上海地铁杨浦线双圆盾构穿越临近建筑物及管线施工措施

轨道交通杨浦线(M8)双圆盾构工程xx路～xx路区间隧道盾构推进穿越临近建筑物及管线施工措施PAGEPAGE4目录TOC\o"1-3"\u1、工程简述11.1、临近建筑物分布情况11.2、临近管线分布情况11.3、工程地质（本区间隧道地层特征及各土层物理力学指标统计表见下列表）12、盾构推进时控制地面沉降措施42.1、临近建筑物及管线保护措施42.1.1、严格控制盾构姿态42.1.2、严格控制盾构推进速度42.1.3、严格控制盾构正面土压力42.1.4、严格控制同步注浆量、壁后补压浆量及浆液质量52.2、穿越Æ1500污水管三个窨井措施52.3、进洞区域管线保护措施63、沉降监测方案63.1、常规沉降监测63.1.1、地表沉降点布设63.1.2、地下管线沉降点的布设73.1.3、建筑物沉降点的布设73.2、特殊沉降监测73.2.1、加密测点73.2.2、增加监测频率83.2.3、动态信息传递83.3、监测频率84、应急预案84.1、应急组织94.2、推进施工中的风险分析94.3、具体措施94.4、应急器材清单104.5、人员联络清单10上海市轨道交通杨浦线（M8线）双圆盾构隧道工程盾构推进穿越临近建筑物及管线施工措施编制审核审定上海市轨道交通杨浦线（M8线）双圆盾构工程项目经理部二零零四年九月1、工程简述上海市轨道交通杨浦线（M8线）一期工程是上海市重点工程，其中翔殷路站～嫩江路站是采用双圆盾构施工工艺来完成隧道的推进任务。隧道断面尺寸：外尺寸：00mm×W10900mm（外径×宽度）、内尺寸：Æ5700mm×W10300mm（内径×宽度），双线中心间距：4600mm，隧道长912米（共759环）。隧道坡度最大为20‰，盾构出洞时覆土6.2米、进洞时覆土仅5.2米，最深覆土也仅11.4米左右。竖曲线有R=3000m、5000m不等，平面曲线有R=2000m、3000m、5000m不等。盾构沿中原路由南（翔殷路）～北（嫩江路）推进，中原路是中原地区最主要的干道，两旁建筑物众多、地下管线众多，且部分管线管径较大。1.1、临近建筑物分布情况沿中原路在民星路以北，盾构推进方向左侧（西侧）沿线都有建筑物且多为一层楼面的玻璃门商铺。在盾构掘进至510环时开始，玻璃门商铺墙身结构离隧道结构左边线水平距离都为2米左右，直至盾构进洞。1.2、临近管线分布情况沿中原路在民星路以北，盾构推进方向右侧（东侧）一根Æ1500污水管和一根Æ2460雨水管与隧道轴线几近平行。右侧沿线Æ1500污水管有三个窨井离隧道结构右边线的净距由2米逐渐靠近为只有0.35米。其中当盾构掘进至636环时，盾构切口到达第一个窨井；盾构掘进至699环时，盾构切口到达第二个窨井；盾构掘进至737环时，盾构切口到达第三个窨井。另外，在距进洞端头井20米位置的第三个窨井，其左侧土体已经Φ600、桩长12.8米的高压旋喷桩进行了加固。在距进洞端头井4米（进洞加固区边界处）位于隧道结构左边线的位置有Æ900、Æ300上水管，Æ500煤气管，埋深1.7米左右。1.3、工程地质（本区间隧道地层特征及各土层物理力学指标统计表见下列表）时代层号岩性层厚(m)层顶标高(m))土层特征最大值～最小值Q4①1杂填土2.30～1..10由粘性土、碎砖砖石及生活活垃圾等组组成。Q43②1褐黄色粉质粘土土1.30～1..103.10～1..60无层理，含褐黄黄色、褐色色铁锰质氧氧化斑、结结核，粉粒粒含量较高高。②3－1灰色粘质粉土5.80～1..201.23～0..76水平韵律薄层理理，含云母母片，质不不均，夹不不均匀状分分布的淤泥泥质粉质粘粘土薄层。②3－2灰色砂质粉土16.75～111.300-1.22～--7.633具水平薄层韵律律层理，含含云母片，夹夹少量淤泥泥质土薄层层、斑团。Q42④灰色淤泥质粘土土4.40～0..00-5.45～--9.822水平薄层理，鳞鳞片状，含含少量粉土土斑团、薄薄层及灰白白色贝壳碎碎屑，土质质较均。轨道交通杨浦线(M8)双圆盾构工程翔殷路～嫩江路区间隧道盾构推进穿越临近建筑物及管线施工措施PAGEPAGE18各土层物理力学指标统计表层号土层名称含水量W（%）天然重度γ（KKN/m33）孔隙比e液限WL（%）塑限WP（%）塑性指数IP液性指数IL直剪固快峰值强强度标贯击数N(击击)压缩系数压缩模量静止侧压力系数数K0（KN/mm3）内聚力C(kPPa)内摩擦角φ（00）②1褐黄色粉质粘土土28.019.50.7932.620.112.50.6317.2330.257.160.44②3－1灰色粘质粉土31.718.60.91929.2850.238.340.38②3－2灰色砂质粉土28.918.90.84429.977.50.199.710.350④灰色淤泥质粘土土47.417.01.37942.022.619.41.278.7170.972.450.55⑤1灰色粘土35.017.91.06437.821.516.30.8412.3180.603.440.51从地质资料来看，盾构施工穿越的土层为：②3-2灰色砂质粉土。盾构在此段推进过程中平面曲线段较多，且隧道处于上坡阶段，坡度由8.4‰～20‰～2‰，覆土由10.4米逐渐变为5.2米。盾构穿越土层地质纵剖面图及管线窨井剖面图见附图1轨道交通杨浦线(M8)双圆盾构工程翔殷路～嫩江路区间隧道盾构推进穿越临近建筑物及管线施工措施2、盾构推进时控制地面沉降措施由于此处建筑物和管线分别位于隧道结构两边，所以盾构推进过程中要控制的不仅是地面沉降的单次变化量还要控制地面、管线及建筑物的不均匀沉降。根据前段时间的盾构推进经验，由于此幅条式双圆盾构在极差的砂质粉土中推进，对地面扰动较大。比如说，某点处于盾构切口处时隆起，随着盾构的推进当其位于盾尾后，该点又开始沉降，虽然累计沉降量还可以，但是此种扰动对处于盾构两边的建筑物或管线都是很不利的。总之，保护建筑物或者管线其最根本的就是稳定的控制地面沉降。2.1、临近建筑物及管线保护措施2.1.1、严格控制盾构姿态盾构在曲线推进、纠偏（往上台或往下压）推进过程中，实际开挖端面不是圆形而是椭圆，当盾构推进轴线相对管片轴线相差较大时，其对土体的扰动或超、欠挖容易引起地面变形。因此在盾构推进中尽量做到少纠偏。2.1.2、严格控制盾构推进速度根据前段时间的推进经验，盾构推进速度对于地面沉降的影响也是很大的，往往盾构推进时其它参数（如土压力和注浆量）没怎么变化，但是地面隆沉却很大。主要原因可能是因为在粉质砂土中这种较差土中推进时容易对其产生挤压从而引起地面变形，因此在推进中需严格控制推进速度在2cm/min左右。2.1.3、严格控制盾构正面土压力由于幅条式双圆盾构的正面土压力可以直接获取，因此在推进过程中土压力设定好的情况下，看其波动范围并结合盾构推力、刀盘扭距、推进速度、螺旋机转速等施工参数来辅助判断设定土压力的合理性。为了使其波动范围小可在手动操作土压力和自动设定土压力之间选择浮动小的方式进行操作。然而正是由于双圆盾构刀盘的特殊形状（辐条式），在这种比较差的土体（自立性较差）中要维持其正面刚刚被其扰动较大的土体的稳定比较困难从而造成盾构正面土体的松动。另外在实际盾构停推时还发现盾构后退现象比较严重，为了克服这种种困难，采取以下几个针对措施：（1）在设定土压力推进的情况下，若其它施工参数异常则可向上汇报进而通过地面沉降监测加测来判断设定土压力的合理性。（2）在盾构正常推进的过程中，盾构短时间的停推时可采取反转螺旋机来维持正面土压力或者在非拼装状态时，通过刀盘旋转至扭距较小（可适当加膨润土）情况下往前顶进千斤顶来维持土压。当然若千斤顶顶进距离超过5cm则可在盾尾适当注浆来稳定盾尾的土体使其不发生大的沉降。（3）盾构机后退比较的严重的时候一般发生在拼装时候，因为在此区间段推进时，总推力较大最大超过3000T，因此在拼装时缩了过多千斤顶容易使盾构产生后退现象。所以可规定拼装管片时只缩相对应该管片区域的千斤顶并且在拼装其它管片时尽量做到让穿好螺丝的管片区域的千斤顶靠上管片。2.1.4、严格控制同步注浆量、壁后补压浆量及浆液质量由于盾构在该土层中已掘进将500环，每环注浆量也已经有了一定经验值，考虑到地面后期沉降及此处要求严格地面沉降，因此在推进过程适当提高同步注浆量。同步注浆的方式采用：盾构未推进时可以预注一些浆液，在该环推进结束后，继续注浆一至两分钟在停止。在监测报表反映的盾尾处有沉降的情况下需先补压浆完成后方可进行推进。另外，盾构推进施工中的注浆，其双液浆浆液质量必须先得到保证，对此可以每天现场做小样两次以便随时对双液浆的配比进行更改。2.2、穿越Æ1500污水管三个窨井措施当盾构掘进至636环时，盾构切口到达第一个窨井；盾构掘进至699环时，盾构切口到达第二个窨井；盾构掘进至737环时，盾构切口到达第三个窨井。在距进洞端头井20米位置的第三个窨井，其左侧土体已经Φ600、桩长12.8米的高压旋喷桩进行了加固。除了2.1所述的措施外，盾构掘进至上述环号前几环时特别是盾构推进至第三个窨井737环时，需注意以下事项并采取相应措施：（1）推进速度控制在1cm/min以内。（2）由于旋喷桩加固土体强度较高，穿越时需密切注意刀盘力矩、螺旋机扭矩等参数。若刀盘力矩大于50％，可利用加泥泵向刀盘正面适当压注膨润土浆或水。当螺旋机油压大于17MPa时，通过接在螺旋机上的球阀，向螺旋机内注膨润土浆或水。（3）严格控制左右土压力和左右出土量，盾构推进时必须有专人统计出土量。（4）盾构司机密切注意盾构姿态变化，每环出两次测量报表。盾构姿态包括左右行程有无突变、坡度有无突变以及转角有无突变等。（5）安排专人密切观察地面处该窨井变化情况，加快信息反馈速度，有异常情况立即停止推进，采取相应对策。2.3、进洞区域管线保护措施在距进洞端头井4米（进洞加固区边界处）位于隧道结构左边线的位置有Æ900、Æ300上水管，Æ500煤气管，埋深1.7米左右。除了2.1所述的措施外，另外在此制定一些针对性措施：当盾构掘进至此处之前，若地面沉降不稳定，则可以通过开挖暴露此处上水管的三通阀并通过地面固定点来起吊固定它以使其不受地面沉降的影响。3、沉降监测方案在盾构施工过程中由于土体的缺失而导致不同程度的地面和隧道沉降，从而会影响到周围建筑物及地下管线等设施的正常使用。从该区间隧道沿线管线资料来看，区间隧道要经过各种地下管线，沿线分布有上水、煤气、电力、电话、雨水、污水等几大类管线，埋深一般在地表以下1～3米范围内，其中，隧道轴线东侧的Æ1500污水管埋深较深，且离盾构推进范围非常接近，在盾构推进期间要对地下管线进行跟踪监测。另外，根据现场实地勘查，盾构掘进至民星路后，离隧道结构左边线约2米的地方沿线都是一层楼面玻璃门商铺。针对该段隧道沿线地下管线设施及周边建筑物情况，结合盾构推进施工中引起地面沉降的机理，进行如下监测内容：·地表沉降·地下管线沉降·建筑物沉降3.1、常规沉降监测3.1.1、地表沉降点布设在现场布置平行于盾构中心线的沉降监测点和垂直于盾构中心线的沉降监测点。平行于盾构中心线的地面监测点主要用于观测盾构施工时对地面的影响程度；垂直于盾构中心线的地面监测点主要用于观测盾构施工时对地面的影响范围。平行于盾构中心线的沉降监测点一般情况下布设三条（盾构中心及两条隧道中心线），每6米布设一点；垂直于盾构中心线的沉降监测点每60米布设一组长34.6米的断面，每组均为9点，测点距离盾构中心线分别为2.3米、3米、5米、7米对称布设；（详见附图2）另外，在盾构进洞时要加密测点，即在适当环数增加一组长34.6米的监测横断面。（详见附图3）3.1.2、地下管线沉降点的布设施工前与各管线单位联系，摸清地下管线的准确位置，并将管线落实到具体的布点图上，拟定在Æ1500污水管上的该三个窨井附近布设相应的沉降点（详见附图3）并做好监测点的保护工作。管线沉降监测点须布设在管线顶部，用钢筋打至管顶，在测量时确保钢筋紧贴管顶后，再进行读数。观测点上面须加装活动翻盖对测点进行保护，并且不影响交通。在施工时加强沿线巡视，发现问题及时解决。对重要的管线根据需要跟踪监测，并把监测信息及时反馈给各管线单位。根据该标段内隧道沿线环境的特殊情况及盾构施工对地下管线影响的需要，本着既能全面掌握信息，又要经济安全地完成整个隧道工程的原则，对常规管线的监测利用地表沉降监测网。但为了更直接地了解盾构施工对管线的影响程度，对轴线两侧各5米范围内各种管线的设备点（如阀门井、抽气井、人孔、窨井等）进行直接监测，在管线单位的监控下确保管线的安全。及时了解管线的沉降速率及沉降量，并控制在容许的范围内。3.1.3、建筑物沉降点的布设为了及时反映隧道推进区上方建筑物变形情况，需在隧道结构左边线的建筑物上设立沉降监测点，测点数量根据现场实际需要而定。测点标志采用墙面标志，布设时，采用冲击钻钻成孔，然后用水泥将道钉封牢。（详见附图2）3.2、特殊沉降监测3.2.1、加密测点对于管线窨井处，以窨井为中心，在平行于推进轴线方向的18环范围内加密布设沉降监控点，布设在管线正上方，纵向间距为3环。同时对于盾构掘进中穿越的三个窨井处各布设一组长34.6米的监测横断面（9个点）。3.2.2、增加加监测频率率施工前前所得的初初始数据为为三次观测测平均值，以以保证原始始数据的准准确性。在在盾构推进进期间应密密切关注监监测数据，必必要时适当当增加监测测频率。待待沉降趋于于稳定时，逐逐渐减少监监测次数，并并恢复正常常监测，在在地面沉降降稳定后方方可停止监监测。3.2.3、动态态信息传递递每一次测量成果果都及时汇汇总给施工工技术部门门，以便于于施工技术术人员及时时了解施工工现状和相相应区域管管路变形情情况，确定定新的施工工参数和注注浆量等信信息和指令令，并传递递给盾构推推进面，使使推进施工工面及时作作相应调整整，最后通通过监测确确定效果，从从而反复循循环、验证证、完善，确确保工程安安全、管线线安全和隧隧道施工质质量。3.3、监测频频率监测工作必须随随施工需要要实行跟踪踪服务。为为确保施工工安全，监监测点的布布设立足于于随时可获获得全面信信息，监测测频率必须须根据施工工需要安排排，每次测测量要注意意轻重缓急急。监测频率具体如如下：（1）地面沉降。监监测范围为为盾构前30米，后30米，在盾构推推进期间每每天测量二二次；（2）对于建筑物及管管线其监测测周期需延延长以便对对其进行二二次壁后注注浆。一般般在推进中中根据需要要可定为一一天三次，早早（7：00）、中（15：00）、晚（21：00）（3）进入进洞阶段沉沉降监测。在在区间隧道道盾构进洞洞前布设监监测点，取取得稳定的的测试数据据，在盾构构进入进洞洞区域后增增加监测频频率，监测测频率可根根据工程需需要随时调调整，必要要时进行连连续跟踪监监测，以满满足保护环环境的要求求；（4）若若采取以上上措施还不不能很好的的控制地面面沉降，则则可通过在在推进切口口前3环的两边边中心架立立两个直尺尺通过水准准仪时时观观察地层的的沉降变化化以便随时时指导盾构构推进。4、应急预案结合工程实际情情况，M8线双圆盾盾构项经部部以“安全第一一，常备不不懈，以防防为主，全全力抢险”的方针，在在人员、物物资、措施施等各方面面都加以落落实。4.1、应急组织织4.1.1盾构公公司应急领导小小组组长：副组长：组员：分公司各科科室负责人人4.1.2M88线双圆盾构构项目经理理部应急领导小小组组长：副组长：组员：4.2、推进施工工中的风险险分析目前中原路的路路面状况与与招标时相相比，路面面沉降及损损坏情况更更加严重。现现阶段中原原路地下地地质状况较较差，中原原路路面起起伏不平。管管线埋置在在流砂层中中，且管线线本身结构构为老式的的混凝土平平接口管，极极易损坏和和造成地质质灾害。在在本工况条条件下进行行双圆盾构构推进施工工，难度相相当大。推推进当中很很可能出现现以下紧急急情况：（1）地面或管线突然然大幅下沉沉（2）管线渗漏水（3）暴雨造成积水（4）临时明管被损坏坏（5）临近建筑物出现现不均匀沉沉降4.3、具体措施4.3.1在盾构构推进过程程中，若建建筑物或管管线沉降量量接近或超超过警戒范范围，则立立即在隧道道内通过管管片注浆孔孔进行壁后后双液注浆浆，必要时时采取地面面跟踪注浆浆措施来保保护建筑物物和管线。4.3.2在盾构构推进过程程中，一旦旦管线发生生渗漏水现现象，应第第一时间通通知管线单单位，施工工现场组织织好应急人人员、抢险险物资，全全力配合管管线单位进进行抢险。若污水涌入土仓，立即停止推进，封闭土仓闸门，尽快组织人力物力进行污