盾构隧道下穿立交桥人工挖孔桩基托换工程安全专项施工方案

XX地铁区间盾构工程

立交桥桩基托换工程

安全专项施工方案

编制:

审核:

审批:

XXXX公司

XX地铁项目经理部

二OXX年XX月

目录

1、编制依据及原则................................................................1

1.1编制依据................................................................1

1.2编制原则................................................................2

2、工程概况......................................................................2

2.1工程地理位置.............................................................2

2.2工程既有桥概况...........................................................3

2.3工程设计概况............................................................4

2.3.1托换基坑设计.....................................................5

2.3.2托换梁与托换桩结构设计...........................................5

2.3.3托换结构设计图...................................................6

2.4主要工程数量...........................................................15

2.5工程地质水文............................................................15

2.6周边环境...............................................................19

2.6.1周边交通.........................................................19

2.6.2管线概况.........................................................19

3、施工总体筹划...............................................................20

3.1施工围挡及场地布置....................................................20

3.2场地三通一平..........................................................20

3.2.1场地平整及施工道路..............................................20

3.2.2施工用水........................................................20

3.2.3施工用电........................................................20

3.3施工进度计划............................................................21

3.4劳动力计划..............................................................23

3.5主要设备材料计划........................................................23

4、总体施工思路与施工方案.....................................................24

4.1总体思路................................................................24

4.1.1施工工序流程.....................................................25

4.1.2施工策划..........................................................25

4.2主要施工方案...........................................................27

4.2.1桥梁检测........................................................27

4.2.2交通疏解........................................................30

4.2.3地面注浆加固....................................................30

4.2.4降水井施工......................................................33

4.2.5人工挖孔桩......................................................38

4.2.6深基坑..........................................................41

4.2.7托换梁施工......................................................49

4.2.8桩基托换预顶....................................................59

4.2.9新建托换桩与托换梁连接..........................................64

4.2.10侵限桩基破除...................................................66

4.2.11XX兴XX仓储有限公司铁路专线保护...............................70

4.2.12基坑回填、恢复交通.............................................71

4.2.13桥梁沉降控制措施..............................................71

4.2.14桥梁沉降超限处理措施...........................................72

4.2.15盾构近距测穿桩基处理措施......................................76

5、风险源辨识..................................................................78

5.1风险等级...............................................................78

5.2风险控制措施...........................................................79

5.2.1深基坑风险控制措施..............................................79

5.2.2人工挖孔桩施工风险控制措施.....................................79

5.2.3桥墩预顶风险控制措施............................................79

5.2.4临近铁路施工风险控制措施........................................80

5.2.5大体积混凝土模板、钢筋制安风险控制措施.........................80

5.2.6大体积混凝土浇筑风险控制措施...................................80

5.2.7降水工程风险控制措施...........................................81

5.2.8管线保护........................................................81

6、桩基托换施工监控量测........................................................82

6.1人员机械设备...........................................................83

6.2监测施工前期准备......................................................85

6.3监测内容...............................................................85

6.3.1基坑监测..........................................................85

6.3.2托换新建桩与新建承台监测.........................................86

6.3.3桥梁监测..........................................................87

6.3.4、周围建筑........................................................89

6.3.5有害气体监测....................................................90

6.3.6降水井监测......................................................90

6.3.7顶升压力检测.....................................................91

7、安全质量保证措施...........................................................91

7.1安全保证措施............................................................91

7.1.1现场施工用电....................................................92

7.1.2现场防火........................................................92

7.1.3基坑开挖与支护..................................................93

7.1.4D型梁现场施工保障..............................................93

7.1.5挖孔桩施工安全措施..............................................93

7.1.6现场施工机具....................................................94

7.1.7桩基托换时的交通保障............................................94

7.1.8临近线路安全措施保障............................................94

7.1.9交通管制措施....................................................94

7.2质量保证措施...........................................................95

7.2.1质量组织机构....................................................95

7.2.2质量保证体系....................................................96

7.2.3施工过程质量控制程序............................................97

8、应急预案.....................................................................99

8.1应急组织体系...........................................................99

8.1.1应急响应分级....................................................100

8.1.2应急救援工作小组................................................101

8.2应急资源...............................................................102

8.2.1应急人员........................................................102

8.2.2应急设备........................................................103

8.2.3应急物资........................................................103

8.3应急救援分级...........................................................104

8.4事故应急救援程序.......................................................105

8.5应急处理措施...........................................................108

8.5.1基坑、挖孔桩垮塌应急救援........................................109

8.5.2挖孔桩中毒应急救援..............................................110

8.5.3挖孔桩出现异常涌水、涌砂........................................110

8.5.4托换梁或挖孔桩施工高处坠落事故..................................110

8.5.5托换梁模板坍塌事故..............................................112

8.5.6铁路沉降变形超限................................................113

8.5.7触电事故.........................................................113

8.5.8桥梁变形或沉降过大..............................................114

8.6应急培训和演练.........................................................115

8.6.1培训的目标：.....................................................116

8.6.2培训要求........................................................116

8.6.3演练.............................................................116

1、编制依据及原则

1.1编制依据

（1）XX地铁XX工程施工图设计XX小区站〜XX医院站〜XX桥站〜XX理工

站区间第七分册XX场桩基托换工程施工图纸；

（2）现有相关文件资料：

a.《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》建质【2009】87号；

b.《城市轨道交通工程安全质量管理暂行办法》建质【2010】5号；

c.《XX地铁建设工程重大危险源安全管理办法》成地铁建【2012】37

号文；

d.《XX地铁BT项目重大危险源安全分级管理办法》中铁成投安【2012】

116号文；

e.《建筑施工企业安全生产管理机构设置及专职安全生产管理人员配备办

法》建质【2008】191号。

（3）国家现行的有关施工及验收规范（规程）（包括但不限于）：

a.《铁路营业线施工安全管理办法》铁运【2012】280号文

b.《XX铁路局营业线施工安全管理实施细则》成铁运（2013）80号文

c.《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008

e.《地基与基础工程施工及验收规范》GB50202-2002

f.《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204-2002

g.《地下铁道工程施工及验收规范（2003年版）》GB50299-1999

h.《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005

i.《钢筋焊接及验收规范》JGJ18-2012

j.《建（构）筑物托换技术规程》CECS295-2011

k.《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002

1.《带肋钢筋套筒挤压连接技术规程》JGJ108-96

m.《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012

n.《建筑基坑工程工程检测技术规程》GB50497-2011

O.《XX地区基坑工程安全技术规范》DB51/T5072-20H

P.《城市桥梁工程施工与质量验收规范》CJJ2-2008

q.《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000

r.《建筑与市政降水工程技术规范》JGJ/T111-98

s.《锚杆喷射混凝土支护规范》GB50086-2001

t.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004

u.《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007

V.《城市桥梁养护技术规范》CJJ99-2003

1.2编制原则

（1）按质按量按时安全地完成桩基托换施工任务；

（2）优化资源，争取优质安全高效组织施工；

（3）完善桩基托换施工工艺技术，确保方案的切实可行，全面指导桩基托

换各步骤施工；

（4）具体落实桩基托换施工中的各项安全、质量、工期保证措施，确保桩

基托换施工质量满足设计要求及国家有关规范标准。

（5）在桩基托换施工过程中，采取相应措施，确保XX兴XX仓储有限公司

铁路专用线安全、正常运营。

2、工程概况

2.1工程地理位置

XX小区站〜XX医院站盾构区间起始XX场立交以西的XX小区站，盾构隧道

出XX小区站约20米即下穿XX场立交桥后沿XX庄路下方东行到达XX医院站。

XX场立交桥为1997年竣工并投入使用，

A-xx间线路下穿xx场立交桥工程位置示意图

2.2工程既有桥概况

中铁XX研究院有限公司工程检测中心对XX场立交桥进行桩基托换、地铁施

工专项检测一桩基托换前专项检测。依据《城市桥梁养护规范》(CJJ99-2003)

的规定，XX场立交桥E匝道及J匝道的Ja联属于I类养护桥梁。由于XX场立

交桥的E匝道及J匝道的Ja联的主梁目前有多条裂缝宽度超过《城市桥梁养护

规范》(CJJ99-2003)中表5.4.2所规定的限值，裂缝最宽处达1.38mm,该类病

害已影响桥梁结构安全，更具《城市桥梁养护规范》(CJJ99-2003)的相关规定，

XX场立交桥E匝道及J匝道的Ja联评定为不合格级。

四川XX交大土木工程设计有限公司对XX场立交桥E匝道桥桩基沉降计算分

析，E环道桥上部结构连续板梁，桥梁桩基在不考虑沉降时设计荷载按照汽车-10

级考虑，结构抗弯、抗剪承载能力极限状态满足JTJ023-85桥梁设计规范中规定

要求，最大裂缝值0.24mm<0.25mm(规范值)满足荷载组合H或组合HI要求。

但不满足荷载组合I的要求。

根据计算分析，E环道桥各墩桩基允许不均匀最大沉降量，是仅在连续梁结

构抗弯、抗剪承载能力极限状态满足JTJ023-85桥梁设计规范中规定要求前提下

的结论：各桥墩桩基不均匀沉降允许值见下表：

各桥墩桩基不均匀沉降允许值

桥墩编号沉降量桥墩编号沉降量桥墩编号沉降量

E12-1,

El、E25.0mm5.5mmE17、E185.0mm

E12-2

E13-K

E3、E45.0mm6.5mmE19、E205.0mm

E13-2

E5、E65.0mmE147.0mmE21、E226.0mm

E7、E86.0mmE158.0mmE23、E245.0mm

E9、E10、

6.0mmE168.0mmE25、E265.0mm

E11

2.3工程设计概况

XX地铁XX2标XX小区站〜XX医院站区间所在范围YCK3+956-

YCK4+987.08XX场立交桥有9根（涉及6座承台）桩基侵入隧道范围，为保证桥

梁及隧道安全，盾构施工前，须对影响桩基进行托换。

，场立交桥

隧道与桩基平面位置关系图

隧道穿越需托换的桩基均为第二层E环岛桥梁，整个E环岛为现浇式连续梁

桥，跨度15米/20米不等。另外隧道近距离侧穿第4层高架桥桩基础。

现状XX场立交桥第二层环岛及其匝道桥处于带裂缝工作状态，评估为不合

格桥，目前已通过限高、限重、绕行等措施对第二层桥梁减小工作荷载。

施工工期：10个月，2013年n月30日〜2014年9月15日

XX场立交桥桩基托换场地平面布置示意图

其中E-13、E-15桩基托换承台施工时，临近XX兴XX仓储有限公司铁路货

运专线施工。基坑开挖深度5.836〜6.779米，宽约18.7〜19.2米。

2.3.1托换基坑设计

桩基托换临时基坑深约5.8〜6.8m,基坑安全等级为一级，按1:0.5（局部

1：0.2）的坡率放坡开挖，支护形式为土钉墙，面层巾8@150义150mm钢筋网并

喷150mm厚C20混凝土+竖向设5道，钢花管为巾48、t=3.5mm,倾角为15°,竖

向间距为1.2m,水平间距1.2m,梅花型布置，长度7m。孔内注水灰比为0.40〜

0.45的水泥砂浆。

基坑开挖顶部设置宽度1m的，喷射混凝土护顶，基坑四周地表修筑排水沟。

2.3.2托换梁与托换桩结构设计

①.在原有承台下方新建“板凳”将其托起。“板凳”由托换梁和托换桩基

组成。体系受力转换采用千斤顶主动顶升将桥梁上部荷载转换至新建“板凳”上。

托换桩采用C35人工挖孔桩，直径为1500mm,桩底扩孔为3000mm,桩顶设

顶升平台。托换梁采用钢筋混凝土结构，混凝土等级C40、P8防水。所有钢筋选

用HPB300、HRB400级钢筋。承台上方预埋30mm厚的钢板供预顶阶段使用，承台

与托换桩的钢筋连接通过预留挤压套筒连接。

②.托换梁和被托换桩的连接

二者之间的抗剪设计主要是通过托换梁和被托换桩之间的咬合、界面处理和

植筋来实现，即在托换梁梁高范围内，把原桩表面凿毛，深度宜为20mm左右，

并刷界面剂进行界面处理；沿被托换桩周围植筋，钢筋和桩之间的缝隙用锚固胶

填充。

③.桥梁上部结构受力转换采用千斤顶在新建桩基和新建承台节点处进行顶

升，通过千斤顶顶升，主动将桥梁上部荷载转移至新建桩基上，使原有桩基不再

承受上部荷载，从而达到桥梁下部结构变换。

2.3.3托换结构设计图

E13-1墩

新建：2桩，（|）1500,桩长20.017m

托换梁尺寸：13.397X3.5X2.2m

1干

*王

左

十•

！l49&7t9i•<1：

|

lr

E13或金柱石布投M百艮

LIM

E13墩

新建：2桩，。1500,桩长18.196m

托换梁尺寸：12.401X3.5X2.2m

ccc

E15墩

新建：2椎1500,桩长18.497m

托换梁尺寸：12.514X3.25X2.2m

MA*加MdXXZJ-小

E23墩

新建：4桩，(|)1500,桩长19.833m

托换梁尺寸：12.401X7.0X2.0m

E25融域秣舱同

nn

E25墩

新建：2桩，(|)1500,桩长20.289m

托换梁尺寸：12.932X3.5X2.5m

E26墩

新建：4桩，(|)1500,桩长19.833m

托换梁尺寸:15.589X3.5X2,5m

E21墩断面

新建：2桩1500,桩长22.173m

新建承台尺寸：6.9X6X2.5m

2.4主要工程数量

工程数量一览表

序号工程名称单位数量备注

一浅基坑施工

4399.02

1.开挖土方m3基坑深度6.2m,开挖坡率：1:0.5

2

2.锚杆t15L=3.5*1.5m①48钢管

3.喷腔m3300喷碎15cm厚

4.钢筋网t204)8@0,2*0,2双层

二桩基托换

1.人工挖孔桩直径1500mm共16根

①人工挖孔桩土方m31080

②现浇商品碎挖孔

m3810.78

桩

③现浇构件钢筋制安t114按140kg/m3估算,

④挖孔桩校护壁m3412

⑤现浇硅基础模板制

m22195

安挖孔桩护壁

⑥现浇构件钢筋制安t30按75kg/m3估算

⑦钢护筒m40直径1500mm

2.托换梁m3990C40

3.托换梁钢筋t228按230kg/m3估算

4.原桩植筋根2000625,长1.5m,共按根计

5.回填素硅m3800C20

6.洞内注浆m33102.95

降水影响及盾构施工队既有桩基

7.地面预注浆m37520

不理影响的进行地面加固

8.袖阀管长度m2000

9.千斤顶个42主动托换，每根新桩按3个千斤顶

.降水井口/月30/1

2.5工程地质水文

1、水文简况

本工程范围内无地表水系流过。

据XX地区区域水文地质资料和现阶段勘察资料，按地下水赋存条件，本车

站范围内地下水主要有三种类型：一是赋存于黏土层之上的上层滞水，二是第四

系孔隙水，三是基岩裂隙水。

根据区间详细地质勘查报告、地质补勘报告，以及现场走访调查情况，XX

场立交桥桩基托换区域主要水文地质情况为：自上而下主要穿越地层有＜1-2〉杂

填土、〈3T-2〉粘土、〈3-2〉粉质粘土、＜3-4-2〉细砂、〈3-8-2〉中密卵石土、

＜5-1-2〉强风化泥岩、＜5--3〉中风化泥岩，如下图所示：

各地层描述及性能参数如下：

〈1-2〉人工杂填土(Q4ml)：褐黑色、褐黄色，中密，潮湿。由粘性土、

啥卵石土及混凝土等组成。全段均有分布，厚1.3〜3m。

〈3-1-2〉黏土(Q3fjl+al)：褐黄色。硬塑，埋深约3m,层厚约4m,在局

部地段缺失。根据室内试验：天然密度p=1.9~2.Ig/cm3,天然含水率

w=20.6~30.6%,天然孔隙比e0=0.60~0.80o

〈3-1-3〉淤泥质土(Q3fjl+al)：灰褐色，黑色，中密到密实，软塑，粘

手，手捻有滑感。

〈3-2〉粉质黏土(Q3fjl+al)：灰黄色，稍湿，硬塑，呈长柱状，土柱状，

含少量卵石。广泛分布于区间隧道地表，厚层4〜8.1m。

(3-4-1)细砂(Q3fjl+al)：灰黄。灰绿色，松散〜稍密，饱和，砂质较

纯。呈透镜体状分布于拟建区间内。

〈3-4-2〉细砂(Q3fjl+al)：青灰色，中密一密实，饱和，夹有少量圆砾，

卵石。

(3-5-2)中砂(Q3fjl+al)：黄色，中密一密实，饱和，夹有少量圆砾。

呈透镜体状分布于拟建区间内。

〈3-6-2〉粗砂(Q3fjl+al)：青色，灰黄色，中密到密室，潮湿，粒径

2-5cm,厚约2mo

〈3-8-1〉卵石土(Q3fjl+al)：褐黄、黄色，稍密，部分稍密，潮湿。填

充物以中砂为主，夹少量粘性土及砾石，含量约10〜30虬属硬质岩。

〈3-8-2〉中密卵石土(Q3fjl+al)：褐黄、黄色，中密，饱和。填充物以

中砂为主，夹少量粘性土及砾石，含量约10~30%o层厚3.6〜18.5m。属硬质

山O

〈3-8-3〉卵石土(Q3fjl+al)：褐黄、黄色，以密室为主，饱和。填充物

以中砂为主，夹少量粘性土及砾石，含量约10~30%o层厚3.6〜18.5m。属硬

质岩。

〈4-1〉黏土(Q2fjl+al)：灰黄色，硬塑，局部含高岭土。该层呈透镜状

分布于密室卵石土〈3-8-3〉底部。厚约1〜3m。

〈4-5-3〉卵石土(Q2fjl+al)：灰色深灰色，卵石成分以岩浆岩、变质岩

类岩石为主。填充物主要为中砂、圆砾、黏土，属硬质岩。

〈5-1-1〉全风化泥岩(K2G)：褐红色、泥质结构，岩芯呈砂土柱状，少量

保持原岩结构。层厚为0.5〜1.7m。

〈5-1-2〉强风化泥岩(K2G)：红褐、紫红色，岩质软，泥质结构，块状构

造，岩新多为碎块状，手可折断。岩体基本完整。层厚为0.4〜1m。

(5-1-3)中等风化泥岩(K2G)：红褐、紫红色，泥质结构，块状构造，岩

质较硬。差异性风化明显，节理裂隙较发育。属软质岩。

地层主要物理力学性能参数建议值表

---

天桩极

载

承桩极限

然计算摩擦角侧压岩石单轴限侧基底

特

天然含孔隙凝聚内摩压缩压缩模变形模渗透力端阻力临时

密力极限抗压阻力摩擦

值

水量比力擦角系数量量系数征边坡率

度系数强度系数

天然降水人工挖孔桩

地层代号岩土名称

a0.1EsO.1-（高宽

WeC①①①EU工KfrfkqskqBik/

P-0.20.2比）

g/c

%kpaUUUMpa2MpaMpam/dMpakpakpakpa

m3

<1-2>杂填土1.6108110//支护

1.9

<2-2>粘土（硬塑）27.530.8137150.224.010.50160/580.251:1.75

7

1.9

<3-1-2>粘土（软塑）27.530.8157110.224.010.50160/580.251:1.75

3

淤泥质土0.1

1.90.76

<3-1-3>26.52515.50.5820.42X60600.3支护

（软塑）73

10-5

中砂1.9

<3-5-2>3235170.356160/550.4支护

（中密-密实）5

<3-8-1>卵石土（稍密）2.13342350.32135011001200.451:1.5

<3-8-2>卵石土（中密）2.23845450.251860016001400.51:1.25

<3-8-3>卵石土（密实）2.34752550.221670021001600.551：1

泥岩2.2

<5-1-2>2530400.350.254501300.351:1

强风化1

泥岩2.3

<5-1-3>30035450.2770033002000.451:0.75

中风化4

2.6周边环境

2.6.1周边交通

托换桩位置位于既有XX场立交桥正下方，立交桥下西接XX路，东接XX庄

路，两路宽均约40m,桥下南北向有3〜5m支路，周边具体见下图：

桥墩现场相片

2.6.2管线概况

托换施工主要影响的管线为电力及通信管线，在施工前，将对基坑开挖范围

内的管线按就近原则组合，合成若干股后进行悬吊保护。主要管线如下表:

管线保护措施表

现状及数量

序号针对措施

设备及规格管线位置

1电力管线GD铜@300/00.22KV桥墩El3T与E13之间悬吊保护

2电力管线GD铜小500/010KV桥墩E13-1与E13之间悬吊保护

电力管线GD铜80X402/2

3桥墩E15处悬吊保护

0.22KV

4电力管线井桥墩E15附近悬吊保护

5电力管线LD铜直埋10.22KV桥墩E23处悬吊保护

6电信光纤DX光纤360X5008/1桥墩E23处悬吊保护

电力管线LD铜300X1004/4

7桥墩E25处悬吊保护

0.22KV

3、施工总体筹划

3.1施工围挡及场地布置

为尽量减小考施工期间对XX场立交桥下交通通行的影响，保障桥下车辆正

常通行，施工区域内拟分两处进行围挡。

由于场地狭小，加之临近铁路货运专线施工，场地内不设材料堆场及加工场。

材料堆场及加工场地设在立交桥北侧项目驻地内规划的一块专门加工场地，现场

需要使用时，用叉车或手推式平板车将加工好的成品、半成品运送至现场。

交通疏解及现场布置图详见：附图：《XX场立交桥交通疏解平面图》

3.2场地三通一平

3.2.1场地平整及施工道路

施工区域在原有市政道路上，场地本身平整，施工道路利用原有水泥道路。

3.2.2施工用水

已在立交桥下市政自来水管网上接驳了一处施工用水接口，同时场地、进出

车辆清洗用水可采用降水井抽出的清水。

3.2.3施工用电

现场施工用电设备主要为空压机、降水泵、电焊机、钻机、混凝土喷射机、

拌浆机、挖孔桩提升机、托换顶升、注浆设备等，前期施工准备阶段从场地旁边

汽车修理厂接驳了一主电缆，并满足24小时提供至少150kw用电量。正常施工

时，再从XX小区站内接驳一条主缆，满足24小时提供至少200KW用电量。电缆

采用地埋式敷设，可满足施工要求。在考虑到施工期间可能停电，故备用2台

75KW的柴油发电机。

3.3施工进度计划

根据XX地铁XX总体施工筹划及我标段总体施工组织设计，XX小区站〜XX

医院站区间盾构隧道拟定2014年5月21日从XX医院站开始始发掘进，预计n

月下穿XX场立交桥。为保障盾构顺利下穿立交桥，必须提前（下穿前）完成桩

基托换工作，并留一定时间对托换后的桥梁进行观察（监测）。

根据施总体工筹划，XX小区站〜XX医院站区间采用一台盾构机施工，从XX

医院站向XX小区站掘进，首先始发区间右线，故托换施工应优先考虑施工侵入

右线隧道内的桩基。

由于铁路专线周边人工挖孔桩较为密集（见下图），挖孔桩应分两批次先后

施工，且同时施工的桩间保持一定的安全距离，以避免挖孔桩在挖孔施工时相互

干扰。

根据上述条件，XX场立交桥桩基托换施工工期安排如下（详见附图V：桩

基托换施工进度横道图）：

D便梁与托换梁新建挖孔桩位置关系示意图

班基托换工程施工进度横道图

标识号任务名称工期开始时间完脚洞

平件3月1201年4m|201嶂空|201件6月忆014年7月1201件8月1201：年”一

23|2|9|16|23|30I6|1320274