南京地鐵寧溧線DS7 TA03標 盾構側穿寧高高速橋樁施工方案 2016年8月28日 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 一 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 1 盾構法隧道施工及驗收規范 GB50446 2008 2 建筑地基處理技術規范 DBJ79 2002 3 建筑機械使用安全技術規程 JGJ33 2001 4 南京至高淳城際軌道交通祿口機場至溧水段工程詳細勘察階段機場東站 柘塘站區間巖土工程勘察報告 設計文件及相關資料 5 國家和地區的現行規范 6 我單位在南京地鐵2號線 3號線 4號線 寧和城際線的施工經驗 7 國家其他相關規范及標準 二 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 根據高架橋結構形式 高架橋樁基同盾構區間的相對位置關系和此處的水文地質條件等情況 確保盾構安全通過寧高高速高架橋 特編制此施工方案 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 盾構穿越段地層自上而下依次為 素填土 2b4淤泥質粉質黏土 3b2 3粉質黏土 4e粉質黏土混礫石 J3l 2b強風化安山巖 J3l 3b中風化安山巖 盾構頂部位于 2b4層 底部位于 3b2 3粉質黏土中 具體詳見區間地質剖面圖 盾構穿越處至上而下 地層分別為 第一層 2b2 3素填土 灰黃色 稍濕 濕 軟 可塑狀粉質黏土組成 夾植物根莖 第二層 1b2 3粉質粘土 灰色 飽和 軟 可塑 中壓縮性 無搖振反應 切面光滑 干強度中等 韌性中等 第三層 1c d3 4粉砂夾粉土 青灰色 飽和 稍密 中壓縮性 主要成份為石英 長石和云母片 夾含薄層粉土 單層厚1 3mm 分布不均 具水平層理 第四層 2b4淤泥質粉質粘土 灰色 流塑 高壓縮性 無搖振反應 切面較光滑 干強度中等 韌性中等 局部夾薄層狀粉土 偶見腐植物 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 第五層 3b2 3粉質粘土 灰色 飽和 軟塑 局部可塑 中壓縮性 無搖振反應 切面較光滑 干強度中等 韌性中等 局部夾粉土 第六層 4e粉質粘土混礫石 青灰色 飽和 稍 中密 中壓縮性 為粉細砂 夾含礫石 主要成份以石英質和硅質為主 呈次棱角狀 次圓狀 含量5 10 礫徑1 4cm 分布不均 第七層 J3L 2b強風化安山巖 青灰色 風化強烈 巖石結構大部分被破壞 礦物成分顯著變化 巖芯呈密實砂土狀 碎塊狀 第八層 J3L 3b中風化安山巖 灰色 巖芯呈碎塊狀 柱狀 節長一般為10 00 20 00cm 裂隙略發育 該基巖遇水極易軟化 風干后易崩解 采取率93 98 RQD90 96 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 地勘鉆孔平面圖布置圖 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 側穿橋樁地質剖面圖 右線 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 側穿橋樁地質剖面圖 左線 1 區間與橋樁位置關系南京地鐵寧溧線TA03標中間盾構井 明挖段盾構區間在樁號YDK2 610 YDK2 690處下穿寧高高速公路橋 跨越處高速公路橋墩編號為N45 N47 線路以盾構形式于N45 1 N45 4 N46 1 N46 4 N47 1 N47 4樁間穿過 其中N46 4橋樁與右線盾構隧道距離最小為3 193m 設計城際軌道交叉處為緩和曲線和R 650m圓曲線 左右線間距約21 6m 分兩孔穿越 線路與高速公路的平面交角為65 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 區間隧道與橋樁位置關系示意圖 N45 4 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 第三章側穿橋樁安全風險評估 一 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 通過對本項目地質鉆孔以及寧高高速橋施工圖所列地質鉆孔進行分析 橋下段盾構基本在粉質粘土層 淤泥質粉質粘土 根據本項目地勘報告顯示無搖震反應 層中通過 上覆層為粉砂夾粉土 根據本項目地勘報告顯示粉砂層為非液化層 下臥層為粉質粘夾礫石或強風化安山巖 穿越土層較為合適 地質縱斷面顯示 土層沿縱向起伏 部分段落盾構處于粉質粘土和淤泥質粉質粘土交互層處 施工中應注意隨時調整盾構機狀態 水平方向受力較為不利的是N45 4樁基礎 且與隧道最近凈距為3 285m 略大于最小凈距3 193m 因此可選取N45 4樁基礎作為基準進行驗算 二 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 2 1N45號墩樁頂豎向力計算根據相關圖紙 上 下部結構內力分析均采用平面桿系有限元程序進行 上部結構計算時先計算邊梁和中梁的橫向分布系數 采用剛接板梁法 剛性橫梁法計算取其大值 下部內力計算時 荷載橫向分布系數計算采用空間理論簡化計算 對于對稱布載 采用杠桿法計算 對于偏心布載 采用偏心受壓法計算 經計算N45號墩柱頂反力為 4450 1kN 柱高3 96m 樁頂豎向力為4566 5kN 2 2N45號墩柱頂水平力計算 二 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 柱頂水平力組合值 單位KN 二 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 2 3N45號墩樁基礎驗算1 樁基長度驗算N44 N47號墩均采用端承樁設計 嵌巖深度2 0m左右 經驗算 樁基礎容許承受豎向力14480kN 實際樁底承受豎向力4799kN 滿足要求 樁基礎與隧道凈距3 285m 樁底與隧道底的凈高約9m 樁基礎嵌巖深度2 0m左右 隧道施工對基巖有一定的擾動 一般擾動范圍為3至5倍隧道直徑 強擾動范圍根據相關研究一般取一倍隧道外徑 經計算 有效入巖深度為 2m 通過樁身基巖頂面處彎矩計算得到嵌巖深度應不小于0 76m 公路橋涵地基與基礎設計規范 規定嵌巖深度不應小于0 5m 實際嵌巖深度 2m 滿足要求 二 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 2 有限元模擬根據盾構區間與橋梁樁基的相對位置關系 對盾構隧道 橋梁樁基 地層等認真分析 把握各要素的特點 按實際情況 1 1建立幾何模型 對施工過程進行模擬時 在充分考慮實際情況的基礎上 對模型進行了一些簡化 根據Midas GTS的分析特點 對土體 注漿材料采用實體單元進行模擬 盾殼 管片襯砌 樁基采用梁單元進行模擬 由于寧高高速公路橋已經運營多年 豎向沉降 樁身壓縮等沉降均已完成 加之柱基礎為端承樁 豎向位移差值可忽略 根據 公路橋涵養護規范 墩臺頂面水平位移容許值 0 5L cm 其中L為相鄰墩臺最小跨徑 以m計 本報告中容許值為2 5cm 墩臺頂面最大水平位移為1 42cm 滿足要求 二 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 3 樁身強度驗算根據前述 樁身總彎矩最大達到881kN m 以此為依據對樁身強度進行驗算 經過計算 在樁基配筋為14根 考慮主筋截斷一半 直徑25mm的情況下 樁身裂縫和強度都滿足規范要求 彎矩容許值2294kN 三 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 盾構在施工過程中可能會對寧高高速橋產生一定的影響 施工方案可能存在的問題及對策為 1 施工前準備工作為防止盾構與其他構筑物沖突 施工前應探明穿越段其他構筑物埋置情況以及其他地下設施是否存在 施工前應對樁基礎側面土體進行加固 2 盾構穿越可能對原地面以及寧高高速橋樁基礎的影響盾構施工過程中 可能會引起原地面沉降 裂縫以及寧高高速公路橋的相關墩柱柱頂水平位移 因此施工中 應加強監測 尤其是N45 N47柱頂水平位移 原地面沉降 在穿越時 應加強監測頻率 同時合理控制掘進速度 若發生上述情況 應當立刻停止施工 并和產權聯系并會同有關技術部門論證相關的處理方案 3 根據現行公路法律法規 各種穿越公路工程施工前需辦理相關行政許可手續 施工前向相關道路管理部門提交施工備案 施工后向相關道路管理部門提交竣工資料 四 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 1 根據地勘資料 穿越段采用盾構從粉質粘土層 淤泥質粉質粘土中穿越 通過數值模擬計算 盾構穿越前后 影響范圍內樁基礎承載能力 柱頂水平位移均滿足相關要求 因此采用盾構方案較為合理 建議在施工時采用合適的措施 在穿越橋樁前對樁側土體進行加固 2 考慮到土層有所起伏 樁端持力層中風化安山巖局部破碎 且數值模擬不能完全實現全部實際情況 建議施工過程中對寧高高速橋進行全面合理的監控 并對盾構機進行即時調整 3 管片的剛度和強度宜適當提高以減少土體在應力重分布過程中的變形 四 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 4 施工中 最不利處為掘進中牙盤處 因此盾構施工中應確定合理的盾構掘進參數 加強盾構施工過程控制 施工至橋下時 應減緩推進速度 加密觀測頻率 盾構通過橋樁時 應及時進行同步注漿 盡量減少盾尾間隙 減少盾尾脫空引起的土體 樁基變形 加強二次注漿 盡可能的限制工后沉降 盾構通過橋樁時 應勤糾偏 小糾偏 減少蛇行 建議盾構機掘進前對盾構掘進外圍土體進行加固 避免掘進過程中土體失穩 5 施工時應嚴格按照相關規范 規程施工 加強隧道內通風 6 穿越工程完成后 應該在穿越工程管道埋設處設置明顯完善的保護標志 以起到良好的提醒 示意及保護作用 運營過程中應有相關人員定期巡檢 7 根據現行公路法律法規 穿越工程施工前需辦理相關行政許可手續 施工前向相關道路管理部門提交施工備案 施工后向相關道路管理部門提交竣工資料 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 第四章施工組織部署 我公司成立 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線3標項目部 經理部在現場全權代表我公司行使管理職能及履行合同的義務和權利 確保工程按期 優質 高效 安全地完成 確保施工總目標的實現 根據標段工程特點 項目經理部下設五部一室 即工程部 安質環保部 物資設備部 財務部 計劃合同部 辦公室 下轄兩個工區 一 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 一 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 南京地鐵寧溧線TA03標項目部組織機構圖 二 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 2 1施工總體安排盾構施工前 對二環路高架橋樁基及地下管線進行詳細調查 掘進過程中做好相應的監測工作 盾構掘進中 將根據地質情況的不同 分別采用不同參數進行掘進 保證安全 順利掘進 2 2施工進度計劃根據南京地鐵建設有限責任公司要求 我單位負責建設的寧溧線TA03標盾構下穿寧高高速 盾構區間穿越長度為25m 具體里程為K29 345 K29 375 計劃工期2017年01月01日 右線 至2017年01月31日 左線 盾構側穿寧高高架橋范圍內實行不間斷連續掘進 中途不停機 按每天8m掘進指標 計劃3天時間通過 側穿寧高高架橋的起止時間根據盾構始發時間確定 二 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 2 3人員配置為確保盾構機順利穿越橋樁 我方將根據掘進情況合理安排人員投入掘進施工 我方計劃采用2個班組倒班作業連續掘進 確保盾構機順利穿越橋樁 同時機械維修人員全程跟班 盾構區間擬配置2臺海瑞克復合盾構機 盾構法施工主要工種包括盾構司機 電瓶車司機 注漿工 管片安裝司機 管片拼裝 信號工 電工 司索工 機修工 蓄電池充電工等 最高峰需勞動力為172人 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 第五章施工方案 一 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 1 加固方案選擇根據橋下的地質條件和盾構隧道與高架鉆孔樁基礎的距離 決定用袖閥管注漿的方法進行改良與隔離區間隧道與樁基之間的土體 提高土層的強度 穩定性 降低其滲水性 隔斷盾構隧道施工對高架橋鉆孔樁樁基的影響 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 袖閥管注漿加固平面示意圖 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 袖閥管注漿加固剖面示意圖 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 袖閥管注漿加固剖面示意圖 一 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 2 注漿施工工藝 一 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 3 注漿方法 1 施工前對沿線管線進行調查 掌握管線的分布 類型 走向 埋深等特征 鉆孔施工前先進行管線探查 防止鉆孔時破壞管線 管線探查采用人工探槽的方式進行 如設計孔位與管線沖突 適當移動鉆孔位置避開管線 2 成孔采用XY 100鉆機鉆孔 成孔直徑為110mm 3 安裝袖閥管 灌注套殼料 4 待凝 要待孔口段止漿料凝固后才能灌漿 待凝時間控制在1天左右 5 開環灌漿 灌漿的前期階段 使用稀漿 或清水 加壓開環 在加壓過程中 一旦出現壓力突降 進漿量劇增 表示已經 開環 開環后即按設計配比開始正式注漿 一 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 6 終灌 7 補償注漿 每孔注完漿后 用 20水管插入袖閥管內 泵入清水把袖閥管內殘留水泥漿沖洗干凈 以備復注 漿管口用膠布封上 以備在隧道施工工后 地面出現沉降時 進行重復注漿 8 壓力注漿時的監測措施在注漿過程中 要密切監測地面及建筑物的沉降情況 如發現被加固建筑物有上抬的趨勢 立即停止注漿 嚴格控制注漿前后地面的上抬量不得超過10mm 9 灌注材料及配比 用42 5R普通硅酸鹽水泥作灌注主料 確定各種灌注材料的合理配比 二 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 2 1施工準備為了確保盾構機順利穿越寧高高速公路橋樁 盾構機穿越前需做好以下準備工作 1 盾構機維修保養2 物資儲備3 盾尾密封4 前期的測量工作5 監測點埋設與初始值取值 二 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 2 2設置100m試掘進段1 設置試驗段目的 研究相應地層盾構正常掘進引起的隆起和沉降變形特征 研究掘進參數對地表隆起和沉降變形的影響 摸索盾構機在該地質條件盾構姿態和管片拼裝變化規律 摸索適合于此類地質條件的同步注漿 準厚漿 配合比 研究準厚漿的注入參數對隆起和沉降的影響 研究二次注漿對地表隆起和沉降變形的影響 二 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 2 3掘進參數設置1 確定土壓力2 掘進速度3 推力4 盾構姿態控制5 盾尾油脂注入6 出渣量控制 二 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 2 4同步注漿及二次注漿1 同步注漿 同步注漿原材料 過程管理 包括原材料管理及計量管理 漿液進場驗收管理 建立嚴格的漿液進場驗收制度 指定專人對進場漿液進行驗收 并進行現場試驗 如發現漿液質量不達標立即退回 同步注漿量及注漿壓力控制 二 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 2 二次注漿同步注漿無法完全滿足沉降控制要求 需要在同步注漿的基礎上注入雙液漿 用于控制地面沉降 同時二次注漿可有效控制隧道后方來水 控制盾構噴涌 保障盾構機順利推進 二次注漿漿液配合比水 水玻璃 1 1 重量比 水泥漿水灰比 1 1 重量比 水泥漿 水玻璃漿液 1 1 體積比 按照此配比漿液凝固時間可控制在15 30S 可保證漿液填充效果 注漿量及注漿壓力注漿位置為盾尾后第5環 具體注入量根據沉降情況進行適當調整 三 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 1 監測的目盾構法施工中 影響地層變形的因素有內因和外因兩部分 其中內因包括線路的線形 盾構機的直徑 隧道覆土的厚度等規劃條件和土層的組成 各層的強度和地下水的分布等地基條件 外因是盾構機的種類 輔助施工方法 壁后注漿和施工控制狀況等施工條件 控制地面沉降 主要是對外因的控制 在盾構施工中 應通過各種監控量測手段 根據量測的結果 對盾構各種施工參數進行合理的調整 盡量減少由于開挖引起的地基沉降 避免對高速公路造成破壞 三 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 盾構隧道施工地面測點布置圖 四 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 1 值班制度在盾構穿越高速公路橋樁施工過程中 實行24小時值班制度 值班主要人員為盾構隊長 技術主管 現場副經理 安全主管等各部門負責人 穿越高速公路期間所有部門負責人一律不準請假 2 盾構掘進過程控制盾構機姿態控制是確保管片拼裝質量 避免成型隧道滲漏的關鍵 3 管片拼裝質量控制在管片拼裝過程中嚴格控制襯砌環面的平整度 環面的超前量 嚴格控制管片成環后的環 縱向間隙 管片在做防水處理之前對管片進行環面 端面的清理 然后再進行防水橡膠條的粘貼 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 第六章應急預案 在盾構機過區間寧高高速公路橋施工前 通過采取相應的技術保障措施 實現對風險的控制 防患于未然 針對潛在的風險 建立完善的安全事故應急預案 盡可能地減少事故產生的損失 保證人民生命財產安全 為此 我項目部將按照應急預案的要求 結合施工實際 在編制專項施工方案的基礎上 完善相應的各種意外情況下的各類應急救援預案和詳細的匯報流程 落實應急救援需要的人員 設備 材料等資源配置 建立應急救援領導機構 明確參加搶險員工的職責和任務 健全緊急信息溝通渠道 加強單位間的協作與配合 提高協同處理突發事件的能力 一 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 2 1應急救援領導小組成員及職責根據工程風險 建立健全應急反應體系 保證工程順利進行 1 應急反應組織管理機構以應急救援領導小組為基礎 成立應急反應指揮部 下設應急處理工作小組 應急處理技術組 應急處理監測組 應急處理物資設備組 應急處理保衛組 并組建搶險突擊隊 義務消防隊和醫療救護隊等 2 應急救援領導小組成員應急救援領導小組成員名單 組長 鄧向平副組長 茍浩洋 王紅明 姜青松 谷永賽成員 項目部各部門負責人 盾構隊各部門負責人 班組負責人 二 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 3 應急救援領導小組職責 1 應急救援的指揮職能 2 發生事故后立即趕赴現場 掌握事故現場情況 制定相應措施 組織力量救援 3 組織人員保護現場 及時上報南京市地鐵有限公司等負有安全生產監督管理職責的部門并視事故的嚴重情況立即撥打120等 4 召開事故分析會 做好事故的處理工作 及恢復生產工作 5 組織開展員工安全知識培訓教育 應急救援演練 配備必要的防護 救援器材 設備 并定期進行檢查維修 確保完好 6 制定本單位各項安全生產管理制度和承建項目的應急救援預案 二 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 二 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 應急組織機構圖 事故發生后 事故現場的人員應立即采取有效措施 進行全方位的搶險救援和應急處理 應急救援領導小組按照職責要求到達規定崗位 立即啟動預案 采取有效的控制措施 因識別的危險源含有共性與個性特點 現針對危險源的具體事項采取不同應急救援措施 三 中鐵十九局集團南京地鐵寧溧線TA03標項目部 為對付可能發生