盾构穿越苏嘉杭高架桥施工方案

,盾构穿越苏嘉杭高架桥施工方案,苏州轨道交通2号线延伸线工程土建施工项目-Y-TS-01标,二一三年六月,一、工程概况二、施工风险分析三、盾构机施工情况及控制要点四、盾构下穿苏嘉杭高架施工技术措施五、穿越高架桥监测方案六、应急预案,一、工程概况,1.1工程概况,本标段尹中路站通达路站区间里程右DK27+925.649右DK28+700.000，区间右线长774.633m，左线长774.137m短链0.214m。本区间采用盾构法施工，设联络通道（与泵房合建）1处。此段隧道起于尹中路车站东侧站端，沿郭新西路向东穿越彩虹路、苏嘉杭高架桥、郭新河，最终在通达路站西端头接收进洞。盾构区间隧道为全断面圆形结构，管片内径5.7m，外径6.2m，环宽1.2m。盾构在里程右DK28+483DK28+525线路下穿苏嘉杭高速公路高架桥，本桥为两座单向双车道分离式桥梁。上部结构为装配式钢筋混凝土连续梁，下部结构为双柱式桥墩和独柱式桥墩。基础为钻孔灌注桩。区间下穿13#和14#桥墩，桥墩基础为4个桩径为1.3m的钻孔灌注桩，桩底标高分别为桩底标高分别为-58.5m,-61.6m，桩基与隧道最小水平净距2.078m，最小垂直净距43.1m,盾构下穿时线间距12m，覆土深度13.89m。,详见盾构隧道和苏嘉杭高架桥平面关系图、盾构隧道和苏嘉杭高架桥桩基剖面关系图,一、工程概况,1.1工程概况,盾构隧道和苏嘉杭高架桥平面关系图,一、工程概况,1.1工程概况,盾构隧道和苏嘉杭高架桥桩基剖面关系图,1.2工程地质与水文地质条件,一、工程概况,（1）工程地质概况区间本段里程所在土层，自地表以下依次为工填土层、1粘土层、2粉质粘土层1粉质粘土层、2粉土夹粉砂、1粉质粘土层、2粉砂夹粉土1粉质粘土层。盾构主要穿越以1粉质粘土层、2粉土夹粉砂层为主。土层分布情况见右图：（2）水文地质概况地表水拟建区间在里程右DK28+523处穿越郭新河，该河呈南北向，姜庄北面有一条东西向支流与其连通。线路穿越郭新河宽度约为26m，水深0.21.6m,平均淤泥厚0.35m。,1.2工程地质与水文地质条件,潜水潜水主要赋存于浅部土层的孔隙中，其富水性受土性和厚度控制，根据详细勘察资料，工程场区潜水位埋深1.12.4m，标高0.411.77m。观测时间2012年2月12日2012年3月26日。微层压水场区微承压水主要赋存于2粉土夹粉砂层中，微承压水含水层补来源主要为大气降水、地表水、上部潜水的垂直渗流，以民间取水及向周围河网的侧向径流为其主要的排泄方式。承压水层顶埋深11.7m，承压水位埋深4.5m，承压水位标高-1.73m。观测时间2012年3月7日2012年3月13日。承压水工程场区承压水主要赋存于2粉砂夹粉土层中，承压水补给来源为上部松散层渗入补给、微层压水与之联通补给、越流补给及地下径流排泄。承压水层顶埋深26.1m，承压水位埋深4.75m，承压水位标高-1.66m。观测时间2012年3月20日2012年3月26日。,一、工程概况,一、工程概况,1.2工程地质与水文地质条件,（3）地质条件评价本工程区间地质属于软土地基，围岩分级为级，可挖性分级为级。2粉土夹粉砂层透水性较强，且为承压含水层，在一定的动水压力作用下易产生流土、管涌等不良地质，可能导致盾构掘进面不稳定。1层和1层粉质粘土工程性质一般，土体相对较弱，具有一定的触变性，在动力作用下，土体结构较易破坏，使强度降低、变形增加，导致开挖面失稳。,二、施工风险分析,1、地质风险盾构穿越1层和1层粉质粘土层，土体相对软弱，具有一定的触变性，在动力作用下，土体结构较易破坏，2层粉土夹粉砂层，透水性较强，且为微承压含水层，在一定的动水压力作用下易产生流土、管涌等不良地质，可能导致盾构掘进面的不稳定。2、环境风险苏嘉杭高架桥紧邻郭兴河，且14#桥墩位于郭新河水中。郭新河河面宽26m，河底距离隧道顶垂直距离8m，盾构穿越苏嘉杭高架桥时基本位于2层粉土夹粉砂层中，土体在动力作用下扰动后易产生渗水现象。当渣土与大量地下水混合成流体状后进入土仓，随着仓内压力增大，容易形成喷涌现象。3、自身风险苏嘉杭高架桥桥墩桩基直径为1.3m，与隧道最小水平净距仅2.078m。盾构机在到达桥桩前，土压力设置过大，出土量少，会对前方土体进行挤压，土压力升高，钻孔桩原本四周平衡的受力状态就发生了变化，单侧局部荷载过大，桩体会产生影响。反之土压力设置过小，就会产生局部超挖，盾构机前面土体坍方，钻孔桩四周受力平衡也会受到破坏，严重时可能造成桥梁上部结构的破坏，危及高架桥安全。如何保证隧道穿越时土体稳定，钻孔桩不受破坏，是本工程施工控制的重点。,三、盾构机施工情况及控制要点,3.1盾构总况,本区间采用2台小松6340mm土压平衡盾构机进行掘进施工。盾构推进时，碴土通过刀盘开口进入土舱，再经过螺旋输送机从土舱底部排出，由皮带输送机运送排入土箱，然后由土箱车送至地面,土压平衡工作原理示意图,3.1盾构总况,三、盾构机施工情况及控制要点,盾构推进时，前端刀盘切削土层，切削下来的土体进入密封土仓，当土仓内的土体足够多时，可与开挖面上的土、水压力相抗衡，使开挖面地层保持平衡。盾构设有螺旋输送机，由其将渣土排送到土箱，运至地面。螺旋输送机的排土口上装有滑动闸门或螺旋式漏斗，以控制出土量。在盾构掘进过程中向开挖面加压灌注水、粘土、膨润土、高浓度泥水、泥浆和泡沫等，同时靠刀盘和搅拌翼混合搅拌切削下来的土体，使之具有止水性、流动性。使得切削下来土体能够顺利排出，又能提供压力，与开挖面的水、土压保持平衡。由于土压平衡盾构机对推进时的土压力控制比较精准，所以推进时对周围环境的影响也非常小，完全适用于穿越软土的隧道施工。鉴于此，本工程采用6340mm的土压平衡盾构机进行掘进施工。,3.2盾构机参数,三、盾构机施工情况及控制要点,四、设计施工方案,1.3模板支架施工,四、设计施工方案,1.3模板支架施工,侧墙模板支架施工,侧墙模板在地面预先拼装完成，面板共由2.44m1.22m竹胶板组合而成。竖向内背楞采用矩形管，水平间距300mm，在面板拼缝处加密，为并列2道矩形管。横向外背楞采用10#双拼槽钢（槽钢背对背设置）；间距1000mm。三角架高H=4000mm，由10#、14#槽钢加工成成品，支架间距800mm。,四、设计施工方案,1.3模板支架施工,侧墙模板支架施工,安装流程：弹外墙边线钢筋绑扎并验收后合外墙模板单侧支架吊运到位安装单侧支架安装加强钢管（单侧支架斜撑部位的附加钢管，现场自备）安装压梁槽钢安装埋件系统调节支架垂直度安装上操作平台再紧固检查一次埋件系统验收合格后砼浇筑。,四、设计施工方案,1.3模板支架施工,侧墙模板支架施工,预埋套丝螺杆,可调顶托,四、设计施工方案,1.3模板支架施工,柱模板支架施工,柱模板采用组合模板，面板采用18mm厚竹胶合板。次龙骨采用100mm100mm木方，主龙骨采用10#双拼槽钢通过M17对拉螺栓对拉。次龙骨最大间距300mm，主龙骨最大间距900mm。模板最外侧通过483.5mm斜向支撑钢管与地面锚筋顶紧。,四、设计施工方案,1.3模板支架施工,梁模板支架施工,顶、中板梁，侧模采用18mm厚竹胶板，模板外侧依次为水平纵向100mm100mm方木（间距200mm）、2根1组的竖向钢管（与侧模等高，间距600mm）。通过M10对拉螺杆将两侧竖向钢管相连（间距400mm600mm，根据需要选定），模板最外侧每2m设置一道钢管撑与锚筋或脚手架相连，确保模板加固后不移动。,四、设计施工方案,1.3模板支架施工,顶中板模板支架施工,车站中板、顶板采用盘扣式满堂脚手架，面板采取厚18mm竹胶板，竹胶板模板下部依次布置横向100mm100mm方木（间距250mm）、纵向采用10#槽钢（间距9001500mm）；中板搭设盘扣式满堂脚手架横向立杆间距为1500mm，纵向立杆间距为1200mm，步距为5001500mm，顶板搭设盘扣式满堂脚手架横向立杆间距为1200mm，纵向立杆间距为900mm，步距为5001500mm。,四、设计施工方案,1.3模板支架施工,顶中板模板支架施工,（1）本工程支撑体系主龙骨为10#槽钢间距900mm1500mm，次龙骨采用100mm100mm木方间距200250mm，支撑架采用B型承插型盘扣式钢管支架（速接架）。负二层中板支撑架间距主要以1500mm1200mm为主，负一层顶板支撑架间距主要以1200mm900mm为主，标准步距为1500mm。（2）支撑体系施工流程：施工准备及放样排放可调底座安装第一步距架体（立杆、横杆）调整可调底座标高和架体水平度安装第一步距架体（斜杆）安装第二步距架体安装第后一步距架体安装可调托座调节结构支撑高度安装模板体系。,五、施工保证措施,1.模板支架施工安全措施,1.1现场操作规范1.2高处作业安全措