珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段工程18标盾构隧道下穿建筑物专项方案.docx
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珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段工程18标盾构隧道下穿建筑物专项方案.docx
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珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段工程18标盾构隧道下穿建筑物专项方案
盾构隧道下穿建筑物专项方案
一、编制依据
1、珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段工程18标南洲站~沥滘站区间平纵断面及洞门设计布置图;
2、珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段18标工程南洲站~中间风井建筑物调查报告;
3、珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段18标工程南洲站~中间风井区间盾构推进监测方案;
4、《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299-1999)(2003年版);
5、《盾构法隧道施工与验收规范》(GB50446-2008)
6、《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)
二、工程概况
2.1工程简介
珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段南洲站~沥滘站区间(简称“南沥区间”)位于广州市海珠区。
本次设计起点为南洲站,终点为沥滘站。
根据广东广佛轨道交通有限公司穗铁广佛建会【2012】68号会议纪要,盾构从南洲站始发,中间风井吊出;再根据拆迁情况而实施从沥滘站始发,中间风井吊出。
起点为南洲客运站、向东南方延伸,途经南环立交、沥滘水道,进入沥滘村。
区间沿线地形平坦,地面高程为7.87~10.32m,沥滘村沿线密布建筑物群。
盾构区间上方主要有南环高速公路等构筑物;沿线两边主要有南洲大酒店(A7)、大量居民房等建筑物。
工程由两台Φ6250海瑞克复合式土压平衡盾构机进行施工。
先后施工上行线和下行线隧道,盾构从南洲站东端头下井始发,掘进至中间风井吊出。
本区间隧道由上、下行线两条隧道构成,区间最大覆土厚约32.2米,最小覆土9.5米。
区间最小曲线半径为350米,线间距约12.5米。
线路纵坡设计为双向坡,最大坡度为29‰。
本区间穿越海珠区南洲街三滘经济社、南洲二手车市场,穿越土层主要为<3-1>冲洪积层—砂层、<3-2>冲洪积层—砂层、<4-1>冲洪积层—粉质粘土、<4-2>河湖相沉积层—淤泥质土、<5-1>可塑状残积层—粉质粘土、<5-2>硬塑状残积层—粉质粘土、<6>岩石全风化带、<7>岩石强风化带、<8>岩石中风化带、<9>岩石微风化带。
2.2土层特征
区间隧道通过的地层主要由<3-1>、<3-2>、<4-1>、<4-2>、<5-1>、<5-2>、<6>、<7>、<8>、<9>等组成,地质条件复杂、坡度大、所经过建构筑物种类多,施工难度大(见图2-1)。
场地地层分布自上而下详细描述如下:
图2-1
根据详勘资料,结合区间地质纵断面,共划分为9个岩土层,个别土层再细分亚层。
自上而下依次为:
(1)人工填土层(Q4ml)
杂填土、素填土:
杂色、棕红色、黄绿色、灰褐色、灰白色,松散-稍密,湿-稍湿。
素填土的组成物主要为人工堆积的粉质粘土和中细砂碎石垫层;杂填土混杂瓦片、砖块和混凝土碎块等建筑垃圾,0.0~0.3m多为砼、沥青路面,以下多为粘性土,局部耕植土。
本区间内普遍分布。
厚度0.20~8.90m,平均厚度2.43m。
在图、表上的代号均为“〈1〉”。
(2)全新统海相冲积层
<2-1>淤泥或淤泥质土(Q4mc)
灰、深灰色,软塑~流塑,粘性强,滑腻,沾手,难成形,略具臭味,含朽木及贝壳,局部含粉细砂及夹薄层粉细砂。
厚度0.40~7.80m,平均厚约3.03m。
主要分布于珠江两岸人工填土下,为特殊地质。
在图、表上的代号均为“〈2-1〉”。
<2-2>淤泥质砂(Q4mc)
深灰色,以粉细砂为主,局部为中砂,含约20~30%淤泥或淤泥质成分,松散、饱水,有泌水现象,局部地段为淤泥与淤泥质砂互层状分布。
厚度0.30~4.20m,平均厚度2.04m。
沿线普遍分布于淤泥质土下部,为特殊地质。
在图、表上的代号均为“〈2-2〉”。
(3)上更新统冲-洪积层(Q3al+pl)
〈3-2〉层冲积-洪积中粗砂层(Q3al+pl):
由冲积、洪积作用而形成,主要为中砂,其次为细砂、粗砂、砾砂,灰白色、灰色、浅黄色,松散~中密,饱和,局部含砾石,含粘粒,颗径较均匀,级配差。
分布不连续,多与冲洪积土层呈现相间分布。
厚0.70~12.80m,平均厚度5.23m。
在图、表上的代号均为“〈3-2〉”。
(4)河湖相沉积土层(Q3al)
〈4-1〉粉质粘土:
黄褐色、棕红色、灰白色,可塑,局部硬塑。
冲积-洪积而成,以粘为主,质较纯,为中等压缩性土层。
局部含砾砂。
在局部为稍密状粉土。
本区间内普遍分布。
厚度为0.35~6.40m,平均厚度2.66m。
在图、表上的代号均为“〈4-1〉”。
〈4-2〉淤泥质土:
灰黑色、深灰色,软塑-流塑,饱和。
河湖相沉积,含腐植物(有机质、朽木),味臭。
以粉粘粒为主,质较纯,局部含少量细、中砂,间夹薄层中细砂。
干燥收缩,在本区间内呈透镜体状分布。
厚度为0.50~4.10m,平均厚度2.42。
在图、表上的代号均为“〈4-2〉”。
(5)残积土层(Qel)
由砾岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、粉砂岩残积作用而形成的粉质粘土、粉土组成;粉质粘土以粘粒为主,粘性较强;粉土以砂粒为主;棕红色,湿~稍湿;含砾石、中砂、细砂,根据粉质粘土的塑性状态和粉土的密实度,分为〈5-1〉和〈5-2〉二个亚层。
〈5-1〉可塑状态的粉质粘土以及呈稍密状的粉土:
棕红色,以粘粒为主,含较多粉细砂及少量亚圆状的中粗砂、砾石。
厚度0.70~6.70m,平均厚度3.05m。
在图、表上的代号均为“〈5-1〉”。
〈5-2〉硬塑~坚硬状态的粉质粘土以及呈中密~密实状的粉土:
棕红色,以粘粒为主,含较多粉细砂及亚圆状的少量中粗砂、砾石,偶夹全风化或强风化岩块,厚度0.30~9.40m,平均厚度2.61m。
在图、表上的代号均为“〈5-2〉”。
(6)岩石全风化带
〈6〉全风化泥质粉砂岩、砾岩:
棕红色、深红色;岩石已风化成土柱状或土块状,呈坚硬状;岩石组织结构已基本破坏,但结构尚可辨认;岩石碎屑物主要为泥质、粉砂质,局部夹强风化岩块。
岩石全风化带在可挖性方面属于土层。
区间呈带状分布,厚度0.70~14.10m,平均厚度3.05m。
在图、表上的代号均为“〈6〉”。
(7)岩石强风化带
〈7〉强风化泥质粉砂岩、砾岩:
棕红色或褐红色,岩石组织结构已大部分破坏,但原岩结构尚可清新辨认,矿物成分已显著变化;风化裂隙很发育,岩体破碎;泥质胶结为主,岩芯破碎,呈半岩半土状,局部呈短柱状及碎块状;岩质软,锤击声沉;夹全风化、中风化或微风化薄层。
厚度0.50~16.00m,平均厚度3.83m。
在图、表上的代号均为“〈7〉”。
(8)岩石中风化带
〈8〉主要为棕红色或褐红的泥质粉砂岩、粉砂岩、含砾中粗砂岩及粉砂质泥岩、青灰色的泥灰岩:
砾状、粉粒状结构,中厚层状构造;岩石组织结构部分破坏,矿物成分基本未变化,见裂隙多被方解石脉充填胶结;泥质、钙质胶结,胶结一般,砾岩砾石成分以砂岩及灰岩为主,呈次棱角状,岩芯较完整,以短柱状-块状为主;岩质稍硬;岩石完整性指标(RQD)一般70%。
该层强风化及微风化夹层较多。
厚度0.40~11.30m,平均厚度2.74m,岩石天然单轴抗压强度:
粉砂岩fc=3.43~20.29MPa。
在图、表上的代号均为“〈8〉”。
(9)岩石微风化带
〈9〉要为棕红色或褐红的泥质粉砂岩、粉砂岩、含砾中粗砂岩及粉砂质泥岩、青灰色的泥灰岩:
,砾状、粉粒状结构,块状构造;岩石组织结构基本未变化,见少量风化裂隙,被灰白色方解石脉充填胶结;砾岩中砾石成分以砂岩及灰岩为主,呈亚圆-次棱角状,铁质、钙质胶结为主,胶结良好,岩芯完整,以长柱状为主(节长10-30cm,部分可达35~100cm);岩质致密、坚硬,锤击声响;微风化岩层局部夹强、中风化岩层。
岩石完整性指标(RQD)为90%。
厚度0.60~13.50m,平均厚度4.40m,岩石天然单轴抗压强度:
粉砂岩fc=8.52~58.52MPa、泥岩及泥灰岩fc=12.76~23.46MPa。
在图、表上代号为〈9〉。
2.3水文地质条件
本区段的地下水补给来源主要是大气降水,强~中风化基岩裂隙水,也主要靠大气降水通过土层的渗流补给,补给多少除与季节的变化有关外,也与基岩的裂隙发育程度及其连通性有关。
钻孔稳定水位埋深为0.70m~4.50m,平均埋深为2.60m;标高为2.96m~7.38m。
根据隧道洞身设计的位置,围岩所穿过的<3-1>、<3-2>、<4-1>、<4-2>、<5-1>、<5-2>、<6>、<7>、<8>九个岩土层中的<4-1>、<4-2>、<5-1>、<5-2>、<6>为弱~微透水层,岩体中基本无水,可视为相对隔水层,<3-1>、<3-2>是冲洪积成因的中细砂层为透水层,渗透强,为主要含水层。
<7>,<8>是基岩强风化、中等风化带,岩性为泥质粉砂岩,粉砂质泥岩,透水性差,仅裂隙中含少量裂隙水,为弱含水层,K=0.13~1.50m/d,可视为相对含水层。
由于本段砂层较厚,连通好,且和地表水水力联系密切,富水性强。
在隧道开挖过程中,由于承压水头的降低,砂层水有可能形成对基岩含水层的越流补给,在隧道施工时应给予重视。
本场地的环境类别为Ⅱ类,地下水对混凝土结构具侵蚀性CO2弱腐蚀,对钢筋混凝土结构中钢筋具中等腐蚀性,对钢结构具中腐蚀性。
三、穿越建(构)筑物概况
区间下穿海珠区南洲街三滘经济社、南洲二手车市场关系平面图(图3-1)
南洲站至中间风井盾构区间施工由南洲站开始始发,经海珠客运站门前工业大道马路、南洲二手车市场、三窖河、南环立交,再到中间风井;南洲站至中间风井盾构区间沿线建(构)筑物共9个(包括8栋房屋和1个南环立交)。
见附表1。
3.1穿越前技术准备工作
1、在施工前对沿线盾构施工影响范围内的建筑物进行全面调查,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。
针对需要重点保护建(构)筑物,提前作出预案,并准备相应材料设备。
2、根据地质勘察情况或盾构推进过程中的地质变化情况,对建筑物周边地质进行补充详细勘察,明确地形情况、基础土层结构、各土层土体性质、地下水情况等。
3、加强施工过程中建筑物和土体监测。
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,为以后施工提供指导。
4、为了使盾构安全、顺利下穿建筑物,将始发后的100环列为试验段,在试验段阶段,对盾构的各个工艺流程和施工参数,尤其是注浆工艺进行24h监控,及时记录实际发生的各项数据。
通过对试验段推进参数的试验和分析,为盾构安全、顺利的下穿建筑物提供切实可行的技术参数和措施。
5、针对需要重点保护建(构)筑物,提前作出预案,并准备相应材料设备。
3.2盾构下穿建筑物施工措施
1、盾构推进和地层变形的控制
本工程采用土压平衡式盾构掘进机,其利用压力仓内的土压力来平衡开挖面的土体,从而达到对盾构正前方开挖面支护的目的。
平衡压力的设定是土压平衡式盾构施工的关键,维持和调整设定的压力值又是盾构推进操作中的重要环节,这里面包含着推力、推进速度和出土量的三者互相关系,对盾构施工轴线和地层变形量的控制起主导作用,所以在盾构施工中要根据不同土质和覆土厚度、地面建筑物,配合监测信息的分析,及时调整平衡压力值的设定。
同时要求推进中盾构姿态保持相对的平稳,控制每次纠偏量不过大,减少对土体的扰动,并为管片拼装创造良好的条件。
同时根据推力、推进速度、出土量和地层变形的监测数据,及时调整注浆量,从而将轴线和地层变形控制在允许的范围内。
2、主要参数设定
(1)、合理设置土压力,防止超挖
在盾构推进的过程中,根据理论计算、前期掘进数据和监测数据及时调整土压力值,从而科学合理的设置土压力值及相宜的推力、推进速度等参数,防止超挖,以减少对土体的扰动。
正面平衡压力:
P=k0h
P:
平衡压力(包括地下水)
:
土体的平均重度(KN/m3)
h:
隧道埋深(m)
k0:
土的侧向静止平衡压力系数
拟定掘进参数
序号
建筑物名称
顶部土
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