基坑开挖及支护施工方案1Word文档格式.docx
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隧道K1+980.00~K2+070.00区段基坑侧壁安全等级为一级,基坑重要性系数为1.1。
3、基坑支护结构设计方案
本隧道工程主体结构采用明挖法施工。
针对本工程基坑开挖深度、场地周边环境以及土质情况,同时结合本地区类似工程施工经验,除局部开挖深度较浅的区段以外可选择的支护结构型式有排桩及SMW工法桩。
K1+980.00~K2+070.00段,基坑开挖深度为7.124~7.468m,且基坑临近阅城大道高架桥墩、地铁1号线高架桥墩,对变形控制要求较高,因此采用钻孔灌注桩作为支护结构。
其余区段采用SMW桩内插型钢作为支护结构抗弯强度验算较易满足,可体现出较好的经济性。
根据以上各种支护结构形式的特点,对于K1+795.00~K1+980.00、K2+070.00~K2+204.00区段采用SMW工法支护桩;
对于K1+980.00~K2+070.00段采用工效较高的钻孔灌注桩作为支护结构形式;
对于K1+730.00~K1+795.00、K2+204.00~K2+240.00隧道端头区段采用自然放坡作为支护结构形式。
第二节工程地质及水文地质
第一小节、地形和地貌
拟建隧道沿线属古长江漫滩~阶地地貌单元。
本区段现主要为凤台南路交通主干道,两侧建筑物和地下管网密集,现地面标高约10.295~11.297m,地势较平坦。
第二小节、场地环境
线路西侧南河,自北向南大致与凤台南路平行,在接绕城公路匝道处斜线相交而过,南河河底标高约+5.5~+7.0m,勘察期间为枯水期,水面标高约+7.64m,水深0.3~1.8m。
据调查,雨季丰水期水面标高可达+9.0m。
南河设有护坡,目前堤岸稳定。
线路东侧在小行桥道口至纬九路线路段(K1+370~K1+820)有一明沟南北向分布,长约450m,宽约10~13m,河底标高约+6.8~+7.5m,水面标高约+7.66m,水深0.16~0.86m。
明沟与南河涵洞相通。
沿线地下管网密集,主要有通讯光缆、电力电缆、燃气、以及给、排水等地下管线。
第三小节、场地岩土层分布特征
本工程场地岩土层自上而下分述如下:
1-1杂填土,杂灰色,松散,稍湿,成分、粉土、粉质粘土夹碎砖瓦。
分布普遍,层底埋深0.50~4.60m,厚度0.50~4.60m。
1-2b3素填土,灰黄色,稍密,以粉质粘土为主,含5%左右碎砖瓦片。
局部分布,层底埋深1.80~7.00m,厚度0.50~5.00m。
1-3b4含淤质素填土,深灰色,流塑,很湿,以粉土、粉质粘土为主,含有机质成分局部分布,层底埋深2.10~5.50m,厚度0.80~2.10m。
2-1粉质粘土,黄灰、灰色,可塑,局部软塑,含铁锰质斑,无摇振反应,刀切面光滑,干强度高,韧性高,分布较普遍,层底埋深4.00~7.60m,厚度0.50~4.20m。
2-2(淤泥质)粉质粘土,灰色,软~流塑,具水平层理,无摇振反应,刀切面光滑,干强度中等,韧性中等,分布较普遍,层底埋深7.10~21.50m,厚度0.70~17.40m。
2-2a粘土,灰色,可塑,局部软塑,无摇振反应,刀切面光滑,干强度高,韧性高,局部分布,层底埋深7.00~7.90m,厚度0.30~3.50m。
2-2b粉质粘土夹薄层粉土,灰色,软~流塑,粉质粘土,软~流塑,粉土稍密,层理结构明显,千层饼状,局部夹薄层粉砂,摇振反应轻微,稍具光泽,干强度中低,韧性中低,局部分布,层底埋深12.50~34.00m,厚度1.00~17.50m。
2-2c粉土夹粉质粘土,灰色,稍密~中密,粉土,稍密~中密,粉质粘土软塑状,具水平层理,局部夹薄层粉砂,摇振反应中等,稍有光泽,韧性、干强度低局部分布,层底埋深24.50~41.00m,厚度1.90~10.70m。
2-2d粉细砂,青灰色,密实,局部中密,局部夹中密状粉土薄层,水平层理发育,变层处以中密粉土为主,含云母碎片局部分布,层底埋深38.20~43.10m,厚度1.90~11.10m。
2-3粉质粘土,灰、黄灰色,可塑,局部夹薄层粉土,无摇振反应,刀切面光滑,干强度中高,韧性中高,局部分布,层底埋深9.00~35.30m,厚度0.50~7.20m。
2-3e含卵砾石粉质粘土,灰色,软塑,粉质粘土软塑,卵砾石成分为石英质岩,磨圆度较好,呈光滑的椭圆形,粒径一般3~5cm,个别达10cm以上,含量一般占5~10%,局部分布,层底埋深19.80~26.40m,厚度0.90~5.00m。
2-4e含卵砾石粘土,灰色,软~可塑,粘土,软~可塑,卵砾石成分为石英质岩,磨圆度较好,呈光滑的椭圆形,粒径一般3~8cm,个别达10cm以上,含量一般占5~15%,局部卵砾石含量达25~40%,局部分布,层底埋深10.70~38.50m,厚度0.70~9.70m。
3粉质粘土,黄、黄灰色,硬塑,局部可塑,无摇振反应,刀切面光滑,干强度高,韧性高,局部缺失,层底埋深10.50~26.00m,厚度0.70~4.70m。
3-4e含卵砾石粉质粘土,黄灰、灰色,可塑,粉质粘土可塑,卵砾石成分为石英质岩,磨圆度较好,呈光滑的椭圆形,粒径一般3~10cm,个别达15cm以上,含量一般占5~25%,局部卵砾石含量达25~40%,偶混粉细砂局部分布,层底埋深11.90~22.50m,厚度0.60~5.80m。
3-4zc含砾中粗砂,青灰色、灰色,密实,砾石成分为石英质岩,磨圆度较好,呈光滑的椭圆形,粒径一般0.2~2cm,个别达5cm以上,含量占5~25%,局部分布,层底埋深40.10~49.70m,厚度0.40~8.70m。
k2c-1a强风化粉砂岩,砖红、紫褐色,呈密实砂土状,夹少量砂岩硬块,极易水解软化局部分布,层底埋深10.40~37.00,厚度0.80~6.00。
k2c-2a'
中风化粉砂岩(半胶结),褐红、紫褐色,岩芯呈短柱状、柱状,裂隙稍发育,半胶结状,浸水易软化,手压可碎散,属极软岩,岩体基本质量等级为Ⅴ级,局部分布,层底埋深23.00~38.50m,厚度1.20~7.00m。
k2c-2a中风化粉砂岩,褐红、紫褐色,岩性为泥质粉砂岩、粉砂岩,岩性变化大,强度与粉砂含量相关,且差异较大。
岩芯呈短柱状、柱状,较完整,裂隙稍发育,属极软岩,岩体基本质量等级为Ⅴ级,局部分布,层底埋深30.00~45.00m,厚度2.00~20.00m。
K1g-1a强风化粉砂岩,紫褐色,呈密实砂土状,夹少量砂岩硬块,极易水解软化,局部分布,层底埋深8.20~42.00m,厚度0.40~5.70m。
K1g-1b强风化粉砂质泥岩,褐红、紫褐色,呈坚硬粘性土状,夹少量泥质砂岩碎块,极易水解软化,局部分布,层底埋深3.20~
55.60m,厚度0.30~8.70m。
k1g-2b'
中风泥岩,紫褐色,岩芯呈短柱状、柱状,裂隙较发育,见两组紧闭状裂隙,裂隙倾角40O、80O,泥质充填,浸水易软化,属极软岩,岩体基本质量等级为Ⅴ级,局部分布,层底埋深55.90~68.00m,厚度3.10~11.90m。
k1g-2b中风化粉砂质泥岩,紫褐色,岩芯呈柱状、短柱状,局部块状,局部较破碎,裂隙稍发育,属极软岩,岩体基本质量等级为Ⅴ级,分布较普遍,层底埋深12.40~72.50m,厚度1.50~17.90m。
k1g-2a中风化粉砂岩,黄灰、紫褐色,岩芯呈短柱状、柱状,较完整、质较硬,裂隙稍发育,属软岩,岩体基本质量等级为Ⅳ级,分布较普遍,层底埋深24.00~63.50m,厚度1.80~24.60m。
k1g-3a微风化粉砂岩,黄、灰、紫褐色,岩芯呈长柱状、柱状,较完整、质较硬,裂隙不发育,属软岩,岩体基本质量等级为Ⅳ级,局部分布,层底埋深30.00~71.50m,厚度0.50~13.50m。
第四小节、水文地质条件
2.4.1场地地表水
南河为秦淮河支流,南接秦淮新河(西善桥段),向北流入秦淮河(赛虹桥段)。
本段南河宽约25~40m,河底标高约5.5~7.0m,勘察期间为枯水期,水面标高约7.28m,水深0.3~1.8m。
南河水位受降水和上游来水及沙洲等排涝站影响明显,据调查,雨季丰水期水面标高可达9.0m。
线路东侧在小行桥道口至纬九路线路段(K1+370~K1+820)有一明沟南北向分布,长约450m,宽约10~13m,河底标高约6.8~7.5m,水面标高约7.66m,水深0.16~0.86m。
2.4.2场地地下水
勘察期间,孔隙潜水初见水位埋深2.50~3.70m(标高+7.71~+8.14m),稳定地下水水位埋深2.40~3.60m(标高+7.61~+8.04m)。
根据区域水文地质资料,孔隙潜水年变幅约1.5m,多年最高水位9.5m。
勘探期间为枯水期,南河水面标高为7.64m,南河水位受降水和上游来水及沙洲等排涝站影响明显,据调查,雨季丰水期水面标高可达9.0m。
根据邻近水文地质资料和拟建路线中含水层组的分布特征,各含水岩组受南河切割影响,孔隙潜水与地表水(南河)有一定的水力联系。
场地浅部土层的渗透性指标见下表(表2-1)。
地基土层的渗透性指标表2-1
层号
垂直渗透系数Kv(cm/s)
水平渗透系数Kh(cm/s)
渗透性评价
1-1
E-05~E-03
弱透水~局部透水
1-2b3
1-3b4
2-1
1.03E-06
6.99E-07
微透水~不透水
2-2
1.91E-06
6.98E-07
2-2a
2.40E-07
2.93E-07
不透水
2-2b
1.49E-05
1.24E-05
微透水~弱透水
2-2c
9.48E-06
2.25E-05
2-2d
6.13E-03
6.18E-03
透水
2-3
1.16E-06
1.14E-06
微透水
2-3e
E-06~E-05
E-05
2-4e
3
5.24E-07
6.29E-07
3-4e
3-4zc
E-03
2.5环境水的腐蚀性评价
根据《公路工程地质勘察规范》(JTJ064—98)附录D进行判别,判定地表水、地下水水质对混凝土无无结晶类、分解类、无结晶分解复合类腐蚀性。
本场地地下水位埋深较浅,附近又无有害污染源,且水对混凝土无腐蚀性,一般情况下土对混凝土无结晶类、
分解类、无结晶分解复合类腐蚀性。
第五小节、土体物理力学指标
土体物理力学指标详见表2-2。
土层物理力学参数一览表表2-2
层名
γ
固快标准值
备注
C
Φ
KN/m3
kPa
度
杂填土
18.5
(18.5)
(12)
非均质
素填土
(17.0)
(15)
含淤质素填土
(16.5)
(10)
(8)
粉质粘土
18.6
22
19.8
欠均质
(淤泥质)粉质粘土
17.7
13
17.3
粘土
17.4
16
15.2
粉质粘土夹薄层粉土
17.9
19.0
粉土夹粉质粘土
14
20.1
粉细砂
18.7
(3)
(34.0)
19.3
23
17.1
含卵砾石粉质粘土
(18)
(18.0)
含卵砾石粘土
(19.0)
(22)
(20.0)
19.7
(40)
(23.0)
(35)
(25)
含砾中粗砂
20.3
(2)
(40.0)
k2c-1a
强风化粉砂岩
(21.0)
(28)
K1g-1a
(23)
(30)
K1g-1b
强风化粉砂质泥岩
岩体抗剪断强度
CKPa
Φ度
中风化粉砂岩(半胶结)
(50)
(33)
k2c-2a
中风化粉砂岩
23.8
(300)
(37)
中风泥岩
(100)
k1g-2b
中风化粉砂质泥岩
(270)
(36)
k1g-2a
24.2
(450)
(38)
注:
()内为经验值。
第三节工程重难点及对策
第一小节对已有构筑物的保护
1.1、重点分析:
现状凤台南路两侧构筑物主要为铁路、地铁连接线、河道等,距离基坑的距离不等。
左线隧道东侧沿线经过重要的构筑物有地铁2号线连接线桥墩,距离基坑边最近的7.7m;
宁铜铁路轨道,距离基坑边最近约17.1m;
地铁1号线连接线轨道,距离基坑边最近约53.0m。
右线隧道K1+730.00~K2+100.00位于现状凤台南路西侧南河内,南河西侧为少量1~2层民宅,距离基坑边大于30m。
地铁1号线高架(净高约5.0m),桥墩承台距离基坑最近约1.6m;
阅城大道高架(净高约10.0m),桥墩承台距离基坑边最近约2.3m;
K2+080.00~K2+090.00范围内存在一地下涵洞沟通南河与东侧无名明沟。
1.2、对应技术措施
1、地铁桩基的保护方案与措施:
施工对建筑物的影响主要取决于地层变形特征,针对本标段地质和埋深条件,以及对施工引起的地层变形及其对建筑物的影响的初步分析预测,对地铁1号线高架,桥墩承台(15、16、17号墩)距离基坑最近约1.6m;
阅城大道高架,桥墩承台(16、17、18号墩)距离基坑边最近约2.3m。
拟采取如下保护方案与措施:
(1)对邻地铁侧的坑底进行加固,且可以分墩式分块加固和裙边式整体加固。
现状桥墩
(2)邻地铁侧采用钻孔灌注桩刚度进行加强。
(3)本基坑平行地铁长度约80m,结合底板后浇带分块开挖基坑施工底板,从而减小一次性大面积开挖卸载对地铁隧道产生的附加变形影响。
(4)严格按围护设计要求对坑内土体进行加固。
(5)增加土方开挖设备及运输车辆,提供临时堆土场,采用二次驳运,24h不间断地由基坑北面向南面挖土;
在支撑混凝土中掺加早强剂;
按满足基坑土方开挖的“时空效应”原理,增加劳动力,加快混凝土支撑的施工进度,严格实行分块限时开挖,满足开挖及支撑的要求。
(6)基坑开挖时实施全过程的信息化施工监测,严格监控邻近地铁和重要管线侧围护结构的变形情况和渗漏情况,如发现围护结构变形超过控制值,及时采取控制基坑变形的措施。
(7)支撑拆除时,采取分段割断吊出基坑外由人工破碎,加快地下结构的施工进度,减少基坑变形。
(8)除上述保护方案外,尚需采取如下措施:
1)以建筑物调查结果和量测结果为基础,对施工前和施工初期施工引起的地层沉降及其对建筑物的影响进行精确预测。
2)在施工期间严格控制开挖厚度及速度减少地层损失。
基坑周边禁止重物堆载,挖出的土方及时清运,加快支撑的施工进度,在混凝土中掺加早强剂。
3)对地表沉降和建筑物变形进行严密监测,对所有受影响的建筑物进行布点监测,对墩身再增加倾斜监测,并及时分析反馈。
同时利用实测数据进一步修正完善地表沉降和建筑物变形的预测结果,对可能引起有害变形的建筑物作出早期预警并制订应急措施,并确定备用方案的实施与否。
2、对基础建筑物
加强建筑物的变形监测分析,加强地表隆陷监测反馈指导施工;
必要时,根据地表监测情况,及时对隧道周边地层进行加固,减少地层损失,控制地表隆陷。
第二小节既有管线的保护
2.1、重点分析:
根据现有资料及线路走向,地下管线大多埋在道路两侧,据现有资料分析:
管线埋深一般为0.8~3m。
凤台路西侧主要有:
1根管径φ100铸铁水管、光缆1条(550*450)、1根管径φ600钢管煤气管道、地下电力电缆1根(850*550铜110KV)。
凤台路中央隔离带主要有:
1根管径φ800砼管、1根380v路灯电力电缆。
凤台路东侧主要有:
1根管径φ800砼管、1根钢管管径φ1600水管、1根(350*450铜)通信电缆、1根钢管管径φ1200水管、光缆1根(350*350)。
横跨隧道的共有13根,其中横跨隧道左右线的有4根,横跨隧道左线的有9根。
2.2、方法及应对措施:
1、管线调查
调查范围与重点
本标段凤台路沿线管线密集,除上述已知的管线外在隧道施工影响范围内必定还有为数不少的管线有待查明。
另外,已知管线的位置、形状、尺寸、材料、入孔位置、接口状况还不十分清楚,因此,在施工前除对凤台路受施工影响已知管线作进一步的详细核查外,尚需对沿线建筑物密集区段的管线进行详细调查,特别是应对高压水管、煤气管、砂浆抹口管等对沉降特别敏感的管线作尽可能详实的调查。
调查方法与内容
(1)施工前组织专门的管线调查小组,配备管线探测仪进行地下管线调查工作。
(2)对照业主提供的管线图和隧道设计图,确定在工程影响范围内但未显示的现有管线分布情况。
(3)进一步收集在隧道施工范围内的所有管线图纸和管线竣工资料,结合地质情况和周围环境及管道的试验结果,分析、确定现有管线的种类、位置、形状、尺寸、材料、入孔位置、接口状况,并将分析情况、结论递交有关部门确认。
最后报监理工程师和业主存档。
(4)必要时,到现场进行人工挖孔探测。
(5)查清各类管线的允许变形量、并与有关单位协商确定,并报监理工程师备案。
2、管线保护
(1)、管线沉降控制基准
由于水泥砂浆抹口的砼管道对沉降最为敏感,故其允许沉降量可作为地下管线控制的基准。
另外,管线的允许沉降量是随着围岩类别的提高而减少的。
各种常用管线材料在各类围岩条件下的允许沉降值见表5-2。
各种管线的允许沉降值表5-2
材料
允许拉应力Mpa
弹性模量×
104MPa
[S](mm)
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
C7.5
0.055
0.145
82.92
91.54
42.24
C15
0.090
0.220
86.11
95.07
43.87
C25
0.130
0.280
91.74
101.1
46.74
C35
0.160
3.315
95.95
105.93
28.88
C45
0.190
0.335
101.39
111.94
51.66
C55
0.210
0.355
103.55
114.32
52.75
水泥砂浆
0.005~0.01
0.123
27~38
30~42
14~20
A3钢
38~47
20~21
185~201
204~222
95~103
灰口铸铁
100~200
11.5~16
397~476
438~526
202~243
a.以C10砼弹模的70%取值。
b.在施工过程中,如遇有关部门对管线的沉降有特殊要求时,以其要求为准。
(2)、施工区域架空管线保护
对于横跨隧道380v的路灯电缆和110KV架空电力线本工程的管线,采用横向架空保护方案。
10KV架空电力线
(3)、隧道基坑开挖区内管线的保护
对凤台路纵向的管线临时改移或改迁。
地下管线改移时,将与管线管理单位密切配合,保证管线改移及时、顺利地进行。
并本着不影响周围居民及单位使用的原则,所有管线均先建后拆。
1)对管线进行搬迁、加固处理。
对便于改道搬迁,且费用不大的管线,可在基础工程施工之前先行临时搬迁改道,或者通过改善、加固原管线材料、接头方式.设置伸缩节等措施
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