盾构下穿建筑物专项施工方案

珠三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段施工18标盾构下穿建筑物专项施工方案中铁十五局集团有限公司1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珠三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段施工18标盾构下穿建筑物专项施工方案中铁十五局集团有限公司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,珠三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段施工18标盾构下穿建筑物专项施工方案中铁十五局集团有限公司3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珠三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段施工18标盾构下穿建筑物专项施工方案中铁十五局集团有限公司4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，也与基岩的珠三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段施工18标盾构下穿建筑物专项施工方案中铁十五局集团有限公司5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，收集相关资珠三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段施工18标盾构下穿建筑物专项施工方案中铁十五局集团有限公司6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。