盾构侧穿桥桩施工方案.

南京地铁宁溧线DS7-TA03标盾构侧穿宁高高速桥桩施工方案2016年8月28日中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部第三章侧穿桥桩安全风险评估第四章施工组织部署第五章施工方案第六章应急预案第二章工程概况第一章编制说明中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部第一章编制说明编制依据一中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部1.《盾构法隧道施工及验收规范》（GB50446-2008）；2.《建筑地基处理技术规范》（DBJ79-2002）；3.《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2001）；4.《南京至高淳城际轨道交通禄口机场至溧水段工程详细勘察阶段机场东站~柘塘站区间岩土工程勘察报告》、设计文件及相关资料；5.国家和地区的现行规范；6.我单位在南京地铁2号线、3号线、4号线、宁和城际线的施工经验；7.国家其他相关规范及标准；编制目的二中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部根据高架桥结构形式、高架桥桩基同盾构区间的相对位置关系和此处的水文地质条件等情况，确保盾构安全通过宁高高速高架桥，特编制此施工方案。中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部第二章工程概况工程水文地质一中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部盾构穿越段地层自上而下依次为：素填土、②-2b4淤泥质粉质黏土、②-3b2-3粉质黏土、④-4e粉质黏土混砾石、J3l-2b强风化安山岩、J3l-3b中风化安山岩，盾构顶部位于②-2b4层，底部位于②-3b2-3粉质黏土中。具体详见区间地质剖面图。盾构穿越处至上而下，地层分别为：第一层：①-2b2-3素填土:灰黄色，稍湿～湿，软～可塑状粉质黏土组成，夹植物根茎。第二层：②-1b2-3粉质粘土:灰色，饱和，软～可塑，中压缩性，无摇振反应，切面光滑，干强度中等，韧性中等。第三层：②-1c-d3-4粉砂夹粉土:青灰色，饱和，稍密。中压缩性，主要成份为石英、长石和云母片。夹含薄层粉土，单层厚1~3mm，分布不均，具水平层理。第四层：②-2b4淤泥质粉质粘土:灰色，流塑，高压缩性，无摇振反应，切面较光滑，干强度中等，韧性中等，局部夹薄层状粉土，偶见腐植物。工程水文地质一中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部第五层：②-3b2-3粉质粘土:灰色，饱和，软塑，局部可塑，中压缩性，无摇振反应，切面较光滑，干强度中等，韧性中等。局部夹粉土。第六层：④-4e粉质粘土混砾石:青灰色，饱和，稍～中密，中压缩性，为粉细砂。夹含砾石，主要成份以石英质和硅质为主，呈次棱角状～次圆状，含量5%～10%，砾径1～4cm，分布不均。第七层：J3L-2b强风化安山岩:青灰色，风化强烈，岩石结构大部分被破坏，矿物成分显著变化，岩芯呈密实砂土状～碎块状。第八层：J3L-3b中风化安山岩:灰色，岩芯呈碎块状～柱状，节长一般为10.00～20.00cm。裂隙略发育。该基岩遇水极易软化，风干后易崩解。采取率93～98%，RQD90～96%。工程水文地质一中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部地勘钻孔平面图布置图工程水文地质一中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部侧穿桥桩地质剖面图（右线）工程水文地质一中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部侧穿桥桩地质剖面图（左线）1.区间与桥桩位置关系南京地铁宁溧线TA03标中间盾构井~明挖段盾构区间在桩号YDK2+610～YDK2+690处下穿宁高高速公路桥，跨越处高速公路桥墩编号为N45～N47，线路以盾构形式于N45-1～N45-4、N46-1～N46-4、N47-1～N47-4桩间穿过，其中N46-4桥桩与右线盾构隧道距离最小为3.193m。设计城际轨道交叉处为缓和曲线和R=650m圆曲线，左右线间距约21.6m，分两孔穿越，线路与高速公路的平面交角为65°。高架与区间关系二中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部高架与区间关系二中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部区间隧道与桥桩位置关系示意图N45-4中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部第三章侧穿桥桩安全风险评估穿越地点评估一中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部通过对本项目地质钻孔以及宁高高速桥施工图所列地质钻孔进行分析，桥下段盾构基本在粉质粘土层、淤泥质粉质粘土（根据本项目地勘报告显示无摇震反应）层中通过，上覆层为粉砂夹粉土（根据本项目地勘报告显示粉砂层为非液化层），下卧层为粉质粘夹砾石或强风化安山岩。穿越土层较为合适，地质纵断面显示，土层沿纵向起伏，部分段落盾构处于粉质粘土和淤泥质粉质粘土交互层处，施工中应注意随时调整盾构机状态。水平方向受力较为不利的是N45-4桩基础，且与隧道最近净距为3.285m。略大于最小净距3.193m，因此可选取N45-4桩基础作为基准进行验算。安全评估内容二中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部2.1N45号墩桩顶竖向力计算根据相关图纸，上、下部结构内力分析均采用平面杆系有限元程序进行。上部结构计算时先计算边梁和中梁的横向分布系数，采用刚接板梁法、刚性横梁法计算取其大值。下部内力计算时，荷载横向分布系数计算采用空间理论简化计算，对于对称布载，采用杠杆法计算；对于偏心布载，采用偏心受压法计算。经计算N45号墩柱顶反力为：4450.1kN；柱高3.96m，桩顶竖向力为4566.5kN。2.2N45号墩柱顶水平力计算安全评估内容二中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部水平力N45N46N47N48N49（1）收缩徐变降温279.5140.8-3.6-140.0-276.7（2）升温-111.8-56.31.456.0110.7（3）汽车制动力±41.1±41.9±42.7±39.7±39.7（1）+（3）320.6182.739.1-179.7-316.4（2）+（3）238.598.9-46.3-100.4-237.0柱顶水平力组合值（单位KN）安全评估内容二中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部2.3N45号墩桩基础验算1、桩基长度验算N44-N47号墩均采用端承桩设计，嵌岩深度2.0m左右，经验算，桩基础容许承受竖向力14480kN，实际桩底承受竖向力4799kN，满足要求。桩基础与隧道净距3.285m，桩底与隧道底的净高约9m，桩基础嵌岩深度2.0m左右。隧道施工对基岩有一定的扰动，一般扰动范围为3至5倍隧道直径，强扰动范围根据相关研究一般取一倍隧道外径。经计算，有效入岩深度为≥2m。通过桩身基岩顶面处弯矩计算得到嵌岩深度应不小于0.76m，《公路桥涵地基与基础设计规范》规定嵌岩深度不应小于0.5m，实际嵌岩深度≥2m，满足要求。安全评估内容二中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部2、有限元模拟根据盾构区间与桥梁桩基的相对位置关系，对盾构隧道、桥梁桩基、地层等认真分析，把握各要素的特点，按实际情况，1:1建立几何模型。对施工过程进行模拟时，在充分考虑实际情况的基础上，对模型进行了一些简化。根据Midas/GTS的分析特点，对土体、注浆材料采用实体单元进行模拟，盾壳、管片衬砌、桩基采用梁单元进行模拟。由于宁高高速公路桥已经运营多年，竖向沉降、桩身压缩等沉降均已完成，加之柱基础为端承桩，竖向位移差值可忽略。根据《公路桥涵养护规范》墩台顶面水平位移容许值：0.5L（cm），其中L为相邻墩台最小跨径，以m计；本报告中容许值为2.5cm。墩台顶面最大水平位移为1.42cm，满足要求。安全评估内容二中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部3、桩身强度验算根据前述，桩身总弯矩最大达到881kN.m。以此为依据对桩身强度进行验算。经过计算，在桩基配筋为14根（考虑主筋截断一半）直径25mm的情况下，桩身裂缝和强度都满足规范要求（弯矩容许值2294kN）。施工中可能存在的问题及对策三中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部盾构在施工过程中可能会对宁高高速桥产生一定的影响，施工方案可能存在的问题及对策为：1、施工前准备工作为防止盾构与其他构筑物冲突，施工前应探明穿越段其他构筑物埋置情况以及其他地下设施是否存在。施工前应对桩基础侧面土体进行加固。2、盾构穿越可能对原地面以及宁高高速桥桩基础的影响盾构施工过程中，可能会引起原地面沉降、裂缝以及宁高高速公路桥的相关墩柱柱顶水平位移。因此施工中，应加强监测，尤其是N45-N47柱顶水平位移、原地面沉降，在穿越时，应加强监测频率，同时合理控制掘进速度。若发生上述情况，应当立刻停止施工，并和产权联系并会同有关技术部门论证相关的处理方案。3、根据现行公路法律法规，各种穿越公路工程施工前需办理相关行政许可手续，施工前向相关道路管理部门提交施工备案，施工后向相关道路管理部门提交竣工资料。评估结论及意见四中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部1、根据地勘资料，穿越段采用盾构从粉质粘土层、淤泥质粉质粘土中穿越。通过数值模拟计算，盾构穿越前后，影响范围内桩基础承载能力、柱顶水平位移均满足相关要求，因此采用盾构方案较为合理，建议在施工时采用合适的措施，在穿越桥桩前对桩侧土体进行加固。2、考虑到土层有所起伏，桩端持力层中风化安山岩局部破碎，且数值模拟不能完全实现全部实际情况，建议施工过程中对宁高高速桥进行全面合理的监控，并对盾构机进行即时调整。3、管片的刚度和强度宜适当提高以减少土体在应力重分布过程中的变形。评估结论及意见四中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部4、施工中，最不利处为掘进中牙盘处，因此盾构施工中应确定合理的盾构掘进参数，加强盾构施工过程控制；施工至桥下时，应减缓推进速度，加密观测频率；盾构通过桥桩时，应及时进行同步注浆，尽量减少盾尾间隙，减少盾尾脱空引起的土体、桩基变形；加强二次注浆，尽可能的限制工后沉降；盾构通过桥桩时，应勤纠偏、小纠偏，减少蛇行；建议盾构机掘进前对盾构掘进外围土体进行加固，避免掘进过程中土体失稳。5、施工时应严格按照相关规范、规程施工，加强隧道内通风。6、穿越工程完成后，应该在穿越工程管道埋设处设置明显完善的保护标志，以起到良好的提醒、示意及保护作用，运营过程中应有相关人员定期巡检。7、根据现行公路法律法规，穿越工程施工前需办理相关行政许可手续，施工前向相关道路管理部门提交施工备案，施工后向相关道路管理部门提交竣工资料。中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部第四章施工组织部署我公司成立“中铁十九局集团南京地铁宁溧线3标项目部”,经理部在现场全权代表我公司行使管理职能及履行合同的义务和权利，确保工程按期、优质、高效、安全地完成，确保施工总目标的实现。根据标段工程特点，项目经理部下设五部一室，即工程部、安质环保部、物资设备部、财务部、计划合同部、办公室，下辖两个工区。施工组织机构一中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部施工组织机构一中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部南京地铁宁溧线TA03标项目部组织机构图施工筹划二中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部2.1施工总体安排盾构施工前，对二环路高架桥桩基及地下管线进行详细调查；掘进过程中做好相应的监测工作；盾构掘进中，将根据地质情况的不同，分别采用不同参数进行掘进，保证安全、顺利掘进。2.2施工进度计划根据南京地铁建设有限责任公司要求，我单位负责建设的宁溧线TA03标盾构下穿宁高高速，盾构区间穿越长度为25m，具体里程为K29+345～K29+375，计划工期2017年01月01日（右线）至2017年01月31日（左线）。盾构侧穿宁高高架桥范围内实行不间断连续掘进，中途不停机，按每天8m掘进指标，计划3天时间通过。侧穿宁高高架桥的起止时间根据盾构始发时间确定。施工筹划二中铁十九局集团南京地铁宁溧线TA03标项目部2.3人员配置为确保盾构机顺利穿越桥桩，我方将根据掘进情况合理安排人员投入掘进施工，我方计划采用2个班组倒班作业连续掘进，确保盾构机顺利穿越桥桩，同时机械维修人员全程跟班。盾构区间拟配置2台海瑞克复合盾构机。盾构法施工主要工种包括盾构司机、电瓶车司机、注浆工、管片安装司机、管片拼装、信号工