建筑物、地下管線保護方案

廣州軌道交通二、八號線延伸線工程盾構(gòu)區(qū)間5標盾構(gòu)工程建筑物及地下管線保護專項施工方案編制單位:上海吉原公司編制日期:二○○七年一月工程概況本標段工程包括【會石區(qū)間軌排井～廣州新客站】和【江泰路站～躍進村站】兩個盾構(gòu)區(qū)間，分別位于番禺區(qū)和海珠區(qū)?！緯瘏^(qū)間軌排井～廣州新客站盾構(gòu)區(qū)間】線路從會石區(qū)間軌排井開始后向西南延伸，下穿密集魚塘群、過石壁站，繼續(xù)向西南穿越淺埋密集魚塘群，后到達廣州新客站，盾構(gòu)機解體、吊出、轉(zhuǎn)場至江泰路站；【江泰路站—躍進村站盾構(gòu)區(qū)間】主要穿越淺成-超淺成流紋質(zhì)英安斑巖、英安斑巖殘積硬塑狀粉質(zhì)粘土、中密狀粉土〈5λπ-2〉，淺成-超淺成流紋質(zhì)、微風(fēng)化帶〈9〉等，多種巖層交互存在，隧道穿越地層軟硬不均。最大埋深23m。工程英安斑巖、英安斑巖石全風(fēng)化帶〈6λπ〉、紅層巖石全風(fēng)化帶〈6〉層和強風(fēng)化帶〈7〉層、中風(fēng)化帶〈8〉地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件屬中等復(fù)雜場地。【會石區(qū)間軌排井～廣州新客站盾構(gòu)區(qū)間】里程范圍為：左線長730.262m+290.093m；右線長729.81m+294.42m?！窘┞氛尽S進村站盾構(gòu)區(qū)間】里程范圍為：右線長721.71m，左線長722.287m(含長鏈0.577m)?！緯瘏^(qū)間軌排井～廣州新客站】盾構(gòu)區(qū)間上面是密集的魚糖群，沒有管線和建筑物分布。在【江泰路站～躍進村站盾構(gòu)區(qū)間】盾構(gòu)區(qū)間是沿江南大道向北至躍進村站，上面建筑物密集，地層中分布著埋深不一的水管、電信、電纜、煤氣管。因此，在盾構(gòu)掘進中要注意對管線和建筑物的保護。建筑物的一般保護方案及措施施工中確保地表沉陷值控制在+10mm和-30mm以內(nèi)。嚴格按照規(guī)劃要求，將各類建筑物的傾斜和沉降值控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。根據(jù)建筑物調(diào)查結(jié)果和地質(zhì)情況，施工前對盾構(gòu)施工可能引起的地表沉降做出預(yù)測，并制訂通過建筑物密集區(qū)，地質(zhì)條件復(fù)雜地段的技術(shù)措施。嚴格標準控制盾構(gòu)機的操作規(guī)程和工況選擇，盾尾管片及時注漿充填環(huán)形間隙，減少地層損失，控制地表沉降，必要時調(diào)整漿液配合比和補注。在通過軟弱土層時，采用土壓平衡模式掘進。對地表沉降和建筑物變形進行嚴密監(jiān)測，對所有受影響的建筑物進行布點監(jiān)測。制訂應(yīng)急措施和備用方案，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果確定應(yīng)急措施和備用方案的實施與否。管線的一般保護方案及措施在施工過程中對地面管線主要采取以下監(jiān)測保護措施：加強地面沉降監(jiān)測，尤其要對沉降敏感的重要管線〔混凝土管、光纖、電纜、煤氣管等〕布點監(jiān)測，并根據(jù)觀測結(jié)果調(diào)節(jié)觀測的重點和頻率；及時反應(yīng)指導(dǎo)施工，調(diào)整掘進參數(shù)。當施工中監(jiān)測分析到某些重要管線可能受到損害時，將根據(jù)地面條件，管線埋深條件等因素采用臨時加固，懸吊或管下地基注漿等保護方案；施工期間嚴格控制盾構(gòu)機的工況及操作參數(shù)，減少地層損失；及時注漿，減少地層變形。既有建筑物〔構(gòu)筑物〕和地下管線現(xiàn)狀調(diào)查地面建筑物情況〔需補充調(diào)查情況〕隧道在線路方向上與建筑物關(guān)系密切、距離大約10m左右。統(tǒng)計沿線相鄰主要建筑物分布，詳見表1。表1沿線相鄰主要建筑物分布表隧道與建筑物邊距離高層住宅數(shù)量及長度低層住宅〔商業(yè)樓〕數(shù)量及長度分布情況地面市政橋梁〔補充調(diào)查情況〕既有地鐵與規(guī)劃地鐵〔補充調(diào)查情況〕人防工程〔補充調(diào)查情況〕地下管線現(xiàn)狀調(diào)查施工前組織專門的管線調(diào)查小組，配備管線探測儀進行地下管線調(diào)查工作。對照隧道設(shè)計圖，確認在工程影響范圍內(nèi)現(xiàn)有管線分布情況。進一步收集在隧道施工范圍內(nèi)的所有管線圖紙和管線竣工資料，結(jié)合地質(zhì)情況周圍環(huán)境及管道的試驗結(jié)果，分析、確定現(xiàn)有管線的種類、位置、形狀、尺寸、材料、入孔位置、接口狀況。并將分析情況、結(jié)論遞交有關(guān)部門確認。最后報監(jiān)理工程師和業(yè)主存檔。必要時，到現(xiàn)場進行人工挖孔探測。查清各類管線的允許變形量、并與有關(guān)單位協(xié)商確定，并報監(jiān)理工程師備案。由于水泥砂漿抹口的砼管道對沉降最為敏感，故其允許沉降量可作為地下管線控制的基準。另外，管線的允許沉降量是隨著圍巖類別的提高而減少的。調(diào)查結(jié)果詳見表2。表2地下直徑線影響的既有管線一覽表位置編號管線規(guī)格及名稱數(shù)量〔條〕與線路走向平面位置關(guān)系里程為：YCK12+858.5～YCK13+639.5911φ150給水鑄鐵管1平行2φ200給水鑄鐵管2平行3φ300給水鑄鐵管1平行4φ800給水鑄鐵管2平行54孔200×200電信銅1平行64孔200×200〔空管〕電信銅1平行78孔400×200〔空管〕電信銅1平行815孔500×300電信銅9平行94孔400×100電信銅1平行1016孔800×200電信銅22平行1112孔300×400電信銅7平行12φ300的排水砼管1平行13φ400的排水砼管1平行14φ500的排水砼管1平行15φ600的排水砼管1平行16φ1000的排水砼管1平行171200×600的電力銅6平行181200×600的電力銅10平行施工對既有建筑物〔構(gòu)筑物〕影響程度分析盾構(gòu)構(gòu)施工影響施工影響范圍計算盾構(gòu)施工影響范圍可按照Peck公式進行計算，沉降槽計算數(shù)據(jù)含義見示意圖1。圖圖1沉降槽示意圖Peck公式：其中：式中：v—地層損失〔地表沉降容積〕；Smax—距隧道中心線的最大沉降量；χ—距隧道中心線的距離；i—沉降槽寬度系數(shù)〔沉降槽曲線拐點〕；z—隧道中心埋深；Φ—為土的內(nèi)摩擦角，對于成層土取加權(quán)平均值。地表隆陷變化規(guī)律根據(jù)盾構(gòu)施工特點，地表變形的變化開展過程可以分為五個階段：盾構(gòu)到達前盾構(gòu)到達前，地表的變形取決于掘進過程中土倉壓力和出土量的控制，當土倉壓力較大而出土量較少時，地表呈隆起狀態(tài)；當設(shè)定土倉壓力小而出土量大時，地表呈沉降狀態(tài)。盾構(gòu)到達時盾構(gòu)到達時，地表變形承接〔1〕階段的開展。但變化速率增大。是地表隆陷的峰值段。盾構(gòu)通過時盾構(gòu)通過時，一般情況地表會呈沉降變化；假設(shè)注漿及時飽滿，充填率超過200％時，會表現(xiàn)為隆起。盾尾通過時盾尾通過時，最易發(fā)生突沉，突沉量可達30mm，假設(shè)注漿及時飽滿，可控制突沉，甚至上隆，但隨著漿液的固結(jié)收縮而逐漸下沉。后期沉降盾尾通過后，地表沉降速率逐漸減緩，沉降曲線趨于穩(wěn)定。后期沉降主要是土體的固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降，一般沉降時間較長，但沉降量也相對較小。盾構(gòu)掘進引起的地表沉降因素盾構(gòu)掘進引起的地表沉降的因素有以下幾個方面：開挖面土壓不平衡引起的土體損失；盾構(gòu)蛇行糾偏引起的土體損失；盾尾與襯砌環(huán)之間的空間未能及時充填引起的土體損失；注漿材料固結(jié)收縮；隧道滲漏水造成土體的排水固結(jié)；襯砌環(huán)變形和隧道縱向沉降；土體擾動后重新固結(jié)；擬采用的建筑物〔構(gòu)筑物〕保護措施根據(jù)廣州地區(qū)地鐵建設(shè)多年的施工經(jīng)驗，對建筑物、構(gòu)造的，保護擬定采取袖閥管注漿加固工藝處理樁基：袖閥注漿施工工藝見下列圖2：圖2袖閥管注漿加固施工工藝流程圖袖閥管注漿施工方法及技術(shù)措施現(xiàn)場準確放出孔位。采用XY-1型鉆機成孔，鉆孔直徑Φ110mm，孔深要求到達設(shè)計深度。采用清水或優(yōu)質(zhì)稀泥漿正循環(huán)鉆進。下袖閥管、澆注套殼料及固管止?jié){鉆機至設(shè)計深度后，先采用清水洗孔，當洗孔結(jié)束后立即將套殼料通過鉆桿泵送至孔底，自下而上灌注套殼料至孔口溢出符合濃度要求的原漿液為止。依次下入按注漿段配備的袖閥花管和實管，下管時及時向管內(nèi)參加清水，克服孔內(nèi)浮力，順暢下入孔底。套殼料采用粘土和水泥配制，配比范圍為水泥：粘土=1：1.5～1:3.5，水灰比為1:1～1:2，漿液比重約為1.5，漏斗粘度24～26s；實際施工時應(yīng)通過多組室內(nèi)及現(xiàn)場試驗，選取最正確配比。由于施工工期緊，套殼料要求的凝固時間和強度增長速率，應(yīng)在2～10d內(nèi)可灌漿。袖閥外花管采用內(nèi)徑53mm，外徑20mm的聚氯乙烯塑料管，在管子注漿段上每隔30～50cm鉆一排〔3～4個〕孔眼，孔眼直徑6mm。針對每排孔眼，在管子外面套上一段長10cm，厚1-2mm的緊貼橡皮箍并加以固定。固管止?jié){在袖閥管外花管與孔壁之間的環(huán)狀間隙處下入注漿管，在距孔口上部1m孔段壓入止?jié){固管料，直至孔口返止?jié)鉂{為止。止?jié){固管料采用速凝水泥漿，水灰比為0.45?？刹捎盟ＡЩ蚵然}作凝劑。待凝當套殼料和安裝花管兩道工序做完以后，要待凝一段時間才能灌漿。待凝時間控制在2-10d之間。開環(huán)灌漿灌漿的前期階段，使用稀漿〔或清水〕加壓開環(huán)。在加壓過程中，一旦出現(xiàn)壓力突降，進漿量劇增，表示已經(jīng)“開環(huán)〞。開環(huán)后即按設(shè)計配比開始正式注漿。采用雙栓塞心管進行灌漿，灌漿自下而上分段進行，每排孔眼作為一個灌漿段，其段長為33-50cm。注漿均采用425普硅水泥按水灰比0.4-0.45配制。注漿時按先灌入稀漿后灌入濃漿的原那么逐漸調(diào)整水灰比。開環(huán)壓力為0.35mpa。注漿壓力為。終灌標準當?shù)貙又杏辛艘欢ǖ淖⑷霛{量，壓力1-1.5Mpa，吸漿量<25L/min，穩(wěn)定時間25min。每孔注完漿后，用3/4〃塑料軟管長30-50m，下入袖閥管注漿孔內(nèi)，泵入清水沖洗干凈，以備復(fù)注。待檢查孔抽檢全部達標后，各孔均用水泥漿封孔，方可拆出設(shè)備結(jié)束注漿。注漿施工技術(shù)措施灌注材料及配比用425普通硅酸鹽水泥作灌注主料，確定各種灌注材料的合理配比，在施工中使用的材料配比〔重量比〕如下：●袖閥管套殼料水泥:粘土:水——1:1.5:1.88●固管料為單液水泥漿其配比水:水泥——1:1.5●袖閥管注漿的漿液配比水：水泥：化學(xué)漿液——0.6:1:0.2。質(zhì)量保證措施●鉆機開孔前應(yīng)校正孔位對中和主軸鉛直度，孔位偏差≤5cm，主軸鉛直度偏差≤1%?！褡{外花管下放時須注意做好保護措施，輕提慢放，不得強壓或上下竄動，以免引起花管破裂或橡皮箍脫落，造成注漿花管進漿失效?！褚粋€孔段的灌漿作業(yè)一般應(yīng)連續(xù)進行到結(jié)束，不宜中斷。如因機械故障被迫中斷時，應(yīng)排除故障盡快恢復(fù)灌漿?；謴?fù)灌漿時一般從稀漿開始，逐漸調(diào)整至稠漿。假設(shè)估計中斷時間較長，應(yīng)及時把袖閥外花管內(nèi)水泥漿用清水沖洗干凈，以便下次注漿能繼續(xù)進行?！駷榉乐?jié){液竄孔，可采取跳孔注漿，間隔孔作為排水、排氣孔?！窦僭O(shè)發(fā)生地面冒漿或旁孔竄漿時，可用棉線、木鍥等塞緊漏漿處，并采用中斷間歇注漿方法，每次注漿間歇時間為20-30min,直至到達設(shè)計要求為止。當注漿孔出現(xiàn)大量吃漿不止，長時間灌不結(jié)束的情況時，應(yīng)檢查原因，假設(shè)是地下管道流失，應(yīng)先行處理后才能繼續(xù)灌漿。假設(shè)是因?qū)恿芽p原因造成，可調(diào)整水灰比采用稠漿灌注，并采用中斷間歇注漿方法，即“灌灌停停〞假設(shè)到此壓力就發(fā)生冒漿或大量吃漿的，可在較低壓力下結(jié)束。施工對地下管線影響程度分析本合同段管線密布，管線種類多，管道構(gòu)造也各不相同，是工程施工中保護的重點。采用“允許曲線率分析法〞對長管〔如采用焊接接頭的煤氣、上水管等〕與接頭管〔即管線采用管節(jié)構(gòu)造接頭〕管線對地層變形適應(yīng)能力進行分析，兩種管線的允許曲率半徑可分別按以下兩式進行計算：長管：[Rp]=Ep×d/2[σp]接頭管：[Rp]=Lp×Dp/[△]其中：[Rp]：管道允許曲線半徑Ep：管道的彈性模量d：管道直徑[σp]：管道的允許應(yīng)力Lp：管節(jié)長度Dp：管道外徑[△]：管節(jié)接縫允許張開量上述兩式較為關(guān)鍵的兩個值分別為管道的允許應(yīng)力和管節(jié)接縫允許張開量，它們可分別依據(jù)管線類別、材質(zhì)和相關(guān)的標準確定。不同類型管線的允許沉降值詳見表3。表3各種管線的允許沉降值材料允許拉應(yīng)力(MPa)彈性模量〔×104MPa)[S]〔mm〕ⅡⅢⅣC7.50.0550.14582.9291.5442.24C150.0900.22086.1195.0743.87C250.1300.28091.74101.146.74C350.1600.31595.95105.9328.88C450.1900.335101.39111.9451.66C550.2100.355103.55114.3252.75水泥砂漿0.005－0.010.12327－3830－4214－20A3鋼100－20011.5－16397－476438－526202－243灰口鑄鐵38－4720－21185－201204－22295－103注：1．以C10混凝土彈模的70%取值。2．在施工過程中，如遇有關(guān)部門對管線有特殊要求時，以其要求為準。擬采用的地下管線保護措施施工前對沿線施工影響范圍內(nèi)的地下管線進行全面的調(diào)查，并列出需重點保護的對象及其所處里程。并對其沉降要求做全面的統(tǒng)計，并計算出沉降預(yù)警值、允許最大沉降量和不均勻沉降要求，為以后施工提供指導(dǎo)；基坑開挖采取自上而下，分段分層，平衡對稱，依次進行，隨挖隨撐，確?；臃€(wěn)定；提前做好管線改移方案，并提交管線管理部門審查，為業(yè)主和市政相應(yīng)管理部門提供滿意的拆遷方案，并本著不影響周圍居民以及單位使用的原那么，所有管線均先建后拆。地下管線保護措施等同盾構(gòu)對既有建筑物保護措施橫穿結(jié)構(gòu)上方以及在結(jié)構(gòu)上方與結(jié)構(gòu)軸線平行的管線保護的關(guān)鍵是控制施工引起上覆地層的變形。把管線的被動變形控制在允許的范圍之內(nèi)。施工中按設(shè)計提供方案預(yù)先埋設(shè)注漿管，在監(jiān)控量測的指導(dǎo)下分層注漿加固地基。除此之外還將采取以下措施：加強施工管線監(jiān)控，根據(jù)不同的管線，建立各類管線的管理基準值，通過監(jiān)控量測及時掌握管線變形狀況，及時調(diào)整施工工藝，做好二次補壓漿，確保管線保護管理在可控狀態(tài)有效進行。加強地面沉降監(jiān)測，尤其對沉降敏感的管線要布點監(jiān)測，并及時分析評估施工對管線的影響，根據(jù)施工和變位情況調(diào)節(jié)觀測的頻率，反應(yīng)指導(dǎo)施工。當施工前預(yù)測和施工中監(jiān)測分析確認某些重要管線可能受到損害時，將根據(jù)地面條件、管線埋深條件等制定臨時加固或管下地基注漿等保護方案，并經(jīng)監(jiān)理工程師批準后實施。建筑物、構(gòu)筑物發(fā)生變形時的應(yīng)急預(yù)案針對本區(qū)間線路上建筑物密集這一情況，在盾構(gòu)施工過程中，我公司將加強對周邊建筑物的監(jiān)測，必要時采取頂撐的措施臨時加固建筑物和跟蹤注漿等措施來控制建筑物的沉降變形，并制定以下預(yù)案，確保萬無一失。在監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)周圍建筑物有明顯沉降時，采?。禾崆皽蕚湟欢〝?shù)量的鋼支撐，及時架設(shè)臨時支撐。提前準備雙液注漿、旋噴注漿機械各一套，編織袋、短木樁等相關(guān)應(yīng)急物資假設(shè)干。當出現(xiàn)涌泥涌砂現(xiàn)象時，先用編織袋裝砂封堵涌泥口，然后迅速從基坑內(nèi)向連續(xù)墻背后進行雙液注漿，必要時在墻后實施旋噴樁止水加固。采取以上措施后，加大對地面沉降監(jiān)測的頻率，隨時觀察變形動態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常，立即增設(shè)或加密支撐，并以監(jiān)測信息指導(dǎo)開挖。建筑物沉降主要控制標準及保護措施見下表4：表4建筑物沉降主要控制標準及保護措施序號工程控制標準應(yīng)采取的保護措施備注1建筑物沉降20～30mm注漿實際根據(jù)建筑物自身的結(jié)構(gòu)、裂縫等情況綜合判斷30mm以上頂撐加固等2建筑物傾斜a.混凝土根底傾斜：根底傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值超過。b.框架結(jié)構(gòu)、樁相鄰根底沉降差：超過0.002L〔L為相鄰樁基的中心距離,單位為mm〕注漿〔或頂撐等加固措施〕預(yù)案一：注漿加固注漿孔布置注漿孔布置于建筑物周邊樁與地梁周邊，主要在樁周布置，間距1.5m，孔深根據(jù)建筑物樁基深度確定。注漿漿液采用水泥漿—水玻璃雙液漿，漿液配合比初步確定：注漿漿液濃度由稀到濃逐級變換，水灰比控制在0.8：1～1：1；水玻璃濃度35～40Be’；水泥漿與水玻璃的體積比為1：0.6。具體的漿液配合比通過在注漿前及起先幾個孔注漿時的現(xiàn)場試驗確定。注漿量及壓力注漿以加固土體，提高建筑物根底承載力為目的，同時也考慮到建筑物的平安，施工過程中通過加強監(jiān)測，緩慢加大注漿壓力，注漿壓力一般控制在1～2Mpa；注漿量根據(jù)地層加固區(qū)需充填的地層孔隙數(shù)量及現(xiàn)場試驗來確定；同時也應(yīng)加強各方面的監(jiān)測，以便指導(dǎo)注漿。注漿步驟：●注漿孔采用鉆機鉆孔后插入小導(dǎo)管〔或用沖擊鉆破除砼硬化面后打入小導(dǎo)管〕，用雙液注漿泵注漿，漿液在進入小導(dǎo)管前混合?！窦庸ぷ{管：在φ50鋼管前端2m范圍內(nèi)梅花型布設(shè)直徑8mm左右的注漿眼，間距●注漿前先注水試壓，注水壓力1Mpa，持續(xù)20min左右。●根據(jù)選定的參數(shù)配制注漿漿液，水泥漿液配好后用篩過濾一遍。按設(shè)計連接注漿管路并做好注漿系統(tǒng)的檢查。漿液采用集中制漿，集中制漿站設(shè)立灰漿攪拌機、3臺送漿泵，并鋪設(shè)三條管路，一條送漿管、一條回漿管，另一條為送水管，采取措施使?jié){液溫度保持在5～40℃之間。對水泥漿水泥采用合格新鮮水泥，所用水泥細度要求滿足通過80μm方孔篩的篩余量<5%?！駢合{試驗，壓稀漿壓力由低到高，終壓達設(shè)計終壓的1.2倍，試驗時間15～30min?！駢合{結(jié)束后，立即按設(shè)計壓力、注漿量及時注漿。注漿時，壓力逐漸由低到高，排量逐漸減少，并逐漸趨于平衡，可視為正常。時刻注意泵口及孔內(nèi)壓力、流量變化。假設(shè)壓力不升，流量不減，或注入30min后壓力上升過快，流量減少亦快，調(diào)換漿液配比或調(diào)整漿液凝膠時間，并防止堵管事故的發(fā)生。●當每個孔段到達終壓之后，且注漿量單液漿小于20～30升/分，穩(wěn)定20-30分鐘后，即可結(jié)束注漿。雙液漿泵量小于30～40升/分，持續(xù)20分鐘后可結(jié)束注漿。注漿應(yīng)急材料及設(shè)備：表5注漿應(yīng)急材料及設(shè)備表材料及設(shè)備數(shù)量備注材料及設(shè)備數(shù)量袋裝水泥2t堆放在場地內(nèi)注漿管路200m水玻璃10桶堆放在場地內(nèi)混和器4個雙液注漿泵2臺其中1臺備用壓力表4個漿液攪拌桶4個沖擊鉆1臺地質(zhì)鉆機2臺1臺備用小導(dǎo)管40根異型接頭4個球閥20個要求：小導(dǎo)管每個3～5m〔中間絲扣連接〕