隧道负环管片拆除方案

盾构负环管片拆除方案1 编制说明本方案在认真研究各类文件资料内容的前提下，以科学性、可行性、可靠性和经济性为指导原则进行编制。

内容包括工程实施的受力计算，施工方案，工程质量和安全防护等措施。

1.1 编制依据（1）南京地铁十号线土建工程D10-TA03标招、投标文件及其澄清、补充文件。

（2）南京地铁十号线土建工程D10-TA03标工程施工设计图、岩土工程勘察报告等文件及相关参考资料。

（3）现场踏勘所采集、获得的资料。

（4）招标文件中明确要求执行的有关施工、安全、质量及城市管理的规范及规定。

（5）本企业现有技术水平、管理水平、施工资源及多年从事铁路、地铁、市政工程特别是大直径泥水盾构工程的施工经验。

（6）国家、江苏省、南京市有关安全、文明施工、环境保护规范、规程及相关文件。

（7）南京地铁十号线土建工程D10-TA03标工程承包合同。

表1. 1-1 施工参照的主要技术规范注：上述标准中，同项验收标准低于设计标准时，应按设计标准执行。

1.2 编制目的及要解决的问题本方案的编制目的是为了能确保有序、安全的完成负环拆除任务。

1.3 前期准备工作由于南京地铁十号线D10-TA03标土建工程盾构施工工期紧、难度大，为保证本方案的可行性和将来工程的顺利实施，在本方案编写前，我们深入研究了工程的各类相关基础资料，并根据现场施工场地、工程区域等第一手资料，使本方案更为切实可行。

1.4 编制内容及主要结论根据相关要求，并结合本次盾构推进的范围、内容和特点，本方案涵盖以下内容：（1）编制说明；（2）工程概况；（3）负环管片拆除的受力计算；（4）负环管片拆除的时机；（5）负环拆除主要施工内容；（6）施工组织；（7）施工步骤；（8）施工计划；（9）安全防护措施；2、工程概况本次工作主要拆除中间风井内负一环至负八环上半部分管片。

管片内径10.2m，外径11.2m，厚度0.5m，管片环宽2m。

管片采用通用双边楔形环，5（标准块）+2(邻接块)+1(封顶块) ，标准块及临接块每块重约12T，封顶块重约4T。

管片错缝拼装,连接采用斜螺栓。

每环管片环向螺栓16根，直径36mm，机械性能等级为6.8级；纵向螺栓33根，直径30mm，机械性能等级为5.8级。

前期准备工作在盾构掘进时进行，盾构停机换刀时利用100T龙门吊将负环管片拆除，对未拆除的管片进行加固。

3、负环管片拆除的受力计算当盾构始发后负环管片与反力架、正式隧道管环外周土体摩擦力共同承受盾构推进力。

当作用在负环管片及反力架的作用力为零时，即可拆除负环管片。

计算公式如下：F摩擦力= μ·π·D·L·P+F负环≥F推进力式中：μ——管片与土体的磨擦系数；取0.3D——管片外径；取11.2mL——已安装的管片长度；P——作用于管片背面的平均压力，取150 KPa。

故正环管片提供的摩阻力为：F摩擦力=0.3×3.14×11.2×68×150=107757KN≥106172KN（盾构机额定最大推力）。

由以上计算知：（1）盾构掘进68m后负环管片及反力架不承受盾构掘进作用力。

（2）盾构掘进68m后可拆除负环管片。

4、负环管片拆除的时机端头工作井负环管片拼装位置处布置有：泵浆下料管及砂浆罐车接料停车区、泥浆管道及水气和高压电缆线等管线、端头集污坑等。

若在盾构掘进过程中进行负环管片的拆除，则对盾构掘进有以下影响：（1）、负环管片拆除前须改移污水管、水气管、高压电缆、照明线路等管线，对盾构掘进有一定的影响。

（2）、负环管片拆除过程存在交叉施工。

水平运输车辆受管片拆除吊装影响有一定的干扰。

（3）、负环管片拆除与盾构施工同步注浆的浆液下料口相冲突，无法同时进行。

（4）、负环管片拆除后管片开口不齐整，需要平整，与盾构施工交叉影响。

（5）、负环管片拆除工期长，会造成一定程度的盾构掘进停工。

综和上述，负环管片拆除应在盾构隧道掘进停机较长时间时进行。

我方计划在盾构机安装P2.2、P1.2泵，同时进行换刀检查作业时（盾构掘进1000~1040环左右）进行第一步负环上部管片的拆除。

剩余下部管片留作隧道贯通后进行拆除。

5、负环拆除主要施工内容负环管片共有8环，拼装长度16米，全部设置在始发井内，按照-8环～-1环的顺序依次拆除负环。

根据负环管片的拼装点位确定拆除顺序，如表5-1、图5-1所示：表5-1 负环拆除点位表6、施工组织施工人员组织主要工程设备（工具）配备表7、施工步骤7.1机械设备、物资准备负环拆除前，由盾构部提供负环拆除所需各种机械、物资设备清单，物资部结合现场库存，通过租赁、购买等方式将所需设备备齐，并对所使用的钢丝绳、卸扣、手拉/手扳葫芦等进行检查，检验合格后方可使用。

7.2施工准备负环拆除前需要完成以下准备工作：7.2.1剩余管片加固负环顶部管片拆除后，处于腰部的管片受力稳定性必然有所下降，为了保持其安全稳定性，在拆除负环前，将不需要拆除的腰部管片处的纵向、环向管片螺栓进行复紧加固，该处焊接钢板松动处进行补焊加固。

底部管片由于和口子件通过浇筑混凝土连接在一起，无需处理。

7.2.2第四道围檩上的地锚施工负环管片采取单块拆除方式，在拆除过程中，为了保证剩余管片的稳定，还需在工作井第四道围檩上植筋施做地锚，利用Ф30钢丝绳穿过未拆除的负环管片，将其与地锚连接在一起，将管片拉紧，保持稳定状态。

地锚位置选在第四道围檩上与各负环管片相对应的位置，每环管片左右侧各钻孔植筋2处。

植筋采用φ50mmHRB400钢筋，钻孔深度500mm，直径55mm，植筋应提前负环拆除至少7天进行，负环拆除施工前首先进行钢筋抗拔试验确定植筋抗拔强度不小于φ50mmHRB400钢筋屈服强度。

每环管片拆除前，将第一块拆除管片外的其余需拆除管片通过钢丝绳分别与地锚接在一起，使管片处于受力稳定状态。

7.2.3管线的改移在负环拆除前，需要对负环右上角的高压电缆线和两侧照明灯线等进行断电处理，并向下改移，防止拆除负环管片过程中管片对电缆线的碰擦造成电缆线损坏，改移工作由机电部负责完成。

7.2.4 100吨门吊轨道的清理和延伸龙门吊相对于汽车吊来说具有以下两点明显的优点，一、龙门吊起吊和运输稳定；二、龙门吊垂直起吊吨位远远大于汽车吊（100T）。

所以为满足尽量使用龙门吊拆除管片，现场需要向东延长龙门吊轨道5米。

需提前对延长的5米位置路面进行凿除，凿除部位底部标高与现有轨道基础标高一致，宽度与现有轨道槽宽度一致，长度为5米。

凿完后将轨道延长5米，并在新凿出的槽轨道两侧植筋，用2cm厚的钢板通过植筋将轨道压住。

轨道延伸工作需要在盾构机停机之前完成。

另外拌合站的下料槽挡在100吨门吊轨道上，需拆除；轨道南侧、北侧限位挡板需要拆除并向东迁移。

该项工作在盾构机停机之后进行。

龙门吊拆除管片示意图如下所示。

7.2.5管片吊装孔钻孔龙门吊拆除管片以及地锚稳固管片都需要利用钢丝绳穿过管片上事先钻好的孔来施行。

因此在拆除管片之前需要在管片相应位置提前用水钻钻好孔，水钻钻孔直径为108mm。

在每一块需拆除的管片四个角部各钻一个空，钻孔位置为距离管片环缝0.3m处，距离管片纵缝位置处0.5m处。

封顶块F块钻孔位置为距离管片环缝0.3m处，距离两侧纵缝位置中间钻两个孔。

钻孔位置可根据管片实际拆除情况进行调整。

钻孔工作在盾构机停机拆除负环前完成。

7.2.6负环管片内外加固钢板的割除在盾构机停机拆除负环前，将负环外部、内部加固用的钢板全部割掉。

割除时应注意隧道内电缆线和行人、行走车辆的安全。

7.2.7反力架处后浇混凝土破除、钢管支撑及塞填钢楔子的拆除在盾构机停机拆除负环前，首先利用负环管片外侧的脚手架作为平台，用风镐人工凿除-8环和反力架之间的后浇混凝土。

凿除混凝土前在需凿除部位混凝土下部搭设钢管支架，并在支架上铺设木板，防止混凝土掉入隧道内伤人。

凿除混凝土工作在停机拆负环前完成。

利用绳子将-8环和反力架之间的钢楔子吊住，然后割除钢楔子，吊出。

钢管支撑只需要割除与反力架焊接的一侧即可。

割除时，底部同样用钢管支架铺设木板防止坠落伤人。

7.3负环拆除施工⑴负环环缝塞填钢板及混凝土的拆除在盾构机停机后，利用升降平台和钢管支架将塞填的钢板及混凝土拆除。

⑵第一块负环拆除负环第一块拆除-8环L2块，拆除SL2块之前将F块、B5块、L1块通过Φ30钢丝绳、地锚固定，钢丝绳长度不满足要求可以通过30t手拉葫芦进行调节；将B1通过管片外弧面的钢板与管片两侧的大型刚焊接相连接，防止L2块拆除后，其余管片不稳。

每块管片拆除前，将4根6米长Φ30钢丝绳一端头从管片外部四个钻孔穿入，将靠近纵缝的两个钢丝绳端头用15T卸扣两两相连，外部靠上的钢丝绳端头穿在吊环上，靠下的钢丝绳通过15T手拉葫芦与吊环相连，拉紧手拉葫芦，使四根钢丝绳绷紧，让管片在吊起过程中尽量不晃动。

外部利用100t龙门吊，吊着吊篮作为作业平台，区间内部利用升降车作为平台。

100t龙门吊起吊时，先慢慢加力到8t，然后拆除纵向螺栓和环向螺栓,管片螺栓的拆除利用隧道内的升降车进行。

管片拆除工具为气动扳手，扭矩扳手备用。

管片螺栓拆除后，门吊慢慢加力提升，将第一块管片拆除。

管片拆除后，将管片提升至地面停放的平板车上拉走。

⑶剩余负环拆除第一块管片拆除后，继续用同样的方法，用4根Φ30钢丝绳和1个15T手拉葫芦将管片和龙门吊连接，龙门吊加力8T后，将管片螺栓拆除，再将固定在地锚上的钢丝绳松掉，龙门吊慢慢加力，拆除其余负环管片。

整个吊装过程由专业吊装作业指挥人员现场指挥，项目部安全人员现场巡视。

在管片拆除过程中，在负环两侧（隧道内+5环处和中间风井内）安排专人执勤，禁止任何人员及车辆通过。

在管片拆除过程中，会有部分管片端面在两侧防护钢支架以下，拆除时要注意提前将钢楔子取掉，防止管片被挤紧造成吊装困难。

按照以上施工流程，依次拆除各混凝土负环上半部分的管片。

对负环存在的变形可能造成螺栓挤紧拆不下来的情况，可以采用在该处打水钻孔，遇到螺栓处，直接气割割除的办法解决。

7.4受力验算每块管片重12t，连接钢板和螺栓受力为12*1000*10＝120KN，第一块管片拆除后，剩余管片连接钢板按照内外各5块计算（设计为内外各10块，但施工中部分钢板未能有效焊接），宽0.1m，厚0.02m，材质为Q235，抗拉强度为215MPa，抗剪强度为125MPa，则可承受拉力为：10*0.1*0.02*215000=4300KN，可承受剪力为10*0.1*0.02*125000=2500KN；由此可知即使重力完全作用为剪力，单纯考虑钢板的连接作用，也可满足混凝土管片稳定性需要。

此外，每环管片块于块之间有2根φ36M8.8级连接螺栓，抗拉强度为800MPa，则可承受的拉力为2*3.14*0.018*0.018*800*1000=1628KN，抗剪强度取抗拉强度的50％，即814KN，单纯考虑螺栓也满足管片稳定性要求。