于泥水处理场有时需要进行设备冲洗，渣场排污系统需考虑XX地区降雨量，在雨季，由于降雨量较大，渣场会有大量的雨水堆积无法外排，考虑隧道施工一体化特性，渣场积水不能成为影响掘进的客观因素，因此，在渣场设置一表面搭接钢板的积水槽，渣场内各种水源汇集到积水槽中，由于市政排污管道都在整个车站西侧，直接排除污水距离较远，冬季污水排污时容易发生堵塞，为了有效施工，在泵坑南侧设置接力缓冲池（缓冲池3m*2m*2.8m,上部设置台阶，铺设承重钢板后与地面相平，在接力池中沉淀渣土影响污水外排时，挪开承重钢板进行清理），积水槽下预埋2%下坡Ø100管路连入泵坑南侧接力缓冲池（见图纸）缓冲池以3%的坡度从东向西布设DN200管路，最后汇入始发端头沉淀池，进而排入市政排污管路。6.1.6、用水供给，从就近降水井管路上安装三通管路，经过保温处理后预埋，直接连入泥水站清水池。6.1.6、废浆排放，在泥水处理基础建立时，废浆池靠渣场侧预留Ø100废浆处理管路，通过连接渣浆泵，将需要处理的废浆抽入封闭的泥浆罐车，并运输到制定地点进行排放。6.2、浆液站保温措施浆液站是盾构施工配备设备的一个重要环节，浆液站要顺利拌置浆液并能在在较短时间内能正常保存，需要保证砂仓正常使用，搅拌罐正常使用，水泥及粉煤灰不冻结且能顺利泵送到搅拌罐内，保证地面砂浆站往井下电瓶车砂浆罐内的泵送管路不冻结。6.2.1砂石料等原材料进场前防寒措施冬期施工所用砂要求含水量极小，要求几乎不含水分。根据含水量要求，项目部物资部派专人考察联系多家砂料厂家，要求所提供砂料必须符合含水量的要求，最好是干砂。若砂子含水率大，则采用晾晒的方法，晾干后再运到现场。材料人员严把材料质量关，坚决控制好砂的含水量，进场砂必须符合规范要求。6.2.2、设备防冻处理在冬期，加强设备管理，采用加防冻液以及低温环境下使用的润滑油脂等对设备进行保护，装砂用装载机轮胎需安装防滑链条，空压机需定时排放储气罐内积水。6.2.3、保温方案措施选取浆液站保温棚已初步建设，浆液拌置都在保温棚内进行，拌置砂浆的骨料应分别进场，并分开存放，搭设8米高大棚，砂子放置在大棚内并用棉被覆盖，为了更好的保证砂子使用效果，利用泥水站热水锅炉布置地暖管路，在地面破出90mm宽，70mm深的沟槽，内部安装DN60钢管循环管路，管路间接一米，在整个砂仓左右后侧0.5米及1米高度布置环式钢管管路与地暖管路管路相连，形成一个闭式循环为砂仓物料保温。砂浆站搭设钢板房后在内部布设水暖管路并安装水暖气片进行保温，制浆用水采用一台CWSG-0.24锅炉加热循环水(一个小时能加热5方水达到70度)，同步安装能储存5方水的水箱与锅炉连接，形成一个热水供应循环，根据施工生产进度，九十分钟掘进一环，一环盾构掘进需要5方砂浆，需用制浆热水2方，能满足制浆用热水要求。6.2.4、浆液的泵送保护，浆液制作时，尽量减少浆液存放时间，根据现场情况，统筹规划，做到随制随用，为了保证泵送效果并利于设备维修，将砂浆罐自带输浆泵外移到砂浆罐侧面，并安装好一套备用输浆泵，预埋管路与输送泵泵口预留2米距离，采用钢丝软管以快速接头相连接，方便输送管路故障时切换。从浆液站往工作井管路分两部分（地面段以破除地面预埋输浆管路，地下预埋管路从输浆罐开始，以5%的下坡进行铺设，并在预埋管路上包裹岩棉保温材料，竖井段管路由于管路内不会有太多残余浆液，只需在各弯头处包裹岩棉保温材料即可），地面预埋管路并排预埋两路，方便故障时管路切换。在浆液站输浆罐底部预留积水槽，砂浆罐最低点安装球阀，能将罐内积水排放干净。6.2.5、在电瓶车砂浆罐上搭设支撑，在其顶部覆盖保温棉被，在浆液下放时，揭开保温棉被，而将浆液迅速下放至电瓶车砂浆罐，在运输过程中，覆盖好保温棉被，为防止砂浆热量损失太大，统筹安排各工序顺序，保证浆液及时使用，尽量减小浆液的存放时间。6.2.6、浆液站污水排放，浆液站搅拌泵清洗水考虑需要利用来清洗砂浆罐及输浆管路，因此，冲洗水直接经过输送管路输送到工作井内，从而在工作井统一处理，由于泵送管路较长，为了保证此管路长期使用，利用浆液站空压机打球对清洗后泵送管路进行彻底清理，从而保证管路清洁无杂物堵塞，由于浆液站内部设备冲洗水量较小，为了排放此污水，需在砂浆输送罐底部设置一积水槽，备用一小功率污水泵及30米消防管路，在积水槽积满水时，接通临时管路将污水排放到泥水站旁接力缓冲池内。6.3、泥浆循环管路保温措施泥浆循环是泥水盾构能顺利推进的前提条件，管路保温处理泥水管路较长，冬期地面温度极低，与空气或地面接触面积大，容易散热，易冻结，冬期低温时，管壁易出现结蜡等现象，造成管路的保温处理相对难度较大，造成的影响也无法估量，因此管路的保温处理至关重要。由于隧道正常掘进时持续产生热量，从而提高了隧道温度在5℃以上，因此只对布置在地面、竖井井壁、隧道内前100m的管道进行保温处理。6.3.1、地面泥浆管从泥水站到竖井段以地下预埋保温方式进行布设，以始发井地面挡墙上表面为基准，将进浆管和排浆管分别用岩棉保温材料包裹好，以并排布置的方式将泥浆管路进行掩埋保温（掩埋时以从东向西2%的下坡进行铺设），掩埋时随管布设一DN60钢管，与泥水保温系统连接，在站内安装开关闸阀，必要时可以打开闸阀，进行管路升温。根据地面情况，泥浆管掩埋上表面离地面有一米左右，基本在XX冻土深度的最大范围上，能满足施工要求。6.3.2、始发竖井内管路用丝绵保温材料包裹好，在地面与竖井连接弯头处及竖井与隧道水平管路连接各弯头处，在管路外侧包扎防护型电伴热带，然后用丝绵保温材料包裹好，在冬季施工时，由于各弯头产生冻结或者在极寒天气下时，导电加热以达到泥浆管路能顺利流通的目的。6.3.3、在泥浆循环管路接入隧道5—10M后，进浆及排浆管路上各安装一个可隔断浆液流通的闸阀，并在闸阀靠竖井侧两趟管路上各安装两个两寸泄压口，安装的闸阀及泄压口用丝绵密封材料包裹密实，防止闸阀及阀门冻裂。在泥浆系统故障，一个小时以上都无法进行浆液循环时，关闭此处闸阀，打开泄压口，将竖井及地面管路内泥浆排放掉，从而保证管路不固结。6.3.4、为了保证冬季施工质量，地面及竖井管路都进行防寒处理，以后进行进排泥浆管调换使用困难，因此地面预埋段管路需进行加厚焊接后再进行安装，从而保证管路不泄漏的情况下完成整个隧道推进。6.4、循环水系统保温6.4.1、循环水池保温根据现场场地布置情况，为了更有效的使用场地及达到保温的目的，循环水池需设置在中板上，在循环水箱及水泵安装完成后，搭设保温棚，将保温棚立柱焊接在钢板上，钢板四周开孔使用膨胀螺丝固定在中板上，安装循环水泵端预留活动出入口，采用滑轮式棚式门结构。为了冬季施工需要，用2cm钢板焊接活动炭炉，在棚内进行炭炉加热的方式进行供暖，但是此供暖方式需要及时排出烧炭粉尘，防止中毒，注意施工安全。在安装外循环水供电端时，多引入一个能带动30kw的电源端口，在极寒天气下，根据施工需要，应急接入大功率电暖风机或者水电热棒来满足正常施工。6.4.2、循环水池结构形式根据其他标段的施工经验，为了防止泄漏且能有效快速的进行安装并投入使用，循环水池使用8mm厚钢板拼装焊接成型，箱式结构尺寸为6000mmx2000mmx2000mm，钢板内侧焊接DN100钢管支撑，从而提供挤压拉力。每个循环水箱能储存循环水24方，考虑泥水平衡盾构冷却水及施工用水量，循环水池采用2个此单独水箱下部以DN400管路连接，从而形成一个48方储量的循环水箱，从而供给隧道内各种用水6.4.2、管路保温措施由于循环水管路特性与泥浆特性相似，为保证盾构有正常的外循环水使用，外循环水管路需进行保温处理，地面在条件允许的条件下包裹保温材料预埋入地下，竖井包裹保温材料保护，入隧道10M后安装阀门，阀门靠井口端各趟管路各安装两个泄压口，在管路延伸时，关闭此处阀门，将泄压口打到一定开度，保证地面及竖井水管内积水的流动性，防止冻结。如果存在各种故障不能保证外循环水流动时，隔断隧道内水流，打开工作井泄压阀，从而将管内存水排除干净。6.5、拖车保温由于盾构始发时为严寒冬季，盾构始发时拖车在明挖段，与外部空气接触面积很大，整列盾构要全部进洞需要8天左右，由于明挖段是敞开式，想全部封闭难度很大，为了达到施工目的，只对拖车整体防护，各重要单元加强防护的方式来保证盾构冬季施工6.5.1、盾构上泥浆及循环水管路在操作空间允许的情况下，在外部包裹丝绵保温材料，泥浆及水管各阀组，在不影响开合的情况下，用丝绵保温材料包裹密实，防止各阀组冻僵或冻裂后无法正常使用，从砂浆罐到盾体内的砂浆注浆管路也用丝绵保温材料包裹。6.5.2、盾构各拖车，在不与各盾构使用结构往复运动形成干涉的情况下，拖车表面用6*4米棉被包裹，棉被外侧覆盖防水雨布，形成一个从外部用棉被覆盖的整体保温棉棚，防止盾构拖车与外部空气直接接触。六号拖车后端面搭设挡风棉，电瓶车运输通道采用可左右拉升型，在电瓶车通过时，拉起此挡风棉（临时通道，用棉被外包裹防水布组成），在电瓶车通过后，及时放下此处挡风棉，尽量减少盾构机内热量损失。6.5.3、为了保证拖车施工温度，可以在盾构机上引出30KW电暖风机接线端，安装电暖风机供暖，但电暖风机对电力供应需求较大，使用时电量消耗大，如果电力供应不能满足施工要求时，可以在盾构上安装专用炭炉，在炭炉使用时注意污染气体排放，并在炭炉四周做好防护，防止施工人员烫伤。6.6、井下施工区与外部空气密封盾构组装时，在盾构拖车110米范围内，靠近左线侧中柱右端面上固定悬挂装置，将保温棉被安装在悬挂装置上，将左线整个盾构始发范围与外部空间隔离，保证盾构空间范围温度不快速流失，井下各吊装口，主要是左线拖车后出土口，垂直布设挡风棉布，电瓶车运输通道设计为左右滑动型，在电瓶车通过时，向两侧推拉此处的挡风棉布（中板设置悬挂装置，安装侧拉滑道，此棉布以轨道中心线为中线，宽度2m），电瓶车通过后，关闭此处挡风棉布，从而有效隔离从后部往前吹来的冷风，减小盾构拖车内的空气流动，减少热量损失。盾构组装用中板吊装口用钢管支护，搭设时以从东向西设置坡度，上部铺设彩钢板，保证积雪能较容易的进行清理。盾构负环管片拼装完成后，保留底板内各保温结构，中板吊装口保温结构进行拆除，然后在反力架端用保温棉布将外界空气与盾构的连通空间密封，减小施工作业面的空气流动，从而保证施工温度。6.7、盾构库房及掘进各配套材料的保温措施6.7.1、盾构库房在C/D栋板房进行保暖设施安装时，连接管路进行暖气安装。6.7.2、盾构管片用密封条及密封胶存放在专用库房内，不能与空气直接接触太久，在密封条黏贴后，用保温篷布将管片覆盖，防止密封条冻脆而影响使用质量。6.7.3、盾构使用的各密封及润滑油脂，根据施工场地规划，存放在统一场地，用保温篷布覆盖严实，防止各油脂在很低的温度下硬化或者影响使用效果。6.7.4、隧道泥浆及水管延伸用垫片要存放于密闭空间，防止冻脆后不能有效防水，各闸阀要用保温篷布覆盖或者存放于密闭库房，防止冻裂。七、盾构冬季施工安全及防火7.1、冬季施工要采取防滑措施，有坡度的地方要安装防滑条，及时清理施工现场内的冰雪，及时清扫各人行通道及上下楼梯上的积雪。7.2、严格执行施工现场动火证审批制度，施工现场锅炉，火炉要有专人负责看管使用，明火操作地点专人负责，在施工作业完毕后对火源严格检查，确认无死灰复燃后，方可离开现场。7.3、冬季施工机械设备采取防冻措施，避免受冻而发生故障，不得采用火烤解冻各阀门，不得用明火烘烤设备的冻结部位。7.4、暖棚法施工时，要将烟、燃烧气体及时排出棚外，注意防火、防煤气中毒。7.5、冬季施工中使用的保温、升温器材必须安装在安全位置，并在条件允许的条件下加装防护罩，设定标识牌，防止工作人员烧伤，烫伤。7.6、雪天后吊装应清理龙门吊轨道上的积雪、覆冰，防止龙门吊重载走行过程中打滑，造成安全事故。7.7、冬季吊装过程中检查起吊物品的吊点是否牢固，采用锤击的方法进行检查，确认吊点牢固后进行起吊。八、冬季施工保障措施8.1、根据冬季施工领导小组分工安排，合理进行施工工序转换，存在问题及时处理，不能存在工作分工不明确，应急处理无管理等状况出现。8.2、维保力量要加强，制定严格的冬季施工维护保养奖罚措施