西安地铁三号线TJSG-12标胡家庙站~石家街站区间盾构施工过陇海铁路专项施工方案汇报

西安地铁三号线TJSG-12标胡家庙站~石家街站区间盾构施工过陇海铁路专项施工方案汇报北京住总集团有限责任公司西安地铁三号线TJSG-12标项目经理部一、工程概况二、施工部署三、专项施工方案四、监控措施五、应急预案汇报内容一、工程概况一、工程概况西安地铁三号线TJSG-12标包括一站两区间，为胡家庙站、胡家庙~通化门区间和胡家庙~石家街区间。区间穿越三条地裂缝（f3、f朝阳门和f4）和陇海铁路线。施工工法有明挖、盖挖、盾构和浅埋暗挖施工等。f朝阳门f3地裂缝f4地裂缝陇海铁路•1.1、胡家庙~石家街区间隧道简介•胡家庙~石家街区间位于西安市东二环金花北路地下，区间从胡家庙站站前盾构始发井起，沿金花北路地下向北，穿越华清立交、陇海铁路及西安火车东站后到达石家街站。•胡~石区间线路总长1251.557m。其中盾构区间单线盾构区间起迄里程为YDK32+106.823~YDK32+881.475（ZDK32+201.892~ZDK32+842.501），右线全长774.652m，左线全长640.609m。•1.2、盾构隧道与陇海铁路关系•胡家庙~石家街区间盾构下穿陇海铁路线被定为特级风险工程，其中区间在里程YDK32+600~YDK32+878.368处左线以R=800m半径、右线以R=500m半径曲线下穿陇海铁路线和整备所、旁穿东二环金花隧道，盾构区间隧道穿越陇海铁路处长度约为270m,洞顶覆土12.55~14.13m，洞顶土层主要为杂填土、素填土、新黄土、饱和黄土、古黄土。盾构隧道与陇海铁路线平面、剖面关系图见图1~图4：图1、胡~石区间盾构隧道平面图1图2、胡~石区间盾构隧道平面图2图3、盾构隧道与陇海铁路平面关系图R=800mR=500m金花隧道图4、盾构隧道与陇海铁路剖面关系图5、盾构隧道与陇海铁路、金花隧道剖面关系胡家庙~石家街盾构区间除了下穿陇海铁路，同时还旁穿东二环金花隧道，金花隧道覆土2.5~4m，宽度约34m，盾构隧道埋深12~14m，与金花隧道平面距离约25~42m（其中左线最小距离25m，右线最小距离28m）。左线右线•1.3、工程地质及水文地质情况•1、地形、地貌•胡家庙~石家街区间场地地面高差较大，需穿越陇海线铁路场区，除东二环下隧道段以外，地面高程介于400.36~408.13m。本区间由南向北依次跨越槐芽岭黄土梁、莲花池洼地、劳动公园黄土梁及八府庄洼地地貌单元、f3、f朝阳门地裂缝从本区间穿过。•2、工程地质•胡家庙~石家街区间：拟建区间50m深度内场地内地层为：地表分布有厚薄不均的全新统人工填土（Q4ml）；其下为上更新统风积（Q3eol）新黄土及残积（Q3el）古土壤，再下为中更新统风积（Q2eol）老黄土，再下为冲积（Q2al）粉质粘土、粉土、细砂、中砂及粗砂等。区间隧道穿越土层主要为新黄土、饱和软黄土、古土壤、老黄土、粉质粘土。•3、水文地质条件•胡家庙~石家街区间地下潜水稳定水位埋深5.20~14.00m之间（部分地段高差变化大）地下水高程介于392.24~397.33m，年变幅2m左右，砂层顶面最小埋深为20.2m（在地裂缝浅埋暗挖段内），揭露的最大厚度9.3m，该层为主要含水层，是地下水径流的主要通道。杂填土新黄土饱和软黄土古土壤老黄土粉质粘土砂层砂层盾构隧道上方主要为新黄土和饱和软黄土，穿越地层主要为老黄土，含有少量古土壤和砂层，地下水位位于隧道上方2.5m处，采用土压平衡式盾构机能有效的控制地表沉降。•1.4、地下管线•胡家庙~石家街盾构区间由于线路设计，避开了大部分沿线地下管线，隧道上方主要有自来水管和污水管，埋深分别为1.8m和1.5m，盾构施工前将进一步核实隧道与管线的距离，针对不同的管线制定相应的预案及施工措施，确保管线及隧道安全。二、施工部署•总体施工计划•胡家庙~石家街盾构区间拟采用两台日本小松土压平衡盾构机进行盾构施工。•其中右线盾构机计划于2015年5月在胡~石区间右线盾构接收井进行反向始发，由北向南进行掘进；左线盾构机计划于2015年6月在胡~石区间盾构始发井下井始发，由南向北进行掘进。区间穿越陇海铁路段长度为270m，按照6-8环/d的进度，计划穿越陇海铁路线时间为25~30天。三、专项施工方案原专家论证会专家意见执行情况•2012年10月24日召开了西安地铁三号线下穿陇海线铁路设计、施工方案专家评审会，根据《西安地铁三号线下穿陇海线铁路设计、施工方案专家评审意见》:•1、进一步优化了试验段的位置、长度，在进入金花隧道前完成实验，确定相关参数；•2、补充了沉降分析计算，根据计算结果确定对既有铁路设施的加固措施；•3、加强与铁路设备管理单位沟通，确定监测控制值，优化监测方案；•4、补充完善应急预案；•5、补充西安东客车整备所与地铁隧道的相互关系，进一步完善设计、施工方案。盾构机设备性能情况•我项目部拟采用两台日本小松TM614PMX土压平衡盾构机用于穿越陇海线，两台盾构机为2008年购置的，成功穿越了永宁门-钟楼-北大街古文物保护区，并成功穿越了长安县潏河一级阶地的砂卵石地层，适应性良好。•目前已经对穿越陇海线的盾构机及后配套设备进行了一年的维修保养，其运行状况良好。•项目部预备了一批易损件和零部件，作为安全储备。以备不时之需。•在穿越陇海线期间，由我集团公司派驻现场工程师和日本小松专家会在现场指导工作。•根据本段盾构区间的工程地质和水文地质条件，考虑到盾构过陇海铁路线为西安市地铁三号线特级风险源，结合设计图纸及设计意图，我方决定采用理论支持和实际经验相结合的方式对盾构施工进行指导，确保施工安全。•理论支持方面，我项目部除了与中铁隧道院等相关设计单位积极沟通外，已与西安科技大学土木工程学院联合进行研究，利用peck公式法得出盾构在本地层掘进中引起的沉降分析，利用FLAC3d数值计算法进行数值模拟预测，为盾构施工提供一定的理论支持。•根据西安地铁三号线一期工程线路《胡石区间第一分册盾构隧道施工图》及《整备所施工图》，胡石区间盾构隧道下穿陇海线及西安东客车整备所段建（构）筑物风险源主要分为六类：•1、下穿陇海铁路上、下行线及5条取送线；•2、下穿车辆18临修线及14条整备线；•3、下穿C2整备棚边跨独立基础群；•4、侧穿C1整备棚承台桩基；•5、下穿陇海线沿线接触网立柱；•6、地面光（线）缆、给水井及管道。•3.1、盾构隧道与陇海铁路上、下行线及5条取送线相对关系盾构隧道与陇海铁路上行线及3条取送线纵断面图盾构隧道与陇海铁路下行线及2条取送线纵断面图•施工前对陇海铁路上、下行线及取送线进行加固处理，处理方法是：在地铁与陇海铁路交叉范围的右线两侧30m及左线两侧30m范围内采用扣轨的方法进行加固。加固前预先与铁路工务部门联系，将盾构区域内的线路预抬高并对线路进行顺坡处理。•盾构通过时应保持匀速不停顿一次通过；预先对钢轨、扣件、道床、接触网支架及电杆等进行全面检查，确保措施到位、轨道结构状态稳定，列车通过施工段时应限速为35Km/h。•施工期间根据地层沉降变形情况，加强监测，根据监测反馈信息，调整盾构机施工参数，对于沉降速率及累积沉降量等的监测控制应包括预警值、报警值、极限值。如沉降达到报警值，则采取地面跟踪注浆和道床加固措施，控制地层沉降。•3.2、盾构隧道与车辆18临修线及14条整备线关系；•盾构隧道平面上左线隧道以曲线形式（曲线半径R=800m）下穿上述铁路线路（共6条股道），与上述线路平面大角度相交，交角为80°~62°；右线隧道以直线+曲线形式（曲线半径R=500m）下穿上述铁路线路（共7条股道），与上述线路平面大角度相交，交角为67°~82°。左、右线间距约98m~110m。•区间盾构隧道结构为圆形，半径为3.0m。该段区间隧道拱顶覆土约12.6~14.1m。盾构隧道通过地层为古土壤及老黄土。该段平水位期地下潜水稳定水位埋深为10.9~12.0m。•新建整备所位于陇海线上、下行线之间，其中，左线隧道下穿新建C3临修库１条临修线（辆18）及C1整备棚8条室内整备线及6条室外整备线；右线区间隧道下穿C1整备棚室内8条整备线及6条室外整备线。1、18条临修线整体道床详图2、棚内整备线混凝土柱式检查沟详图3、棚内整备线钢柱式检查沟详图•整备线及临修线列车运行最高时速为5km/h。《整备所施工图》中提出“依据轨道扣件调整要求，柱式检查坑不均匀沉降控制在20mm以内”。•（3）安全防护措施•根据西安地铁一、二号线施工经验，盾构隧道施工地面沉降控制值一般为10mm。为确保运营安全，整备所内构筑物设计时即对其基础采取必要的预加固措施；地铁盾构隧道施工中制定了应急处理措施，并对施工参数实行严格的动态控制，确保上述铁路线路满足安全使用防护要求。•预加固措施：《整备所施工图》中，对所有整备线及临修线地基进行加固：垫层以下采用3:7灰土换填，厚度2m，每边宽出基础边缘1.0m，分层夯实。换填后地基承载力fak≥180kpa。基础整体刚度得到了增强。•应急处理措施：采用地表垂直注浆补偿地层损失。①预埋注浆管采用φ42，壁厚3.5mm的无缝钢花管；②在临修线及整备线基础之外0.1m处沿基础纵向按1m间距布设，两侧呈梅花形布置；③注浆管长度从路基至临修线及整备线基础以下2m。④根据监测数据，一旦超过报警值（允许值70%），则立即进行跟踪注浆，浆液采用1：1水泥-水玻璃双液浆。•3.3、盾构隧道与C2整备棚边跨独立基础群关系；•C2整备棚边跨为单层排架结构，内设桥式吊车。根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）5.3.4条相关规定，整备棚基础地基变形允许值如表1。变形特征地基土类别中、低压缩性土高压缩性土工业建筑相邻柱基的沉降差框架结构0.002l0.003l砌体墙填充的边排柱0.0007l0.001l当基础不均匀沉降时不产生附加应力的结构0.005l0.005l单层排架结构（柱距为6m）柱基的沉降量（mm）（120）200桥式吊车轨面的倾斜（按不调整轨道考虑）纵向0.004横向0.003注：①表中数值为建筑物地基实际最终变形允许值；②l为相邻柱基的中心距离（mm）；③倾斜指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；预加固措施：《整备所施工图》中，对所有C2整备棚边跨独立基础地基进行加固：垫层以下采用3:7灰土换填，厚度2m，每边宽出基础边缘1.0m，分层夯实。换填后地基承载力fak≥180kpa。基础整体刚度得到了增强。应急处理措施：采用地表垂直注浆补偿地层损失。①预埋注浆管采用φ42，壁厚3.5mm的无缝钢花管；②在整备棚边跨每处独立基础之外0.1m处沿基础周边按1m间距布设；③注浆管长度从路基至临修线及整备线基础以下2m。④根据监测数据，一旦超过报警值（允许值70%），则立即进行跟踪注浆，浆液采用1：1水泥-水玻璃双液浆。•3.4、盾构隧道与C1整备棚承台桩基关系；•C1整备棚由于使用要求，上部结构跨度较大，立柱底部荷载相应较大，基础形式采用多桩承台。国铁设计部门充分考虑了地铁盾构隧道通过要求，在整备棚基础布置时，尽量将桩基远离后建地铁区间盾构隧道。根据西安地铁3号线一期工程《胡石区间第一分册盾构隧道施工图》以及《整备所施工图》，C1整备棚基础距离左线盾构隧道最近处为3.3m（盾构隧道管片外皮距离1三桩承台基桩中心，基桩半径为0.9m）；C1整备棚基础距离右线盾构隧道最近处为2.94m（盾构隧道管片外皮距离1四桩承台基桩中心，基桩半径为0.9m）。隧道结构与C1整备棚承台桩基相对关系详见附图•根据工程经验，盾构隧道施工过程中不会使桩侧摩阻力有损失。盾构隧道施工对C1整备棚桩基承载力影响不大，理论上可不需要采取预加固措施，施工中应加强盾构施工管理及参数控制。3.5、盾构隧道与陇海线沿线接触网立柱关系•陇海铁路上、下行两侧各有一排（共计四排）接触网立柱，布置间距不等，约20~70m，一般为40ｍ左右。据了解，接触网立柱基础一般为独立基础。在盾构施工引起的沉降槽（自线路中线两侧各宽20m）范围内，共有11个接触网立柱基础。区间施工沉降槽范围内陇海铁路沿线接触网立