建筑物、地下管线保护方案

专项施工方案-1-广州轨道交通二、八号线延伸线工程盾构区间5标盾构工程建筑物及地下管线保护专项施工方案编制单位:上海吉原公司编制日期:二○○七年一月专项施工方案-2-一.工程概况本标段工程包括【会石区间轨排井～广州新客站】和【江泰路站～跃进村站】两个盾构区间，分别位于番禺区和海珠区。【会石区间轨排井～广州新客站盾构区间】线路从会石区间轨排井开始后向西南延伸，下穿密集鱼塘群、过石壁站，继续向西南穿越浅埋密集鱼塘群，后到达广州新客站，盾构机解体、吊出、转场至江泰路站；【江泰路站—跃进村站盾构区间】主要穿越浅成-超浅成流纹质英安斑岩、英安斑岩残积硬塑状粉质粘土、中密状粉土〈5λπ-2〉，浅成-超浅成流纹质、微风化带〈9〉等，多种岩层交互存在，隧道穿越地层软硬不均。最大埋深23m。工程英安斑岩、英安斑岩石全风化带〈6λπ〉、红层岩石全风化带〈6〉层和强风化带〈7〉层、中风化带〈8〉地质条件和水文地质条件属中等复杂场地。【会石区间轨排井～广州新客站盾构区间】里程范围为：左线长730.262m+290.093m；右线长729.81m+294.42m。【江泰路站～跃进村站盾构区间】里程范围为：右线长721.71m，左线长722.287m(含长链0.577m)。【会石区间轨排井～广州新客站】盾构区间上面是密集的鱼糖群，没有管线和建筑物分布。在【江泰路站～跃进村站盾构区间】盾构区间是沿江南大道向北至跃进村站，上面建筑物密集，地层中分布着埋深不一的水管、电信、电缆、煤气管。因此，在盾构掘进中要注意对管线和建筑物的保护。二.建筑物的一般保护方案及措施1.施工中确保地表沉陷值控制在+10mm和-30mm以内。2.严格按照规划要求，将各类建筑物的倾斜和沉降值控制在规定的范围内。3.根据建筑物调查结果和地质情况，施工前对盾构施工可能引起的地表沉降做出预测，并制订通过建筑物密集区，地质条件复杂地段的技术措施。专项施工方案-3-4.严格规范控制盾构机的操作规程和工况选择，盾尾管片及时注浆充填环形间隙，减少地层损失，控制地表沉降，必要时调整浆液配合比和补注。在通过软弱土层时，采用土压平衡模式掘进。5.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。制订应急措施和备用方案，根据监测结果确定应急措施和备用方案的实施与否。三.管线的一般保护方案及措施在施工过程中对地面管线主要采取以下监测保护措施：1.加强地面沉降监测，尤其要对沉降敏感的重要管线（混凝土管、光纤、电缆、煤气管等）布点监测，并根据观测结果调节观测的重点和频率；及时反馈指导施工，调整掘进参数。2.当施工中监测分析到某些重要管线可能受到损害时，将根据地面条件，管线埋深条件等因素采用临时加固，悬吊或管下地基注浆等保护方案；3.施工期间严格控制盾构机的工况及操作参数，减少地层损失；及时注浆，减少地层变形。四.既有建筑物（构筑物）和地下管线现状调查(一)地面建筑物情况（需补充调查情况）隧道在线路方向上与建筑物关系密切、距离大约10m左右。统计沿线相邻主要建筑物分布，详见表1。表1沿线相邻主要建筑物分布表隧道与建筑物边距离高层住宅数量及长度低层住宅（商业楼）数量及长度分布情况专项施工方案-4-1.地面市政桥梁（补充调查情况）2.既有地铁与规划地铁（补充调查情况）3.人防工程（补充调查情况）(二)地下管线现状调查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.对照隧道设计图，确认在工程影响范围内现有管线分布情况。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。必要时，到现场进行人工挖孔探测。4.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。5.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。6.调查结果详见表2。表2地下直径线影响的既有管线一览表位置编号管线规格及名称数量（条）与线路走向平面位置关系里程为：YCK12+858.5～YCK13+639.5911φ150给水铸铁管1平行2φ200给水铸铁管2平行3φ300给水铸铁管1平行4φ800给水铸铁管2平行专项施工方案-5-位置编号管线规格及名称数量（条）与线路走向平面位置关系54孔200×200电信铜1平行64孔200×200（空管）电信铜1平行78孔400×200（空管）电信铜1平行815孔500×300电信铜9平行94孔400×100电信铜1平行1016孔800×200电信铜22平行1112孔300×400电信铜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的电力铜6平行181200×600的电力铜10平行五.施工对既有建筑物（构筑物）影响程度分析(一)盾构构施工影响1.施工影响范围计算盾构施工影响范围可按照Peck公式进行计算，沉降槽计算数据含义见示意图1。专项施工方案-6-Peck公式：其中：式中：v—地层损失（地表沉降容积）；Smax—距隧道中心线的最大沉降量；χ—距隧道中心线的距离；i—沉降槽宽度系数（沉降槽曲线拐点）；z—隧道中心埋深；Φ—为土的内摩擦角，对于成层土取加权平均值。2.地表隆陷变化规律根据盾构施工特点，地表变形的变化发展过程可以分为五个阶段：（1）盾构到达前盾构到达前，地表的变形取决于掘进过程中土仓压力和出土量的ivivS5.22max222exp2ixivSXβ2RSmaxi反弯点Z图1沉降槽示意图专项施工方案-7-控制，当土仓压力较大而出土量较少时，地表呈隆起状态；当设定土仓压力小而出土量大时，地表呈沉降状态。（2）盾构到达时盾构到达时，地表变形承接（1）阶段的发展。但变化速率增大。是地表隆陷的峰值段。（3）盾构通过时盾构通过时，一般情况地表会呈沉降变化；若注浆及时饱满，充填率超过200％时，会表现为隆起。（4）盾尾通过时盾尾通过时，最易发生突沉，突沉量可达30mm，若注浆及时饱满，可控制突沉，甚至上隆，但随着浆液的固结收缩而逐渐下沉。（5）后期沉降盾尾通过后，地表沉降速率逐渐减缓，沉降曲线趋于稳定。后期沉降主要是土体的固结沉降和次固结沉降，一般沉降时间较长，但沉降量也相对较小。3.盾构掘进引起的地表沉降因素盾构掘进引起的地表沉降的因素有以下几个方面：（1）开挖面土压不平衡引起的土体损失；（2）盾构蛇行纠偏引起的土体损失；（3）盾尾与衬砌环之间的空间未能及时充填引起的土体损失；（4）注浆材料固结收缩；（5）隧道渗漏水造成土体的排水固结；（6）衬砌环变形和隧道纵向沉降；（7）土体扰动后重新固结；六.拟采用的建筑物（构筑物）保护措施根据广州地区地铁建设多年的施工经验，对建筑物、构造的，保护拟定采取袖阀管注浆加固工艺处理桩基：(一)袖阀注浆施工工艺见下图2：专项施工方案-8-图2袖阀管注浆加固施工工艺流程图施工准备测量放样清除地面砼地下管线迁移注浆孔位放样钻机就位对中钻进成孔清孔灌注套壳料固管止浆下入袖阀管待凝钻进成孔压力注浆洗管下入二次注浆管封孔清面循环冲冼液配制排水废浆废浆处理钻碴外注循环系统拌浆，泵浆系统浆液配制专项施工方案-9-(二)袖阀管注浆施工方法及技术措施1.现场准确放出孔位。采用XY-1型钻机成孔，钻孔直径Φ110mm，孔深要求达到设计深度。采用清水或优质稀泥浆正循环钻进。2.下袖阀管、浇注套壳料及固管止浆（1）钻机至设计深度后，先采用清水洗孔，当洗孔结束后立即将套壳料通过钻杆泵送至孔底，自下而上灌注套壳料至孔口溢出符合浓度要求的原浆液为止。（2）依次下入按注浆段配备的袖阀花管和实管，下管时及时向管内加入清水，克服孔内浮力，顺畅下入孔底。（3）套壳料采用粘土和水泥配制，配比范围为水泥：粘土=1：1.5～1:3.5，水灰比为1:1～1:2，浆液比重约为1.5，漏斗粘度24～26s；（4）实际施工时应通过多组室内及现场试验，选取最佳配比。由于施工工期紧，套壳料要求的凝固时间和强度增长速率，应在2～10d内可灌浆。（5）袖阀外花管采用内径53mm，外径20mm的聚氯乙烯塑料管，在管子注浆段上每隔30～50cm钻一排（3～4个）孔眼，孔眼直径6mm。针对每排孔眼，在管子外面套上一段长10cm，厚1-2mm的紧贴橡皮箍并加以固定。（6）固管止浆在袖阀管外花管与孔壁之间的环状间隙处下入注浆管，在距孔口上部1m孔段压入止浆固管料，直至孔口返止浓浆为止。止浆固管料采用速凝水泥浆，水灰比为0.45。可采用水玻璃或氯化钙作凝剂。（7）待凝当套壳料和安装花管两道工序做完以后，要待凝一段时间才能灌浆。待凝时间控制在2-10d之间。（8）开环灌浆灌浆的前期阶段，使用稀浆（或清水）加压开环。在加压过程中，一旦出现压力突降，进浆量剧增，表示已经“开环”。开环后即按设计配比开始正式注浆。采用双栓塞心管进行灌浆，灌浆自下而上分段专项施工方案-10-进行，每排孔眼作为一个灌浆段，其段长为33-50cm。注浆均采用425普硅水泥按水灰比0.4-0.45配制。注浆时按先灌入稀浆后灌入浓浆的原则逐渐调整水灰比。开环压力为0.35mpa。注浆压力为0.5-0.8mpa。（9）终灌标准当地层中有了一定的注入浆量，压力1-1.5Mpa，吸浆量25L/min，稳定时间25min。每孔注完浆后，用3/4〃塑料软管长30-50m，下入袖阀管注浆孔内，泵入清水冲洗干净，以备复注。待检查孔抽检全部达标后，各孔均用水泥浆封孔，方可拆出设备结束注浆。(三)注浆施工技术措施1.灌注材料及配比用425普通硅酸盐水泥作灌注主料，确定各种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：●袖阀管套壳料水泥:粘土:水——1:1.5:1.88●固管料为单液水泥浆其配比水:水泥——1:1.5●袖阀管注浆的浆液配比水：水泥：化学浆液——0.6:1:0.2。2.质量保证措施●钻机开孔前应校正孔位对中和主轴铅直度，孔位偏差≤5cm，主轴铅直度偏差≤1%。●注浆外花管下放时须注意做好保护措施，轻提慢放，不得强压或上下窜动，以免引起花管破裂或橡皮箍脱落，造成注浆花管进浆失效。●一个孔段的灌浆作业一般应连续进行到结束，不宜中断。如因机械故障被迫中断时，应排除故障尽快恢复灌浆。恢复灌浆时一般从稀浆开始，逐渐调整至稠浆。若估计中断时间较长，应及时把袖阀外花管内水泥浆用清水冲洗干净，以便下次注浆能继续进行。●为防止浆液窜孔，可采取跳孔注浆，间隔孔作为排水、排气孔。专项施工方案-11-●若发生地面冒浆或旁孔窜浆时，可用棉线、木锲等塞紧漏浆处，并采用中断间歇注浆方法，每次注浆间歇时间为20-30min,直至达到设计要求为止。当注浆孔出现大量吃浆不止，长时间灌不结束的情况时，应检查原因，若是地下管道流失，应先行处理后才能继续灌浆。若是因层裂缝原因造成，可调整水灰比采用稠浆灌注，并采用中断间歇注浆方法，即“灌灌停停”若到此压力就发生冒浆或大量吃浆的，可在较低压力下结束。七.施工对地下管线影响程度分析本合同段管线密布，管线种类多，管道构造也各不相同，是工程施工中保护的重点。采用“允许曲线率分析法”对长管（如采用焊接接头的煤气、上水管等）与接头管（即管线采用管节构造接头）管线对地层变形适应能力进行分析，两种管线的允许曲率半径可分别按以下两式进行计算：长管：[Rp]=Ep×d/2[σp]接头管：[Rp]=Lp×Dp/[△]其中：[Rp]：管道允许曲线半径Ep：管道的弹性模量d：管道直径[σp]：管道的允许应力Lp：管节长度Dp：管道外径[△]：管节接缝允许张开量上述两式较为关键的两个值分别为管道的允许应力和管节接缝允许张开量，它们可分别依据管线类别、材质和相关的规范确定。不同类型管线的允许沉降值详见表3。专项施工方案-12