111通道开挖支护方案上海静安寺项目.docx

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111通道开挖支护方案上海静安寺项目

第1章工程概况

1.1工程位置及内容

1.1.1工程位置

静安寺交通枢纽工程位于上海静安区15＃地块，东至常德路、南至愚园路、西至胶州路、北至北京西路；该工程北面为赵家桥小区，西面为静安区招商服务中心（公寓）和明园大厦办公楼。

通道及出入口呈“Y”字型分布，地下通道从在建的静安寺交通枢纽负一层地下室出发，破除既有800mm厚地下连续墙，下穿愚园路；沿瑞土酒店与久光百货间共用通道下前行到航站楼地下人行通道，接通既有地铁通道接口，全长130.60m。

本工程包括愚园路地下通道、公交－地铁换乘通道、出入口土建施工，2座施工竖井结构及回填。

通道结构断面为单拱直墙平直仰拱，愚园路通道开挖断面为7.86m（宽）×5.12m（高），换乘通道开挖断面为6.16m（宽）×5.51m（高），初期支护（简称初支）为40cm厚C20喷射砼，二次衬砌为40cm厚C30S8砼，初支与二衬之间铺设6mm厚防水毯，构成复合式衬砌。

通道位置平面如图1-01。

1.1.2工程内容

本工程的主要施工内容：

愚园路地下通道、公交－地铁换乘通道、出入口土建施工，2座施工竖井结构及回填。

1.2工程环境

1.2.1既有建（构）筑物

本工程地处上海静安区15＃地块，四周建筑物多；四周主要建筑物有久光百货、航站楼二期配套酒店、航站楼、中共地下组织斗争纪念馆、施工中的静安寺交通枢纽。

1.2.2地下管线

根据业主提供的管线资料，进行现场管线调查情况见表1－01周边管线调查表。

1.2.3地面交通

愚园路为双向两车道，道路较窄、车流密度较大、客流量大。

久光通道为久

图1-01通道平面布置图

光百货、瑞安酒店货运入口。

部分路段为单行线，施工期间可以采用重车限行、车辆限速等措施减低动载对通道的影响。

工程所需的建筑材料、机械设备、建筑垃圾及土方等运送时间为每日晚上9:

00时至次日早上6:

00时，其余时间不安排外运，愚园路南侧因场地狭小，为确保通道安全，将采用3台5T翻斗车分别停在碴场内，随挖随运至交通枢纽侧临时弃土场。

表1-01周边管线调查表

序号

种类

规格

位置

与通道关系

1

信息

18孔市内电话,底埋设1.1m

距愚园路北道路边沿1.55m

斜交

2

给水

铸铁DN500，底埋深1.27m

距愚园路北道路边沿2.55m

斜交

3

污水

砼DN600，底埋深1.94m

距愚园路北道路边沿5.75m

斜交

4

燃气

铸铁DN500，底埋深1.52m

距愚园路南道路边沿0.15m

斜交

5

燃气

铸铁DN300，底埋深1.46m

距愚园路南道路边沿1.05m

斜交

6

公安交通

直埋

在愚园路南道路南边1m

斜交

7

电力

直埋

在愚园路南道路南边1m

斜交

8

燃气

铸铁DN300，底埋深1.2m

横穿出入口

横穿出入口

9

给水

DN50，底埋深1.7m

距酒店地面结构1.17m

平行

10

信息

2孔

距酒店地面结构1.48m

平行

11

消防

DN300

距酒店地面结构2.08m

平行

12

消防

DN150，底埋深0.857m

距酒店地面结构2.8m

平行

13

雨水

DN300，底埋深1.485m

距酒店地面结构3.25m

平行

14

污水

DN300，底埋深1.41m

距酒店地面结构4.25m

平行

15

电力排管

6孔，底埋深1.35m

距酒店地面结构6.25m

平行

16

监控管

DN50，底埋深0.2m

距酒店地面结构6.65m

平行

17

污水

DN300，底埋深1.7m

距酒店地面结构9.65m

平行

18

雨水

DN400，底埋深1.2m

距酒店地面结构10.55m

平行

19

消防

DN300，底埋深1.0m

久光百货

平行

20

给水

DN100，底埋深1.0m

久光百货

平行

21

雨水

DN400，埋深1.2m

横穿竖井及出入口

斜交

第2章工程地质与水文地质

2.1工程地质

本场区属于滨海平原地形，属于冲积沉积地层。

与本工程有关的地层是①1杂填土、①2素填土、②褐黄-灰黄色粉质粘土、③灰色淤泥质粉质粘土④灰色淤泥质粘土，地层含水量在40%左右，详细参数见表2－2。

2.2水文地质

对通道施工有影响的是浅层地表水，主要补给来源为大气降；水位埋深在0.3-1.5m，随季节变化大。

表2－2地层特性参数

地质

时代

土层

层号

土层名称

层厚

层底标高

密实度

压缩性

含水量W%

孔隙比e

渗透系数kvcm/s

Q43

①1

杂填土

0.5～

2.05～

松散

1.24

1.33

4.4

-1.6

①2

素填土

0.2～

1.41～

松散

0.87

0.62

3

-1.48

②

灰黄色粉质粘土

0.7～

-0.28～

高等

35.4

0.998

1.46E-07

1.65

-0.97

2.1

-1.41

Q42

③

灰色淤泥质粉质粘土

3.3～

-4.29～

高等

40.7

1.141

2.23E-07

3.99

-5.01

4.9

-5.88

④

灰色淤泥质粘土

8～

-13.21～

高等

48.3

1.362

1.07E-07

8.90

13.91

9.7

-14.7

Q41

⑤la

灰色粘土

7.4～

-21.2～

高等

40.4

1.417

8.36E-08

8.90

-21.88

9

-22.48

2.3工程地质和水文地质对本工程的影响

⑴本场区为典型的软弱地基，通道围岩不具备自稳能力，地基承载力低；需要通过辅助措施保证地基承载力和通道开挖的稳定性。

通过超前管棚支护+管棚注浆+小导管注浆形成拱顶棚幕；对通道周边2m，底部以下3m进行WSS二重管双液注浆改良；采用TSS小导管对通道进行跟踪补充注浆；通过初支背后回填注浆可确保通道结构的稳定性。

⑵本工程地下水位高，含水量大，但渗透性小，降水达不到无水施工条件；拟采取注浆止水，确保通道安全。

第3章施工方案概述

根据现场管线改移情况，结合场地条件确定如下施工方案：

开挖前先对通道进行全断面WSS二重管无收缩水平注浆加固土体，施作φ108＠200mm大管棚，并在管棚下方密排超前小导管φ32＠250mm形成超前棚幕支护；管棚施工完毕后在管棚、超前小导管内压注普通水泥+水玻璃双液浆进行超前预加固。

愚园路通道因开洞门之前需破除地连墙，开挖前先对入口段3m采用WSS二重管无收缩注浆工艺进行超前垂直预加固注浆稳定开挖土体，破除地连墙开挖进洞后对通道进行全断面WSS二重管无收缩水平注浆加固土体，开挖至道路边线时在通道拱顶设置φ108＠200mm大管棚及密排超前小导管。

通道为平顶直墙带仰拱的断面，浅埋暗挖法施工，结构采用复合式衬砌。

施工工艺流程如图3-01。

图3-01暗挖通道施工工艺流程图

1）愚园路地下通道施工步序

愚园路地下通道开挖采用CRD法施工，分六部开挖，施工步序如图3-02。

2）换乘通道及出入口施工步序

换乘通道及出入口暗挖部分开挖采用CRD法施工，分四部开挖，施工步序如图3－03。

受久光百货围护结构影响，换乘通道中线向东偏移，同时初支结构尺寸改为30cm，结构净空4.5m保持不变。

支撑拆除采用钢管换撑，分段进行复合式衬砌，暗挖通道二次衬砌完成后顺筑施工竖井防水层、二次衬砌，最后进行土方回填。

为方便施工，加快进度，有效避让污水管，愚园路通道北端入口6m范围采用9部开挖，有效避免交通枢纽B1板及下坡出土的困扰。

首先开挖上6部，确保愚园路通道上部早日贯通，待交通枢纽B2板达到设计强度后，破除下部地连墙，开始7、8、9部开挖。

于里程AK+9.737处，通道9部变更为6部，通过拱顶渐变降低转变到通道标准段。

详见图3-04愚园路通道北端9部开挖示意图，图3-05北通道纵剖面图。

图3-02愚园路地下通道CRD法施工步序图

图3-03换乘通道及出入口暗挖CRD法施工步序图

图3-04愚园路北通道9部开挖示意图

图3-05愚园路北通道纵剖面示意图

第4章超前WSS预注浆加固

暗挖通道开挖前采用WSS二重管水平注浆工艺对土体进行注浆改良（拱部及周边2m、底部3m），注浆按照周边强、中间适当的原则，先周边、后中间的顺序进行。

通道上半部施工超前，对未开挖的下半部及底部3m范围内土体采用WSS二重管垂直注浆工艺补注，以达到消除下半部注浆盲区及通道基底加固的目的。

注浆孔为间距为周边35cm，中间45cm，垂直补注浆布孔间距为50*50cm，注浆孔位布置如4-01所示。

（以换乘通道，即S3断面为例）

图4-01换乘通道注浆管布置示意图

4.1施工流程

二重管无收缩注浆工艺流程见图4-02。

图4-02重管无收缩注浆工艺流程图

4.2主要机械设备及配置

WSS注浆施工采用TXU—75A型钻机与KBY—50/70型注浆泵，如图4-03所示：

图4-03WSS注浆施工机械配置示意图

4.3注浆参数

WSS注浆液采用普通水泥-水玻璃双液浆，注浆加固参数见表4-01。

加固形式

水泥浆水灰比

水泥浆：

水玻璃（体积）

注浆压力（MPa）

扩散半径（m）

凝胶时间（s）

管径（mm）

注浆速度（L/min）

分段长度（m）

注浆量（m3/孔）

水平注浆

1：

1

1：

1

0.3~0.8

0.35~0.6

10~60

Φ42×2.5

8~20

0.5

0.5-1.0

垂直注浆

1：

1

1：

1

0.3~0.8

0.35~0.6

10~60

Φ42×2.5

8~20

0.5

0.5-1.0

表4-01注浆加固参数表

4.4注浆过程控制

钻孔时，清水从端头混合器端点送出，有利于成孔；钻进至设计深度后，端点关闭进行横喷射切换，用注浆泵将双液浆分别压入外管和内管，并在端头混合器内混合后进行横向喷射，使注浆液能浸透到地层中，如图4-04所示。

注浆时采用匀速后退式注浆，具体控制措施如下：

图4-04WSS双重管钻机成孔、注浆原理示意图

1）钻孔：

开钻前，严格按照施工布置图，布好孔位。

钻机定位、钻杆角度要准确，要求孔位偏差不大于2cm，入射角度偏差不大于1°；钻孔前调整钻杆的角度并对准孔位后，钻机不得移位及随意起降。

钻设第一个孔时慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定在该地层条件下的钻进参数，并密切观察溢水出水情况，出现大量溢水时，立即停钻，分析原因后再进行施工，避免对地下管线造成破坏。

2）配料：

采用准确的计量工具，严格按照试验确定的配合比配料施工。

两种浆液在注入前必须拌合均匀，并经常检查它们混合后的凝结时间是否符合设计要求。

3）注浆：

首先用清水从注浆混合室的端点送出，确保畅通，将端点关闭进行横喷射切换。

一般喷射速度8-20L/min。

严格控制注浆压力，当压力突然上升或从孔壁溢浆，立即停止注浆，待查明原因后制定相应措施。

每段注浆量严格按设计进行，跑浆时，采取封堵、间歇注浆等措施确保注浆量满足设计要求。

4）封堵：

所有阶梯喷射完毕后，对注浆孔用止浆塞或砂布等措施封堵。

5）监控量测：

在通道注浆施工过程中，对监控量测点加强监测频率，并及时反馈量测结果，修正注浆参数。

6）动态调控注浆：

在通道暗挖施工过程中，根据监控量测点的观测结果，当沉降超过警戒值的区域，即在该点处实施动态注浆，钻孔方向根据需要可在0～90°范围内调整。

动态调控注浆可反复进行，始终将沉降控制在警戒值以内。

7）每道工序均要安排专人，负责每道工序的操作记录。

4.5特殊部位注浆控制

1）地面埋深小于2米的注浆控制:

根据纵断面图，通道相接口与扩大段处结构埋深小于2m，无法满足通道周边加固2米的要求，针对此地段的二重管全断面注浆加固，采取弱注（即减少注浆压力、注浆量），以现场监测数据来控制注浆压力和注浆量，以满足地表不隆起为控制值。

2）管线下方注浆：

根据现场管线图，可知大部分管线均位于通道顶注2m加固范围内，对于该部分的注浆可采取斜孔注浆、或减小注浆固范围（以管线下方50cm为限，该位置处严禁注浆（动态调控注浆除外））。

a愚园路通道注浆：

全断面注浆加固是分别由交通枢纽侧及扩大段处分两段进行注浆，两段注浆未端为污水管两边50cm范围（即污水管两边50cm范围不行全断面注浆，在开挖支护施工到污水管下方两米范围时即封闭掌子面，在污水管下方（拱顶），增设小角度的密排TSS小导管进行注浆，并严格控制开挖以确保污水管安全（详见污水管保护方案）。

b换乘通道注浆施工

该通道上方管线全部与通道方向平行，采取管线周边50cm范围内不注浆，其它地方按设计要求进行全断面注浆加固。

与地铁通道接口部分全断面注浆无工作面，采取斜孔注浆方式进行全断面注浆加固。

3）注浆分段

根据注浆钻孔机上角度刻盘及以往经验，注浆精度控制为1％，注浆深度为30米，为满足以上要求，本工程采取分段进行全断面注浆加固。

具体分段见图4-05。

图4－05注浆分段图

第5章φ108大管棚施工

根据现场的施工条件和本工程施工难度及特点，为严格控制施工期间的地表变位，避免出现拱顶坍方或注浆地面隆起，确保管线安全，保证道路的正常使用，通道开挖之前在拱顶采用φ108大管棚进行超前支护，对于管棚无法施工的地段采用密排φ42超前小导管代替；管棚采用钻进法施工。

管棚施工见图5－01（以换乘通道为例），图5－02。

图5-01φ108大管棚断面图

5.1设计参数

（1）钢管规格:

φ108mm钢管,节长1.8m（考虑接头错开），采用丝扣连接，丝扣长度为15cm，首节加工成锥形，管壁设有注浆孔，梅花形布置。

管棚注浆采用水泥－水玻璃双液浆。

（2）初支开挖轮廓线外15cm为管棚中心线，相邻管中心间距20cm。

（3）倾角:

与路线纵坡平行；沿通道方向设1%上倾角。

（4）管棚壁开孔，梅花型布置，孔间距30cm。

图5-02管棚施工纵断面图

5.2施工工艺

管棚施工工艺流程如图5-03。

5.3TT40型水平导向钻机施工

1）在竖井内用钢管、方木和木板搭设钻机操作平台，工作平台搭设完成后，按设计顺序准确安装0.6m长φ127导向管，与拱架主筋焊接固定，再喷砼封闭，确保牢固。

导向钻机安装调试完毕后准确就位，孔位对正，管路连接准确无误；

2）配置泥浆，开始钻进施工。

钻进过程中严格控制钻进参数；

3）准确测量各项参数（深度、轨迹方向等），及时与司钻人员联系沟通，通过钻孔方向、上仰角度等调整深度的钻进，确保钻孔施工准确无误。

在地面布设沉降监测点，及时测量地表及地下管线的沉降情况；

4）在钻进过程中由于孔位间距小，为防止对土壤扰动的影响，采取间隔跳孔钻进施工，确保施工安全。

5）成型管棚要排列整齐，严禁侵入净空。

6）若打到大的石块等地下障碍物，此根打设停止，并做好施工记录，以后开挖至障碍物处，打设纵向TSS超前小导管以代替大管棚的超前支护作用。

7）管棚注浆按固结管棚周围有限范围内土体设计，浆液扩散半径不小于0.3m.。

注浆液采用普通水泥－水玻璃双液浆，配比参数可参考WSS双重管注浆参数，通过现场试验按实际情况确定。

注浆压力初压为0.5~1.0MPa，终压2.0MPa。

图5-03TT40型水平导向钻机施工工艺流程图

5.4φ42密排小导管代替管棚施工

根据纵断面分析，部分地段无法施作管棚，如换乘通道与航站楼接口，愚园路通道受管线影响不能完全按设计施作管棚。

为确保施工安全，采用密排φ42小导管，局部双排全部或部分代替管棚，φ42密排小导管采用风钻顶入，顶入时要严格控制角度，误差控制在±1度以内。

第6章TSS超前小导管注浆

根据设计要求，选用TSS超前小导管注浆加固作为WSS双重管注浆的辅助手段，以消除注浆盲区，确保加固效果，与拱部管棚共同形成超前棚幕支护。

小导管沿开挖轮廓线周边打设，环向间距20cm，拱部从大管棚间隙通过，纵向间距1.5m，加固范围为通道开挖轮廓线以外拱部4m、边墙及拱底6m范围内的土体，TSS小导管孔位布置如图6-01所示：

6.1工艺流程

TSS管超前注浆加固的工艺流程如图6-01。

图6-01TSS管超前预注浆工艺流程图

6.2施工工艺及技术措施

6.2.1TSS管制作

TSS管采用φ32的普通钢管，管长6m，注浆管一端做成25º～30º的锥体，管尾端用φ8钢筋焊一圈加强箍，在距铁箍端1.5m处开始钻锥形孔，钻孔沿管壁间隔150㎜呈梅花形布设，孔位互成90º，孔径6mm。

具体见图6-02。

图6-02TSS型注浆管加工示意

6.2.2钻孔

采用风镐顶进TSS小导管入土，外露10～15cm,用棉纱塞紧。

小导管布孔环向间距20cm，纵向间距1.5m，每根小导管长6m，外插角10～15°。

6.2.3钻孔中注意事项

（1）做好钻探详细记录，指导注浆施工。

（2）钻孔时分批进行，隔孔施钻。

6.2.4注浆施工

（1）注浆参数

注浆材料采用普通水泥—水玻璃双液浆。

建议加固参数见表6-01所示，施工时根据现场实际情况进行调整。

水泥浆水灰比

水泥浆：

水玻璃（体积）

注浆压力（MPa）

扩散半径（m）

凝胶时间（s）

管径（mm）

注浆速度（L/min）

分段长度（m）

注浆量（m3/孔）

1：

1

1：

1

0.3~1.5

0.5

60~120

Φ32

5~30

0.3

0.5-1.0

表6-01TSS注浆加固参数表

注：

表中参数为建议值，施工时根据现场情况进行调整。

（2）注浆施工机具

TSS主要注浆机械设备如表6.02所示。

（3）浆液配制

现场施工中严格按设计进行浆液配制。

a、量取水泥浆搅拌桶的体积，根据配比要求标定须加入水的高度及需加水泥的重量。

b、量取水玻璃桶体积，标定设计单段注浆量所需的高度，控制设计注浆量。

c、按搅拌机的容积和注浆材料的配比参数计算配制一桶浆液所需要的水泥和水的用量。

d、先在搅拌机中加入一半的水，再加入规定量的缓凝剂，搅拌1min，然后加入一半的水泥，强力搅拌3min，最后加入剩余的水和水泥，再强力搅拌3min，待用。

e、在浓水玻璃中加入水，稀释至设计浓度，搅拌均匀后待用。

f、按比例进行凝胶时间测试试验，如果达不到设计要求重新调整。

表6-02TSS注浆机械设备配套表

序号

机具名称

规格型号

备注

1

注浆泵

KBY-50/70

2

搅拌机

0.3m3,20转/分

自制

3

储浆桶

自制

4

风镐

YT28手持式

6.2.5工艺控制要求

（1）TSS管制安

a、注浆管顶进过程中应严格控制角度，防止注浆管顶弯或铝片脱落。

b、完成注浆管顶进后，在孔口部位用棉纱进行封孔，以防注浆时漏浆。

（2）注浆作业

注浆施工工艺采取后退式分段注浆，第一段注浆完成后，放松止浆塞，将芯管后退进行第二段注浆，如此下去，直到将整个注浆孔完成，然后再跳孔注浆。

如此下去完成该段注浆。

a、根据注浆管长度及注浆管前端开孔位置以及止浆塞构造计算止浆塞初始停放位置。

b、后退式分段注浆时应注意将带有止浆塞的芯管和顶管连接后插入到注浆管孔底，压紧止浆塞使之膨胀，以达到止浆效果。

c、注浆时特别注意止浆塞损坏程度，施工过程中若发现止浆塞存在问题，应立即更换，以免引起注浆管堵塞，造成芯管无法拔出。

第7章开挖支护

在经监理、业主对暗挖通道断面开挖条件验收通过后，即可进行通道开挖施工。

通道开挖采用CRD工法，以愚园路通道为例，分6部开挖，开挖分部如图7-01所示：

图7-01愚园路通道CRD工法开挖步序示意图

临时支护：

I20工字钢0.5m/榀+Φ22双层连接筋@50cm+25cm厚喷砼。

愚园路初支：

钢筋钢架0.5m/榀+Φ22双层连接筋@50cm+φ6.5@150×150mm双层钢筋网片+40cm厚喷砼。

换乘通道初支：

钢筋钢架0.5m/榀+Φ22双层连接筋@50cm+φ6.5@150×150mm双层钢筋网片+30cm厚喷砼。

工艺流程：

初喷砼→铺设第一层钢筋网片→安设钢架→焊接纵向连接筋→铺设第二层钢筋网片→复喷砼至设计厚度。

通道开挖技术措施：

⑴以短台阶法施工，每一开挖循环步长上下格栅要同步；

⑵通道开挖外轮廓线充分考虑施工误差、预留变形和超挖等因素的影响，初支尺寸径向放大100mm；

⑶通道开挖过程中保留核心土；

⑷通道开挖时应保持开挖轮廓的平直、圆顺；

⑸通道开挖工作应一次到位；

⑹作好开挖的施工记录。

⑺开挖质量标准

通道开挖轮廓尺寸应符合表7-01的规定。

表7-01通道开挖轮廓尺寸允许误差

序号

项目

允许偏差（mm）

检查方法

1

拱顶标高

+50

-0

量测通道周边轮廓尺寸，绘制断面图核对

2

宽度

+50

-0

每5～10m检查一次，在安装网构钢架和喷射混凝土前进行

7.1格栅钢架制作及安装

（1）格栅钢架制作

a、由技术人员按设计要求，在地面上放样，钢板上设定位卡形成格栅加工模具。

格栅采用冷弯分段制作，运至现场安装。

b、钢格栅加工尺寸准确，弧形圆顺。

钢筋焊接满足规范要求，钢架两侧对称进行焊接成型，钢架主筋中心与轴线重合。

c、格栅钢架加工后先试拼，检查有无扭曲现象，接头连接每榀可以互换，沿正洞周边轮廓误差为±3cm，平面翘曲应小于2cm。

愚园路通道格栅拱架分段及节点见图7-02；换乘通道格栅拱架分段及节点见图7-03。

图7-02愚园路通道格栅钢架分段及节点大样图

图7-03换乘通道格栅钢架分段及节点大样图

（2）格栅钢架安装

a、工艺流程

施工工艺见图7-04。

图7-04格栅钢架施工工艺流程图

b、格栅钢架安装前清除拱脚下的虚碴，在钢架下垫木板以增大底部的受力面积。

c、钢架在开挖作业面组装，各节钢架间以螺栓连接。

d、格栅钢架安装时精确定位，质量控制标准如下：

钢架拼装允许误差：

周边拼装：

±30mm；平面翘曲：

<20mm。

钢架安装允许误差:

中线：

2cm；高程：

0~+2cm；倾斜度：

≤2°；两侧标高：

±2cm；同步：

±5cm。

e、钢架定位后，立即进行连接筋焊接，安装网片。

连接筋焊接长度10d，网片搭接100mm。

7.2喷射砼施工

（1）潮喷砼工艺

潮喷砼就是按照配合比，把喷射砼用的原材料加水拌制成砼，送入喷射机料斗，喷射机活塞将砼送入混合室，与压缩空气混合后进入喷射管，在喷嘴处加入速凝剂，再次混合后的料束从喷嘴射到受喷面。

施工工艺见图7-05。

图7-05潮喷工艺流程图

（2）施工控制措施

a、喷射机安装好后，先注水、通风、清洁管道内杂物。

同时用高压风吹扫受喷面，清除受喷面上的尘埃。

b、有条件时，宜将喷头固定在机械手上进行喷射作业；条件不许可，需采用人工手握喷头时，应由两人共同操作喷头。

c、喷射砼的混合料采用强制式砼搅拌机拌和，搅拌时间不少于