流并设置导流明渠通水,一次性筑坝断航施工河段基坑。
围堰施工将出现以下情况:(1)导流明渠尺寸相对于原河道较小将造成水位上升,防洪任务重;(2)筑坝施工难度大,特别是防水难;(3)河底段顶板防水难度大。
针对性措施:
(1)及时与上海市及松江区防洪防汛相关单位取得联系,制定排洪防汛专项方案,同时时刻关注当地防洪防汛信息,必要时增设应急排洪通道。
(2)在导流明渠及筑坝施工期间,备齐各类防洪应急抢险物质。
(3)现场实测钢板桩的角度和尺寸,根据实际切割焊接异形钢板桩,以确保整个围堰的密封性。
(4)根据工程所在地场地特点,结合钢板桩的特性、施工方法等方面进行考虑,选用的拉森Ⅵ型钢板桩,拉森Ⅵ型钢板桩宽度适中,抗弯性能好,
(5)导向桩打好之后,以槽钢焊接牢固,确保导向桩不晃动,以便打桩时提高精确度。 (6)钢板桩打入之前一般应在锁口内涂以黄油、锯末等混合物。当锁口不紧密漏水时,用棉絮等在内侧嵌塞,外侧包裹一层防水彩条布,起到防水和减小水压力的双重效果,抽水时同时在外侧水中漏缝处撒大量木屑或谷糠和炉渣的混合物,使其由水夹带至漏水处自行堵塞,在桩脚漏水处,采用局部砼封底等措施,漏缝较深时,用袋装下放到漏缝附近处徐徐倒撒。若漏水严重,堵漏困难时,在钢板桩外侧补打木桩,木桩内侧铺设彩条布,在彩条布与钢板桩间填筑粘土进行封堵。
(7)加强河底段顶板附加防水层施工质量控制,必须确保上道工序验收合格后方可进行下到工区,施工缝设置避开河底段,做好顶板附加防水层的垫层保护层。
(8)在顶板附加防水层的垫层与河底板砼间设置全包式防水。
要求坑内地下水位降至坑底以下不少于1.0m后方可组织基坑开挖。根据承压水水头情况,设计基坑降承压水,并编制针对性强的降水施工方案。
3、采用具备自动测斜和纠偏功能的成槽机,在成槽完成后必须采用超声波对每幅地下连续墙的成槽垂直度进行检测,对垂直精度不够的必须进行修正,直至满足要求为止,方可浇筑水下混凝土。后浇幅地下连续墙时,必须对已施工的,与之相连的地下连续墙进行多次刷壁,尽可能的减少接缝处的夹泥量。
4、在地下连续墙施工完成后,为加强墙趾注浆,为防止墙趾注浆的浆液被承压水稀释而达不到效果,墙趾注浆采用水泥-水玻璃进行。
5、基坑开挖时,必须按照“时空效应”组织施工,严格做到,“分层、分块、对称、限时和支撑的顺序进行”,同时必须做先撑后挖,严禁超挖,合理安排施工顺序,及时安装支撑并施加预应力,尽量减少基坑无支撑的暴露时间,同时应注意基坑内部边坡的稳定性,采用适当措施,防止基坑内部边坡失稳导致围护结构失稳。
6、严格控制基坑开挖造成的水平位移,采取多次施加预应力、基坑被动土区加固等措施,减少围护结构水平位移。根据工程施工经验,采用钢管与混凝土梁结合的支撑体系,同时辅助联系梁加固,效果较好。
7、加强施工过程的监测,并及时将监测数据反馈施工现场,让信息指导施工。
3.1.4基坑周边建(构)筑物、管线的保护
本车站地处交通繁忙地段,南临沪杭铁路松江站,西侧为松江区民防办及松江长途汽车站。车站下穿人民河,环境条件较为复杂。车站主体结构紧邻人民河桥、醉白池公园、沪杭铁路松江站的保护尤为重要。特别是人民河桥,最近处17m,桥段有4排3503300mm预制方桩,桩长26.0m,桩底标高-23.0m。
3.1.3基坑开挖深度大,施工风险大
车站标准段基坑开挖深度19.5m, 北端头井基坑深约21.6m;南端头井基坑深约21.04m,附属结构基坑开挖深度14m,特别时端头井地下连续墙钢筋笼吊装难度大,基坑开挖难度大,基坑施工的安全风险大。
针对性措施:
1、车站标准段采用1000mm厚地下墙,墙长35.5m,沿基坑深度方向设置1道钢筋混凝土支撑,4道Φ609钢管支撑。端头井处基坑深度约为21.25m,采用1000mm厚地下墙,墙长38.5m,沿基坑深度方向设置两道钢筋混凝土支撑,3道Φ609钢管支撑。车站附属结构基坑埋深约为14m,采用600厚地连墙作为围护结构,墙长23m,沿基坑深度方向设置4道支撑。
2、基坑开挖前,采用真空深井进行基坑降水加固,坑内需有不少于20天的预降水期,且
车站主体与人民河桥平面关系图 车站围护与桥桩剖面关系图 - 26 -
针对性措施:
(1)在明渠开挖之前,对人民河桥南侧东面桥台及护桥墙侧面土体压密注浆,从而加强土体,确保桥台及护桥墙安全。
(2)合理安排开挖与支撑工序,控制好支撑体系施工质量,钢支撑采取多次施加预应力,基坑被动土区加固等措施,减少围护结构水平位移。同时辅助联系梁加固支撑体系。
(3)人民河桥、醉白池公园、沪杭铁路松江站等重要保护建筑物、管线设置沉降、位移监测点,尽可能布置直接点,无法布置直接点时,按相关规范规程布置深层土体监测点。
(4)采用合理的降水措施,按需降水,避免因降水引起基坑周围地面塌陷、坑底流土或隆起等不良事故。降承压水水位时,加强基坑周边的水位和沉降监测,必要时采取坑外回灌,避免产生过大的降水漏斗,控制降水对周围建(构)筑物的影响。雨季施工时,应及时排除坑内积水,避免坑底长时间浸泡。
(5)应严格控制基坑周围地面堆载。
(6)施工时加强监测,做到信息化施工,以确保周围建筑的安全和施工的顺利进行,同时准备相关的应急遇案。
(7)基坑施工涉及管道改线时,应确保原有管道内水的排出,道路翻交时,临时通行道路应根据行车要求,设置路面结构层,以免对临时通行道路下的管线产生不利影响。
极易降低,因此在开挖过程中应防止土体扰动;
②控制好基坑底土体加固以改良基坑底土体,确保加固体满足设计规范要求;
③按本工程地质条件设计专项降水方案,严格按照专项降水方案执行,将水位降至安全水位以下;
④加强基坑支护结构、周围邻近道路、地下管线,基坑内外水位等进行监测,根据监测情况采取相对应的措施;
⑤基坑分段分块开挖,最后一层土体开挖时速度要快,尽快完成底板垫层砼及底板砼施工,同时在底板预留泄水井,待顶板施工完达到设计强度后再进行封堵。
(2)针对暗浜,采取的措施如下:
①进行补充勘察,探明暗浜位置及发育规律;
②对于基坑内暗浜,探明位置后挖出暗浜土,再选用好土回填,对于深暗浜采取搅拌桩加固等措施改良;
③对于连续墙处的暗浜,浅部暗浜选用好土换填,深部暗浜采取搅拌桩加固改良,增加导墙入土深度至原始土层(对于浅部暗浜)。
(3)针对沼气,采取的措施如下:
①进行补充勘察,探明沼气位置及发育规律;
②对于施工范围内探明的沼气,钻打沼气释放孔释放,特别是连续墙施工区域的沼气,应加密沼气释放孔释放沼气,然后对释放孔回灌砂浆;
③加强沼气浓度检测,检测手段采取自动监测报警与人工平行检测两种方式,确定沼气浓度安全浓度以内方可下井作业,在作业过程中派专人对沼气浓度进行检测,当沼气积聚体积大于0.5m3,浓度大于1%时,应加强通风;浓度大于2%时,必须立即停止一切施工作业,撤出人员,切断电源,进行处理;
④在基坑内适当位置安装3台轴流式2355KW轴流通风机,加强基坑空气对流及时排出土体中溢出的沼气;
⑤采取有针对性的措施防火、防爆;
⑥加强个人防护措施,对基坑内的作业人员每人配发一个防毒面具,用于沼气浓度超限时进行个人保护,防毒面具应配带在个人腰间;
⑦做好应急抢险救援预案并进行演练完善。
3.1.5不良地层施工
本工程基坑开挖深度较大且坑底大部分置于⑤2砂质粉土夹粉质粘土层中,局部位于⑤1-2及⑤2t粉质粘土夹砂质粉土层中。⑤2属于微承压含水层,根据上海市工程建设规范《岩土工程勘察规范》(DGJ08-37-2002)中11.3.3条计算判别,应考虑⑤2微承压水及深层⑦承压水突涌情况。⑤2砂质粉土在地下水作用下,易产生流砂、管涌等不良现象,严重时,容易造成基坑坍塌等事故。基坑位于软弱粘性土层时,开挖期间坑底土体会有一定的回弹,应注意土体回弹对基坑支护结构、周围邻近道路、地下管线等产生不利影响。
在S1XZ3号勘探孔(位于人民河旁)中发现有暗浜存在,该层埋深约1.5m,厚约0.5m,关暗浜发育规律。
勘探期间未发现有沼气逸出现象,但不排除有沼气的可能,由于拟建物位于已建道路下,表层填土较厚,且以杂填土为主,同时,道路两侧地下管线众多,对施工影响较大。
针对性措施:
(1)考虑⑤2微承压水及深层⑦承压水突涌情况,针对基坑底易产生流砂、管涌等不良现象及开挖期间土体易回弹的现象,采取的措施有:
①基坑周边及底部以软弱粘性土为主,有较明显触变及流变特性,在动力作用下土体强度
3.2盾构区间工程特点、重难点及针对性措施
3.2.1盾构掘进长度大,工期紧
本标段盾构区间单线总长为约6055.027,单机最大掘进长度约1559.137m,单机最小掘进长度
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为1466.347m。根据业主整体筹划的盾构区间推进节点工期要求,松江体育中心站~醉白池站区间和醉白池站~松江南站站区间正常段月掘进指标达到平均250m/月。
针对性措施:
1、根据整体筹划要求,我部将在本标段共投入4台盾构机。
2、我部积极主动协调体育中心站和松江南站站施工单位加快体育中心站南侧盾构工作井和松江南站站北侧盾构工作井施工,力求盾构尽早下井组装始发,并加快醉白池站南北侧盾构工作井的施工,使盾构工作井提前达到盾构机进洞条件。
3、盾构掘进施工时,加强施工组织管理,加强施工工序间的衔接,减少施工过程中的窝工。 4、加强机械设备的保养和维修,减少机械设备的故障率,提高施工进度。
5、严格编制工程施工总计划,并将任务分解到月、旬、日,根据实际完成情况,与网络的分阶段目标对比,找差距,查原因,制订对策,实行动态管理,确保分阶段目标计划的完成,来实现总计划。
6、加强技术保障工作,对特殊地段的严格编制施工技术方案,以方案指导施工,使特殊地段,安全、顺利和快速的完成。
7、设立进度专项奖金,来提高全体员工的施工积极性,并做到奖惩兑现,奖罚分明。 8、以立功竞赛为抓手,深入开展抓安全、保质量和促进度活动,通过树典型等办法工程的顺利、快速实施。
3.2.3可能穿越浅层沼气
浅层沼气是地下空间开发所可能遇到的地质灾害之一。当隧道推进作业时,由于浅层沼气释放,可能造成下伏土层失稳,使已建好的隧道产生位移、断裂,造成无可挽回的重大经济损失。上海地区浅层沼气最浅仅8m,最深30m左右,浅层沼气主要有两个层位:
本区间勘探时虽未发现有沼气逸出现象,但不排除存在沼气的可能。 针对性措施:
(1)进行补充勘察,探明沼气位置及发育规律;对于施工范围内探明的沼气,钻打沼气释放孔释放,然后对释放孔回灌砂浆;
(2)加强沼气浓度检测,检测手段采取自动监测报警与人工平行检测两种方式,确定沼气浓度安全浓度以内方可进隧道作业,在作业过程中派专人对沼气浓度进行检测,当沼气积聚体积大于0.5m3,浓度大于1%时,应加强通风;浓度大于2%时,必须立即停止一切施工作业,撤出人员,切断电源,进行处理;
(3)在每条隧道井口适当位置安装2台轴流式2355KW轴流通风机,加强基坑空气对流及时排出土体中溢出的沼气;
(4)采取有针对性的措施防火、防爆;
(5)加强个人防护措施,对基坑内的作业人员每人配发一个防毒面具,用于沼气浓度超限时进行个人保护,防毒面具应配带在个人腰间;
(6)防爆局部风扇的选用:
由于隧道内盲点的存在,2355KW的轴流风机,也不能使盾构全部断面处在循环风中,因此选用2.2KW局部风扇。根据出风流的方向局部风扇安放在1号台车前端,风向为轴流风机的回风流。共安放3部,1部在盾构出土孔上方拼装台上,保证在盾壳内形成循环风。另2部分别安放在1号台车上左右两侧,在台车中形成循环风流,保证新鲜风循环流动。
2.2KW防爆局部风扇技术参数
型 号 转 速 风 量 功 率 风 压 SF-6-4 1450r/min 20000 m3 /h 2.2KW 300mm水柱 3.2.2穿越明、暗浜、厚填土区域
根据勘察成果,由于拟建线路主要在现有道路下穿行,勘探孔施工时,填土厚度普遍较大,且以杂填土为主,含混凝土、碎石、砖块、生活垃圾等,底部以素填土为主,含植物根茎等。
根据本次勘察,在Q1XZ3、Q1XJ17勘探孔中揭示1.20~1.80m的①2浜填土,该层土富含有机质,夹生活、建筑垃圾等杂物,有臭味,工程性质较差。
针对性措施:
1、加密勘探点,特别是对有重要建(构)筑物、管线扰动敏感,保护等级高的地段进行详勘,分清是否有暗浜,与隧道的关系、范围、暗浜内填土情况等。
2、如暗浜在隧道上方,且该段有重要建(构)筑物或管线时,必须编制专项施工方案、保护措施、应急预案,必要时对重要建(构)筑物或管线下部基础进行注浆加固措施或悬吊保护措施。
3、如在暗浜在隧道内,弄清位于隧道的具体里程,在盾构靠近暗浜时采取对其超前注浆加固措施,以防止盾构下陷或上翘。
4、加强施工现场组织管理,执行领导24小时值班制。
在盾壳内及台车中的盲点部分(如主控室内)安置适当的风扇,保证沼气不聚集(尤其在顶端的盲点部分)。
(7)盾构出洞期间通风
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盾构出洞至台车完全进入隧道期间由于轴流风机的风管无法安装,可以采用一些临时措施。在盾构前端放置3—4个局部风扇,风扇风向为出风向,布置在出土口到一号台车之间,保证通过螺旋输送机溢出的沼气能有效的排出。当台车完全进入隧道后,轴流风机的风管开始按照前述方式进行连接。
(8)为防止可能有的隐患,杜绝各种火源,应在各种火源可能的地点做好各种防火防爆措施。 (9)沼气地面钻孔释放后地层沉降处理措施:对区间含沼气区域实施沼气释放后,地下土层不可避免会因沼气释放产生空洞,进而引起地层沉降,对地表构(建)筑及隧道造成影响,针对此种情况,拟采取对沼气释放区域隧道两侧土体实施压密注浆来控制地层沉降。
(10)加强盾构施工参数控制,必要时对渣土进行改良。 (11)做好应急抢险救援预案并进行演练完善。
一、对于洞口地基加固采用搅拌桩+高压旋喷加固方式,必须严格控制洞口土体加固质量,确保洞口土体稳定性,并形成有效的止水帷幕。同时设置水位观测井(兼作降水井)。
二、优化施工参数、加强施工参数动态管理
①盾构土仓平衡压力的控制:在地面隆起允许的情况下,适当提高盾构机的正面平衡压力,使盾构正面的土体产生挤压疏干效应,降低土舱内土体的动水压力,防止螺旋输送机中土体的液化。严格按照土压平衡模式进行掘进控制,确保土仓内土压能有效平衡地层的水土压力,避免在刀盘位置形成负压区,致使地下水涌向刀盘区域。
②推进速度:盾构推进速度宜控制在30mm/min以内。通过减缓推进速度,达到降低刀盘扭矩和盾构推力的效果,同时减少对周边土体的扰动。在严格控制推进速度的情况下,保证连续均衡施工,避免盾构较长时间的搁置。
③控制盾构纠偏量:盾构姿态变化不可过大、过频,每环纵坡变化小于0.2%,水平姿态纠偏量不宜超过5mm/环,以控制在3mm/环内为宜。
④螺旋输送机控制:通过控制螺旋输送机出土速度和出土口的开口度,在出土口形成土塞,起到良好的密封、保压以及防喷的作用。停止推进时关闭闸门,紧急情况下启动螺旋输送机防喷装置。
⑤同步注浆量的控制:在施工中应将注浆量控制在建筑空隙的180%~200%左右,采用可硬性浆液,同时根据监测数据适当调节。
三、特殊措施
①土体改良:土体改良是为了保护刀盘、防止正面土体坍塌以及保证盾构螺旋出土机的正常出土,在推进过程中可每隔一定距离在盾构前方及螺旋机内压注泡沫剂或膨润土。通过压注泡沫剂膨润土改良土体,提高出土时的粘粒含量。泡沫剂或膨润土浆液可以在刀盘正面注入,通过刀盘后翼的搅拌,从螺旋机排出。当螺旋机油压过高,也可以在螺旋机中注入适量的膨润土浆液。实际推进时,通过压注量的调整,了解正面的疏干效应,并反馈指导泡沫剂或膨润土浆液的具体压注量。膨润土浆液配合比:膨润土:水=0.25:1。
②盾尾油脂的压注:盾构在粉土、承压水层中掘进时,盾尾极易发生漏水、漏砂等情况。因此,施工时应严格管理盾尾油脂的压注工作。施工时,由专人负责盾尾油脂的压注工作,确保每环的盾构油脂压注量。同时,根据盾构盾尾油脂的压力表反馈信息,始终使盾尾油脂压力高于外部压力。必要时,在管片背面粘贴海绵条。
③二次注浆:及时对衬砌壁后二次注浆,有效的弥补因同步浆液收缩变形而引起的地面变形隐患,同时提高土体的强度,防止土体液化。二次注浆浆液通过管片的拼装孔注入地层内,压注时必须根据实际情况和监测数据的反馈进行调整参数。此外,还必须结合不同的土层情况,采取针对性的注浆措施,通过选择不同部位、不同注浆量及注浆压力,来确保土体的稳定。
3.2.4盾构在软粘性土、粉性土、(微)承压水层及液化地层中掘进
松江体育中心站~醉白池站区间主要涉及④1灰色淤泥质粘土、⑤1-1灰色粘土、⑤2灰色砂质粉土夹粉质粘土层,局部较浅处涉及③1灰色淤泥质粉质粘土、③2灰色粘质粉土、④2灰色粘质粉土层掘进,较深处涉及⑤1-2灰色粉质粘土夹砂质粉土层。醉白池站~松江南站站区间主要涉及④1灰色淤泥质粘土、⑤1-1灰色粘土,局部较浅处涉及③1灰色淤泥质粉质粘土。
盾构在软粘性土、粉性土中掘进,不利于施工主要表现在以下五方面:
(1)、③1灰色淤泥质粉质粘土、④1灰色淤泥质粘土、⑤1-1灰色粘土均属高含水量、高压缩性、低强度、低渗透性的饱和粘性土,特别是③1、④1层土具有较高的灵敏度,明显的触变特性,在动力作用下极易破坏土体结构,使土体强度聚然降低,易造成开挖面的失稳。
(2)、④1、⑤1-1层土,具高粘性,易粘着盾构设备或造成管路堵塞,使掘进难以进行。 (3)、盾构在软硬不同的土层中推进时,易发生偏斜及失稳,特别是在⑤1-1、⑤2层中推进时,由于土层软硬差距明显,应特别注意。
(4)、隧道部分地段穿越③2、④2、⑤2层土,为微承压含水层,渗透性较强,渗透系数为10-4~10-5 cm/s数量级,属强透水层,对施工要求较高,应选择合适工作面压力,维持工作面稳定,防止承压水和流砂涌入隧道内,在地下水动力作用下易发生突涌、流砂现象。
(5)、拟建区间沿线20.0m深度范围内发育的③1t灰色砂质粉土为液化土层,CK3+030~CK3+370区域为轻微液化场地。靠近两端车站区段隧道局部穿越粉性土第②-3a、②-3b土层,为中等液化地基,易、坍塌变形,对隧道会产生不利影响,在地下水作用下易产生流砂、管涌。 盾构穿越②-3a饱和砂质粉土时,易产生管涌或流砂,在排土口出现喷涌现象,盾尾很容易发生漏水、漏砂等情况。盾构穿越后隧道周围的土体不稳定,增大了地面以及隧道后期沉降控制难度。
针对性措施:
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在必要时,二次注浆可与盾构推进施工同时进行,实现跟踪同步注浆的效果。
④压注聚氨酯:紧急情况下,可对盾尾或盾尾后1~2环管片压注聚氨酯的措施进行防水隔水、抢险。
⑤应急准备:准备一支专业抢险队伍及一套抢险机具,同时盾构施工施工工作面备一定的双快水泥、海鳗条、聚氨酯等应急物质。
方案经过专家评审通过后严格实施。
2、前期调查
对穿越铁路设施周边环境进行详细的调查,在盾构穿越地表面上用红线标出隧道中心线,经过实地测量,将盾构穿越铁路设施段手工绘制出CAD平剖面图形,做到地表铁路周边环境情况一目了然。并编制了切实可行的施工方案。
3、人员培训及技术交底
(1) 对工程施工人员进行专门的针对盾构穿越沪杭铁路技术培训,明白盾构施工大体的施工步骤及参数,了解该工程的风险,从思想上提高对本工程的认识。
(2) 施工前,对所有施工人员进行技术交底。使每一个参加施工的工作人员清楚了铁路设施与隧道之间的相对位置以及应当采取的不同技术措施。并组织针对穿越沪杭铁路情况下盾构推进、管片拼装、盾构姿态控制、同步注浆、盾构常规故障处理、盾构突发事件处置等的学习。
4、机械检修
在穿越前,对盾构机及其后配套设施进行机械设备和盾构压浆管路的检查和维护,对于存在故障和故障隐患的机械一律进行维修,对压浆管路进行一次彻底的清洗,保证盾构穿越房屋过程中不发生机械故障和压浆管路堵塞情况。
对二次注浆泵进行检修,确保其随时都可以使用。并保证所有机械设备每日一小查,每周一大查,确保机械的正常运转。
对盾构机及其后配套系统易损、易坏部件(如单双梁刹车片、液压回路密封圈等),应在工地
料库多存储一套。
5、测量、监测人员到位
盾构推进前,测量及监测人员必须到位,测量人员保证盾构隧道设计轴线推进,监测人员则实时提供地面、铁路、建筑物沉降情况。
6、隧道、地面联络畅通
由于盾构下穿沪杭铁路风险极大,且施工情况复杂,特别是施工参数会经常更换,为了保证项
3.2.5盾构穿越运营松江火车站
松江南站站~醉白池站盾构区间下穿沪杭铁路,共7股道,穿越长度约48m,相交角度约61°,竖向间距约10m,距醉白池站南端头井约42m。区间隧道与沪杭铁路位置关系图如下:
隧道与沪杭铁路平、剖面关系图
3.2.5.1保护要求
通过咨询铁路部门,为确保铁路运行安全,盾构下穿沪杭铁路施工必须满足以下控制标准: (1)线路每小时隆起量≤2mm;每小时沉降量≤4mm;
(2)线路每昼夜累计隆起量≤4mm;每昼夜累计沉降量≤10mm; (3)线路两轨顶面水平高差≤2mm;
(4)线路半年内最终线路的累计隆起量≤10mm;累计沉降≤40mm (5)地面沉降变化在六个月内达到稳定。 3.2.5.2施工准备
1、与铁路部门的沟通
专项施工方案提交铁路权属管理单位进行技术审查、安全审批,协助业主办理监护手续,所有
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目部制定的施工参数能够第一时间传达至盾构操作手处,及井下的情况能及时反映到各个部门,分别在盾构操作室、端头井井口、料库、工区办公室、机电部、工程部、经理办公室安装程控电话,且每部电话均可以互通。