花西区间右线盾构施工方案补充修改.docx
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花西区间右线盾构施工方案补充修改
成都地铁7号线土建工程9标
【花照壁站~西南交大站】
盾构区间右线隧道施工方案
补充汇报材料
中铁十局成都地铁7号线9标项目经理部
二O一五年十一月
目录
1、工程概况1
1.1工程简介1
1.2工程地质2
1.3水文地质3
2、沿线建筑物情况3
2.1区间建(构)筑物情况4
2.2区间管线分布情况5
3、施工难点分析6
3.1高难度始发6
3.2连续穿越老旧建筑物6
4、左线掘进存在问题7
4.1始发端头地面沉降异常7
4.2管片质量缺陷8
4.3光荣幼儿园裂缝8
4.4土仓结饼9
4.5渣土改良效果不佳10
5、左线掘进参数总结11
5.1盾构掘进参数控制11
5.2同步注浆13
5.3二次注浆13
5.4出渣量统计13
5.5渣土改良13
6、右线掘进控制措施补充14
6.1加强施工管理14
6.2盾构始发控制15
6.3盾构穿越建筑物整体措施16
6.4盾构掘进控制措施补充19
6.5管片错台预防措施20
6.6管片破裂的防治措施21
6.7右线盾构区间各阶段掘进预控参数22
1、工程概况
1.1工程简介
花照壁站~西南交大站盾构区间右线隧道里程:
YDK36+118.350-725.797,全长607.447m。
区间右线从花照壁站始发,出花照壁站后以R=450m的转弯半径转向东南方向前行,下穿一片90年代的老旧砼房区(主要为2~7层砼)、光荣幼儿园3层砖房、银沙路后继续下穿3栋7层砼的居民楼、加州国际电梯公寓的地下2层停车场、侧穿沙湾加油站后以R=450m的转弯半径拐回2环路前行,最终到达西南交大站。
花~西区间线路走势图
区间最大线净距10.0m,最小线净距6.0m;最小纵坡坡度为2‰,最大坡度为24.00‰,隧顶埋深最深为16.36m,最浅为10.38m。
花~西区间平面图
花~西区间右线地质断面图
1.2工程地质
根据《成都地铁7号线土建9标段岩土工程勘察报告》,花照壁站~西南交大站盾构区间右线隧道主要穿越<3-8-3>密实砂卵石层、局部穿越<3-8-2>中密砂卵石与<3-5-1>中粗砂层。
花~西区间地质剖面图
花~西区间地质饼图
1.3水文地质
本区间隧道基本位于中密、密实砂卵石层内,渗透系数k=18.0~20.0m/d,为强透水层,对施工影响较大。
2、沿线建筑物情况
本区间共穿越9幢老旧居民区,其中一般危险源3处,重大危险源6处。
2.1区间建(构)筑物情况
沿线建筑物情况
序号
名称
层数
基础形式
房屋结构形式
基础埋深(m)
隧道埋深(m)
里程
与隧道外轮廓线关系
地质情况
危险等级
1
电玩城
2
条形基础
框架结构
2.4
10.62
YDK36+134.85~154.51(11~24环)
右线侧穿,基础竖直距离为8.22m。
洞身穿越<3-8-3>密实砂卵石,上覆<1-2>杂填土及<3-8-1>稍密砂卵石和<3-8-2>中密砂卵石。
一般
2
银沙正街2号8栋
7
条形基础
砖混结构
2.96
11.32
YDK36+166~YDK36+203
(32~56环)
右线正穿;基础竖直距离为8.36m。
洞身穿越<3-8-3>密实砂卵石,上覆<1-2>杂填土及<3-8-1>稍密砂卵石和<3-8-2>中密砂卵石。
重大
3
66号1栋
7
条形基础
砖混结构
2.96
12.83
YDK36+229~YDK36+323
(74~136环)
右线正穿,基础竖直距离9.87m。
洞身穿越<3-8-3>密实砂卵石,上覆<1-2>杂填土及<3-8-1>稍密砂卵石和<3-8-2>中密砂卵石。
重大
4
光荣幼儿园
3
条形基础
砖混结构
1.5
13.32
右线正穿,基础竖直距离11.82m。
洞身穿越<3-8-3>密实砂卵石,上覆<1-2>杂填土及<3-8-1>稍密砂卵石和<3-8-2>中密砂卵石,局部存在<3-5-1>中粗砂层。
重大
5
80号一幢
7
条形基础
砖混结构
2.95
15.21
YDK36+368~YDK36+388(166~180环)
右线正穿,基础竖直距离12.26m。
洞身穿越<3-8-3>密实砂卵石,上覆<1-2>杂填土及<3-8-1>稍密砂卵石和<3-8-2>中密砂卵石。
重大
6
8号荣鑫园
7
条形基础
砖混结构
2.73
16.12
YDK36+403~YDK36+485(189~244环)
右线正穿,基础竖直距离13.39m。
洞身穿越<3-8-3>密实砂卵石,上覆<1-2>杂填土、<2-2-1>粉质粘土及<3-8-1>稍密砂卵石和<3-8-2>中密砂卵石。
重大
7
香木林加州国际地下停车场
2
筏板基础
砖混结构
6.6
13.62
YDK36+500~YDK36+555(254~291环)
右线正穿,基础竖直距离7.02m。
洞身穿越<3-8-3>密实砂卵石,上覆<1-2>杂填土、<2-3-2>粉质黏土、<2-5-1>细砂、<2-9-1>卵石土及<3-8-2>中密砂卵石。
一般
8
羽毛球馆
1
条形基础
砖混结构
3
12.86
YCK36+555~YCK36+590
(291~314环)
右线正穿,基础竖直距离9.86m。
洞身穿越<3-8-3>密实砂卵石,上覆<1-2>杂填土、<2-3-2>粉质黏土、<2-5-1>细砂及<3-8-2>中密砂卵石。
重大
9
车展厅
1
条形基础
框架结构
3
12.86
右线正穿,基础竖直距离9.86m。
洞身穿越<3-8-3>密实砂卵石,上覆<1-2>杂填土、<2-3-2>粉质黏土、<2-5-1>细砂及<3-8-2>中密砂卵石。
一般
2.2区间管线分布情况
花~西区间管线较为密集,具体详见《成都地铁7号线土建9标茶~九盾构区间管线保护手册》。
盾构区间沿线主要管线分布情况统计表
序号
管线名称
类型
规格型号
材料
埋深(m)
位置描述
1
JS铸铁DN600
给水
DN600
钢管
1.04
斜穿1~2环
2
WS砼DN300
污水
DN300
砼
0.88~0.92
斜穿56~57环
3
YS砼DN200
雨水
DN200
砼
0.3~1
102环隧道轮廓线内
4
WS砼DN300
污水
DN300
砼
1.25~1.23
斜穿115~122环
5
WS塑料DN300
污水
DN300
塑料
1.7
斜穿133~136环
6
YS砼DN600
雨水
DN600
砼
2.32
斜穿138~141环
7
WS砼DN400
污水
DN400
砼
4.04~4.14
斜穿140~143环
8
JS铸铁DN300
给水
DN300
铸铁
1~1.03
斜穿136~139环
9
YS砼DN300
雨水
DN300
砼
0.66~0.68
斜穿168环
10
WS砼DN300
污水
DN300
砼
1.04~1.03
斜穿169环
11
YS砼DN800
雨水
DN800
砼
2.46
斜穿184环
12
WS砼DN600
污水
DN600
砼
4.16
斜穿188环
13
WS砼DN300
污水
DN300
砼
1.04
斜穿203环
14
WS砼DN300
污水
DN300
砼
2.63
斜穿205环
15
WS砼DN400
污水
DN400
砼
2.5
斜穿317~320环
16
YS砼DN500
雨水
DN500
砼
1
斜穿342~353环
17
JS钢DN50
给水
DN50
钢
1.5
斜穿348~349环
3、施工难点分析
3.1高难度始发
花~西区间始发端头位于花照壁大里程端,区间穿越的第一栋建筑物距始发端头仅15m。
始发端头
施工难点分析:
(1)始发端头经过长期降水,地层松散、细颗粒含量少,渣土改良要求高,掘进控制困难;
(2)电玩城距始发端仅15m,盾尾刚刚进入地层刀盘就到达建筑物正下方,而盾构始发掘进为欠压掘进,对建筑物安全影响较大;
(3)盾构进入建筑物前,必须保证洞门成功封堵,以确保盾构掘进能够建立足够的土压,一旦无法建立土压,施工安全风险非常高,对建筑物破坏非常大。
3.2连续穿越老旧建筑物
区间共穿越9幢老旧建筑物,其中一般危险源3处,重大危险源6处,直接穿越建筑物长度达到178环。
区间建筑物平面图
施工难点分析:
1、区间所穿建筑物几乎全是老旧建筑物,基本上是浅基础结构,对地层变化非常敏感,盾构掘进过程中必须确保渣土改良效果、各项参数正常可控,最小限度地减少对地层的扰动;
2、区间所穿老旧建筑物均经历过2008年汶川大地震,建筑物内部均存在不同程度的裂纹情况发生,建筑物对地层扰动非常敏感;
3、盾构穿越建筑物必须坚持快速、连续、平稳通过的原则,掘进过程中必须要做好施工组织、材料供应、人员管理、设备养护等工作;
4、右线穿越建筑物均为左线已穿建筑物,右线穿越为二次穿越,左线穿越时部分地表监测点、分层沉降点以及房屋沉降点监测数据已经较大,而其中很大一部分点左右线又公用,右线一但掘进就有沉降超限的风险。
4、左线掘进存在问题
4.1始发端头地面沉降异常
花~西区间左线掘进至13环时,刀盘位于银沙正街电玩城框架结构房屋下部,地表监测点、分层沉降点以及房屋沉降点异常。
地表沉降最大累计达到-20.37mm(DBZ36127),建筑沉降最大累计达到-11.44mm(JZ1-3),分层沉降最大累计达到FCCJZ36132-13.63mm(FCCJZ36132)。
4.2管片质量缺陷
由于花~西区间左线地面建筑物较多,安全压力大,为了确保地面建筑物安全可控,必须确保盾构连续、平稳施工,降低了成型隧道控制力度;而且区间曲线段较长、曲线半径小且存在大纵坡情况造成了本区间成型隧道质量相对茶~花区间明显较差,管片错台、渗漏水情况相对较多。
4.3光荣幼儿园裂缝
光荣幼儿园主要存在以下裂纹:
砖体开裂砖体未开裂
墙体裂缝沿灰缝开展墙体在梁底处局部压碎
柱顶混凝土开裂楼面地砖开裂
4.4土仓结饼
我部于里程为ZDK36+603.7(312环),距始发端485.3m处进行开仓,开仓后观察整个掌子面非常稳定,卵石密实,无渗水现象。
但是进仓后发现土仓结了一层厚厚的泥饼。
土仓结饼
4.5渣土改良效果不佳
本区间掘进过程中,渣土改良效果仍不太理想,渣土分离情况仍然时有发生,盾构总推力与刀盘扭矩仍相对较大。
水土分离
与此同时,本区间盾构机在312环进行开仓清理,404环刀盘正式出洞,此阶段仅掘进92环,但盾构出洞后刀盘依然存在结泥饼的情况发生。
刀盘泥饼
5、左线掘进参数总结
5.1盾构掘进参数控制
花~西区间左线盾构掘进地层主要为<3-8-3>密实砂卵石地层,掘进参数统计如下:
茶~花区间左线盾构掘进参数表
环号
地质
总推力
(t)
掘进速度
(mm/min)
刀盘扭矩
(t·m)
土仓压力
(bar)
1~120
密实砂卵石
800~1200
30~65
300~450
0~0.9
121~150
密实砂卵石
900~1300
30~50
350~450
0.6~1.1
151~200
密实砂卵石
900~1500
45~60
350~400
0.9~1.1
201~370
密实砂卵石
1100~1400
50~80
400~500
0.8~1.0
371~404
密实砂卵石
1200~1500
40~60
450~550
0.8~1.0
掘进速度平均值统计
刀盘扭矩平均值统计
总推力平均值统计
上部土仓压力平均值统计
5.2同步注浆
左线盾构掘进过程中同步注浆配比采用茶花区间的配比进行优化后拌制。
根据101~400环同步注浆量统计,区间平均每环注浆量为6.77m3,上部注浆压力为2.4bar,下部注浆压力为3.0bar。
同步注浆浆液配合比(kg/m3)
水泥(kg)
粉煤灰kg)
膨润土(kg)
砂(kg)
水(kg)
外加剂
180
341
80
779
460
根据实际情况进行调整
5.3二次注浆
我部选取掘进过程中倒数第3环位置(管片脱离盾尾后第1环)进行二次注浆,每3~5环进行1次二次注浆。
二次注浆浆液采用水灰比1:
1的水泥浆,水泥浆与水玻璃1:
1的双液注浆,注浆压力控制在2~3bar,多次均匀注浆,整个区间共注入双液浆78.34m3,平均每环0.19m3。
5.4出渣量统计
本区间出渣量情况如下表所示:
出渣量统计
体积(m3)
重量(t)
比重(t/m3)
54.9
113.7
2.07
5.5渣土改良
花~西盾构区间左线隧道由于穿越重大危险源房屋建筑物较多,在掘进过程中分别向刀盘面和土仓内注入泡沫,同时向刀盘和土仓分别注入一定量的膨润土的方法进行渣土改良。
渣土改良效果
发泡剂采用巴斯夫SLF34型,原液比例为设置为2.5%,泡沫注入率FIR为30%,发泡率FER为10~11,单根泡沫管路注入量为250~400L/min;膨润土选用优质钠基膨润土,发酵时间不低于48h,每环膨润土量注入量控制在3~6m3;同时采用中心加水系统向刀盘中心加水,每环中心加水控制在2~5m3,渣土改良以实际改良效果为准,在掘进过程中根据渣土性状进行动态修正。
6、右线掘进控制措施补充
6.1加强施工管理
1、进一步完善各项管理制度,加强全员执行力建设,通过制度约束增强项目部管理。
2、对项目全体人员进行教育培训,明确各岗位质量职责、各工序质量控制标准;加强盾构相关文件和规范的学习,提高全体人员的质量意识,增强现场管控的准确性。
3、坚持每天早7点晚7点的交接班制度,对每天的掘进情况进行分析判断,岗位之间采取现场交接的方式,便于更好的指导下一班的掘进施工。
4、坚持会议分析制度,出现问题立即组织分析小组进行讨论,制定安全可靠的措施,每步工作落实到责任人。
5、项目部书记、副经理主抓外协沟通工作,预防社会不良事态的发生。
6.2盾构始发控制
1、已对端头降水进行调查,含砂量为细砂,低于万分之二,我部进一般安排人员对端头进行在加固;
始发端头再加固
2、盾构始发前对端头严格进行15m管棚施工与地面注浆加固施工,确保施工质量;并对建筑物进行预注浆且预留跟踪注浆孔,盾构到达后马上进行跟踪注浆;
3、加强渣土改良,选用优质的膨润土与泡沫剂进行渣土改良,确保出渣流畅,掘进参数正常;
4、盾构始发过程中,刀盘一旦进入地层就逐步建立土压,盾尾一旦完全进入地层就马上进行同步砂浆注入,第三环就停机选用水泥浆-水玻璃双液浆进行洞门封堵,为了保证封堵效果,前几环管片采用增设注浆孔类型管片;
5、盾构过始发端头后,根据地面沉降情况对端头进行注浆加固,确保填充饱满。
6.3盾构穿越建筑物整体措施
6.3.1盾构穿越前准备
1、建筑物调查及鉴定
施工前对沿线盾构施工影响范围内的建(构)筑物和地下管线进行全面的调查,收集相关资料,列出需重点保护的对象名称及反映其所处里程、地面位置、类型、结构等详细参数的清单,并做好鉴定工作。
按其沉降要求做全面的统计,并计算出沉降预警值、允许最大沉降量和不均匀沉降要求(最大沉降-20mm,速率3mm/d,建筑物倾斜0.002),为以后施工提供指导。
2、地面预注浆加固
针对花~西区间左线盾构机下穿建筑物对建筑物的地基产生的不均匀沉降规律,在盾构通过前对隧道影响范围内的房屋地基作采用地面袖阀管注浆的方式进行预注浆加固。
由于每一栋房屋同隧道的关系位置不一,钻孔的布置依据隧道关系有所不同,同时针对前期房屋调查的基础情况,而采取不同的加固钻孔布设,详见《盾构穿越重大危险源安全专项施工方案》。
盾构穿越重大危险源安全专项施工方案
3、设备检修及维护
在盾构机穿越建筑物前,准备停止掘进,对盾构机进行专门的检查和维护保养,目的是保证盾构机无故障地进行24小时连续掘进,匀速地通过民房区域,主要项目如下:
(1)螺机仓门及控制系统:
在民房区域掘进,为防止在施工过程出现螺机仓门密封失效后控制系统失灵,导致涌水、涌砂情况。
要求对螺机仓门及控制系统进行全面检查,保证螺机及仓门的完好。
(2)铰接密封:
在穿越掘进期间,为保证盾构机较小的纠偏量,拟开启盾构机铰接装置。
为保证铰结密封效果,在维护检查过程中,对铰接装置的密封情况作重点检查。
(3)盾尾密封:
在掘进时保证盾构后部不会发生漏水漏砂现象,做好盾尾油脂的压注工作,在掘进过程中及时加注盾尾密封油脂,保持盾尾密封良好。
(4)停机检查期间:
对电瓶车、龙门吊、拌浆系统、浆车等配套设备做好维护保养,保证完好率。
详见盾构《盾构机管理制度》及《盾构机维修保养规范(成都地铁)》。
4、加强渣土改良
选用优质的膨润土与泡沫进行渣土改良,确保出渣流畅,掘进参数正常,是盾构安全过建筑物的必要基础。
渣土改良材料应用
序号
材料名称
厂家
单位
用量
1
发泡剂
巴斯夫
L
50~80
2
膨润土
三台
m3
3~6
3
中心加水
自来水
m3
2~5
5、参数分析
每环、每天、每周对掘进参数、出渣量、注浆量、建筑物沉降进行分析,进行安全评估。
6.3.2掘进过程参数控制
(1)盾构推进速度控制在40~60mm/min;
(2)千斤顶总推力控制在1000~15000t;
(3)刀盘扭矩控制在3000~5500(kN•m);
(4)刀盘转速在1~1.2rpm;
(5)土压控制在0.8~1.2bar;
(6)同步注浆量控制在6.8~8m³,注浆压力控制在2~4bar;以控制注浆压力为主,及时根据施工监测情况调整注浆参数;
(7)严格出土量管理,每环出土量控制在55±1m³,根据刀盘转速确定螺机转速,减少土体扰动;
(8)加强地面监控,安排专人24h对地面建筑物进行巡视。
6.3.3盾构通过后注浆
1、地面跟踪注浆
从地面打设跟踪注浆管,盾构通过建(构)筑物或重要管线后经地面注浆管对隧道和建构筑物间夹土体进行注浆加固。
注浆过程中应注意控制注浆压力,以防压力过大而破坏建(构)筑物基础。
2、洞内注浆
在考虑了面注浆的基础上,同时采用洞内注浆加固地层。
跟踪注浆利用隧道顶120°范围内的增设注浆孔对土体注浆加固,注浆管采用φ42×3.5mm的钢花管。
注浆材料采用水泥浆-水玻璃浆液;初拟为水泥浆水灰比0.8:
1~1:
1,水泥浆与水玻璃浆液的比1:
1,浆液浓度应根据地层情况调整,注浆量控制在1.0~2.0m³之内(可根据超挖情况调整),以压力控制为主,注浆压力2~4bar,在管片脱出盾尾4~5环位置进行洞内注浆。
并在注浆施工过程中根据监测反馈信息进行优化注浆参数。
6.4盾构掘进控制措施补充
1、加强参数分析
加强总结,能够准确判断各个阶段、各个地层、各种情况的施工特性,增强施工的预判性;加大参数分析力度,确保施工的各项数据均能透彻掌握,排除隐患;同时加强施工横向联系,全面掌握施工各项数据,能够对各项数据均能达到施工闭合,确保施工安全。
2、控制土压掘进
为有效控制地面沉降,同时确保施工顺畅的要求,将土压控制在0.8~1.2bar,并严格要求司机每环掘进土压上下波动值不超过0.2bar左右,尽可能采用实土压进行掘进。
3、加强姿态控制
盾构机在穿越重大建(构)筑物时,尽量控制好掘进姿态,做到勤纠缓纠,避免不必要的纠偏作业,防止盾体对地层的过大扰动。
4、控制出土量
严格出土量管理,每环出土量控制在55±1m³,根据刀盘转速确定螺机转速,减少土体扰动。
5、加大同步注浆量
确保每环同步注浆量与二次注浆量总量不低于6.5m³,注浆压力控制在2~4bar。
为保证穿越房屋建筑安全,只要地层不变形,管片无错台现象,以能注多少注多少为原则。
6、多次补充注浆
补充注浆油二次注浆、设备桥上方开孔注浆及6号台车深层注浆组成,多次足量进行,有效防止地层松散造成的地面沉降。
7、确保施工快速连续
通过本区间隧道的掘进情况总结,盾构在掘进过程中尤其是穿越建筑物的情况下,只有盾构连续、平稳、快速掘进才能确保施工安全可控。
施工一旦断断续续,必然导致盾构对地层过量扰动,最终必然导致地层与建筑物的过大沉降。
6.5管片错台预防措施
管片错台的因素很多,在防治过程中应该进行综合考虑,根据我部现阶段实际情况总结了以下几点防治措施。
1、控制好盾构姿态,尽量确保盾构机轴线与管片轴线的一致性,同时盾构纠偏时做到勤纠缓纠,单环纠偏量不能超过5mm;
2、严格控制好掘进速度,将速度控制在40~60mm/min范围内,防止速度过快将管片拉扯错台;
3、合理地进行管片选型,保证最小盾尾间隙不低于50mm,防止盾尾间隙过小挤压管片致管片错台;
4、及时正确地进行管片螺栓复紧工作,避免因管片螺栓紧固不到位而发生错台,拧紧力不宜过大,控制在300~500Nm,防止管片螺栓过紧造成应力集中;
5、严格注浆管理,根据不同的地层,调整不同的注浆方式,控制注浆压力,尤其在二次注浆的情况下,尽量开双口,对称注浆;
6、根据现场实际情况采用双液注浆的方式控制管片错台。
6.6管片破裂的防治措施
盾构掘进过程中,造成管片破裂的原因往往不是单一存在的,而是多种因素集中在共同作用的结果。
因此防治管片破裂的措施要综合考虑。
1、严格控制管片质量,不合格管片禁止入场,对下井管片进行严格检查控制,不合格管片一律不允许下井;
2、盾构机在掘进过程中确保渣土改良良好,使渣土具有良好的塑流性,保持总推力与扭矩均在允许的范围内;
3、加强盾尾清理工作,不清理干净不拼装管片,保持传力衬垫粘贴的准确性、平整性;
4、严格控制盾构掘进参数,纠偏要控制在每环5mm范围内,慢慢纠正,并且合理选择管片型号,不能硬拼;
5、管片吊机抓取管片时要慢提慢放以免损坏吊装孔,拼装时一定要每块拼装到位以防止封顶快密封胶条凸起。
6、根据地质条件,严格控制二次注浆压力、注浆量和注浆点。
6.7右线盾构区间各阶段掘进预控参数
详见附件《花西区间右线盾构区间各阶段掘进预控参数》。
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- 区间 盾构 施工 方案 补充 修改
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