参考盾构穿越三元桥施工方案&安全预案(最终)

1北北京京市市轨轨道道交交通通首首都都机机场场线线0033合合同同段段盾构穿越三元桥和机场快速路施工方案轨道交通机场线03标项目经理部2006年11月1目录第一章工程概况..................................................11.1概况......................................................11.2工程地质与水文地质条件....................................21.3工程进度安排..............................................3第二章盾构掘进施工..............................................41.1掘进出土..................................................41.2土体改良..................................................51.3同步注浆..................................................51.4管片拼装..................................................6第三章针对穿越三元桥和机场快速路盾构施工的技术措施...............71.1穿越三元桥和机场快速路施工范围的确定......................71.2提前进行地质雷达探测......................................71.3严格管理制度，做好详细的技术交底..........................71.4严格保证施工的连续性......................................71.5人员准备..................................................71.6施工过程中严格控制掘进土压力..............................81.7严格控制出土量............................................81.8严格控制盾构掘进轴线......................................81.9严格管片拼装质量的控制....................................91.10严格控制盾尾同步注浆......................................91.11严格控制二次注浆，做好洞内加固............................91.12三次补注浆加固...........................................10第四章穿三元桥及机场快速路的监测方案............................111.1监测布点.................................................111.2测量方法.................................................111.3沉降计算.................................................121.4观测频率.................................................121.5监测仪器.................................................121.6数据处理.................................................121.7信息化管理...............................................13第五章应急组织体系.............................................141.1环境安全技术管理组织体系：...............................1421.2环境安全风险点监测成果报送、处理程序.......................151.3主要联系人通讯录...........................................161.4施工单位项目部应急小组组织机构.............................161.5安全管理制度..............................................17第六章盾构施工环境安全预案.....................................191.1三元桥沉降（隆起）超标....................................191.2应急预案..................................................191.3预防措施..................................................19第七章应急物资准备.............................................211第一章工程概况1.1概况本合同段是北京市轨道交通首都机场线的控制性工程，包括东直门～三元桥区间左线盾构隧道2565.910m（k0+446.256～k3+035.537）和区间风井风道及区间3个联络通道附属结构。此段隧道起于三元桥车站西侧站端，向西穿越三元桥后，进入东外斜街，下穿亮马河桥，到达察慈小区住宅楼西南侧的盾构接收井。采用盾构法施工。盾构计划从三元桥车站西端始发，从察慈小区住宅楼西南侧的盾构接收井出洞。盾构区间隧道为圆形结构，内径5.4m，外径6.0m；在桩号K2+650~K2+700线路下穿的三元桥是机场高速、京顺路连接三环路的节点立交，各个方向的车流在这里交汇，交通繁忙。在桩号K1+934~K2+096线路下穿机场快速路，该段道路为东直门到机场的快速路，交通较繁忙。盾构隧道和三元桥基础的关系详见下图。盾构隧道和三元桥基础位置关系剖面图2盾构隧道和三元桥基础位置关系平面图盾构隧道穿越机场快速路位置关系平面图1.2工程地质与水文地质条件⑴工程地质概况本工程所在的土层，自地表以下依次为人工填土层、第四纪全新世冲洪积层。区间隧道主要穿越粘土、粉土。⑵水文地质概况3①上层滞水水位标高36.83~37.97m，水位埋深为2.60~4.00m，观测时间为：2004年6月10日~2005年5月13日，含水层为杂填土①1层，粉土层③层，补给来源为管沟渗漏及大气降水，以蒸发方式排泄；②潜水本段勘查未测到此层水，粉土④2层的状态为湿，主要接受侧向径流补给，以侧向径流、向下越流补给承压水及人工开采的方式排泄；③层间潜水水位标高为24.33~24.34m，水位埋深为16.50~16.82m，观测时间为2005年5月5日~2005年5月6日，含水层为粉土⑥2层，粉细砂⑥3层，主要接受侧向径流补给；④承压水受周围施工降水影响，本次测得该层水已不具有承压性，水位标高为16.34~19.26m，水位埋深为21.90~23.90m，观测时间为2004年6月11日~2005年5月8日，含水层为圆砾⑦层，中粗砂⑦1层，粉细砂⑦2层，主要接受侧向径流补给，以侧向径流、向下越流补给承压水及人工开采的方式排泄；⑤承压水本场区的该层承压水水头标高为10.64~12.57m，水位埋深为27.90~29.60m，水头高度为4.10~5.10m，观测时间为2005年5月5日~2005年5月8日，含水层为圆砾⑨层，中粗砂层，粉细砂层，粉土层，以侧向径流、向下越流补给承压水及人工开采的方式排泄；盾构穿越的地层为粘土、粉土层。1.3工程进度安排1、左线开始盾构掘进时间：2006年10月15日；2、左线盾构掘进完成329m，到达穿越三元桥施工范围：2006年11月下旬；3、左线盾构完成穿越三元桥范围：2006年12月初。4第二章盾构掘进施工本合同段选用的土压平衡盾构机，是推进时靠由刀盘切削下来的土体经改良，使开挖面地层保持稳定的一类盾构，其工作原理如图2-1。图2-1土压平衡工作原理示意图盾构推进时，前端刀盘切削土层，切削下来的土体进入密封土仓，当土仓内的土体足够多时，可与开挖面上的土、水压力相抗衡，使开挖面地层保持平衡。盾构设有螺旋输送机，由其将渣土排送到土箱，运至地面。螺旋输送机的排土口上装有滑动闸门或螺旋式漏斗，以控制出土量。在盾构掘进过程中向开挖面加压灌注水、粘土、膨润土、高浓度泥水、泥浆和泡沫等，同时靠刀盘和搅拌翼混合搅拌切削下来的土体，使之具有止水性、流动性。使得切削下来土体能够顺利排出，又能提供压力，与开挖面的水、土压保持平衡，使开挖面保持稳定的目的。为有效的控制地面沉降，必须保持盾构掘进面的稳定。加泥式土压平衡盾构机是通过调节推进速度、螺旋输送机的转速来控制土仓内泥土形成的压力，以平衡掘进面地层的水土压力，同时一边掘进一边出土。盾构正常掘进施工工序如下：1.1掘进出土盾构机各系统试运转确认正常后即可进行正常掘进，首先向盾构土仓中加入一定数量的泥浆、泡沫或泡沫与泥浆的混合液，转动刀盘，按照已确定的土压及加泥加泡沫的量进行控制，确定土压为设定值，螺旋输送机的控制方式定5为自动，这样螺旋输送机即可根据盾构刀盘土仓内的土压自行调节转速，始终保持土仓内的土压尽量稳定，掘进排出的土装入土箱由电瓶车运输至工作井，再由工作井处的门式起重机将土箱吊至地面的集土坑中，用装载机或挖掘机将土装入土车外弃；1.2土体改良盾构司机操作盾构机掘进时，随时观察刀盘螺旋输送机的扭矩及螺旋输送机排出的土的状态（即塑流性），对泥浆、泡沫的加入量进行调节控制，始终让刀盘及螺旋输送机油压保持正常的数值；盾构施工中加泥加泡沫的数量与土质有着极大的关系，一般说来在粘土、粉质粘土中掘进加泥的数量不需要太多且加泥的浓度也不要太大，因为粘质土自身有比较强的造泥能力，故对加泥的数量和浓度要求不高，土的粘性不是太强时基本上不需要加泡沫即可以使土体的塑流性得到较大的改善，保证掘进的正常进行；在砂层或卵石层中掘进时，由于土质的原因地层的空隙率较大，地层的漏失较为严重，且土自身不具有造泥性，故对加泥和加泡沫的数量及质量要求较高，通常在掘进时应适当地加大泥浆的浓度，并根据出土的情况适量的加大加泥的数量，另外在泥浆中适当的加入泡沫，可以较好的改善土体的塑流性，使得盾构前方土压保持稳定，较好的控制地面的隆陷。1.3同步注浆壁后注浆采用同步注浆系统，此区域盾构施工采用四点注浆，来控制成型隧道的质量。注浆压力调为3.5bar-4bar，注浆时一定要确保注浆压力，直到地层注满为止。在每环管片拼装结束后，必须进行补浆，在盾尾压力达到设定压力后并维持相对稳定后，方可进行下一环的施工。且为缩短浆液凝结时间将浆液改为水泥砂浆，配比为将原配比中的粉煤灰更换为水泥。根据掌握的反馈信息及时调整浆液的配比，使浆液的配比更科学、更合理。为保证浆液的质量，要对制备浆液的原材料进行严格控制，要定期测定浆液的坍落度、粘性、离析率、凝结时间、抗压强度等。61.4管片拼装推进一环完成后，拼装管片，首先测量盾构与管片之间以及管片与设计轴线的关系进而确定管片的拼装角度，然后方可拼装。7第三章针对穿越三元桥和机场快速路盾构施工的技术措施根据影响盾构掘进地面沉降控制的因素，在我单位盾构穿越三元桥施工过程中，严格控制各项指标，确保沉降控制在允许的范围内。具体控制措施如下：1.1穿越三元桥和机场快速路施工范围的确定根据盾构穿越三元桥区段的覆土深度，考虑土体的内摩擦角，盾构开挖对周围土体的影响范围为50m，即在距离三元桥50m和穿过三元桥50m范围为盾构穿越三