穿越重要建构筑物专项施工方案.doc
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1、深圳北环电缆隧道工程土建2标穿越建(构)筑物专项施工方案 编制: 复核: 批准: 广东省基础工程公司深圳北环电缆隧道工程土建标项目部2015年3月目 录1、编制原则及编制依据11.1编制原则11.2编制依据11.3编制范围12、工程概况12.1 工程简介12.2 穿越建(构)筑物概况22.3 地下水情况34、下穿建(构)筑物施工方案34.1施工准备34.2施工技术措施85、施工监测125.1 监测目的125.2 监测内容125.3施工监测基准及预警值136、信息化施工管理146.1 地面监测数据反馈146.2 盾构各类参数反馈146.3 数据分析146.4施工管理措施147、安全应急预案157
2、.1 目的157.2 应急机构及职责167.3应急救援措施187.4 应急资源197.5 应急救援响应207.6 应急知识培训和演练21 1、编制原则及编制依据1.1编制原则根据线路穿越人行天桥、立交桥、跨线桥、涵洞的相对位置、地质条件、桩基形式制定对应的施工方案,确保盾构机下穿前后及过程中桥梁安全。1.2编制依据危险性较大的分部分项工程安全管理办法(建质2009-87号);地下铁道工程施工及验收规范(GB50299-1999)2003年版;盾构法隧道施工与验收规范(GB50446-2008);深圳市北环线电缆隧道工程(西段)岩土工程详细勘察报告;深圳电网北环110KV架空线改造入地电缆隧道工
3、程(土建标)隧道平纵断面施工图;深圳电网北环110KV架空线改造入地电缆隧道工程土建标施工图第四卷第三册第六分册零星工程施工图;深圳电网北环110KV架空线改造入地电缆隧道工程(土建标)实施性施工组织设计;本工程隧道沿线建(构)筑物及管线调查资料及深圳地铁盾构施工经验。1.3编制范围本方案主要针对深圳电网北环电缆隧道标盾构隧道下穿地铁线、广深港客运专线、人行天桥、跨线桥、立交桥、下穿通道、箱涵施工进行编制。2、工程概况2.1 工程简介深圳电网北环110KV架空线改造入地电缆隧道工程(土建工程II标)项目盾构段位于深圳市福田区, 隧道线路西起北环香密立交旁WJ8号竖井,沿北环大道向东,主要穿越梅
4、林水厂DN3000供水管、梅林东下穿隧道、梅林西下穿隧道、北环景田立交、北环香梅立交、新州河箱涵、北环新州立交、深圳地铁9号线、深圳地铁4号线、福田河水库箱涵、北环彩田立交等、最后进入北环皇岗立交旁WJ15号竖井,盾构隧道全长5155m。2.2 穿越建(构)筑物概况本方案所包含建(构)筑物中运营地铁线1条,在建地铁线1条,客运专线1条,人行天桥5座、立交桥2座、跨线桥1座、箱涵2座、下穿通道2座,隧道与建(构)筑物相对空间位置及地质情况如表2-1所示,隧道下穿或上穿重要建构筑物剖面图如图2-12-8所示。表2-1 隧道穿越建(构)筑物情况表序号建筑物中心位置基础形式最小间距地质情况1北环香蜜人
5、行天桥K6+584.6摩擦桩水平距离5.5m洞身范围为-2a粉质粘土2香梅北环跨线桥K6+626.5端承桩水平距离4.7m洞身范围为-2土状强风化花岗片麻岩。3景田人行天桥K7+366.51200摩擦桩水平距离2.4m洞身范围为-1全风化花岗片麻岩。4地铁9号线K7+452.9垂直距离为3.5m地铁隧道范围为:粉质粘土。洞身范围为:-1全风化花岗片麻岩,-2土状强风化花岗片麻岩,隧道间为:-1全风化花岗片麻岩 5梅林西下穿通道K7+948.5垂直距离16.6m洞身范围为-1全风化花岗片麻岩。6新洲河箱涵K8+150.2垂直距离8.0m箱涵范围为:-2a粉质粘土,-2 粉砂。洞身范围为:-1全风
6、化花岗片麻岩,-2b粉质粘土之间地层主要为-2b粉质粘土。7北环新洲立交k8+191.1摩擦桩水平距离5.2m洞身范围为:-1全风化花岗片麻岩。8梅林东下穿通道k8+440.8垂直距离12.8m洞身范围为-2土状强风化花岗片麻岩。9上梅林人行天桥k9+79.41200摩擦桩水平距离2.5m洞身范围为:-2b粉质粘土,-1全风化花岗片麻岩10广深港客运专线k9+150垂直距离为15m洞身范围为:-2b粉质粘土;-1全风化花岗片麻岩。客运专线范围为:-2土状强风化花岗片麻岩;-4中风化花岗片麻岩;-5微风化花岗片麻岩。11中康路人行天桥k9+645.81200摩擦桩水平距离4.8m桩端位于:-1全
7、风化花岗片麻岩。洞身范围为-2土状强风化花岗片麻岩。之间地层为:-1全风化花岗片麻岩。垂直距离1.6m12地铁4号线k9+685.6垂直距离为5.0m地铁隧道范围为:-2b粉质粘土-1全风化花岗片麻岩,洞身范围为:-2土状强风化花岗片麻岩, 之间地层为:-1全风化花岗片麻岩,-2土状强风化花岗片麻岩。13凯丰路人行天桥k10+72.2摩擦桩水平距离3.3m洞身范围为:-1全风化花岗片麻岩,-2土状强风化花岗片麻岩14福田河水库箱涵k10+374.5垂直距离为2m箱涵范围为:-1素填土,-2 粉砂。洞身范围为-2a粉质粘土,之间地层为:-2a粉质粘土。15彩田立交人行天桥k10+555.7摩擦桩
8、水平距离3.5m洞身范围为-2a粉质粘土,呈可塑状态。16彩田立交k10+574.1摩擦桩水平距离3.9m洞身范围为-2a粉质粘土 图2-1 下穿香梅跨线桥及香梅人行天桥剖面图 图2-2 下穿地铁9号线剖面图 图2-3 下穿新洲河箱涵及新洲立交剖面图 图2-4 上穿广深港客运专线剖面图 图2-5 下穿地铁4号线剖面图 图2-6 下穿彩田立交及人行天桥剖面图 图2-7 下穿福田河水库箱涵剖面图 图2-8 下穿梅林水厂原水钢管剖面图2.3 地下水情况隧道沿线主要有两种类型地下水:(1)第四系松散土层中孔隙潜水,其中杂填土、填石及各种砂层中含水较丰富。大部分线路段第四系地层分布于隧道上方,可对下方隧
9、道形成越流补给。(2)赋存于强风化岩、中风化岩及微风化岩中的基岩裂隙水也是隧道施工将会遭遇的主要地下水类型。强风化(尤其是块状强风化岩)、中风化岩裂隙很发育,微风化岩花岗岩大部分地段完整性较好、局部地段裂隙较发育,微风化花岗片麻岩大多地段裂隙较发育、局部地段完整性较好。场地地下水主要接受大气降水的垂向渗入补给及地下迳流的侧向补给,根据区域地形地貌分析,地下水整体自北向南排泄。区间隧道均位于地下水位线以下。3、下穿建(构)筑物施工方案3.1施工准备3.1.1 现场踏勘及资料收集进场后对沿线建(构)筑物进行建构筑物调查,并拍照,记录建(构)筑物原始状态尤其是裂缝及破损以及附近地表情况。在通过建构筑
10、物前组织测量人员对沿线地表建构筑物进行复测,主要复测需要穿越的立交桥、人行天桥的桥墩,根据桥墩判断桥桩的位置,与设计图纸进行对比;对于地铁、客运专线及箱涵等地下建构筑物联系产权或管理单位进行复核,发现偏差过大的及时与勘察设计单位联系进行再次确认,确保相对位置的准确定,防止出现建构筑物侵入隧道净空或距离过近等情况。在穿越地铁前约1个月,通过相关部门配合到盾构拟穿越段的地铁结构内部进行现场踏勘,了解现场的工况条件。当电缆隧道施工时,施工过程中将穿越的地铁4号线已投入运营,因此施工前需到地铁运营管理部门联系,争取取得该线路运营期间(近期)监测的资料数据,以进一步了解该结构的变形情况。在盾构机到达建构
11、筑物50m之前在建(构)筑物满足测量条件部位设置监测点,测得初始值,并通知第三方监测单位及时进行监测准备工作。3.1.2 提前加固对距离区间隧道距离较近的摩擦桩桥梁按设计图纸要求提前进行注浆加固,并在穿越前进行加固质量检测。需要提前加固的桥梁有北环景田人行天桥、北环上梅林人行天桥、中康路人行天桥。加固采用袖阀管注浆,加固深度为既有桩基底部2m。袖阀管钻孔直径100mm,注浆扩散半径1000mm,注浆压力根据实际地质及施工情况控制。注浆采用水泥浆,水泥浆配合比1:1,钻孔间距2m,梅花形布置,袖阀管钻孔倾斜度约为3度。施工工艺流程如图2-1。袖阀管注浆施工方法 (1)地质钻机成孔 钻机就位后,应
12、使其平整稳固,在开钻前利用吊锤钻头和钻孔的垂直度进行检测,并在钻进2m左右每加一节钻杆均需对钻机调平校正,要求钻孔垂直度不大于3。为保证钻孔质量,应注意:钻孔时,保证转速均匀;在换钻杆时,钻杆提升和放下应保持垂直,以免扩孔。 (2)安装袖阀管 根据注浆加固深度确定出袖阀管的安装配置。钻孔深度约为47.5m,袖阀管安装高出地面0.3m,实际袖阀管安装长度为47.8m。施工安装时,安装袖阀管注浆封底盖;再对注浆管内注满清水,抵抗地下水上浮作用力和减小袖阀管的弯曲。每节连接好后,依次下放到钻孔中,直到孔底,下放是尽量保证管的中心与钻孔中心重合。同时应保证袖阀管的上端头露出地面20cm,用套头套住,防
13、止杂物进入管内。(3)封孔料的配置及填充 袖阀管由钻孔之间的空隙分用黏土填充。(4)袖阀管注浆 注浆程序: 清洗袖阀管进行第一轮次注浆清洗袖阀管内的残留浆液待凝12小时进行第二轮次补充注浆。 根据成孔的先后顺序,待封管材料具有一定强度0.3MPa后(一般为3天),将双塞的注浆钢管从袖阀管中下到注浆位置,自下而上分段注浆,并严格控制注浆效果。 (5)注浆管道的清洗保护 注浆完成后,用高压清水泵冲洗袖阀管内浆液,戴好保护盖。当桥梁状况出现问题时再进行注浆补救处理。注 入 套 壳 料下入袖阀管搭设施工平台 测 放 孔 位钻机就位,校正方位和倾角钻进成孔至设计深度配制搅拌套壳料安装止浆环,注入固管止浆
14、料制作袖阀管配制搅拌固管止浆料料待 凝下入芯管,开环注浆 制备注浆液自下而上进行,分段间歇注浆全孔段注浆完成,冲洗袖阀管保护好袖阀管,必要时进行后备注浆图3-1 袖阀管注浆施工工艺流程图图3-2 北环上梅林人行天桥加固剖面图图3-3 北环中康路人行天桥加固剖面图图3-4 北环景田人行天桥加固剖面图3.1.3 分阶段控制区划分根据盾构穿越建(构)筑物的工况特点,将盾构穿越建(构)筑物分为3个阶段,分别为盾构穿越前试推进阶段,盾构穿越阶段和盾构穿越后阶段。(1) 盾构穿越前试推进阶段将盾构切口到达建(构)筑物前55环6环,共50环作为盾构穿越试推进段。在这段范围内主要收集盾构推进参数,以及不同的施
15、工参数对周围环境的影响大小。(2) 盾构穿越阶段把盾构切口到达建(构)筑物前5环至盾构机盾尾推出建(构)筑物5环后定为穿越段。该控制段施工时,主要根据穿越试推进段总结的推进参数和施工数据来指导盾构的推进施工。在这个阶段主要任务是控制盾构的施工参数,包括控制推进速度、正面土压力、同步注浆流量、同步注浆压力等主要施工参数。(3) 盾构穿越后阶段盾构推出建(构)筑物范围后6环20环定为盾构穿越后阶段,共15环。由于盾构穿越后,地面存在一定程度的后期沉降,会对建(构)筑物造成影响。必须在穿越区域的隧道内准备充足的补压浆材料以及设备,根据沉降监测情况进行后期补压浆。施工时在进入推进试验段和穿越段前进行测
16、量复核,确定穿越区的实际环号并进行相关控制。在三个盾构穿越施工中,应根据以往施工经验,确定更加合理的施工参数和施工方法,以便在穿越过程得到进一步改进。在盾构推进过程中,切口到达前地面先有少量隆起,随着盾构穿越开始下沉并在后期沉降变化量较大,即盾构尾部土体后期变形大,因此当盾构穿越建(构)筑物后应及时在施工隧道内进行二次注浆,减少后续沉降。3.1.4 建立联系网络与建(构)筑物产权或管理单位及第三方监测单位建立联系,建立应急联动机制,便于施工中的监测和突发事件的应急处理。同时,在施工中互通信息,保证盾构施工过程中建(构)筑物的使用安全。3.1.5 测量核准里程在盾构穿越施工前,再次复测盾构机里程
17、,确认盾构切口与建(构)筑物的相对位置数据,同时明确盾构穿越时各个部位的位置,以便采取相应的技术措施及时调整盾构机姿态,确保盾构机以良好的姿态穿越建(构)筑物。3.1.6 技术准备和设备管理为确保盾构顺利穿越建(构)筑物,在盾构穿越前,对所有施工人员进行技术交底。使每一个参加施工的工作人员清楚了解盾构隧道与建(构)筑物之间的相对位置,以及盾构穿越流程。在盾构机操作室张贴相关技术交底、盾构穿越流程及重点控制措施。导向系统中启动报警功能,在将要靠近建构筑物时进行警告提醒。此外,使施工人员了解相关的应急预案,及发生突发事件的简单处理方法,便于争取时间。设备管理方面,穿越前仔细对设备进行一次检查和保养
18、,特别是盾构机,认真检修存在的问题,保证在良好的工况条件下进行穿越施工。同时,仔细检查盾构机的同步注浆设备和管路,并保证二次注浆设备的正常。对行车、电机车、补压浆和拌浆设备等进行彻底检修清理,排除故障隐患,保证穿越期间设备正常运转,避免由于设备上的原因导致施工停顿,影响整个施工质量控制。3.2施工技术措施3.2.1 推进试验段在推进试验段,主要就推进速度、出土量、注浆量和注浆压力设定与地面沉降关系进行分析,掌握此段区间盾构推进土体沉降变化规律以及摸索土体性质,以便正确设定穿越建(构)筑物的施工参数并采取相应措施减少土体沉降,以保证建(构)筑物的安全。(1) 平衡压力设定根据建(构)筑物部位隧道
19、埋深、地质情况、地下水位等计算水土压力,并根据已掘进段施工参数分析及沉降分析制定合理的土仓压力。(2) 出土量和土体改良出土量控制根据盾构及管片之间的建筑间隙及各土层特性合理控制出土量,大约为开挖断面的98100,严禁超出土。并通过分析调整,寻找最合理的数值。刀盘正面土体改良改良土仓内的土体,有助于土体从螺旋机内顺利排出,掘进过程中注入泡沫剂进行渣土改良。注入泡沫剂时严格控制注入量和压力,避免地层在较高的压力下形成定向贯通的介质裂缝,造成渗水通道,而影响到隧道的安全状况。通过该阶段对泡沫剂的控制调整,总结出合适的泡沫剂注入量和注入压力,为接下来的穿越段的土体改良提供依据。(3) 推进速度设定在
20、试验段推进时,根据地质情况进行控制,速度不宜过快,尽量与穿越阶段拟采用速度相同,对掘进效果及沉降控制进行评估,并不断修正,最终确定穿越阶段参数。(4) 同步注浆通过同步注浆及时充填建筑空隙,减少施工过程中的土体变形。同步注浆量一般为建筑空隙的150200。即每推进一环同步注浆量为3.75m35.0m3。泵送出口处的压力略大于隧道周边水土压力。采用注浆压力和注浆量双重控制,并根据地表沉降结果进行调整。为保证注浆的有效性,在盾构推进进入推进试验段内时,先进行模拟穿越及模拟注浆,通过在施工过程中进行补压浆作业,达到控制盾构影响区域内土体沉降的目的。用以掌握控制盾尾后期土体沉降每环所需补充压注浆液总量
21、及压注频率等数据,指导盾构穿越时及后续补压浆的施工参数。二次注浆浆液选定为双液浆,注浆量根据地面沉降监测数据的情况,及时进行调整。同步注浆和二次注浆的浆液初定配比见表4-1、4-2。表4-1 同步注浆浆液配比(kg)水泥粉煤灰膨润土砂水120360100600420表4-2 二次注浆浆液配比(kg)A液(kg)B液(L)A:B凝结时间(s)水泥水水灰比水玻璃(40be) 水7007001:16006001:1607007001:19003001:140在推进试验段期间,在确保盾构正面沉降控制良好的情况下,尽可能保证盾构匀速通过,减少盾构纠偏量和纠偏次数,以便控制盾构姿态良好。此外,及时进行施工
22、总结,对推进试验段数据进行仔细分析,基本掌握此段区间盾构推进的土体变形规律:盾构切口到达之前,土体沉降变化情况;穿越过程中,因盾构对土体扰动而产生沉降变化情况;穿越后,尤其是脱出盾尾10环范围内土体变形情况。根据推进试验段内的监测结果优化盾构土压力设定、推进速度设定、出土量和土体改良、同步注浆和二次注浆量、注浆压力。根据推进试验段的摸索,使盾构姿态保持较好的状态,为进入穿越区创造一个良好的施工状态。3.2.2 穿越段根据区间隧道设计要求:盾构穿越过程中地表及建构筑物沉降不超过30mm,隆起值不大于10mm,建构筑物倾斜不大于3。(1) 正面平衡压力设定由于地质条件、地面附加载荷等诸多因素不同的
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