盾构侧穿桥桩施工方案.ppt

南京地铁宁溧线DS7 TA03标 盾构侧穿宁高高速桥桩施工方案 2016年8月28日 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 一 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 1 盾构法隧道施工及验收规范 GB50446 2008 2 建筑地基处理技术规范 DBJ79 2002 3 建筑机械使用安全技术规程 JGJ33 2001 4 南京至高淳城际轨道交通禄口机场至溧水段工程详细勘察阶段机场东站 柘塘站区间岩土工程勘察报告 设计文件及相关资料 5 国家和地区的现行规范 6 我单位在南京地铁2号线 3号线 4号线 宁和城际线的施工经验 7 国家其他相关规范及标准 二 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 根据高架桥结构形式 高架桥桩基同盾构区间的相对位置关系和此处的水文地质条件等情况 确保盾构安全通过宁高高速高架桥 特编制此施工方案 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 盾构穿越段地层自上而下依次为 素填土 2b4淤泥质粉质黏土 3b2 3粉质黏土 4e粉质黏土混砾石 J3l 2b强风化安山岩 J3l 3b中风化安山岩 盾构顶部位于 2b4层 底部位于 3b2 3粉质黏土中 具体详见区间地质剖面图 盾构穿越处至上而下 地层分别为 第一层 2b2 3素填土 灰黄色 稍湿 湿 软 可塑状粉质黏土组成 夹植物根茎 第二层 1b2 3粉质粘土 灰色 饱和 软 可塑 中压缩性 无摇振反应 切面光滑 干强度中等 韧性中等 第三层 1c d3 4粉砂夹粉土 青灰色 饱和 稍密 中压缩性 主要成份为石英 长石和云母片 夹含薄层粉土 单层厚1 3mm 分布不均 具水平层理 第四层 2b4淤泥质粉质粘土 灰色 流塑 高压缩性 无摇振反应 切面较光滑 干强度中等 韧性中等 局部夹薄层状粉土 偶见腐植物 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 第五层 3b2 3粉质粘土 灰色 饱和 软塑 局部可塑 中压缩性 无摇振反应 切面较光滑 干强度中等 韧性中等 局部夹粉土 第六层 4e粉质粘土混砾石 青灰色 饱和 稍 中密 中压缩性 为粉细砂 夹含砾石 主要成份以石英质和硅质为主 呈次棱角状 次圆状 含量5 10 砾径1 4cm 分布不均 第七层 J3L 2b强风化安山岩 青灰色 风化强烈 岩石结构大部分被破坏 矿物成分显著变化 岩芯呈密实砂土状 碎块状 第八层 J3L 3b中风化安山岩 灰色 岩芯呈碎块状 柱状 节长一般为10 00 20 00cm 裂隙略发育 该基岩遇水极易软化 风干后易崩解 采取率93 98 RQD90 96 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 地勘钻孔平面图布置图 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 侧穿桥桩地质剖面图 右线 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 侧穿桥桩地质剖面图 左线 1 区间与桥桩位置关系南京地铁宁溧线TA03标中间盾构井 明挖段盾构区间在桩号YDK2 610 YDK2 690处下穿宁高高速公路桥 跨越处高速公路桥墩编号为N45 N47 线路以盾构形式于N45 1 N45 4 N46 1 N46 4 N47 1 N47 4桩间穿过 其中N46 4桥桩与右线盾构隧道距离最小为3 193m 设计城际轨道交叉处为缓和曲线和R 650m圆曲线 左右线间距约21 6m 分两孔穿越 线路与高速公路的平面交角为65 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 区间隧道与桥桩位置关系示意图 N45 4 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 第三章侧穿桥桩安全风险评估 一 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 通过对本项目地质钻孔以及宁高高速桥施工图所列地质钻孔进行分析 桥下段盾构基本在粉质粘土层 淤泥质粉质粘土 根据本项目地勘报告显示无摇震反应 层中通过 上覆层为粉砂夹粉土 根据本项目地勘报告显示粉砂层为非液化层 下卧层为粉质粘夹砾石或强风化安山岩 穿越土层较为合适 地质纵断面显示 土层沿纵向起伏 部分段落盾构处于粉质粘土和淤泥质粉质粘土交互层处 施工中应注意随时调整盾构机状态 水平方向受力较为不利的是N45 4桩基础 且与隧道最近净距为3 285m 略大于最小净距3 193m 因此可选取N45 4桩基础作为基准进行验算 二 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 2 1N45号墩桩顶竖向力计算根据相关图纸 上 下部结构内力分析均采用平面杆系有限元程序进行 上部结构计算时先计算边梁和中梁的横向分布系数 采用刚接板梁法 刚性横梁法计算取其大值 下部内力计算时 荷载横向分布系数计算采用空间理论简化计算 对于对称布载 采用杠杆法计算 对于偏心布载 采用偏心受压法计算 经计算N45号墩柱顶反力为 4450 1kN 柱高3 96m 桩顶竖向力为4566 5kN 2 2N45号墩柱顶水平力计算 二 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 柱顶水平力组合值 单位KN 二 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 2 3N45号墩桩基础验算1 桩基长度验算N44 N47号墩均采用端承桩设计 嵌岩深度2 0m左右 经验算 桩基础容许承受竖向力14480kN 实际桩底承受竖向力4799kN 满足要求 桩基础与隧道净距3 285m 桩底与隧道底的净高约9m 桩基础嵌岩深度2 0m左右 隧道施工对基岩有一定的扰动 一般扰动范围为3至5倍隧道直径 强扰动范围根据相关研究一般取一倍隧道外径 经计算 有效入岩深度为 2m 通过桩身基岩顶面处弯矩计算得到嵌岩深度应不小于0 76m 公路桥涵地基与基础设计规范 规定嵌岩深度不应小于0 5m 实际嵌岩深度 2m 满足要求 二 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 2 有限元模拟根据盾构区间与桥梁桩基的相对位置关系 对盾构隧道 桥梁桩基 地层等认真分析 把握各要素的特点 按实际情况 1 1建立几何模型 对施工过程进行模拟时 在充分考虑实际情况的基础上 对模型进行了一些简化 根据Midas GTS的分析特点 对土体 注浆材料采用实体单元进行模拟 盾壳 管片衬砌 桩基采用梁单元进行模拟 由于宁高高速公路桥已经运营多年 竖向沉降 桩身压缩等沉降均已完成 加之柱基础为端承桩 竖向位移差值可忽略 根据 公路桥涵养护规范 墩台顶面水平位移容许值 0 5L cm 其中L为相邻墩台最小跨径 以m计 本报告中容许值为2 5cm 墩台顶面最大水平位移为1 42cm 满足要求 二 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 3 桩身强度验算根据前述 桩身总弯矩最大达到881kN m 以此为依据对桩身强度进行验算 经过计算 在桩基配筋为14根 考虑主筋截断一半 直径25mm的情况下 桩身裂缝和强度都满足规范要求 弯矩容许值2294kN 三 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 盾构在施工过程中可能会对宁高高速桥产生一定的影响 施工方案可能存在的问题及对策为 1 施工前准备工作为防止盾构与其他构筑物冲突 施工前应探明穿越段其他构筑物埋置情况以及其他地下设施是否存在 施工前应对桩基础侧面土体进行加固 2 盾构穿越可能对原地面以及宁高高速桥桩基础的影响盾构施工过程中 可能会引起原地面沉降 裂缝以及宁高高速公路桥的相关墩柱柱顶水平位移 因此施工中 应加强监测 尤其是N45 N47柱顶水平位移 原地面沉降 在穿越时 应加强监测频率 同时合理控制掘进速度 若发生上述情况 应当立刻停止施工 并和产权联系并会同有关技术部门论证相关的处理方案 3 根据现行公路法律法规 各种穿越公路工程施工前需办理相关行政许可手续 施工前向相关道路管理部门提交施工备案 施工后向相关道路管理部门提交竣工资料 四 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 1 根据地勘资料 穿越段采用盾构从粉质粘土层 淤泥质粉质粘土中穿越 通过数值模拟计算 盾构穿越前后 影响范围内桩基础承载能力 柱顶水平位移均满足相关要求 因此采用盾构方案较为合理 建议在施工时采用合适的措施 在穿越桥桩前对桩侧土体进行加固 2 考虑到土层有所起伏 桩端持力层中风化安山岩局部破碎 且数值模拟不能完全实现全部实际情况 建议施工过程中对宁高高速桥进行全面合理的监控 并对盾构机进行即时调整 3 管片的刚度和强度宜适当提高以减少土体在应力重分布过程中的变形 四 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 4 施工中 最不利处为掘进中牙盘处 因此盾构施工中应确定合理的盾构掘进参数 加强盾构施工过程控制 施工至桥下时 应减缓推进速度 加密观测频率 盾构通过桥桩时 应及时进行同步注浆 尽量减少盾尾间隙 减少盾尾脱空引起的土体 桩基变形 加强二次注浆 尽可能的限制工后沉降 盾构通过桥桩时 应勤纠偏 小纠偏 减少蛇行 建议盾构机掘进前对盾构掘进外围土体进行加固 避免掘进过程中土体失稳 5 施工时应严格按照相关规范 规程施工 加强隧道内通风 6 穿越工程完成后 应该在穿越工程管道埋设处设置明显完善的保护标志 以起到良好的提醒 示意及保护作用 运营过程中应有相关人员定期巡检 7 根据现行公路法律法规 穿越工程施工前需办理相关行政许可手续 施工前向相关道路管理部门提交施工备案 施工后向相关道路管理部门提交竣工资料 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 第四章施工组织部署 我公司成立 中铁十九局集团南京地铁宁溧线3标项目部 经理部在现场全权代表我公司行使管理职能及履行合同的义务和权利 确保工程按期 优质 高效 安全地完成 确保施工总目标的实现 根据标段工程特点 项目经理部下设五部一室 即工程部 安质环保部 物资设备部 财务部 计划合同部 办公室 下辖两个工区 一 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 一 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 南京地铁宁溧线TA03标项目部组织机构图 二 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 2 1施工总体安排盾构施工前 对二环路高架桥桩基及地下管线进行详细调查 掘进过程中做好相应的监测工作 盾构掘进中 将根据地质情况的不同 分别采用不同参数进行掘进 保证安全 顺利掘进 2 2施工进度计划根据南京地铁建设有限责任公司要求 我单位负责建设的宁溧线TA03标盾构下穿宁高高速 盾构区间穿越长度为25m 具体里程为K29 345 K29 375 计划工期2017年01月01日 右线 至2017年01月31日 左线 盾构侧穿宁高高架桥范围内实行不间断连续掘进 中途不停机 按每天8m掘进指标 计划3天时间通过 侧穿宁高高架桥的起止时间根据盾构始发时间确定 二 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 2 3人员配置为确保盾构机顺利穿越桥桩 我方将根据掘进情况合理安排人员投入掘进施工 我方计划采用2个班组倒班作业连续掘进 确保盾构机顺利穿越桥桩 同时机械维修人员全程跟班 盾构区间拟配置2台海瑞克复合盾构机 盾构法施工主要工种包括盾构司机 电瓶车司机 注浆工 管片安装司机 管片拼装 信号工 电工 司索工 机修工 蓄电池充电工等 最高峰需劳动力为172人 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 第五章施工方案 一 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 1 加固方案选择根据桥下的地质条件和盾构隧道与高架钻孔桩基础的距离 决定用袖阀管注浆的方法进行改良与隔离区间隧道与桩基之间的土体 提高土层的强度 稳定性 降低其渗水性 隔断盾构隧道施工对高架桥钻孔桩桩基的影响 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 袖阀管注浆加固平面示意图 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 袖阀管注浆加固剖面示意图 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 袖阀管注浆加固剖面示意图 一 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 2 注浆施工工艺 一 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 3 注浆方法 1 施工前对沿线管线进行调查 掌握管线的分布 类型 走向 埋深等特征 钻孔施工前先进行管线探查 防止钻孔时破坏管线 管线探查采用人工探槽的方式进行 如设计孔位与管线冲突 适当移动钻孔位置避开管线 2 成孔采用XY 100钻机钻孔 成孔直径为110mm 3 安装袖阀管 灌注套壳料 4 待凝 要待孔口段止浆料凝固后才能灌浆 待凝时间控制在1天左右 5 开环灌浆 灌浆的前期阶段 使用稀浆 或清水 加压开环 在加压过程中 一旦出现压力突降 进浆量剧增 表示已经 开环 开环后即按设计配比开始正式注浆 一 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 6 终灌 7 补偿注浆 每孔注完浆后 用 20水管插入袖阀管内 泵入清水把袖阀管内残留水泥浆冲洗干净 以备复注 浆管口用胶布封上 以备在隧道施工工后 地面出现沉降时 进行重复注浆 8 压力注浆时的监测措施在注浆过程中 要密切监测地面及建筑物的沉降情况 如发现被加固建筑物有上抬的趋势 立即停止注浆 严格控制注浆前后地面的上抬量不得超过10mm 9 灌注材料及配比 用42 5R普通硅酸盐水泥作灌注主料 确定各种灌注材料的合理配比 二 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 2 1施工准备为了确保盾构机顺利穿越宁高高速公路桥桩 盾构机穿越前需做好以下准备工作 1 盾构机维修保养2 物资储备3 盾尾密封4 前期的测量工作5 监测点埋设与初始值取值 二 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 2 2设置100m试掘进段1 设置试验段目的 研究相应地层盾构正常掘进引起的隆起和沉降变形特征 研究掘进参数对地表隆起和沉降变形的影响 摸索盾构机在该地质条件盾构姿态和管片拼装变化规律 摸索适合于此类地质条件的同步注浆 准厚浆 配合比 研究准厚浆的注入参数对隆起和沉降的影响 研究二次注浆对地表隆起和沉降变形的影响 二 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 2 3掘进参数设置1 确定土压力2 掘进速度3 推力4 盾构姿态控制5 盾尾油脂注入6 出渣量控制 二 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 2 4同步注浆及二次注浆1 同步注浆 同步注浆原材料 过程管理 包括原材料管理及计量管理 浆液进场验收管理 建立严格的浆液进场验收制度 指定专人对进场浆液进行验收 并进行现场试验 如发现浆液质量不达标立即退回 同步注浆量及注浆压力控制 二 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 2 二次注浆同步注浆无法完全满足沉降控制要求 需要在同步注浆的基础上注入双液浆 用于控制地面沉降 同时二次注浆可有效控制隧道后方来水 控制盾构喷涌 保障盾构机顺利推进 二次注浆浆液配合比水 水玻璃 1 1 重量比 水泥浆水灰比 1 1 重量比 水泥浆 水玻璃浆液 1 1 体积比 按照此配比浆液凝固时间可控制在15 30S 可保证浆液填充效果 注浆量及注浆压力注浆位置为盾尾后第5环 具体注入量根据沉降情况进行适当调整 三 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 1 监测的目盾构法施工中 影响地层变形的因素有内因和外因两部分 其中内因包括线路的线形 盾构机的直径 隧道覆土的厚度等规划条件和土层的组成 各层的强度和地下水的分布等地基条件 外因是盾构机的种类 辅助施工方法 壁后注浆和施工控制状况等施工条件 控制地面沉降 主要是对外因的控制 在盾构施工中 应通过各种监控量测手段 根据量测的结果 对盾构各种施工参数进行合理的调整 尽量减少由于开挖引起的地基沉降 避免对高速公路造成破坏 三 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 盾构隧道施工地面测点布置图 四 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 1 值班制度在盾构穿越高速公路桥桩施工过程中 实行24小时值班制度 值班主要人员为盾构队长 技术主管 现场副经理 安全主管等各部门负责人 穿越高速公路期间所有部门负责人一律不准请假 2 盾构掘进过程控制盾构机姿态控制是确保管片拼装质量 避免成型隧道渗漏的关键 3 管片拼装质量控制在管片拼装过程中严格控制衬砌环面的平整度 环面的超前量 严格控制管片成环后的环 纵向间隙 管片在做防水处理之前对管片进行环面 端面的清理 然后再进行防水橡胶条的粘贴 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 第六章应急预案 在盾构机过区间宁高高速公路桥施工前 通过采取相应的技术保障措施 实现对风险的控制 防患于未然 针对潜在的风险 建立完善的安全事故应急预案 尽可能地减少事故产生的损失 保证人民生命财产安全 为此 我项目部将按照应急预案的要求 结合施工实际 在编制专项施工方案的基础上 完善相应的各种意外情况下的各类应急救援预案和详细的汇报流程 落实应急救援需要的人员 设备 材料等资源配置 建立应急救援领导机构 明确参加抢险员工的职责和任务 健全紧急信息沟通渠道 加强单位间的协作与配合 提高协同处理突发事件的能力 一 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 2 1应急救援领导小组成员及职责根据工程风险 建立健全应急反应体系 保证工程顺利进行 1 应急反应组织管理机构以应急救援领导小组为基础 成立应急反应指挥部 下设应急处理工作小组 应急处理技术组 应急处理监测组 应急处理物资设备组 应急处理保卫组 并组建抢险突击队 义务消防队和医疗救护队等 2 应急救援领导小组成员应急救援领导小组成员名单 组长 邓向平副组长 苟浩洋 王红明 姜青松 谷永赛成员 项目部各部门负责人 盾构队各部门负责人 班组负责人 二 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 3 应急救援领导小组职责 1 应急救援的指挥职能 2 发生事故后立即赶赴现场 掌握事故现场情况 制定相应措施 组织力量救援 3 组织人员保护现场 及时上报南京市地铁有限公司等负有安全生产监督管理职责的部门并视事故的严重情况立即拨打120等 4 召开事故分析会 做好事故的处理工作 及恢复生产工作 5 组织开展员工安全知识培训教育 应急救援演练 配备必要的防护 救援器材 设备 并定期进行检查维修 确保完好 6 制定本单位各项安全生产管理制度和承建项目的应急救援预案 二 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 二 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 应急组织机构图 事故发生后 事故现场的人员应立即采取有效措施 进行全方位的抢险救援和应急处理 应急救援领导小组按照职责要求到达规定岗位 立即启动预案 采取有效的控制措施 因识别的危险源含有共性与个性特点 现针对危险源的具体事项采取不同应急救援措施 三 中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部 为对付可能发生