地铁区间过既有线专项施工方案-.09.08

站区间下穿既有线安全专项施工方案目 录1 编制依据及原则41.1 编制依据41.2 编制原则42 工程概况42.1 地理位置及周边环境42.2 朝东区间下穿既有线段概况42.3 既有二号线哈哈站概况52.4 新建区间与既有站关系62.5 工程地质62.6 水文地质62.7 既有线控制标准及保护措施72.7.1 下穿既有2号线哈哈站主体变形控制标准72.7.2 下穿既有线沉降点初始值的确定82.7.3 既有线设计保护措施82.8 过既有线段降水设计103 工程重、难点分析113.1 确保无水施工是下穿工程的最大难点113.2 确保既有结构沉降不超标是下穿工程的又一大难点123.3 确保防水质量是下穿工程的施工控制重点124 过既有线总体施工方案124.1 施工总体方案124.2 施工顺序及步骤135 过既有线主要施工方案155.1注浆方案155.1.1注浆工作室175.1.2浆液选择175.1.3工艺选择195.1.4袖阀管注浆195.1.4.1施工工艺195.1.4.2施工方法215.1.5深孔注浆235.1.5.1深孔注浆235.1.5.2施工方法245.1.6 小导管注浆275.1.7 施工要点及注意事项285.2 隧道下穿既有线段施工流程及工艺285.2.1 施工流程285.2.2 千斤顶施工工艺295.3 隧道施工工艺315.4 回填注浆及补偿注浆345.5 防水施工345.6 衬砌施工355.6 安全注意事项及保证措施356 工期安排366.1 下穿既有线工期安排366.2 主要作业指标367 监测方案368 工程环境保护措施368.1 施工现场保护措施368.2 既有线保护措施378.3保护措施378.4 施工配合379 施工对工程环境的影响预测3810 专项预案3810.1 过既有线危险源分析3810.2 预案内容3810.2.1 施工过程中沉降值达到报警值时的预案3810.2.2 对沉降超限的应急响应3910.2.3 对施工掌子面突发性塌方的应急响应4010.2.4 对地下水害的应急响应4010.2.5 对千斤顶失效的应急响应4110.2.6 对既有线结构出现裂缝的应急响应4110.2.7 对既有线轨道变形超限的应急响应4211 应急预案4211.1 应急准备4211.1.1 组织机构4211.1.2 管理职责4211.1.3 实施机构4411.1.4 设备物资配置4411.1.5 应急专用资料4411.2 应急预案培训与演练4411.2.1 安全培训及交底4411.2.2 应急预案的定期检查完善制度4511.2.3 组织应急演习4511.3 事故调查程序4611.3.1 现场处理4611.3.2 事故事实材料的收集4611.3.3 善后事宜处理4711.4 纠正与完善4711.5 应急领导小组联系表4711.6 应急预案工作流程图47 31 编制依据及原则1.1 编制依据1、北京地铁6号线一期工程设计图纸 哈哈站哈哈站区间第一分册结构工程下穿2号线哈哈站专项施工图；2、根据目前施工情况和工期的要求；3、现行国家、行业相关技术规范、要求、标准及北京市有关安全、质量、工程验收等方面的地方性法规和行业标准、法律和法规；4、我施工单位现有的施工技术、施工管理和机械设备配备能力；5、我单位在北京地铁5号线崇文门站及地铁4号线宣武门站过既有线及其他类似工程的施工经验。1.2 编制原则1、严格贯彻“安全第一”的原则，确保既有线车站的结构安全和既有线的正常运营；确保地铁乘客的安全和施工人员的安全。2、要在施工中特别强调时空效应的影响，合理加快施工进度，及时支护、及时量测、及时反馈、及时修正，必须突出一个快字，强调左右线施工对称性；另外，控制沉降的关键是提高初支的刚度，注重千斤顶的顶升时机及工艺完善，采取多次注浆，并在施工中严格纪律、严格管理、严格工艺。3、加强运营线路的不间断监控量测，施工中根据监控量测值进行背后回填注浆和补偿注浆，确保满足既有线沉降标准要求，将既有线影响降到最低。4、确保工程质量和工期。5、坚持优化技术方案和推广应用“四新”成果，加强科技创新和技术攻关，应用新技术，新材料、新工艺、新设备，确保工程全面创优。2 工程概况2.1 地理位置及周边环境区间自6号线哈哈始沿哈哈外大街向东敷设，下穿既有线段位于哈哈外大街西段，紧邻二环路哈哈桥，区间南侧紧邻外交部，北侧紧邻中石化大厦。该段道路交通特别繁忙。2.2 朝东区间下穿既有线段概况朝东区间标准断面采用马蹄形断面，下穿既有线段总长62m，采用平顶直墙断面，CRD工法施工。初支及二衬结构断面见图2-1、2-2。图2-1 过既有线段区间初支断面图图2-2 过既有线段区间二衬断面图2.3 既有二号线哈哈站概况既有二号线哈哈站位于东二环哈哈立交下，南北向设置，全长141.18m，宽22.7m，底板高程为24.142m。车站为1973年施工，主体为三跨矩形框架结构，横向柱距7.2m，纵向柱距5.0m，单层段与双层段总高均为11.00m；底板厚1.3m，侧墙厚1.1m，顶板厚1.5m，中柱为直径1.2m的C30混凝土圆柱；每25m设置一条变形缝，共设有4道沉降缝，将车站分成5段。轨道采用整体道床，道床为外露混凝土结构，龄期均大于1万天。哈哈站哈哈站区间左、右线垂直下穿既有2号线哈哈站，下穿范围既有线结构位于同一段变形缝内，区间结构与既有线底板垫层底之间密贴，底板垫层厚度0.225m。既有哈哈站结构形式见图2-3。图2-3 地铁二号线哈哈站示意图2.4 新建区间与既有站关系区间隧道下穿既有线段结构与既有线剖面关系见图2-4。图2-4 区间隧道下穿既有二号线哈哈站剖面关系图2.5 工程地质本段区间隧道穿过的岩土层为圆砾卵石层、中粗砂1层、粉质粘土层、粘土1层、粉土2层、圆砾卵石层、和粉细砂2层。围岩分级为级。本段区间隧道既有线东西两侧主要位于粘土层，局部为碎石土，围岩稳定性较好；隧道中段上半断面为砂土和碎石土，下半断面为粘性土，在地下工程施工扰动下，容易使砂层中的颗粒流失，造成地层损失，从而使砂层和土层发生离层现象，形成空洞，造成洞壁坍塌。2.6 水文地质根据地质勘查实测资料，本段线路赋存三层地下水，地下水类型分别为潜水（二）、承压水（三）及承压水（四），地下水详细情况见表2-1。地质纵剖面见图2-5。潜水（二）、承压水（三）水位位于本段区间隧道结构底板之上。潜水、承压水含水层水量补给较充分，且含水层透水性较好，区间结构大部分位于承压水含水层内，区间施工前需进行降水。表2-1 地下水水位特征地下水性质水位（水头）埋深（m）水位（水头）标高（m）观测时间含 水 层 岩 性主要含水层渗透系数（m/d）潜水（二）15.018.322.4323.412008.5圆砾卵石层6070承压水（三）19.4123.216.3321.422008.5圆砾卵石层、中粗砂1层、粉细砂2层100110承压水（四）22.2319.392008.12圆砾卵石层、中粗砂1层、粉细砂2层图2-5 区间下穿既有线地质剖面图2.7 既有线控制标准及保护措施2.7.1 下穿既有2号线哈哈站主体变形控制标准（1）结构底板与轨道沉降区间隧道施工阶段累计最大沉降为2.5mm（含降水引起的沉降）。轨道及结构沉降控制值示于表2-2。表2-2 轨道及结构分施工阶段控制指标/mm施工阶段控制值预警值警告值重点监测部位区间隧道施工阶段-2.51.82.0车站底板（2）沉降缝两侧不均匀沉降或隆起的控制沉降缝两侧的结构段最大沉降值不均匀沉降差2.0mm，每天沉降或隆起变形增量不超过1.0mm，每天沉降缝最大变形控制值为1.0mm。（3）控制地表沉降不超过5mm。（4）沉降变形控制指标分解 结合地铁安全性评估报告的分析预测，对既有地铁沉降变形控制指标按本区段隧道施工段进行分解，以便于现场及时发现问题及时处理。 分解要求如下： 1）完成注浆作业区临时封端墙施工时，变形累计值0.4mm 2）完成长管超前注浆作业后，变形累计值0.4mm 3）隧道外半侧下穿地铁段二衬施工完成后，变形累计值2.0mm 4）隧道内半侧下穿地铁段二衬施工完成后，变形累计值2.5mm2.7.2 下穿既有线沉降点初始值的确定在既有线影响范围内的降水井施工前，由我单位监测部门会同第三方监测单位共同测量并确定既有线降水前沉降的初始值；在下穿既有线前，由我单位监测部门再次会同第三方监测单位共同测量并确定既有线施工前沉降的初始值，同时确认施工前降水引起的沉降值，保证过既有线施工全过程总沉降值在控制范围内。2.7.3 既有线设计保护措施1、保护方案区间下穿既有2号线车站属特级环境风险，区间正线下穿既有哈哈站主体风险工程，设计采取的保护方案如下：1）施工前对既有线车站进行检测、评估，确定变形控制标准；2）采用平顶直墙断面，初支与既有线底板密贴，CRD法开挖，开挖步距0.5m；3）开挖隧道阶段开挖轮廓外进行长导管深孔注浆预加固地层；4）初支安置千斤顶，通过千斤顶控制既有线车站沉降；5）施工过程中对初支背后进行多次补注浆；6）对既有线轨道进行防脱轨防护及远程实时监测。2、保护措施下穿既有线应确保以无水施工为前提，施工前必须进行降水（承压水）并达到效果，并在区域降水稳定后方可进行下穿既有线段施工。下穿既有线过程中，区间隧道施工采取的主要保护措施有：1）隧道开挖前，在扩大段内按注浆设计要求进行超前注浆加固周边地层及开挖面土体，要求加固后的开挖面土体无侧限抗压强度达到0.5MPa，周边土体加固区达到1.0MPa。2）在进入本段隧道之前，须提前进行注浆工艺及注浆效果试验，以进一步确定和修正各项注浆参数。3）注浆浆液：拱部开挖轮廓线外采用水玻璃+磷酸+乙二醇化学浆；侧墙、底板开挖轮廓线外采用硫铝酸盐水泥+XPM+硫酸铜+明矾；开挖轮廓线以内采用水泥-水玻璃双液浆+XPM。4）各洞室施工应连续作业，尽早封闭成环，缩短掌子面暴漏时间。5）各洞室初支成环后，及时进行全周初支背后注浆，注浆压力控制在0.3MPa， 注浆管布置间距：顶板0.5m(环向)x0.5m(纵向)、侧墙及底板1.0m(环向)x1.0m(纵向)，施工过程中根据既有线沉降情况，进行多次注浆。6）按设计要求布设千斤顶，格栅采用型钢钢架，并在上层洞室封闭成环后，施加30t预顶力，按5t逐级加载，下层洞室封闭成环后，再根据既有线沉降监测情况，随时调整千斤顶顶力，及时有效控制既有线车站沉降。7）1、2洞室贯通后，应立即进行外侧侧墙及部分顶底板的二衬浇筑，形成对既有线的支撑。8）3、4洞室开挖前，沿1、2洞室侧壁打设径向注浆管对侧壁土体进行补充注浆。9）隧道下穿既有线车站结构时，应将既有线车站底板垫层底以下土体全部挖除，并采用喷射混凝土及初支背后注浆等措施填满空隙，使其与既有线车站底板垫层底密贴，保证二者刚性接触。10）千斤顶最大顶力不超过80t，行程不小于100mm，千斤顶应具备单独顶升和整体协同顶升的功能，施加顶力时按5t分级逐级加载。11）1、2洞室贯通后，应结合监测数据及既有线结构的实际反应，进行一次分析评估，以完善隧道剩余部分施工的技术措施。对既有线车站道床及轨道应采取的措施：1）区间影响范围轨道纵向125m（5个施工段）进行防护。2）增设绝缘轨距拉杆，以增加左、右股道钢轨的整体性； 3）增设防脱护轨，以消除列车脱轨危险； 4）制订周密的监测方案，对轨道及结构变形实行实时监测。对钢轨、扣件及道床等进行全面检查和维护，确保轨道结构状态稳定；5）通过实时监测，一旦发现结构变形超过控制标准值的70%，应尽快与施工方联系调整施工方法，超过控制标准值的80%，停止施工。2.8 过既有线段降水设计下穿既有线段为降水区，该段区间处于哈哈桥路堑下方横穿2环路，四周为哈哈桥环岛道路，交通流量大，并且在哈哈桥东侧存在一条13.5m宽盖板河，因此仅在哈哈桥路堑局部范围内存在布设降水井条件，布设降水井数量也存在限制。降水工区仅控制承压水，不考虑疏干潜水，防止既有线两侧回填区域因失水导致沉降。对于潜水（二）层需要采用洞内阻水方案。降水井平面布置见图2-6，降水井结构设计见图2-7。图2-6 下穿既有线段降水平面布置图图2-7 降水区降水井结构设计剖面图3 工程重、难点分析3.1 确保无水施工是下穿工程的最大难点根据地质剖面图（如图2-5所示），区间结构均处于地下水位之内，且大部分位于承压水层内。结构底板处地基土大部分为砂层，隧道结构大部分处于粉质粘土层，若降水效果不好，隧道仰拱难以成环，饱和的粉质粘土层自稳性很差，拱顶及掌子面容易出现坍塌。下穿既有线为降水区，该区段为防止既有站沉降未考虑对潜水（二）层进行疏干，仅能控制承压水（三）水位。对于既有线两侧圆砾卵石回填层内的潜水，不能采取降水处理，否则降水引起的地层沉降将很大，威胁既有线车站的安全。故降水区对潜水（二）不考虑降水，采取洞内阻水方案。因此，在区间下穿段施工时，考虑在对“潜水二”不实施降水的情况下，如何完成此段的区间施工，既要保证区间的自身安全，又要保证既有2号线哈哈站的安全是本区间的重要难点。在只降承压水不降潜水的前提下，隧道下穿既有线段施工，必须合理选用适合的堵水方案，确保堵水效果。应对措施：1、施工前进行降水措施，保证水位位于施工面以下；2、下穿既有线段施工前进行超前注浆止水、加固，确保下穿既有线段无水作业。3.2 确保既有结构沉降不超标是下穿工程的又一大难点区间下穿既有线段采取顶拱与既有线垫层刚性接触、平顶直墙CRD工法通过的设计方案，平顶直墙结构本身的受力特点不利于施工期间控制结构本身的沉降变形，而CRD工法施工存在多次扰动及结构变形叠加；另外受上部运营车站动载的影响，将既有结构沉降控制在2.5mm之内，难度相当之大。设计采用初支结构设置千斤顶预顶工艺减少既有结构变形，该工艺尚处在起步阶段，工艺尚不成熟，控制既有结构沉降变形的效果很难估计。因此区间隧道下穿施工确保既有结构沉降不超标是下穿工程的又一大难点。应对措施：1、加快初支成环速度，并及时跟进初支背后回填注浆；2、安排专人协调组织千斤顶顶升作业，并定期对千斤顶设备进行维护保养，确保既有线结构的顶升效果。3.3 确保防水质量是下穿工程的施工控制重点区间下穿既有线结构采用平顶直墙形式，二次衬砌时分幅进行，底板及顶板均设有纵向竖直施工缝，同时受施工工艺要求限制，底板与侧墙间设有纵向水平施工缝，见图3-1所示。另外，根据设计要求，二衬时，分段拆除临时中隔墙，然后分段施做防水及二衬，因此防水节点多，环向施工缝多，隧道结构完成且降水停止后，结构大部分位于承压水之下，防水效果的好坏关系到工程的成败。所以区间隧道下穿既有线段施工必须把防水质量管理放在重要位置。应对措施：严格按设计要求进行施工缝处理，过程中加强防水检查，发现问题及时处理。图3-1 下穿既有线段区间结构二衬施工缝设置示意图4 过既有线总体施工方案4.1 施工总体方案1、根据设计图纸要求在下穿施工前对既有线开挖范围及其周边土体进行堵水加固; 2、CRD工法施工，首先施做既有线下穿段外侧洞室初支，待其贯通后，进行外侧衬砌施工，使其对既有线底板形成有效支撑，减小施工沉降；外侧洞室施工完成后进行内侧洞室开挖及衬砌。3、通过千斤顶顶升法及背后回填注浆对既有线沉降进行控制；4、做好施工过程中的沉降监测，制定应急预案，沉降变形达到报警值应快速反应，将过既有线施工对运营的影响降至最低。4.2 施工顺序及步骤依据现场作业条件，施工方向从1号横通道向西施工。1、施工步序（1）下穿既有车站施工前，先施工下穿段东端的注浆工作室并将下穿段开挖轮廓线外进行封堵处理，然后从注浆工作室对既有车站下方需加固范围内的土体进行超前注浆加固，兼止水帷幕，下穿段注浆加固在纵向上分两次进行，第一次加固35m，第二次加固30m，两次注浆搭接3m，注浆范围为隧道开挖线范围内及外2.04.5m范围内土层。 （2）下穿段为平顶直墙结构，CRD工法开挖，左右线对称施工。具体施工步序：1、2洞室前后错开10m，待1、2洞室封闭成环25m后，进行3、4洞室开挖，3、4洞室前后错开10m，施工中注意保持前后掌子面间距。（3）待1、2部开挖贯通后，进行1、2部衬砌；1、2部衬砌完成后，进行3、4部衬砌。图4-1 下穿既有线施工步序图1图4-2 下穿既有线施工步序图2图4-3 下穿既有线施工步序图3图4-4 下穿既有线施工步序图4图4-5 下穿既有线施工步序图5图4-6 下穿既有线施工步序图65 过既有线主要施工方案5.1注浆方案下穿既有线段加固注浆采用深孔注浆与袖阀管注浆相结合。注浆次序由下向上，纵向上分两次进行，第一次加固35m，第二次加固30m，两次注浆搭接3m，注浆前进行临时封端。第一次注浆范围为隧道开挖线范围内及外2.04.5m范围内土层，可以形成有相当厚度和较长区段之筒状加固区，能有效形成封闭的堵水帷幕。因本工程加固长度达35m，深孔注浆有效范围约15m，无法保证注浆加固质量，故将开挖轮廓线范围内35m分两次进行注浆加固，并在中间位置设置止浆墙，做法同注浆工作室，开挖轮廓线范围内注浆加固范围图见图5-15-5。图5-1 既有线下穿段第一次注浆加固范围图图5-2 既有线下穿段第二次注浆加固范围图图5-3 既有线下穿段前段注浆加固范围图图5-4 既有线下穿段既有线下注浆加固范围图图5-5 既有线下穿段后段注浆加固范围图5.1.1注浆工作室为确保注浆作业顺利进行，需要提前设置注浆工作室（见图5-6、5-7）。注浆工作室设置在下穿段之前范围。目前注浆工作室已施工完成。图5-6 注浆工作室平面图图5-7 注浆工作室剖面图5.1.2浆液选择依据设计要求并结合现场实际情况，下穿既有2号线超前止水加固注浆浆液选取如下：1、第一次注浆范围1）拱部开挖轮廓线以外（深孔注浆）：水玻璃+磷酸（掺量810%）+乙二醇化学浆（掺量35%）。原因分析：该加固区域位于既有2号线回填区域下方，可能存在滞水现象，为保证下穿既有线无水作业，减小施工中沉降，选取止水效果较强的水玻璃+磷酸+乙二醇化学浆。2）侧墙、底板开挖轮廓线以外（袖阀管注浆）：硫铝酸盐水泥+XPM（掺量12%）+硫酸铜+明矾（硫酸铜+明矾合计掺量5%）。原因分析：为保证开挖时作业面周边土体加固区达到1.0MPa，选用加固效果较好的硫铝酸盐水泥，并掺加XPM（作用：提高强度、减水、微膨胀性）、硫酸铜与明矾（作用：减水剂），加强浆液整体性能。3）开挖轮廓线以内（深孔注浆）：水泥-水玻璃双液浆+XPM（掺量12%）。原因分析：为保证开挖时作业面土体无侧限抗压强度达到0.5MPa，选取水泥-水玻璃双浆液+XPM，XPM作用：早强、减水。2、第二次注浆范围上半断面开挖面及开挖轮廓线以外（深孔注浆）：普通水泥-水玻璃+XPM（掺量12%）。原因分析：为保证下穿既有线无水作业，减小施工中沉降，选取普通水泥-水玻璃+XPM（掺量12%）， XPM作用：提高强度、微膨胀性。图5-8 第一次注浆范围浆液选择图5-9 第二次注浆范围浆液选择5.1.3工艺选择依据过既有线加固要求，确保加固后的开挖面土体无侧限抗压强度达到0.5MPa，周边土体加固区达到1.0MPa，结合现场实际情况及以往施工经验，注浆工艺选取如下：1、第一次注浆范围1）两侧及下部开挖轮廓线内：袖阀管注浆原因分析：下穿既有线段周边土体加固要求达到1.0Mpa，且本工程要求一次注浆长度达35m，深孔注浆一般约15m左右，无法满足施工要求，为保证下穿既有线周边土体加固效果，故选用加固长度较大且可多次注浆的袖阀管注浆。2）上部开挖轮廓线外及开挖轮廓线内：深孔注浆原因分析：下穿既有线段开挖轮廓线内注浆要求开挖面土体无侧限抗压强度达到0.5MPa，为更好的保证注浆加固效果，将开挖轮廓线内第一次注浆（35m）分两次进行注浆，即每段注浆长度约17.5m，选用深孔注浆。2、第二次注浆范围上部开挖轮廓线外及开挖轮廓线内：深孔注浆 原因分析：下穿既有线段开挖轮廓线内注浆要求开挖面土体无侧限抗压强度达到0.5MPa，为更好的保证注浆加固效果，将开挖轮廓线内第二次注浆（30m）分两次进行注浆，即每段注浆长度约15m，选用深孔注浆。5.1.4袖阀管注浆5.1.4.1施工工艺 复核孔位，进行编号 钻 孔下入袖阀管注入套壳料 钻机就位 注浆封闭孔口制备浆液第一次注浆第二次注浆第三次注浆，冲洗注浆管 制备套壳料图5-10 单孔袖阀管注浆施工流程机械设备进场、材料准备施作试验监测孔钻孔插入袖阀管灌注套壳料袖阀管注浆下一孔钻进注浆完成搭设脚手架平台止浆墙预埋孔口管布设孔位初支形成止浆墙压水、取芯试验结束本次注浆调整施工参数前期注浆加固总结图5-11 袖阀管注浆施工总体流程图5.1.4.2施工方法1、钻孔由专业测量人员放出注浆孔位，注浆孔布置原则：为保证注浆效果，根据浆液扩散半径（0.25m），确定注浆孔间距0.4*0.4m梅花型布设。具体见图5-125-15。图5-12 两侧开挖轮廓线外管位布设平面示意图图5-13 两侧开挖轮廓线外管位布设断面示意图图5-14 底板开挖轮廓线外管位布设平面示意图图5-15 底板开挖轮廓线外管位布设断面示意图2、下袖阀管成孔后拔出内钻杆，将袖阀管插入孔内，袖阀管末端用锥形堵头封好，防止管内被流砂堵塞。插入袖阀管时应保持袖阀管位于钻孔的中心，以便灌注套壳料时将袖阀管包裹均匀。下袖阀管时将同长度的6分塑料管一同下入孔内，作为注套壳料的管路。袖阀管下到位后将孔口用保护帽套好。3、安装导气管及封口袖阀管和6分塑料管一起下到位后将带阀门的6分钢管安装在孔口，用快硬水泥将孔口封严。6分钢管作为注套壳料时的排气孔，保证套壳料灌注密实。4、灌注套壳料钻一孔注一孔，防止发生塌孔和埋管。将配好的套壳料用PW-120泥浆泵压入6分塑料管，套壳料会从孔底向外返浆，达到置换孔内泥浆、填满套壳料的目的。待6分镀锌钢管开始溢浆，说明孔内套壳料已经注满，即可关闭排气管的阀门。为保证套壳料的密实，当灌注压力达到0.2MPa，持压510s再停止灌浆。如图5-16所示。图5-16 灌注套壳料示意图（注满后从导气管中出浆）5、注浆待套壳料达到一定强度后进行注浆。注浆顺序从外围向内部，从上向下，从无水到有水的顺序进行，为防止串浆，采用跳孔注浆的方式进行。单根袖阀管注浆采用分段注浆，分段长度为0.3m。根据施工情况掌握终灌标准：在注浆终压下，吸浆量12L/min，稳压15min结束注浆或临孔发生较严重的冒浆。5.1.5深孔注浆5.1.5.1深孔注浆测量放线（孔位）钻机安装调整钻机对孔位钻进回次加尺直至设计孔深封孔注浆风水管线安装调整施工准备注浆工作室开挖机具材料准备测量钻孔位置搭设钻机平台安装钻机导向装置钻机就位检验连接钢管钻进至钻机行程钻机后退连接下一段个钢管继续钻进钻孔完成侧斜验收移动钻机图5-17 钻孔工艺施工流程图5.1.5.2施工方法1、钻孔由专业测量人员放出注浆孔位，注浆孔布置原则：为保证注浆效果，根据浆液扩散半径（0.25m），确定注浆孔间距0.4*0.4m梅花型布设。具体见图5-185-25。钻孔施工时严格掌握钻杆深度，慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定该地层条件下的钻进参数，并密切观察溢水出水情况，若出现大量溢水时应立即停钻，分析清楚实际原因后方可继续施工。退出钻杆：严格控制退出速度，每次退出不大于200mm，均速后退退出后的钻杆应及时清洗干净，以备后用。图5-18 （第一次注浆）顶部开挖轮廓线外管位布设剖面示意图图5-19 （第一次注浆）顶部开挖轮廓线外管位布设断面示意图图5-20（第一次注浆）开挖轮廓线内管位布设剖面示意图图5-21 （第一次注浆）开挖轮廓线内管位布设断面示意图图5-22 （第二次注浆）顶部开挖轮廓线外管位布设剖面示意图图5-23 （第二次注浆）顶部开挖轮廓线外管位布设断面示意图图5-24 （第二次注浆）侧墙上部开挖轮廓线外管位布设剖面示意图图5-25 （第二次注浆）侧墙上部开挖轮廓线外管位布设断面示意图2、注浆注浆采用YZB-50/70型双液注浆机，采用后退式注浆工艺。如图5-26。 图5-26 钻孔注浆施工流程图3、特殊部位处理第二次注浆前，需在上部开挖洞室内设置止浆墙，对前方土体进行止水、加固处理，因该位置距离既有二号线回填坡脚较近，需进行加强处理，具体处理方法如下：1）1部开挖前，在其拱顶位置设42小导管进行超前加固，小导管长度3m，间距0.15m；2）3部开挖前，由1部向3部拱顶垂直进行双排深孔注浆，注浆深度约4.5m，具体见图5-27、5-28。图5-27 1、3部开挖前加固剖面图图5-28 1、3部开挖前加固断面图5.1.6 小导管注浆由于长导管深孔注浆单次注浆长度达35米，极易出现局部注浆不均匀，故分别在洞室1和洞室2贯通后，进行临时封端处理，在洞室1和洞室2内沿侧壁打设导管对注浆加固区土体进行补充注浆。注浆管采用42焊接钢管，间距0.5*0.5m，端部与格栅钢架焊接牢固，浆液采用硫铝酸盐水泥，注浆压力0.30.5Mpa，具体见图5-29。图5-29 小导管注浆示意图5.1.7 施工要点及注意事项1、严格按要求钻孔，对土体进行超前注浆加固和止水；2、严格控制浆液配比及注浆压力（不大于2Mpa），保证注浆效果，即开挖面土体无侧限抗压强度达到0.5Mpa，周边土体加固区达到1.0Mpa。3、根据现场实际情况对浆液配比进行调整，确保最佳注浆效果；3、注浆过程中，加强既有线结构监测，并安排专人到既有二号线内巡查，发现问题（既有线隆起、冒浆等）及时采取应对措施。4、安排专业人员进行注浆全过程的跟踪指挥，保证注浆施工质量。5.2 隧道下穿既有线段施工流程及工艺5.2.1 施工流程 1）区间隧道下穿地铁2号线施工段采用CRD法千斤顶施工，与既有2号线结构保证刚性接触。目的：确保开挖初支结构与地铁2号线下穿位置为刚性接触，控制既有号线在此段的沉降。 2）具体的施工流程及施工工艺隧道施工及千斤顶施工流程见图5-30。架立千斤顶施加顶力左右线1、2部对称开挖贯通左右线1、2部二衬对称分段施工，架设临时钢支撑左右线3、4部对称开挖贯通二衬背后回填注浆架立千斤顶施加顶力注浆加固左右线3、4部二衬施工图5-30 下穿既有线段施工流程5.2.2 千斤顶施工工艺穿越段施工时，结合每个洞室的开挖初支情况及成环情况，及时架设千斤顶，保证刚性结构的稳定。1、千斤顶设置为补偿区间初支结构本身的沉降变形造成的初支顶部出现空隙，采用在初支结构内设置千斤顶的方案，千斤顶采用100t液压自锁式千斤顶，左、右线每个断面共计6台，既有线下纵向每4榀格栅钢架设置一榀千斤顶型钢钢架。见图5-31、5-32。图5-31 千斤顶布设剖面图图5-32 千斤顶布设断面图2、千斤顶安装千斤顶通过人工进行安装固定。具体安装步序如下：1）架设侧墙竖向型钢钢架，焊接连接筋；2）将顶部型钢钢架放入相应位置，同时将千斤顶安装到钢板围槽内并调好位置，使其对顶部型钢钢架形成初步固定；图5-33 千斤顶安装示意图3、千斤顶顶力施加顺序千斤顶施加顶力采用移动泵站对千斤顶施加液压顶力，单个千斤顶移动泵站负责对12台千斤顶施加顶力（可对单个或多个千斤顶同时进行顶升）。泵站由专人负责操作，做好阶段检查及交接班记录，并加强千斤顶的维护保养。若千斤顶顶力衰减或发生突发事故，及时由工作面其他工种人员协助对顶力进行补偿。 顶力施加顺序：1部洞室上台阶施工完成后，及时调节千斤顶行程，使其与既有线底板垫层密贴，保证千斤顶与上部型钢钢架的稳定性；1部洞室下台阶开挖成环后，按5t分级加载的方式对千斤顶施加初顶力30t；2部洞室上台阶开挖时，提前1m将相应位置的千斤顶顶力卸载，保证上部顶力不影响2部洞室开挖；待2部洞室成环后，再按5t分级加载的方式对千斤顶施加顶力30t，并根据监测情况进行千斤顶顶力调整（最大顶力80t），保证对既有线结构的顶升效果。3、4部洞室千斤顶加载顺序同1、2部洞室。5.3 隧道施工工艺1、初期支护1）格栅加工过既有线段格栅钢架分两种形式，普通钢架、型钢钢架。其中型钢钢架为千斤顶顶升提供支点。图5-34 格栅钢架加工示意图图5-35 型钢钢架加工示意图型钢钢架采用H270*440*12mm对称焊接工字钢，为保证千斤顶的垂直支顶，型钢钢架必须严格按设计图纸尺寸加工，并做好首件验收工作，验收合格后方可进行批量加工，缩小因钢架的加工误差而引起的型钢钢架架立垂直度偏差。表5-1 焊接H型钢允许偏差表2）土方开挖CRD工法开挖，左右线对称施工。具体施工步序：1、2洞室前后错开10m，待1、2洞室封闭成环25m后，进行3、4洞室开挖，3、4洞室前后错开10m。单洞开挖上下台阶错开距离不大于3.0米，保证初支结构及时封闭成环。开挖过程中预留核心土，确保开挖面稳定。其中型钢钢架扩大拱脚开挖时，严格控制开挖尺寸，严禁超挖。图5-36 开挖步序示意图图5-37 预留核心土示意图3）型钢钢架架立型钢钢架位置依据千斤顶位置确定，即每2m设一拼型钢钢架，钢架架立必须保证左右同步及垂直度，避免因钢架架立偏差引起千斤顶顶力不垂直，进而影响既有线结构顶升效果。并在格栅钢架节点处布设锁脚管，与格栅钢架焊接牢固，防止钢架产生沉降。受既有线结构底板平整度影响，如格栅钢架不能与既有线底板垫层密贴，则采用钢质楔形垫块垫实。型钢钢架连接筋布设：因千斤顶顶升需要，将顶部型钢钢架与两侧格栅分离，故型钢钢架顶部不设连接筋，其它部位型钢内外侧均设置纵向连接筋221000，与相邻格栅主筋可靠焊接。图5-38 锁脚锚管打设示意图4）喷射混凝土C20喷射混凝土，厚度为350mm。 加强格栅顶部喷混质量，要求格栅与既有线底板间喷混密室，保证初支结构与既有线底板间的刚性接触，减小施工沉降； 严格控制底部仰拱喷混质量，喷混前进行虚渣清理，实现强基底，喷混完成后及时进行初支背后回填注浆，减小既有线沉降。 由于型钢钢架为H型断面，喷混时只能将一侧喷实，需在下榀施工时进行二次喷混处理，保证H型钢内喷混密室。5.4 回填注浆及补偿注浆1、初支背后回填注浆注浆管布设间距：顶板0.5m（环向）0.5m（纵向），侧墙及底板1.0 （环向） 1.0m（纵向），施工过程中根据既有线沉降情况，进行多次注浆。 注浆顺序：仰拱侧墙拱顶。浆液选用普通水泥+XPM（掺量12%）。 注：由于工440*220型钢结构较宽，背后无法喷射密实，需要在工钢上打孔预埋注浆管，确保型钢背后能够回填密实。2、补偿注浆根据既有线结构沉降及区间结构沉降监测情况，当沉降值及沉降速率接近预警值时，及时进行补偿注浆。可利用回填注浆管或风钻钻孔埋设新管，进行动态补偿注浆，及时填充因沉降产生的空隙。补偿注浆浆液同上，压力不大于0.5Mpa。图5-39 回填注浆管打设图示5.5 防水施工防水层按照二衬施工的分段进行铺设。5.6 衬砌施工二衬随开挖分阶段分幅对称施工，为减小既有线结构沉降，浇筑采用跳序施工，环向分2次施工（底板一组，侧墙、顶板一组），纵向依据现场监测情况确定，每段不大于12m，侧墙、顶板模板体系采用组合钢模（钢管扣件式）满堂红架子，具体见图5-40、5-41。 临时仰拱拆除与侧墙浇筑对应，每段不大于12m，拆一段，浇筑一段，严禁超拆，二衬混凝土达到强度后，拆除模板。并架设临时钢支撑（ 400*5钢管，间距3m）。图5-40 外侧洞室衬砌支撑体系图图5-41 内侧洞室衬砌支撑体系图5.6 安全注意事项及保证措施1、做好施工人员进场的各项安全教育，进行安全技术的交底，作业人员必须经安全培训考试合格，方可进场施工；2、作业人员进入施工现场要正确佩戴安全帽，扣好下颚带；3、高空作业必须正确佩戴安全带，安全带使用符合“高挂低用”原则；4、作业前必须检查机械设备、作业环境、照明设施等，并试运行符合安全要求；5、所有机械均应安装漏电保护装置及接零措施，不得乱接乱拉；6、特种作业必须持证上岗，严禁跨工种作业；6 工期安排6.1 下穿既有线工期安排 计划施工工期为196天，暂定开工日期为2011年08月01日，竣工日期为2012年02月11日。6.2 主要作业指标1、隧道开挖支护作业：1.5m/每天、每部；2、隧道衬砌作业： 7天/每组，每组7.5m。7 监测方案监测方案详见监测专项方案。8 工程环境保护措施8.1 施工现场保护措施主要是过既有线地段对沉降的控制。引起区间隧道拱顶及既有车站底板下沉的因素很多，贯穿于施工全过程。根据对引起沉降的因素分析，主要对策见表9-1。表8-1 沉 降 控 制 对 策 因 素控 制 对 策人认识不足经常召开专家座谈会，分析原因，寻找对策，组织管理、技术人员学习。重视不够制定专门规章制度，项目经理亲自监督执行。操作不熟练施工前，对上岗人员培训，培训不合格不准上岗，并做模拟操作。机械设备选型错误货比三家，多进行市场调查、比选，发现错误立即更换。设备数量不足每种主要施工机械配备有备用机械，并与厂家保持密切联系。设备状态不好每台设备配足备用件，设备不用时派专人进行维修养护，材料材料供应不足做好市场调查，保证货源充足，始终保持一定的库存。材料不合格严把进场检验关，不合格材料不准进场。方法施工工艺不成熟多方进行论证，并做模拟试验，对新工艺进行验证。地层空虚引起下沉加大地层加固力度，并预留注浆管，以进行补注浆。初支与既有结构间空隙大加强千斤顶预顶力控制及初支背后注浆拱脚下沉拱脚用砼块或木块垫紧，并打设锁脚锚杆。初支刚度不够根据有限元法进行受力分析并经过监控量测调整设计参数，加强接头处连接。拆除临时支撑不当分段分层拆除临时支撑，并根据量测结果进行调整。监控量测不及时成立专门量测组，每天进行量测，并在既有车站内采用远程监控量测技术。环境既有站现状开工前进行详细调查，并请地铁公司人员指导工作。地质条件本工程地质条件差，施工单层断面时根据双层断面地质进行判断，单层断面开挖时注意掌子面地质变化，及时采取措施。8.2 既有线保护措施（1）轨道保护措施编制轨道防护方案，对轨道进行全方位、全过程防护。1）预防性措施：对钢轨、扣件及道床等进行全面检查和维护，达到工务维修规则“计划维修”标准，确保轨道结构状态稳定。实行限速30km/h通过。左右线四股钢轨内侧均设15kg/m防脱护轨。2）扣件调高措施当结构下沉量偏大，有可能影响运行时，可采取调高垫板的措施解决轨道变形。调高量10时，采用调高垫板进行调高。调高量10时，可将铁垫板加厚12mm，实现调高22mm。（2）道床与结构剥离的预防措施道床与结构剥离时，按结构变形分析，剥离是沿线路纵向的，轨道不会出现三角坑、扭转等变形，加设防脱护轨和轨距拉杆来保证行车安全。施工前做好以下准备工作： 对受影响地段轨道全面整修一遍，扣件全部拧紧，轨距、水平调整正确。 下穿施工前对现有线路进行测绘，对现有轨道线路进行整修。 检查车轮和钢轨，保证轮轨的良好匹配，对磨耗严重的车轮进行镟圆，磨耗严重的钢轨进行更换。8.3保护措施（1）编制应急预案，采取回填注浆及径向深孔注浆抑制出入口结构沉降作为应急方案。8.4 施工配合施工期间，施工应与设计、运营、监测单位密切配合，协调一致，建立严密的沟通互动机制和畅通的信息渠道，确保既有线万无一失。9 施工对工程环境的影响预测区间隧道下穿既有站，由于地层多次扰动引起沉降从而可能会造成既有站底板结构变形进而造成轨道的变形，对运行产生不利影响。施工对既有线运营的影响详见下表9-1。表9-1 区间隧道施工对运营的影响及对策序号施工项目对运营的影响施工时间对 策1加固土体施工引起地层不均匀变形从而引起轨道变形20天加强监控量测及注浆压力控制，根据监测反馈的信息，及时调整注浆参数。2左右线外侧开挖初支及二衬施工引起地层不均匀变形从而引起轨道变形150天采取千斤顶及补偿注浆等科学的管理、技术措施，将地层沉降控制在5mm以内；与运营部门配合，适时释放因不均匀沉降产生的轨道应力；根据监测反馈的信息，必要时对过站车进行限速，降低因轨道变形带来的负面影响。3左右线内侧开挖初支及二衬施工引起地层不均匀沉降从而引起轨道变形140天10 专项预案10.1 过既有线危险源分析当发生下述情况之一时，项目部启动本预案：1、施工过程中沉降值达到报警值时；2、既有线沉降超限；3、施工掌子面突发性塌方；4、地下水害（突发性涌水）5、千斤顶失效6、既有线结构出现裂缝；7、轨道变形超限。10.2 预案内容10.2.1 施工过程中沉降值达到报警值时的预案根据区间隧道过既有线结构沉降控制目标值，当施工过程中某一步骤达到报警值时，立即采取如下措施：（1）通过回填注浆管对仰拱下方进行多台注浆机同时回填注浆，全范围提高初支仰拱的下部地基承载力，为拱顶千斤顶施加预顶力及补偿注浆提供充分条件，防止因地基承载力不足引起初支结构沉降。（2）利用初支设置的千斤顶分级分次施加预顶力，使型钢钢架与既有结构密贴，形成托梁作用，然后通过拱顶补偿注浆管，紧贴既有站底板下部多台注浆机同时注浆，充分填充既有站底板下空隙，并通过一定压力和浆液体积适当平衡结构沉降。（3）施加顶力及注浆时加强监测，当沉降值低于预警值并稳定后停止施加顶力及补偿注浆进行下道工序。10.2.2 对沉降超限的应急响应在进行过既有线段施工时，首先建立严密的既有线内部和洞内结构受力、变形、沉降监控量测体系，对施工过程进行全面的监控量测，随时反馈信息，指导施工生产。1）区间过既有线控制措施区间隧道施工引起既有线底板沉降在隧道上方最大总沉降值3mm，为施工的关键步序。区间隧道分步控制技术措施一览表施工分步技术措施正常情况出现预警值出现报警值应急预案地层加固阶段侧墙土体加固加强日常观察和监控量测，正常施工分析原因，减少注浆压力及注浆量、继续施工召开专家会讨论应对措施可在扣件上调整垫板的方式调整轨顶面标高，以保持线路状态。确定变形稳定后恢复施工开挖初支阶段按顺序分步开挖及支护，各导洞及时封闭。加强日常观察和监控量测，正常施工分析原因，减少日施工进尺、继续施工加强既有底板下千斤顶预顶力，进行初支背后回填注浆包括加强仰拱下注浆加强对轨道和道床的日常维护工作二次衬砌阶段逐段拆除底部临时支撑，施作底板及部分侧墙防水层和二次衬砌。加强日常观察和监控量测，正常施工分析原因，减少拆除分段长度、继续施工停止拆除临时支撑，根据量测数据确定下步拆除长度，并加强既有底板下补偿注浆本步施工引起的变形值较大，可调高垫板，如出现道床裂缝扩展或与结构底板剥离时，采用磨细超流态CGM灌浆料填充。逐段拆除上部临时支撑，铺设剩余部分边墙及拱部防水层，浇注主体边墙、顶部混凝土。加强日常观察和监控量测，正常施工分析原因，根据量测数据确定是否减少拆除临时支撑长度、继续施工停止拆除临时支撑，找出原因，进行加固处理本步施工引起的变形值相对较小，只需要加强对轨道和道床的日常维护工作二次衬砌背后注浆。加强日常观察和监控量测，正常施工。对轨道和道床的进行日常维护，继续进行工后变形量测分析原因，根据量测数据确定是否减少拆除临时支撑长度、继续施工检查新做衬砌混凝土强度，加固处理二衬结构。新做衬砌混凝土强度达到要求后恢复施工。本步施工引起的变形值不大，但需要对轨道和道床的进行日常维护，继续进行工后变形量测注：如出现道床裂缝扩展或与结构底板剥离时，采用磨细超流态CGM灌浆料填充，浆料粒径不大于0.3mm，灌注方法采用高位漏斗法，漏斗高出轨面不小于3m，灌浆材料2小时必须达到C15强度等级，并在通车前2小时施工完毕。灌注部位及工程量现场确定，检验措施可采用试块和取芯相结合的办法。在发生沉降超限（达到报警值）时，立即启动应急预案，具体采取下列施工措施：（1）立即停止开挖施工，封闭所有施工掌子面，第一到达现场的任何一位负责人应承担临时指挥责任，使相应人力、物力等资源在第一时间配送到事故现场；（2）通知地铁运营部门； （3）项目部立即调动充足有效的支撑等抢险材料，以控制事态的进一步扩展。对其需要加固的物体及结构立即组织抢险人员进行加固，必要时向上级部门及地方请求支援；（4）立即组织抢险人员对应需要进行保护的结构进行保护；（5）在事故发生时，项目部的一切人员、物资和车辆听凭项目部救助应急领导小组的调遣进行扑救，尽最大可能地将损失降到最低程度；（6）根据确定的控制措施重新制定或调整施工工艺和施工组织，进行施工交底，严格落实各项措施，进行开挖施工；（7）在事故平息后，项目部组织人员进行现场清理，按照公平、公正、公开、科学的原则进行事故调查处理；（8）若沉降超限未得到有效控制，再次重复上述过程直到完全解决沉降超限问题。10.2.3 对施工掌子面突发性塌方的应急响应在进行过既有线段施工时，制定并严格落实各项防塌措施，同时施工掌子面储备好各种抢险物资。在发生施工掌子面突发性塌方时立即启动抢险预案，采取下列措施：（1）立即停止开挖施工，封闭所有施工掌子面，第一到达现场的任何一位负责人应承担临时指挥责任，使相应人力、物力等资源在第一时间配送到事故现场；（2）通知地铁运营部门； （3）立即使用抢险物资对塌方处进行封闭回填和加固处理，同时把有关信息上报相关各个单位和部门，各单位联合采取必要的抢险措施，加强对既有线结构和轨道的检查和量测工作；（4）根据确定的控制措施重新制定或调整施工工艺和施工组织，进行施工交底，严格落实各项措施，进行开挖施工；（5）在事故平息后，项目部组织人员进行现场清理清理，按照公平、公正、公开、科学的原则进行事故调查处理。10.2.4 对地下水害的应急响应本工程地下水害主要为地下潜水及层间滞水（水囊）。在过既有线施工前，复查降水井水位标高，确保过既有线施工无水作业；施工过程中，加强对前方土体的超前探测，确定是否存在水囊等，如有层间滞水（水囊），及时进行加固注浆，待前方土体达到一定稳定性后，再进行开挖；且每日检查降水井水位情况，如有异常，及时处理。如施工过程中出现掌子面渗漏水或地下潜水位上升等情况，处理措施如下：（1）立即停止开挖施工，封闭所有施工掌子面，第一到达现场的任何一位负责人应承担临时指挥责任，使相应人力、物力等资源在第一时间配送到事故现场，并同时做好防掌子面坍塌的应急措施；（2）立即组织人员分析渗漏水来源，依据现场实际情况封闭掌子面，并同时进行排水、堵水；（3）根据确定的控制措施重新制定或调整施工工艺和施工组织，进行施工交底，严格落实各项措施，进行开挖施工；（4）在事故平息后，项目部组织人员进行现场清理清理，按照公平、公正、公开、科学的原则进行事故调查处理。10.2.5 对千斤顶失效的应急响应过既有线顶升千斤顶失效原因分析：1）千斤顶被损坏2）施工人员操作不当引起的千斤顶失效过既有线施工前，千斤顶进场检验报告齐全，确保质量可靠；并在施工掌子面位置配足备用千斤顶及应急抢修的必备物资；在过既有线段施工过程中，安排专人对已安装好的千斤顶进行全面监测，确保千斤顶对既有线底板的顶升效果良好，一旦发现有千斤顶失效现象，即刻进行处理，处理措施如下：（1）立即停止施工，减少开挖对周边土体的扰动，降低因千斤顶失效造成既有线沉降的可能性，并对失效千斤顶进行二次加压至设计标准，如千斤顶已损坏，立即更换；（2）采用单向阀门式千斤顶，避免千斤顶打压完成后拆除加压泵时出现泄压情况，如有泄压情况发生，及时进行二次加压；（3）通知地铁运营部门，地铁列车通过时减速行驶，必要时暂停行驶；（4）待重新调整（更换）好千斤顶后，项目部组织人员进行千斤顶失效分析，总结经验教训，排查现场隐患，确保千斤顶有效受力。10.2.6 对既有线结构出现裂缝的应急响应在进行过既有线段施工前，首先对既有线结构强度和现状进行全面评估，根据检测结果确定施工控制标准，施工前对道床与底板进行调查评估，如发现有脱离、断裂现象，应提前进行处理。在施工过程中，要加强对既有线结构的检查，对结构裂缝进行跟踪观察，密切