工程重难点及风险分析

广州市轨道交通四号线南延段【施工3标】土建工程塘坑站、大涌站塘坑站盾构区间工程重难点及风险分析报告编制： 审核： 审批： 中铁十九局集团有限公司广州市轨道交通四号线南延段施工3标土建工程项目经理部2013年09月1、工程概况广州市轨道交通四号线南延段【施工3标】土建工程，主要工程内容包括塘坑站、大涌站塘坑站盾构区间。塘坑站位于60米宽的环市大道南与江南路交叉口，线路于该段的走向基本为东西向。地处南沙旧镇中心塘坑村。车站东北面为南沙小学；西南地块、西北地块分布密集居民房屋。大涌站塘坑站塘坑村工业四路江南路大涌站塘坑站区间南沙小学环市大道新 村大涌站塘坑站盾构区间出大涌站后沿环市大道南前行，线路基本位于环市大道南北侧道路下方在环市大道南与江南路交叉口接入塘坑站。广州市轨道交通四号线南延段【施工3标】标段施工位置示意见图1。图1 广州市轨道交通四号线南延段【施工3标】标段施工位置示意图塘坑站车站车站总长度为247m，采用明挖法施工。大涌站塘坑站区间左线短链9.446m，长度1792.954m，右线长度为1802.400m，采用盾构法施工。工程范围示意图见图2。图2 工程范围示意图2、工程重难点及风险分析2.1 塘坑站局部盖挖顺筑法施工是工程的重难点根据原设计图纸，在8轴11轴间围护结构施工完成后在连续墙和立柱桩上方施作一座临时便桥，用于二期的交通疏解，便桥处主体结构施工采用盖挖顺筑法施工，主要难点有：（1）土方开挖困难，需小挖机倒运，另中间设置6根立柱桩，械设备操作空间狭小，对挖机等设备要求较高；（2）第三道钢支撑安装、拆除难度大；（3）混凝土浇筑需采用地泵，工艺较为复杂；（4）钢立柱穿底板、顶板，防水施工要求较高，需进行特殊处理。针对性措施：（1）通过设计方案变更，将原设计的立柱桩+预制空心板的形式变更为现浇钢筋砼桥，去掉了便桥下方的6根立柱，便于土方开挖施工，减小了底板、顶板的防水风险。（2）加强机械设备的选型和投入，合理的安排施工工序，确保土方开挖和支撑安装协调有序。（3）第二、三道支撑设计为钢支撑，安装、拆除难度大、风险高。结合现场实际情况在便桥底及砼支撑上预留与钢支撑对应的吊耳，每条钢支撑预留3个吊耳（两头及中间），便于钢支撑安装、拆除。（4）对卷扬机、钢丝绳等设备在使用前要进行全部检查，确保设备安全可靠方可投入使用。（5）做好砼浇筑泵管的安装工作，在弯头、直角等部位安装要便于拆卸，防止堵管时便于拆卸。源头控制砼的质量（塌落度、和易性、流动性），确保砼浇筑的连续性和质量。2.2 管线就地悬吊保护及悬吊管线下方围护结构施工是工程的难点在塘坑站范围，地下管线密布，有较多难以迁改的管线，需就地悬吊保护。车站主体涉及1条供水管、1条电力及1条信息，车站附属涉及2条供水管、1条信息管线。就地悬吊保护一是管线本身保护难度大，二是管线对应位置下方的连续墙难以施工，因此此上述位置管线保护、连续墙施工是本工程难点。针对性措施：（1）通过管线迁改协调会和设计变更，将车站主体就地悬吊保护的3种管线挪到交通便桥两侧，在便桥两侧施工牛腿悬挂管线。具体措施：变更便桥下梁的形式便于便桥两边架设管线，管线分二期施工，一期与便桥施工错开，二期直接悬挂在便桥两侧。有效的降低了管线悬吊保护和连续墙施工的风险。（2）车站附属悬吊管线处的支护施工保护附属结构连续墙施工前，采取旋喷加固管线两侧地基，然后施做管线两侧连续墙。在基坑开挖过程中，掏槽挖除管线下方、两侧连续墙间土方，施工管线支撑托架。采取“逆作法”随土方的逐层开挖分段施工托架下方的连续墙。（3）对悬吊管线采用以下措施保护： 根据查明的管线资料，针对各种管线的控制要求，需悬吊的管线设计出具体的支托参数。 做好地下连续墙接头、施工缝的防水，确保围护结构外地下水位稳定。 基坑开挖自上而下，分段分层，平衡对称，依次进行，随挖随支，确保基坑稳定。 加强施工管线监控，根据不同的管线，建立各类管线的管理基准值，通过监控量测及时掌握管线变形状况，及时调整施工工艺，确保管线保护管理在可控状态有效进行。 作好跟踪注浆加固的准备。 设专人管理管线保护施工，主动与业主、监理、管线等产权单位联系，积极开展工作。 每条地下管线的保护均与施工期间的交通疏解紧密结合，以使管线保护工作对地面交通和居民生活影响减到最小程度。2.3 沿线建筑物、管线保护是工程的重难点塘坑站沿环市大道设置，并穿过环市大道与新港大道交叉口，周边建筑较多，车站周边受到影响的房屋共有7栋。其中一栋侵入A端风亭结构内需进行拆迁，车站周边主要分布给水、煤气、雨水、电信、信息、电力等六大管线，且离基坑较近仅27m。大涌塘坑站区间出大涌站后，沿环市大道北侧东行，然后进入环市大道与新港大道交叉口处的塘坑站。本线路受盾构影响，在YCK61+533YCK61+725盾构隧道临近穿越塘坑村建筑群，隧道距房屋最近处不足1m并在YCK61+695处下穿一栋民宅；在YCK61+168YCK61+198盾构隧道临近房屋，距离约18.5m，在YCK61+078YCK61+128盾构隧道临近加油站，距离约38m；在YCK60+785YCK61+043盾构隧道临近塘坑村建筑群，最近距离约8.5m，在YCK60+435YCK60+785盾构隧道临近塘坑村建筑群，最近距离约21m，在YCK60+219YCK60+354盾构隧道临近塘坑村建筑群，最近距离约2.5m。盾构隧道沿环市大道北侧西行道路行进，距塘坑村民宅比较近，从正下方穿越的建筑有7栋（其中含塘坑村配电房），15米范围内临近穿过的建筑有36栋。15m以外50m以内临近穿越的建筑有113栋，环市大道沿盾构区间方向分布大量管线，如何保证施工中建筑物及管线安全，是本工程重难点工作之一。针对性措施：（1）做好开工前的详细调查对工程沿线的建筑物基础及管线情况进行详细的调查，针对房屋及管线的特点，采取积极的保护方法进行保护。在施工前对地质和环境做更深入地调查，根据经验和理论预测沉降量。在施工开始后，通过施工监测取得对地质更确切的认识和对施工工艺的检验和改进，加强基坑支护，完善防水堵漏方案，优化施工参数，指导推进，提出减少沉降的施工技术措施，可靠地把影响范围减少到最低程度。（2）根据广州地下地道总公司的规定，对沿线建筑物进行房屋鉴定（每年1次），留好照片、影响和鉴定资料。（3）加强基坑支护安全 及时施工围护结构支撑，在混凝土支撑未达到强度前，不得进行下层土方开挖； 加快结构施工进度，在本层结构强度未达到设计要求时，禁止拆除下道支撑； 做好围护桩的止水，防止渗漏造成地下水流失。 必要时，建筑进行地基注浆加固。（4）做好盾构穿越建筑及管线的防护 对穿越房屋、重要管线地段进行详细补充调查。 对盾构穿越房屋、重要管线的地段进行详细补充调查，以力求确切了解土质特性、地下水情况和房屋结构及基础特点，明确地面沉降、房屋沉降和倾斜控制、管线沉降的要求。 积极保护方法中的施工监测施工监测是使积极保护方法得到成功的保证条件。本工程在穿越房屋基础、管线时采用地面沉降观测、分层沉降观测、连通管观测三种方法对土体、基础及房屋进行监测。 优化施工参数a.合理设置土仓压力值，防止超挖和欠挖；b.少纠偏，特别是大量值的纠偏；c.选择合理推进速度，减小盾构对土体的挤压；d.真正做到同步注浆即掘进时注浆，不掘进不注浆。采用注浆量和注浆压力双控，同步注浆采用填充性能较好的厚浆；e.盾构穿越后的二次注浆及必要的跟踪注浆。 施工前对全体施工人员进行技术交底。（5）工程保护对线路上方及两侧50m范围、基坑周边50米范围内的建筑物及管线进行保护，注浆加固需在盾构通过前完成。在正常施工状态，对线路50m范围外的建筑物，当建筑物沉降达到报警值时（取允许值的80%）迅速围蔽并于建筑物四周布孔进行跟踪注浆以控制沉降。（6）加强建筑物监测，以信息指导施工在车站施工过程中、盾构穿越时及穿越后实时进行监测。监测工作由专业人员实施，监测人员分析每次的监测数据及累计数据变化规律，并及时反馈至施工一线指导现场施工，真正做到信息化施工。2.4 盾构始发、到达施工是工程的重难点本标段有两个端头，分别是塘坑站西端头（始发）、大涌站东端头（吊出）。地质情况较差，盾构始发到达端头地层不仅素填土、海陆交互相淤泥层等不良地质，还有海陆交互相沉积淤泥质粉细砂层含水层。盾构始发到达的安全直接关系到盾构能否顺利开始和结束掘进施工，如何科学的组织盾构始发及到达的安全及技术管理是本工程施工的一大重点及难点。针对性措施：（1）做好端头加固的施工质量控制，确保端头地层的加固质量。（2）对始发、到达区域进行取芯以及在洞门处均匀布置数个水平探孔，用以检测地层本身强度。如有问题及时进行补充加固处理，确保盾构始发、到达的安全。（3）对连接塘坑站始发端头的海陆交互相淤泥软土层采取三轴搅拌桩加固，并做好质量控制。（4）做好洞口防水密封。盾构始发、到达时，预先安装洞门圈预埋钢环，帘布橡胶板以及折叶式压板等洞门密封装置并确保其能有效使用。（5）盾构始发时，在始发前从刀盘的开口向盾构土仓内填塞土坯（基本充填满土仓），可使盾构机在切入掌子面时就可建立一定的土压，防止始发时掌子面发生大面积坍塌。始发段应根据洞门圈深度、盾构机尺寸等正确计算出盾构开始旋转刀盘以及开始同步注浆的里程，并通过同步注浆将洞门圈回填密实。（6）盾构到达时，在刀盘推出隧道后立即将洞门密封的折叶式压板用钢丝绳牢固地捆绑在盾壳上，在刀盘推出洞门前一环开始采用水泥液浆对盾尾空隙进行回填。（7）对到达洞口的20环管片采用14槽钢通过管片吊装孔进行拉紧，确保在盾构反推力较小的情况下，管片环间的缝隙不至于加大，避免管片间因密封失效而发生渗漏。（8）加强盾构在始发、到达段的掘进控制。控制好盾构姿态，在保证出碴量正常、同步注浆回填密实的前提下，尽量快速完成盾构的始发与到达。同时，充分考虑到端头本身地层的强度和遇水软化崩解的特性，掘进时防止盾构姿态突然变化。（9）做好应急材料的准备工作，一旦洞门发生渗漏能及时封堵。（10）盾构掘进参数控制a、土压力控制。合适的土压力是保证开挖面稳定的重要因素，盾构掘进后逐步建立土压力，并在出加固区后，建立稳定的土压力，保证地层的稳定。b、严格控制主要掘进参数：如推进速度、总推力、排碴量等，减少土压力波动，采用低速均匀推进，避免对土体过大的扰动，加强出土量监控，防止超挖和欠挖。c、做好碴土改良，避免产生泥饼和喷涌。d 严格进行盾构姿态控制。盾构机始发后和准备到达时，盾构保持平稳推进，减少纠偏，减少对正面土体的扰动。始发平面误差控制在30mm之内。高程控制在0-30mm。e、尽早进行同步壁后注浆。同步壁后注浆是防止地层沉陷的重要措施，同步壁后注浆控制包括注浆量和注浆压力控制。按理论计算，该段注浆量应控制在建筑空隙的130180%。为了控制同步注浆压力，在注浆管路中安装安全阀，以免注浆压力过高而顶破覆土。f 、加强监控量测，严格控制沉降，及时反馈指导施工。2.5 盾构在复合地层掘进及沉降控制是工程的重难点本区间盾构沿线地质情况复杂，主要有全断面软土、上软下硬、全断面岩石三种工况，主要风险及针对性措施如下：2.5.1盾构穿越全断面软土盾构在塘坑站始发后穿越约40m的全断面2-1A海陆交互相淤泥层，该土层高含水量，孔隙比大，压缩性高，灵敏度高，呈流塑状的特点，盾构在该土层掘进时盾构姿态难以控制、易出现喷涌、地面沉降，甚至地面塌陷。 针对性措施：（1）根据提供的详勘资料对软弱地层进行补勘，勘察清楚软弱地层的分部情况。（2）对软弱土层进行加固处理，加固采用直径850mm密排咬合250mm的三轴搅拌桩。施工后应按规范进行抽芯检测，加固后土体28天无侧限抗压强度应不小于1.0MPa。（3）加强盾构掘进参数控制。（4）盾构在始发掘进时选择合适的刀具，确保出土顺畅，土压平稳。（5）盾构通过后，对管片壁后进行二次注浆，稳定地层及管片。（6）加强施工监测，信息化施工。2.5.2盾构掘进“上软下硬”地层根据地勘资料显示，盾构区间约1/3的范围内存在“上软下硬”的情况，盾构在掘进过程中控制不当易出现地面沉降较大甚至地面塌陷等问题。针对性措施：（1）做好补充地质勘探，在地层起伏交界处进行钻孔，查清上软下硬地层的位置和长度；（2）加强盾构机维养保养，提高设备的完好率和利用率。提前安装调试好螺旋机应急闸门，以利用于遇到涌水、涌砂时的及时关闭闸门保压。（3）采用土压平衡模式掘进。做好土体改良工作，确保涂鸦稳定，推进平稳。（4）重视盾构掘进基础数据的异常反馈。如推进速度、推力、扭矩、土舱压力增大、油温升高、出土闸门喷涌、渣土的含水量变化、渣样的判断、实际出渣量与理论出渣量的比较等等，认真分析异常原因，采取果断的技术措施，以免贻误最佳的处理时机。（5）严格控制掘进施工出土量。在下一环开始掘进时需要憋土保压，土压大小视刀盘扭距而定。停机前也要憋土保压，以防止掌子面坍塌。（6）密切注意工程地质和地表沉降变化的情况。洞外观测地表下沉，在进入该段前约30m开始，在洞轴线的地表每隔5m设置一处测点，用于监测盾构机掘进到达和离去阶段，各点的沉降值与盾构机掘进参数之间的关系，总结出适应该地层掘进参数和注浆参数。收集必要的掘进参数和地层信息，以信息反演地层结构。及时调整推进参数，减少对地层的扰动，控制地面沉降。（7）优化壁后注浆配合比参数。调整同步注浆配合比，或加入适量早强剂，使浆液凝胶时间缩短到35h，使同步注浆尽快发挥其止水作用，防止管片背后水力通道的形成，可以有效防止或减小喷涌的发生，阻止管片上浮。同时，及时进行二次双液补强注浆，对管片背后进行堵水，防止管片上浮超限。（8）加强盾构掘进参数控制。2.5.3盾构掘进全断面岩石隧道区间部分地段硬岩、孤石侵入隧道，局部强度达80余MPa，这给盾构掘进施工带来困难。针对性措施：（1）对孤石地点进行补勘，探明孤石位置。（2）加强盾构机选型工作。针对区间地质情况，选择合理的盾构机配置及参数，尤其是刀盘、刀具，刀盘整体的强度和刚度以及刀具的选择要满足硬岩掘进的要求。（3）盾构掘进时采用低转速，以减少滚刀与岩土分界面的冲击。（4）加大发泡剂比例，以改善土体的流动性和土仓的温度，降低土仓温度有利于减少刀具磨损和偏磨；（5）每35环检查一次刀具，做到勤检查、勤更换，特别是边缘滚刀要及时更换，以保证盾构的开挖洞径。现场准备足量的刀具，以便需要时能及时更换刀具。2.6 盾构在硬岩中联络通道建设是工程的重难点根据地质勘察报告及设计图纸，区间1#联络通道及废水泵房位于混合花岗岩微风化带中， 混合花岗岩微风化带单轴极限抗压强度fc=87MPa，因此1#联络通道及废水泵的开挖是本工程的难点。针对性措施：（1）联络通道开挖采用矿山法正台阶非爆破开挖，采用复合式衬砌，二次衬砌（现浇砼）在初期支护完成后施作。（2）为保证开挖面稳定和安全作业，必须在开挖后，及时喷射初衬砼。（3）地层加固后拆除管片前，先对联络通道洞门前后5环管片背侧进行二次注浆补强，之后再施工联络通道洞门。（4）加强施工监测，指导施工，保证施工的精度和控制地表沉降。（5）砼严格按施工配合比拌制砼，严格控制水灰比，砼捣固均匀密实，确保砼强度、防水等级满足设计要求。2.7 本标段被选为四号线南延段在线实时监测的试验点，如何做好监测相关工作是工程的重点施工监测是为保障地铁施工安全和降低地铁施工对周边环境影响的必要测量过程，是指导施工的眼睛。本标段被选为广州市轨道交通四号线南延段在线实时监测的试验点，这对做好监测工作提出了更高的要求，因此列为本工程控制的重点，加强过程控制，降低施工风险。针对性措施：（1）项目部成立施工监测组织机构，责任分工，落实到人。（2）对周边建筑物、管线、水位等做好调查和初始值采集工作。（3）做好施工过程中沿线周围重要的地下、地面建（构）筑物、管线、地面及道路的位移沉降实施监测，以及支护结构位移、支撑立柱沉降、支撑轴力变形、地下水位等监测工作，及时反馈监测信息，指导下一步施工。（3） 做好监测三级预警机制，内部定制标准要高于广州市关于监测的标准，在监测报警前腰提前分析原因，采取针对性措施，防止变形进一步增大。（4）对监测过程实施动态管理，并派专人负责上传监测信息，确保每天的监测数据上传到位，防止在线监测数据上传不及时，业主及建委追究责任。（5）对沉降控制较难的部位，在工程开始前充分利用本单位专家库资源及外部专家的力量，组织进行评审、分析，提前采取针对性措施。2.7 根据详勘资料揭示，本标段存在盾构掘进存在孤石风险，孤石处理是工程的难点根据详勘资料局部发现了球状风化孤石，埋深位于隧道洞身范围内，对盾构施工影响较大。且花岗岩类球状风化的发育具有较大的随机性，不排除其他地段存在球状风化孤石发育的可能性，因此孤石处理是本工程的难点。针对性措施：孤石处理方法：（1）孤石小于1m的，在孤石周边进行袖阀管注浆加固，待周边土体与孤石形成加固后的整体，在使用盾构机破碎掘进。（2）孤石大于1m的，从地面引孔进行爆破，在进行袖阀管注浆加固处理。（3）探明孤石体积较大的，爆破后盾构机难以处理的的孤石，若具有较好的地面条件，可采用明挖竖井破除孤石后回填。（4）对于未探明的孤石，且地层较为稳定时，可采取加压开仓人工开仓的方法。（5）在工作面稳定性极差的情况下，首先采取地表注浆加固撑子面地层，然后再采用洞内处理的方法。2.8 防水施工是工程的重点地下工程的防水施工是一个复杂的系统工程，地下结构工程出现渗漏已是地下防水施工的质量通病，渗漏主要表现在结构段变形缝、施工缝漏水；结构混凝土收缩裂缝和不密实部位渗水；穿墙管及钢筋保护层较薄部位渗水；区间管片接缝渗水；区间与联络通道连接处渗水；区间与竖井接头处渗水。任何一个环节出错，都可能对整体防水效果产生很大的影响，确保工程的防水效果达到设计要求是施工中需要重点关注的问题。应对措施：序号可能发生的渗漏水问题针 对 性 措 施1连续墙槽段接头渗漏水 清槽时，把上一槽段接缝混凝土表面刷洗干净，保证接缝处无泥渣。 做好槽底清渣工作，沉渣厚度控制在10cm以内，防止挤入接头面及墙体中间，造成渗漏。2施工缝部位渗漏水 止水带安放牢固，控制施工缝部位混凝土振捣，避免止水带跑位。 做好施工缝凿毛和清理工作，用高压水将结合面冲洗干净。3变形缝部位渗漏水 严格按设计图纸要求预留变形缝，并保证止水带的搭接长度。 做好止水带的安装质量控制及已施工部位的止水带保护工作，避免人为破坏止水带。 变形缝内用浸过沥青的木丝板填塞，缝口用优质密封膏嵌封。4防水卷材破损 严把材料进场检验关，确保防水材料满足施工规范要求。 保证卷材长边搭接宽度100mm。 出现接头损坏无法搭