广佛14标盾构穿越房屋施工方案.doc

珠江三角洲城际快速轨道交通 广州至佛山段项目施工14 标 沙涌站 沙园站区间 盾构穿越建 构 筑物 施工方案 编 制 审 核 审 批 中铁二局股份有限公司 珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段 14 标项目经理部 2012 年 10 月 30 日 目 录 1 1 编制依据编制依据 1 2 2 工程概况工程概况 2 2 12 1 线路概况线路概况 2 2 22 2 工程地质工程地质 3 2 32 3 水文地质水文地质 5 2 42 4 房屋简介房屋简介 6 3 3 主要施工风险分析主要施工风险分析 7 3 13 1 盾构推进过程中引起地层损失盾构推进过程中引起地层损失 7 3 23 2 受扰动土的再固结受扰动土的再固结 8 4 4 盾构机选型盾构机选型 8 4 14 1 盾构机设计依据盾构机设计依据 8 4 24 2 盾构机选型原理盾构机选型原理 8 4 34 3 盾构机选定盾构机选定 8 4 44 4 盾构机参数盾构机参数 9 5 5 地表房屋情况地表房屋情况 9 5 15 1 七层以下房屋七层以下房屋 9 5 25 2 七层及以上房屋七层及以上房屋 15 6 6 穿越前准备穿越前准备 18 6 16 1 基础资料准备情况基础资料准备情况 18 6 26 2 人员培训及技术交底人员培训及技术交底 18 6 36 3 机械检修机械检修 18 6 46 4 测量 监测人员到位测量 监测人员到位 19 6 56 5 隧道 地面联络畅通隧道 地面联络畅通 19 6 66 6 应急材料到位应急材料到位 19 7 7 盾构下穿房屋方案盾构下穿房屋方案 19 7 17 1 盾构下穿房屋总体方案盾构下穿房屋总体方案 19 7 27 2 盾构掘进控制盾构掘进控制 20 7 2 17 2 1 掘进参数设定和优化掘进参数设定和优化 20 7 2 27 2 2 碴土改良碴土改良 22 7 2 37 2 3 出土量控制出土量控制 23 7 2 47 2 4 盾构姿态控制及调整盾构姿态控制及调整 24 7 2 57 2 5 壁后注浆壁后注浆 24 7 37 3 房屋加固方案房屋加固方案 28 7 3 17 3 1 盾构通过房屋前准备盾构通过房屋前准备 28 7 3 27 3 2 地面注浆加固地面注浆加固 28 7 3 37 3 3 注浆施工工艺注浆施工工艺 33 7 47 4 洞内注浆加固洞内注浆加固 36 7 57 5 建构筑物加固措施参数建构筑物加固措施参数 36 8 8 施工监控量测施工监控量测 45 8 18 1 监测项目内容监测项目内容 45 8 28 2 监测点的布置监测点的布置 45 8 38 3 监测控制标准监测控制标准 46 8 48 4 监测频率监测频率 46 8 58 5 监控仪器配置监控仪器配置 47 8 68 6 数据处理及信息反馈数据处理及信息反馈 47 9 9 安全应急预案安全应急预案 49 9 19 1 安全管理保障体系安全管理保障体系 49 9 1 19 1 1 建立健全安全管理组织建立健全安全管理组织 50 9 1 29 1 2 完善各项安全生产管理制度完善各项安全生产管理制度 50 9 1 39 1 3 建立安全生产岗位责任制度建立安全生产岗位责任制度 50 9 1 49 1 4 坚持安全教育坚持安全教育 50 9 1 59 1 5 强化技术安全管理强化技术安全管理 51 9 1 69 1 6 日常安全管理日常安全管理 51 9 29 2 应急管理组织机构应急管理组织机构 52 9 2 1 救援小组职责救援小组职责 52 9 39 3 应急物资及设备应急物资及设备 56 9 3 19 3 1 应急物资应急物资 56 9 3 29 3 2 应急抢险设备应急抢险设备 57 9 49 4 应急准备及响应程序应急准备及响应程序 57 9 4 19 4 1 应急准备应急准备 57 9 4 29 4 2 应急救援的总体工作应急救援的总体工作 57 9 4 39 4 3 应急救援实施程序应急救援实施程序 58 9 4 49 4 4 应急救援行动程序应急救援行动程序 58 9 4 59 4 5 应急处理程序应急处理程序 59 9 4 69 4 6 应急汇报程序应急汇报程序 59 9 4 79 4 7 应急救援电话应急救援电话 61 9 4 89 4 8 保护程序保护程序 62 9 4 99 4 9 社会支援程序社会支援程序 62 9 4 109 4 10 信息发布程序信息发布程序 62 9 4 119 4 11 事故后的恢复事故后的恢复 进入程序进入程序 63 9 4 129 4 12 紧急情况下的人员撤离紧急情况下的人员撤离 63 9 59 5 应急救援措施应急救援措施 63 9 5 19 5 1 地表沉陷事故应急措施地表沉陷事故应急措施 63 9 5 29 5 2 建筑物应急措施建筑物应急措施 64 9 69 6 培训 应急演练和预案评价及修改培训 应急演练和预案评价及修改 64 9 6 19 6 1 培训工作培训工作 64 9 6 29 6 2 预案评价与修改预案评价与修改 65 9 6 39 6 3 应急救援预案的维护应急救援预案的维护 65 1 1 编制依据编制依据 1 建筑地基基础设计规范 GB50007 2011 2 建筑变形测量规程 JGJ T8 2007 3 地下铁道工程施工及验收规范 GB50299 1999 2003 版 4 地下铁道 轻轨交通工程测量规范 GB50308 1999 5 珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段施工 14 标段沙涌站 沙园站区 间 盾构段 施工设计图 6 珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段工程 沙涌站 沙园站 区间 详细勘察阶段补充岩土工程勘察报告 2009 4 7 珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段工程 14 标段 沙涌站 沙园站 盾构区间施工阶段补充岩土工程勘察报告 2012 9 8 国家及广东省现行的施工技术规范 验收标准及质量 安全技术规程 9 沿线施工环境及建筑物调查情况 10 我公司广州地铁工程及其他相关单位盾构工程施工经验 11 关于印发 危险性较大的分部分项工程安全管理办法 的通知 建质 2009 87 号 2 2 工程工程概况概况 2 12 1 线路概况线路概况 珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段 14 标段包括 沙涌站 沙涌站 沙 园站 一个盾构区间 本标段盾构区间本区间从沙涌站始发 经芳村大道东 先后 下穿沙涌桥 沙涌新水闸 沙涌及珠江主航道 进入海珠区后下穿大量房屋 地势较 平坦 隧道穿越的主要建 构 筑物有太古仓码头 赵惠珠住宅楼 中船工业物资华南分 公司的住宅 综合楼 橡胶厂接待处南北楼等进入沙园吊出井 沙涌站 沙园站盾构区间 区间里程范围 右线 YDK22 916 125 YDK24 376 394 短链 0 532m 全长 1459 737m 左线 ZDK22 916 125 ZDK24 410 515 长链 0 45m 长 1494 84m 双线总长 2954 577m 线间距为 12 34m 本区间盾构右线始发阶段里程为 YDK22 916 125 YDK22 991 125m 长 75m 左 线始发阶段里程为 ZDK22 916 125 ZDK22 991 125 长 75m 本段区间盾构从沙涌 站始发掘进阶段 左 右线都先以 2 坡度前行 后以 27 左右的坡度前行 隧道平面呈 C 型 在沙涌站以半径 R400 始发至沙涌河 以直线过珠江 后以 R800 及 R300 的小半径到达沙园站接收井 隧道纵断面呈 V 型 从沙涌站始发 左 线先以 27 的下坡至沙涌水闸 后以 3 464 的下坡下穿珠江江底 过江后 分别以 5 588 及 3 2 的上坡到达沙园站 右线同样先以 27 的下坡至沙涌水闸 后以 3 466 的下坡下穿珠江江底 过江后 分别以 5 59 及 27 7 的上坡到达沙园站 图图 2 12 1 沙涌站 沙园站沙涌站 沙园站 盾构区间平面示意图盾构区间平面示意图 2 22 2 工程地质工程地质 2 1 地形 地貌 本区间所处地貌单元属珠江三角洲河网交错的海陆冲积平原区 盾构始发段下穿 沙涌桥 沙涌河 2 2 地层岩性及各层围岩类别 特性与物理力学指标 盾构施工由沙涌站始发掘进至沙园站盾构吊出井吊出 本区间地貌单元为海冲击 平原区 地形较平坦 地面建筑物如公路及其他建筑物较密集 隧道结构底板多位于 在强 微风化岩中 力学性质较好 隧道洞身范围内围岩级别基本为 类 沿线地 层自上而下依次为 人工填土层 层淤泥质土层 层 淤泥质 粉细 砂层 层粉质粘土层 层可塑粉质粘土或稍密粉土层 层硬塑粉质粘 土或中密粉土层 层红层全风化带 层红层强风化带 层红层中风化带 层红层微风化带 本区间主要在 号地层中通过 隧道上方地层主要为 号地层 具体地层特性如下 1 人工填土层 Q4ml 层号 主要为第四系全新系统人工填筑的素填土及杂填土 呈灰黄色 紫红色 灰色等 杂色 松软 稍压实 主要由粘性土 砂土 碎砖块 煤渣及路面混凝土等组成 局 部含淤泥质 2 全新世海陆交互相沉积层 Q4mc 层号 该层共分为 3 个亚层 各亚层的特征及分布如下 层淤泥质土层 呈浅灰 深灰色 流 软塑状 含腐殖质 夹粉细砂 层 淤泥质 粉细砂层 以粉细砂为主 往下粒度逐渐增大 渐变为中粗砂 呈灰 灰黄色 灰白色等 饱和 松散状 底部局部中密状 上部含较多淤泥质或泥 质 层粉质粘土层 灰色 湿 可 硬塑 含少量砂 局部粘性较好 3 残积土层 Qel 层号 该层按其土性和状态特征的差异可分为 2 个亚层 层可塑粉质粘土或稍密粉土层 由白垩系红色泥质砂岩风化残积形成 呈紫 色 棕色 土黄色等 湿 可塑或稍密状 层硬塑粉质粘土或中密粉土层 由白垩系红色泥质砂岩风化或砂岩风化残积 形成 呈紫红 棕红色 稍湿 硬塑或中密状 4 岩石全风化带 K2d2a K2S2b 层号 层红层全风化带 属白垩系上统 在本区间可细分为大朗山组黄花岗段 K2d2a 和三水组西濠段 K2S2b 两个岩性段 本次揭露全风化带多为黄花岗段地 层 岩性以暗红色钙质粉砂岩 泥岩夹杂色粗砂岩 细砂岩及砂砾岩为主 岩石组织 结构已基本破坏 但尚可辨认 岩芯呈坚硬土状 5 岩石强风化带 K2d2a K2S2b 层号 层红层强风化带 属白垩系上统 可细分为大朗山组黄花岗段 K2d2a 和 三水组西濠段 K2S2b 两个岩性段 大朗山组黄花岗段 K2d2a 岩性以暗红色钙质 粉砂岩 泥岩夹杂色粗砂岩 细砂岩及砂砾岩为主 已风化成半岩半土状 岩石组织 结构已大部分破坏 但原岩结构清晰 碎块状岩芯手可折断 风化裂隙发育 三水组 西濠段 K2S2b 岩性以紫红色泥质粉砂岩 粉砂质泥岩 细砂岩及夹杂粒粗砂岩为主 已风化成半岩半土状 岩石组织结构已大部分破坏 但原岩结构清晰 碎块状岩芯手 可折断 风化裂隙发育 6 岩石中风化带 K2d2a K2S2b 层号 层红层中风化带 属白垩系上统 可细分为大朗山组黄花岗段 K2d2a 和 三水组西濠段 K2S2b 两个岩性段 平面上以里程 YDK23 870 附近的 革新路为界 以西为大朗山组黄花岗段 K2d2a 以东为三水组西濠段 K2S2b 大朗山组黄花岗段 K2d2a 岩性以暗红色钙质粉砂岩 泥岩夹杂色粗砂岩 细砂 岩及砂砾岩为主 粉砂或砂砾状结构 中厚层状构造 钙质胶结 岩石组织结构部分 破坏 矿物成分基本未变化 节理裂隙较发育 裂隙面具褐色风化膜 岩芯多呈短柱 状或柱状 岩质较坚硬 锤击声较脆 三水组西濠段 K2S2b 岩性以紫红色泥质粉砂岩 粉砂质泥岩为主 粉砂或泥质 结构 中厚层状构造 泥质 钙质胶结 岩石组织结构部分破坏 矿物成分基本未变 化 节理裂隙较发育 裂隙面具褐色风化膜 岩芯多呈短柱状或柱状 岩质较坚硬 锤击声较哑 7 岩石微风化带 K2d2a K2S2b 层号 层红层微风化带 属白垩系上统 可细分为大朗山组黄花岗段 K2d2a 和 三水组西濠段 K2S2b 两个岩性段 平面上以里程 YDK23 870 附近的 革新路为界 以西为大朗山组黄花岗段 K2d2a 以东为三水组西濠段 K2S2b 大朗山组黄花岗段 K2d2a 岩性以暗红色钙质粉砂岩 杂色砂砾岩为主 粉砂或 砂砾状结构 中厚层状构造 钙质胶结 结构清晰 少有风化裂隙 岩芯完整 多呈 短柱状或柱状 岩质坚硬 锤击声脆 三水组西濠段 K2S2b 岩性以紫红色泥质粉砂岩 粉砂质泥岩为主 粉砂或泥质 结构 中厚层状构造 泥质 钙质胶结 局部层理清晰 呈块状 短柱状 锤击声较 脆 土层岩层分布 土 石可挖性分级及开挖后土岩稳定状态表土 石可挖性分级及开挖后土岩稳定状态表 层号层号岩土名称岩土名称主要工程地质特征主要工程地质特征 开挖后土岩开挖后土岩 稳定状态稳定状态 土石可挖土石可挖 性等级性等级 素填土 松散 稍密 均匀性差 土层透水性 较强 易崩塌 淤泥质土流塑 土层透水性弱不能自稳 粉砂 细砂饱和 松散 透水性较强 自稳性差 易塌 中砂 粗砂饱和 松散 透水性较强 自稳性差 易塌 粉质粘土可塑 土层透水性弱自稳性较差 粉土 粉质 粘土 可塑状 土层透水性弱自稳性较差 粉土 粉质 粘土 硬塑状 土层透水性弱自稳性较差 全风化岩层 岩石组织结构已基本破坏 已风化成 土状 透水性稍弱 自稳性较好 强风化岩层 呈半岩半土状 碎块状 风化裂隙发 育 透水性中等 自稳性较好 但易掉块 中风化岩层软质岩 裂隙发育 透水性中等自稳性较好 微风化岩层软质岩 裂隙不发育 微渗透性自稳性较好 隧道所穿越岩层的岩性 区间隧道所穿越的岩层以 7 强风化岩 8 中风化岩 9 微风化岩地层为主 根据 珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段施工 14 标段沙涌站 沙园站区 间详细勘察阶段补充岩土工程勘察报告 本工程特殊地段加固穿越地层的主要物理力 学性能参数如下表所示 各岩土层主要参数建议值表各岩土层主要参数建议值表 直接快剪地基承载力 岩土分层天然密度天然含水量孔隙比液性指数 粘聚力内摩擦角特征值 pweIlc fak g cm3 kPa kPa 1 8030 01 000 12 010 080 1 7243 90 9831 369 04 760 1 80 2870 1 85 32140 1 8324 70 5840 2522 815 5150 1 9723 50 6790 2324 012 5170 1 9922 30 6750 2125 212 0190 2 0021 50 632 28 814 7300 2 0222 10 6250 0332 619 8450 2 67 80038 01300 2 72 180041 03300 2 32 3 水文地质水文地质 1 地下水类型 本场地地下水类型主要是第四系砂层潜水 基岩风化层中的裂隙水 第四系孔隙 水主要赋存于海陆交互相沉积粉砂 细砂层 厚度一般 1 35 4 90m 平均 2 59m 中砂 粗砂层 厚度一般 0 50 3 90m 平均 2 10m 基岩风化裂隙水含 水层主要赋存于强 中风化岩中的风化裂隙之中 含水层无明确界限 埋深和厚度很 不稳定 其透水性主要取决于裂隙的发育程度和性质 包括裂隙的闭合程度 形式 规模 充填物质 以及裂隙的组合形式 密度等 岩石风化程度等 风化程度越高 裂隙充填程度越大 渗透系数则越小 基岩风化裂隙水为承压水 呈脉状或带状分布 2 地层富水性和透水性 本次场地主要含水层为第四系海陆交互相沉积的粉砂 细砂层 中砂 粗砂 层及强 中风化岩带 车站西北侧为沙涌 最近距离约 3 m 车站东侧 为珠江 最近距离约 300 m 粉砂 细砂层 厚度一般 1 35 4 90m 为富水性较 好 透水性中等地层 中砂 粗砂层 厚度一般 0 50 3 90m 为富水性较好 透水性中等地层 强 中风化岩带 岩体裂隙较发育或稍发育 岩芯较为破碎 含有较为 丰富的地下水 且富水性极不均匀 其余地层为弱含水层或相对隔水地层 渗透系数见下表 各土层渗透系数 各土层渗透系数 k 选用表 选用表 地层地层 编号编号 岩土名称岩土名称 抽水试验抽水试验 渗透系数渗透系数 m d 土工试验土工试验 渗透系数渗透系数 cm s 渗透系数渗透系数 建议值建议值 m d 素填土 1 000 淤泥质土 1 48E 08 0 001 粉砂 细砂 3 000 中砂 粗砂3 735 000 粉质粘土 0 001 粉土 粉质粘 土 5 48E 05 0 001 粉土 粉质粘 土 5 23E 06 0 001 全风化岩 5 18E 060 100 强风化岩0 118 0 800 中风化岩0 919 1 000 微风化岩0 107 0 300 说明 渗透系数建议值根据抽水试验结果 室内土工试验值结合相关规范及经 验提供 2 2 4 4 房屋简介房屋简介 区间隧道位于城市居住区下方 均要穿越大量房屋 其中盾构下穿珠江后穿越房 屋最多 最密集 并且一部分为 70 80 年代修建的 2 7 层框架结构房屋 部分为天 然基础基 础埋深较浅 本次盾构穿越范围为全部位于隧道正上方或者有部分位置与 隧道有水平相交的房屋 在调查工作中 确定了对沿线 22 栋框架型 4 栋砖混房屋 2 栋排架型 1 座桥梁 2 处水闸进行了调查 对沙涌桥 华南物质公司职工宿舍楼 华南公司综合楼 华南公司职工住宅 金沙加油站作为重点 12 0 N 图图 2 22 2 盾构区间隧道穿越建筑群平面图盾构区间隧道穿越建筑群平面图 3 3 主要施工风险分析主要施工风险分析 3 13 1 盾构推进过程中引起地层损失盾构推进过程中引起地层损失 1 开挖工作面土体移动 当作用在正面土体的推应力大于原始侧向应力时 则 正面土体向上向前移动 引起盾构前方土体隆起 造成地层失稳 如果开挖面土体受 到的水平支护应力小于原始侧向应力 则开挖面土体向盾构内移动 引起盾构上方地 面沉降 造成地层损失 此类地层损失是正常的地层损失 一般在施工中是不可避免 的 但若是采取信息化施工 施工操作十分精心的话 这种地层损失可控制在一定限 度 2 土体挤入管片与盾构之间的建筑空隙 这部分空隙在盾尾 出现空隙的主要 原因 盾尾材料与结构的密封性能差 注入量少 质差的盾尾油脂 损坏了盾尾钢刷 向盾尾后面隧道外周建筑空隙压浆不及时 或压浆量不足 使盾尾后隧道周 边土体失去原始平衡状态而向盾尾空隙中移动漏浆 引起地层损失 3 盾构施工中改变推进方向 盾构推进为控制轴线方向的纠偏较大 或盾构在 曲线推进 纠偏 抬头或磕头推进过程中 实际开挖面的断面不是圆形而是椭圆 则 对土体有扰动和超挖 因此引起地层损失 4 管片的变形和隧道的沉降 在土压力作用下 隧道衬砌产生的变形也会引起 少量的地层损失 隧道沉降较大时 也会引起不可忽视的地层损失 3 23 2 受扰动土的再固结受扰动土的再固结 一是地层因土体中孔隙水压力变化产生排水固结变形引起地面沉降 二是土体受 扰动后 土体骨架还发生持续很长时间的压缩变形 在此土体蠕变过程中产生的地面 沉降 因此 盾构施工过程对土体的扰动是一个从平衡到不平衡再到新的平衡的运动 过程 其不平衡状态表现为加压后的地面隆起和盾尾后的地面沉降 4 4 盾构机选型盾构机选型 4 14 1 盾构机设计依据盾构机设计依据 土质 区间隧道所穿越的岩层以 7 强风化岩 8 中风化岩 9 微风化岩地 层 最小平面曲线半径 300m 隧道最大坡度 27 7 衬砌管片类型 钢筋混凝土管片 外径 6000mm 内径 5400mm 宽幅 1500mm 数量 6 块 环 拼装形式 错缝拼装 管片材料 钢筋混凝土 C50 S12 4 24 2 盾构机选型原理盾构机选型原理 土压平衡模式就是在盾构开挖时 利用土仓内的土压或加注辅助材料产生的压力 来平衡掌子面的土压及地下水压力 以避免掌子面坍塌或地层失水而引起地表下沉的 一种掘进模式 在盾构开挖时碴仓内的压力和掌子面上的压力相平衡 其中开挖时碴 仓内的压力包括碴仓内碴土的压力和注入材料的压力 这种掘进模式即为土压平衡模 式 4 34 3 盾构机选定盾构机选定 根据广州地层特性和对隧道穿越范围内建 构 筑物的保护要求 以及结合我公 司以往的施工经验 本工程施工采用两台海瑞克土压平衡盾构机 两台土压平衡盾构 机针对性配备了相应装置 1 配备了强大的加泥 泡沫 聚合物的系统和功能 保证碴土和添加介质充分 拌合 针对不同的地质条件采用不同的改良方式 以保证形成不透水塑流性的碴土从 而建立良好的土压平衡机理 2 刀盘的开口尺寸和开口率 海瑞克盾构机开口率为 31 以及与螺旋输送机 直径 海瑞克盾构机为 750mm 的配合 能够减少刀盘刀具的磨损 刀盘刀具对被挡在 外面的卵石具有较强的破碎能力 3 具有超前加固地层的功能 具有完善的气压保压功能 人仓的结构保证能有 最大的有效带压作业时间 刀盘具有一定的稳定土层的功能 能够保证带压开仓作业 的需要 4 刀盘 刀具和螺旋输送机具有良好的耐磨性 除了堆焊耐磨条 耐磨钢板外 还在刀盘易损部位提高其耐磨等级 5 刀盘主轴承 铰接系统等均具有良好的密封功能 正常阶段封砂堵水 带压 作业阶段封气 4 44 4 盾构机参数盾构机参数 表表 4 14 1 盾构机主要参数盾构机主要参数 名称开挖直径 装备总功 率 最大推进速 度 刀盘最大 转速 刀盘最大 扭矩 刀盘开口 率 整机总长 盾构总重 海瑞克盾构 机 6280mm1778kw80mm min4 5rpm 7150 kn m 31 75m600t 5 5 地表房屋情况地表房屋情况 为理论分析及施工参数设定方便 将区间隧道地表房屋主要按照房屋层数 七层 以下 七层及以上两大类进行分类 5 15 1 七层以下房屋七层以下房屋 沙涌站 沙园站区间 7 层以下房屋分布于线路下穿珠江段后 其中盾构隧道侧穿 部分房屋 部分从房屋下面穿过 根据房屋调查情况及自身情况判断建筑年代多为八 九十年代 部分为七八十年代老旧房屋 多为框架结构 基础多为天然基础 且埋深 较浅多为 0 5 3m 表表 5 1 盾构穿越盾构穿越 7 层以下房屋一览表层以下房屋一览表 桩基础 序号编号里程建筑物名称位置 建筑 年代 距左右线 距离 m 结构类型 及地面层 数 基础 类型 类型 桩长 m 桩径 m 备注 1 291 ZDK22 967沙涌桥芳村大道东 左线下穿 桩基冲孔桩 16 2 1 9 0 8 1 2 292 ZDK22 988 YDK22 983 12 沙涌水闸 旧 芳村大道东 左 右下穿 1K 天然 天然基 础 3 293 YDK23 044 465 ZD K23 049 12 沙涌水闸 新 芳村大道东 2010 左 右下穿 2K 桩基 预应力 管柱 80 4 距隧道 3m 4 294ZDK23 131粮仓办公楼芳村大道东 1979 左线下穿2K桩基 天然基 础 5 295YDK23 570 41太古仓码头革新路 1982 右线下穿1K天然钢混桩不详不详 6 296YDK23 610太古仓水手楼革新路 1982 右线下穿2K桩基钢混桩12 0 3 7298 ZDK23 921 YDK23 909 813 汽修厂 仓库 革新路 1978 左 右下穿3K桩基冲孔桩 3 3 6 5 0 4 8 299YDK23 945华南设备仓库革新路 1978 右线下穿3K桩基冲孔桩 3 3 6 5 0 4 9 300ZDK23 974 华南物资供应 站 革新路 1973 左线下穿1K桩基冲孔桩 3 2 6 5 0 5 说明 表中 H 表示砖混结构 J 表示框剪结构 K 表示框架结构 加表示自查地形图上的绝对标高 桩基础 序号编号里程建筑物名称位置 建筑 年代 距左右线 距离 m 结构类型 及地面层 数 基础 类型 类型 桩长 m 桩径 m 备注 10301 YDK24 00 ZDK29 095 篮球仓库革新路1973左 右下穿1K天然 天然基 础 11305YDK24 029 洲头嘴出入境 边检站 革新路1989右线下穿5K天然 天然基 础 12308ZDK24 054 广州橡胶工业 维修车间 革新路1982左下穿5K天然 天然基 础 6 5 15 6 1 1 2 13309ZDK24 081 华南物资公司 6 层住宅楼 革新路1973左下穿6K桩基 预应力 管柱 4 10 15 45 0 5 14310YDK24 149 橡胶厂接待处 南 北楼 金沙路1975右线下穿6K天然 天然基 础 15 310 1 YDK24 190橡胶厂配电房金沙路1975右线下穿2K天然 天然基 础 16 310 2 YDK24 200橡胶厂上访室金沙路1975右线下穿2K天然 天然基 础 17 310 3 YDK24 237金沙商铺金沙路2009右线下穿2K天然 天然基 础 18313ZDK24 307赵惠珠住宅金沙路1979左线下穿 6K 2 栋 桩基钻孔桩 10 1 5 0 8 距离隧道顶 3 5m 说明 表中 H 表示砖混结构 J 表示框剪结构 K 表示框架结构 加表示自查地形图上的绝对标高 桩基础 序 号 编号里程建筑物名称位置 建筑 年代 距左右线 距离 m 结构类型 及地面层 数 基础 类型 类型 桩长 m 桩径 m 备注 19 311 312 314 3 16 317 YDK24 348 附近 赵惠珠住宅附 近建筑物 金沙路1970左线下穿3 5K天然 天然基 础 20318YDK24 328加油站金沙路 右下穿1K天然 天然基 础 21319 YDK24 355 ZDK2 4 396 光大花园商铺工业大道2009左 右下穿2K天然 天然基 础 说明 表中 H 表示砖混结构 J 表示框剪结构 K 表示框架结构 加表示自查地形图上的绝对标高 以上为盾构穿越 7 层以下房屋情况简介 下附典型建筑物与隧道关系图 具体情 况详见 沙涌站沙涌站 沙园站盾构区间沿线建 构 筑房屋调查报告沙园站盾构区间沿线建 构 筑房屋调查报告 1 区间里程 YDK23 570 41 附近下穿太古仓码头 编号 295 楼层高 1 层 钢筋混凝土 基础埋深 10m 距离左线隧道 30 316m 距离右线隧道 1 47m 平面关系如图所示 图图 5 15 1 码头与隧道关系图码头与隧道关系图 编号 295 建筑物名称太古仓码头 地理位置革新路 建筑年代80 年代初 结构类型框架 基础类型钢混桩 基础埋深 10m 地上层数1 层 平面建筑面积约 204 01m2 建筑物高度 房屋对应里程 ZDK23 570 41 2 区间里程 YDK24 00 ZDK29 095 附近下穿 基础为条形基础 基础埋深 0 5m 区 间隧道在此处埋深约 10 2m 房屋基础距离左线 1042m 距离右线 5 2m 平面关系如 图所示 图图 5 25 2 篮球仓库与隧道关系图篮球仓库与隧道关系图 编号 301 建筑物名称篮球仓库 地理位置革新路 建筑年代70 年代初 结构类型排架 基础类型天然 基础埋深 0 5m 地上层数1 层 平面建筑面积约 26209m2 建筑物高度 10m 房屋对应里程 YDK24 00 ZDK29 095 5 25 2 七层及以上房屋七层及以上房屋 沙涌站 沙园站区间隧道中线两侧 20m 区域内的沿线 7 层及以上既有房屋共 5 栋 其中侧穿房屋 1 栋 下穿 4 栋 根据房屋调查情 况 本区间内 7 层及以上房屋多为框架结构 基础涵盖人工挖孔桩 天然基础 又以框架基础见多 具体情况如下 表表 5 25 2 盾构穿越盾构穿越 7 7 层及层及 7 7 层以上房屋一览表层以上房屋一览表 桩基础 序号编号里程建筑物名称位置 建筑 年代 距左右线 距离 m 结构类型 及地面层 数 基础 类型 类型 桩长 m 桩径 m 备注 1 297YDK23 824 040 中国船舶综合 楼 革新路 124 号 1985离右线 0 69K桩基 人工挖 孔桩 161 4 2 303ZDK24 030 华南物资公司 职工宿舍楼 革新路1993左线下穿8K桩基挖孔桩 4 05 15 45 1 2距离隧道顶 9m 3 304ZDK24 062 华南公司综合 楼 革新路1986左线下穿8K桩基挖孔桩151 2 2 距离隧道顶 6m 4 306ZDK24 041 华南物资公司 职工住宅楼 革新路1971左线下穿7K桩基挖孔桩 16 2 1 9 0 8 1 5 309 1 YDK24 089 054 华南物资公司 仓库 7 层住 宅楼 革新路1973右线下穿7K天然 天然基 础 以上为盾构穿越 7 层及 7 层以上房屋情况简介 下附典型建筑物与隧道关系图 具体情况详见 沙涌站沙涌站 沙园站盾构区间沿线建 构 筑房屋调查报告沙园站盾构区间沿线建 构 筑房屋调查报告 1 区间里程YDK23 824 040 侧穿该民房 建筑为 9 层框架结构 采用人工挖孔桩基 础 埋深约 16m 地铁盾构隧道右线从建筑物外侧侧穿通过 如图所示 右线隧道与中国船舶综合楼桩基关系桩 号 96 里程 96 挖孔桩直径 1 4桩深 13 左 线 隧 道 中 线 桩基底标高 13 顶标高 9 9571 底 图图 5 35 3 中船综合楼与隧道关系图中船综合楼与隧道关系图 2 区间里程ZDK24 081 YDK24 089 054附近下穿该公寓 地面上楼层 6 7 层 编号 297 建筑物名称中国船舶综合楼 地理位置革新路 124 号之一 建筑年代八十年代中期 结构类型框架 基础类型人工挖孔 基础埋深 16m 地上层数9 层 平面建筑面积约 290 96 建筑物高度 房屋对应里程YDK23 824 040 基础为天然基础 区间隧道在此处埋深约 8 4m 基础距离左线 2 18m 距离右线 11 779m 平面关系如图所示 图图 5 45 4 住宅楼与隧道关系图住宅楼与隧道关系图 编号 309 1 建筑物名称 华南物资公司 仓库 7 层住宅 楼 地理位置革新路 建筑年代1973 年 结构类型框架 基础类型天然 基础埋深约 3m 地上层数7 层 平面建筑面积约 191 5 建筑物高度 房屋对应里程YDK24 089 054 6 6 穿越前准备穿越前准备 6 16 1 基础资料准备情况基础资料准备情况 1 已委托广州仲恒房屋安全鉴定有限公司对隧道穿越处房屋进行详细调查 并 编制了 房屋安全鉴定报告 图图 6 16 1 沿线房屋安全性鉴定报告沿线房屋安全性鉴定报告 2 熟悉设计及规范要求 建立针对本工程的盾构施工实施细则 3 根据房屋调查资料 对隧道影响范围进行了分析 4 编制切实可行 针对性强的方案 6 26 2 人员培训及技术交底人员培训及技术交底 1 对工程施工人员进行盾构在富水复合地层中穿越的技术培训 明白盾构施工 大体的施工步骤及参数 了解该工程的风险 从思想上提高对本工程的认识 2 施工前 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 了房屋与隧道之间的相对位置以及应当采取的技术措施 组织针对盾构推进 管片拼 装 盾构姿态控制 同步注浆 盾构常规故障处理 盾构突发事件处置等的学习 6 36 3 机械检修机械检修 1 在盾构穿越房屋之前 对盾构机及其后配套设施进行机械设备和盾构压浆管 路的检查和维护 对于存在故障和故障隐患的机械一律进行维修 保证盾构穿越房屋 过程中不发生机械故障和压浆管路堵塞情况 2 对二次注浆泵进行检修 确保其随时都可以使用 并保证所有机械设备每日 一小查 每周一大查 确保机械的正常运转 3 对盾构机及其后配套系统易损 易坏部件 应配备备用零件 6 46 4 测量 监测人员到位测量 监测人员到位 穿越前 测量及监测人员必须到位 测量人员保证盾构延隧道设计轴线推进 监 测人员则实时提供地面 建筑物沉降情况 6 56 5 隧道 地面联络畅通隧道 地面联络畅通 1 由于盾构下穿密集房屋风险极大 且施工情况复杂 为了保证项目部制定的 施工参数能够第一时间传达至盾构操作手处 及井下的情况能及时反映到各个部门 分别在盾构操作室 端头井井口 及各重要办公室安装远程监控电话 且每部电话均 可以互通 2 在盾构施工期间 必须保证隧道内及地面的联络畅通 且须有专人每日进行 通讯线路检查 6 66 6 应急材料到位应急材料到位 为以防在盾构推进工程中出现的突发事件 需要用到各类应急材料 在盾构穿越 前 准备好应急材料 详见第详见第 9 39 3 节节 应急物资及设备应急物资及设备 7 7 盾构下穿房屋方案盾构下穿房屋方案 7 17 1 盾构下穿房屋总体方案盾构下穿房屋总体方案 维持盾构机掘进过程中的土压平衡是控制地表沉隆的关键 严格控制盾构机出土 量 及时对地层与隧道管片之间间隙进行注浆并填充饱和 对房屋地基采取有效的加 固措施 我部在下穿房屋时加强盾构机掘进的控制 下穿房屋前在试验段总结出盾构机穿 越房屋的掘进参数 包括出土量 注浆量 推力 扭矩等 对房屋地基采用袖阀管注 浆 穿越后再进行地面跟踪注浆 同时在洞内管片脱出盾尾 4 5 环后 每隔 2 环进行 二次注浆 范围为隧顶 120 7 27 2 盾构掘进盾构掘进控制控制 7 2 17 2 1 掘进参数设定和优化掘进参数设定和优化 1 施工工序 一 一 一 一 一一一一 一一一一 一一6m1一一一一一一一一一2一一一一一一一 一一一一1一一一一一一一 一一一一一一一一 一一一一一一 一一一一1 5 1 2 m一一 图图 7 17 1 盾构掘进工艺流程图盾构掘进工艺流程图 2 试验段掘进参数设定 我部于盾构机穿越房屋前设置试验掘进段 严格控制盾构机掘进参数 有效的减 小地表沉降 表表 7 17 1 盾构试验段掘进参数表盾构试验段掘进参数表 地质掘进模式推力 t 掘进速度 mm min 刀盘转速 rpm 土仓压力 bar 同步注浆量 m3 富水复合地 层 土压平衡1000 130010 301 0 1 30 6 1 06 8 3 下穿房屋段掘进参数设定 通过加强施工监测 不断地完善施工工艺 控制地面沉降 掘进参数的优化程序 见下图 是 否 一一一一 一一一一一一一一一一 一一一一一一 一一一一 一一一一 一一一一 一一一一 一一一一一 一 一 一一一一 一一一 一一一一 一一一一一 一一一一一一一一一一 一一一一 OK 一一一一一一一一一一一一一一一一一一 一一一一 OK 一一一一 OK OK OK OK OK NO 一一一 一一一 一一 一一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 图图 7 7 2 2 掘掘进进参参数数优优化化流流程程图图 主要的参数调整优化措施如下 适当提高掘进土仓压力 土仓压力设定为理论值的 1 0 1 2 倍 以防止涌砂 突水 并在掘进中不断调整优化 土仓压力通过采取设定掘进速度 调整排土量或设定排土量 调整掘进速度两 种方法建立 并应维持切削土量与排土量的平衡 以使土仓内的压力稳定平衡 盾构机的掘进速度主要通过调整盾构推进力 转速 扭矩 来控制 排土量则 主要通过调整螺旋输送机的转速来调节 在实际掘进施工中 应根据地质条件 排出 的碴土状态 以及盾构机的各项工作状态参数等动态地调整优化 掘进时应采取碴土改良措施增加碴土的流动性和止水性 密切观察螺旋输送器 的土塞和出土情况以调整添加剂的掺量 推进速度控制在 10 30mm min 并根据监测结果和排土情况调整 螺旋机转 速根据设定土压力与推进速度匹配 7 2 27 2 2 碴土改良碴土改良 1 碴土改良的作用 盾构在富水复合地层中施工 进行碴土改良是保证盾构施工安全 顺利 快速的 一项不可缺少的最重要技术手段 具有如下作用 保证碴土和添加介质充分拌合 以保证形成不透水塑流性的碴土从而建立良好 的土压平衡机理 只有碴土改良效果好才能从根本上保证掘进过程中地表的沉降控制 同时提高掘进效率 以保证预定的施工进度目标 使富水复合地层的岩石土具有流塑性和较低的透水性 形成较好的土压平衡效 果而稳定开挖面 控制地表沉降 减少复合地层砂岩地质的渗透系数 使之具有较好的止水性 以控制地下水 流失及防止或减轻螺旋输送机排土时的喷涌现象 改善复合地层砂岩的流塑性 使切削下来的碴土顺利快速进入土仓 并利于 螺旋输机顺利排土 改善砂岩的流动性和减少其内摩擦角 有效降低刀盘扭矩 降低对刀具和螺旋 输送机的磨损 降低掘进切削时的摩擦发热 提高掘进效率 2 碴土改良的方法 碴土改良就是通过盾构机的专用装置向刀盘面 土仓 或螺旋输送机内注入添加 剂 利用刀盘的旋转搅拌 土仓搅拌装置搅拌或螺旋输送机旋转搅拌使添加剂与土碴 混合 其主要目的就是要使盾构切削下来的碴土具有好的流塑性 合适的稠度 较低 的透水性和较小的摩阻力 以满足在不同地质条件下掘进时都可达到理想的工作状况 添加剂主要有泡沫 膨润土以及聚合物 3 改良剂的确定及配比 掺量 盾构穿越地层为中风化及微风化砂岩地层 石英含量高 对刀具磨损影响 很大 同时地层交界处的裂隙水大 盾构掘进时易产生喷涌等问题 盾构到达段掘进 过程中 必须做好刀具保护及碴土改良工作 根据前期施工经验 地层碴土改 良采用以下参数 表表 7 27 2 地层碴土改良参数地层碴土改良参数 泡沫管路 项目 1234加水 空气流量 L min 40 6080 10080 10040 60 混合液流量 L min 5 85 85 85 8 泡沫浓度 2 5 根据实际情况 4 碴土改良的主要技术措施 碴土和易性是判定碴土改良成效的最重要标准 正常的和易性 是土水不分离 且流动性较好 碴土稠度在 12 20cm 这也很大程度上影响了盾构推进效率 a 空气 泡沫 对的强风化地层采用的软土地层的改良方式 即泡沫发泡率控制在 12 20 倍 充分的膨化碴土 降低碴土粘性 防止刀盘结泥饼 针对微风化的硬岩 泡沫发泡率控制在 5 8 倍 空气总流量 240L min 泡沫 混合液总流量控制 40L min 旨在润滑 保护刀具 加水的作用主要还是降温 b 加水量 地层加水量 控制在 45 60 之间 总加水量约 12 14m3 地层加水量控 制在 20 25 左右 总加水量约 4 7m3 c 碴温控制 对地层 碴土温度控制在 37 以内 超过 45 就有可能结泥饼 应该立即进 行碴土的分析 条件许可情况下 进行开舱检查 条件不允许 采取降低土仓压力 反复正反转刀盘 加水洗仓的手段进行处理 7 2 37 2 3 出土量控制出土量控制 出土量管理是盾构掘进的根本 保证控制地层损失率的最直接 最有效的手段 出土量控制必须以碴土体积控制为主 重量复核为辅 环宽 1 5m 的根据始发掘进时出土量 每环出土量控制在 60 65m3为佳 上下偏差 最大不超过 2m3 以 60m3为标准 每车出土量 15 m3 须与相应的推进距离 0 41m 及时对比复核 盾构施工中 对掘进所排出的碴土样本进行分析 判断地质情况 根据不同的地 质情况 确定不同的出土量 盾构推进过程中 每天及时检查对应的地面是否存在异常 当在出土量超标时 须加大检查频率 专人监控 严格保证土仓内满土状态及碴土和易性是土量管理的重 要方面 挖土量和排土量须保持平衡关系 应做到不掘进不出土 防止超挖的发生 不同 地质条件下 制定出碴量相应的管理基准值 将每一厢土与行程相对应 并应对出碴 量的体积和质量进行双重控制 对每环碴土量超过基准值的 4 以上 必须停机立即上 报值班领导 由项目部组织专题分析 采取有效措施后方能继续掘进 7 2 47 2 4 盾构姿态控制及调整盾构姿态控制及调整 由于在富水复合砂岩地层中岩石强度较高 隧道曲线和坡度变化以及操作等因 素的影响 盾构推进不可能完全按照设计的隧道轴线前进 而会产生一定的偏差 因 此 盾构施工中必须采取有效技术措施控制掘进方向 及时有效纠正掘进偏差 盾构掘进过程中 推进坡度要保持相对的平衡 严格控制好推进里程 将施工测 量结果及时地与计算的三维坐标相校核 及时调整 对初始出现的小偏差应及时纠正 应尽量避免盾构机走 蛇 形 控制每次纠 偏的量 盾构机一次纠偏量不宜过大 坚持 勤纠少纠 的原则 以减少对地层的 扰动 并为管片拼装创造良好的条件 在切换刀盘转动方向时 应保留适当的时间间隔 切换速度不宜过快 切换速 度过快可能造成管片受力状态突变 而使管片损坏 根据掌子面地层情况应及时调整掘进参数 调整掘进方向时应设置警戒值与限 制值 达到警戒值时就应该实行纠偏程序 蛇行修正及纠偏时应缓慢进行 如修正过程过急 蛇行反而更加明显 在直线 推进的情况下 应选取盾构当前所在位置点与设计线上远方的一点作一直线 然后再 以这条线为新的基准进行线形管理 在曲线推进的情况下 应使盾构当前所在位置点 与远方点的连线同设计曲线相切 推进油缸油压的调整不宜过快 过大 否则可能造成管片局部破损甚至开裂 正确进行管片选型 确保拼装质量与精度 以使管片端面尽可能与计划的掘进 方向垂直 7 2 57 2 5 壁后注浆壁后注浆 根据不同的目的 壁后注浆分为同步注浆和二次注浆 1 同步注浆 当管片在盾尾处安装完成后盾构机向前推进 管片与土层之间形成 7cm 的建筑间 隙时 及时采用浆液材料填充 此环形间隙有利于防止和减少地层变形 提高结构的 稳定性 1 同步注浆材料 同步注浆材料采用水泥砂浆 可硬性浆液 具有凝结时间较短 强度高 耐久性 好和抗腐蚀性好等特点 对浆液配合比进行不同的试调配及性能测定比较 优化出满足不同条件下使用要 求的配方 同时在试推进施工过程中对浆液的配合比核对推进后地表沉降监测情况进 行相应的优化及调整 表表 7 37 3 盾构穿越房屋时同步注浆浆液配合比 盾构穿越房屋时同步注浆浆液配合比 kg mkg m3 3 水泥细砂粉煤灰膨润土水外加剂 200 260550 600400 45075 100500 560根据需要添加 该浆液配合比的物理力学指标如下 胶凝时间 一般为 3 10h 根据地层条件和掘进速度 通过现场试验加入促凝 剂及变更配比来调整胶凝时间 对于强透水地层和过建筑物 小曲线等地段 可通过 现场试验进一步调整配比和加入早强剂或减水剂 进一步缩短胶凝时间 获得早期强 度 保证良好的注浆效果 固结体强度 一天不小于 0 2MPa 28 天不小于 2 5MPa 2 同步注浆参数 注浆压力 p h 980 0 05 0 1 p 浆液出口压力 MPa h 隧道上部覆土厚度 m 覆土层的平均容重 KN m3 由于是从盾尾 4 个注浆孔 上部每孔的压力应比下部每孔的压力略小 0 05 MPa 根据地质和隧道的覆土厚度情况 上部孔的同步注浆压力控制在 3 0 3 5bar 下部每 孔的压力比上部每孔的压力略大 0 5 1 0bar 本标段采用的复合式盾构机的刀盘外径为 6 28m 隧道内径 5 4mm 管片厚 0 3m 盾构机盾壳厚 60mm 盾尾间隙 65mm 每环管片长 T 1 5m 则每环同步注浆 需求量为 Q K V K 浆液填充系数 取值 1 5 2 盾构穿越房屋初定充填系数为 2 掘 进过程中进行调整 V D2 d2 T 4 6 282 6 02 1 5 4 4 0m3 D 为盾构机的切削外径 D 6 28m d 为管片外径 d 6 0m 同步注浆量 Q K V 6