盾构过浅覆土河流土体加固方案

南门江江底浅覆土处理方案

一、编制目的

1、保证满足盾构穿越南门江浅覆段的设计抗浮要求。

2、做好盾构安全穿越的准备工作，更好的指导施工。

3、编制处理方案，探讨是否可行。

二、编制依据及原则

1、编制依据

（1）杭州地铁2号线一期工程SG2—1标岩土工程详细勘察报告。

（2）杭州地铁2号线一期工程（东南段），南部卧城站~潘水路站区间，《隧道平面、纵断面、洞门及其他构造图》。

（3）现场踏勘及实地测量数据。

（4）《铁路隧道设计规范》（TB 10003-2005）

（5）《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）

2、编制原则

以满足设计规范要求为目标，按照“选型可靠、施工科学、组织合理、措施得力”的指导思想，遵循下列原则编制本施工方案：

（1）质量保证原则

建立完整的工程质量管理体系和控制程序，明确工程质量目标，结合工程特点与实际情况制定切实可行、有效的质量保证措施。

（2）工期保障原则

根据业主对本盾构区间工期要求，科学组织施工，合理配置资源，提前准备，使各期工程施工衔接有序，以确保节点工期目标的实现。 

（3）技术可靠性原则

依据工程特点，吸收我公司成熟技术，结合以往施工经验，选择可靠性高、操作性强的技术处理方案进行施工。

（4）经济合理性原则

针对工程的实际情况，本着可靠、经济、合理的原则，比选处理方案，并合理配备资源，施工过程实施动态管理，从而使工程施工达到即经济又优质的目标。

（5）环保原则

充分调查了解工程周边环境情况，施工紧密结合环境保护进行。施工中实施文明施工，减少空气、噪音污染、杜绝排放污水、丢弃垃圾等行为，维护交通运输。施工过程实施ISO14001标准，进行环境管理。

（6）人文施工的原则

建立、健全消防、安全、保卫、健康体系，以人为本，维护和保障施工人员的安全与健康。施工过程实施GB/T28001标准，保证职工的安全与健康。

三、工程概述及周边环境

1、工程概述

南门江

南部卧城站~潘水路站区间为2号线全盾构区间，单线全长2746.118m。线路出南部卧城站后，向北延伸至潘水路站。区间下穿5处南门江支流，其中市心南路延伸工程三号桥（里程：XDK1+700）处，盾构穿越覆土仅有2.5m～3.1m，不满足盾构区间抗浮要求的覆土厚度（大于3.5m），因此盾构穿越此处前必须对该地段进行工程技术措施处理，以满足盾构隧道设计规范要求。结合图纸经实际测量，此处实测水底标高1.54m，水深2.5m，江宽17.86m，具体平面位置见图1，区间与江底相对标高位置见图2。

图1 浅覆段平面位置图

图2隧道横剖面图

2、地质情况及场地环境

场地地层情况从上至下依次为①1杂填土③1砂质粉土④1淤泥质粘土，隧道下伏⑤1粉质粘土、⑤夹砂质粉土夹粉质粘土⑦1粉质粘土，及⑨1全风化灰岩，其中盾构主要穿越④1淤泥质粘土层。地质情况较差，特别是③1砂质粉土具有透水性，浅覆土易产生冒顶通透水流。

场区周围多为庄家场地，地势平坦，区间右侧为市心南路延伸工程三号桥，桥桩基采用Φ800钻孔灌注桩，桩长28m，桩底标高-27.0m，与区间隧道边最小平面净距为4.0m，桩底位于隧道底以下。此处盾构过南门江实测覆土为2.982m～3.224m。

四、浅覆土处理思路

1、盾构穿越浅覆土风险分析

（1）浅覆土易产生冒顶通透水流

江底处盾构隧道覆土厚度为2.5m～3.1m，不足隧道直径的一半。如此浅的覆土，在高水头压力情况下，大刀盘前方土压平衡不容易建立。河水常从扰动土体的裂缝中经大刀盘开口及盾尾进入盾构机，造成盾构淹水。

（2）造成隧道上浮

水域下浅覆土中推进的盾构，上下受到的力不均衡，盾构姿态上扬，压坡困难、隧道上浮，轴线难以控制；拼装完成的隧道环脱开盾尾后，由于上部压载及自重无法抵抗地下水引起的浮力使隧道上浮。本处浅覆土经设计验算不满足抗浮要求，在实施前必须对该处进行技术处理措施。

（3）流砂、管涌

本区场地隧道顶至河底间覆土为③1砂质粉土，在盾构推进时刀盘旋转切削挤压扰动再加上过高的水头压力（可达0.3～0.5Mpa）。液化砂土随地下水沿盾尾和隧道接缝渗漏进入隧道内，如不采取措施，可能出现局部地基掏空，隧道下沉、螺栓断裂、管片破坏现象发生。

2、应对处理方案

（1）处理方案

针对浅覆土风险分析，在实施前应对河底覆土采取加固措施。根据场地作业条件，从操作难易度考虑，确定采用土方回填方法，但因其河底为软弱土层且含水量大，填土厚度也不足三米，为更能起到抗浮作用，减少盾构施工风险，方案最终确定为：填土后再对隧道周边土体进行高压旋喷加固。

土体加固范围为区间隧道上下左右各3m，具体位置详见图3土体加固平面图、图4土体加固纵断面图。

图3 土体加固平面图

图4土体加固纵断面图

五、方案实施

1、施工步骤

第一步：积极配合业主，与产权单位联系，解决场地征用事宜；

第二步：拆除围墙，修便道，方便机械出入；

第三步：按要求的填土放坡边线进行砂袋围堰抽水；

第四步：沿围堰内壁砌筑24墙体，砂浆抹面；

第五步：按50cm一层，分层填土，用挖机分层压实；

第六步：旋喷机进场，边线放样，按要求进行土体加固；

第七步：施工完毕，清场。

2、工期安排

根据年度计划要求，2#盾构始发节点时间，场地征用4月底完成，填土加固定为5月上旬进行，工期定为30天。

3、资源配备

表1  施工管理人员配备表

（1）填土

因本工程填土主要用于盾构抗浮设计，不为一般路基工程，填土不作严格要求，满足一定密实度即可。

填土工艺：选料→运料→摊铺→分层压实→场地平整。

（2）高压旋喷加固

施工时首先用钻机引孔，再用旋喷机喷射，即先把浆液管下到预定加固范围最深点，然后自下而上进行高压喷射注浆切割土体，将开孔和灌注桩体同时进行，一次成桩，其工作步骤为：

①钻机就位

钻机需平置于牢固坚实的地方，钻杆对准孔位中心，偏差不超过5cm。

②钻孔下管

钻孔的目的是将注浆管顺利置入预定位置，在下管过程中，需防止管外泥砂堵塞喷嘴，确保下管顺利，下管过程中同时输送压缩气流，直至注浆喷头下到预定位置（预定加固范围最深点）。

③制浆

不同地层选取不同注浆材料，本项目旋喷桩喷射注浆材料采用普通硅酸盐水泥（32.5#），水泥浆液的水灰比按1：1选用。 

④试管

当注浆管置入土层预定深度后应用清水试压，若注浆设备和高压管路安全正常，则可搅拌制作水泥浆开始高压注浆作业。

⑤高压注浆作业

高压射浆自下而上连续进行，注意检查浆液初凝时间、注浆流量、压力、旋转和提升速度等参数，应符合操作规程要求。开动高压注浆泵，开始注浆，当注浆压力和电机转速稳定并达到试桩设计参数后，再按试桩设计提升速度开始提升钻杆，边旋转边喷浆边提升。

⑥喷浆结束与拔管

喷浆由下而上至设计高度后，停止喷浆，拔出喷浆管，喷浆即告结束，把浆液填入注浆孔中，多余的清除掉，但需防止浆液凝固时产生收缩的影响，拔管要及时，切不可久留孔中，否则浆液凝固后将难以拔出。

⑦注浆设备清洗

当喷浆结束后，立即清洗高压泵、输浆管路、注浆管及喷头。

六、安全、文明、环保措施

1、安全保证措施

（1）施工现场的用电线路、设施的安装和使用必须符合安装规范和安全操作规程，并按施工组织设计进行架设，严禁任意拉线接电。施工现场必须设有保证施工安全要求的电压和工地照明。

（2）沿围堰周围安设临边防护，预留施工出入口。

（3）施工便道要求填支撑破除后的碎渣，必要时硬化，确保重车走过不塌陷；

（4）旋喷桩注浆提离地面时，要求减低压力，周围无人。

（5）现场施工人员必须配戴安全帽及其他安全防护用具。

2、文明施工保证措施

（1）严格遵守国家、杭州市有关文明施工的规定。认真贯彻业主有关文明施工的各项要求，制定出以“方便居民生活，利于生产发展，维护环境卫生”为宗旨的文明施工措施。

（2）本工程建设将全面开展创建文明工地活动，切实做到“两通三无五必须”。 

两通：施工现场人行道畅通；施工工地沿线单位和居民出入口畅通。

三无：施工无管线事故；施工无重大伤亡事故；施工现场周围道路平整，无坑塘和积水。

五必须：施工区域必须严格分离；施工现场必须挂牌施工和工作人员配卡上岗；工地现场材料必须堆放整齐合理；工地生活设施必须清洁文明；工地现场必须开展以创建文明工地为主要内容的思想政治工作。

（3）在工地现场设置足够的临时设施，对来往拉土车要进行清洗，遗留下的土渣、灰要进行及时的清扫。

3、环境保护措施

根据本工程施工特点，制定噪声污染控制措施、大气污染控制措施、水污染控制措施。根据具体情况和环保要求，制定泥浆及固体废弃物处理、处置方案，城市生态保护方案等，通过审核后实施。

（1）噪声污染控制措施

①施工场地噪音控制标准按《中华人民共和国建筑施工场界噪声限值》（GB12523—90）要求执行，确保离开施工作业区边界30m处噪音小于70 dB，撞击噪音最大不超过90dB。

②承担夜间材料运输的车辆，进入施工现场禁止鸣笛，装卸材料时轻拿轻放，最低限度地减少噪声扰民。

（2）大气污染控制措施

①向水泥罐注入水泥时，应用覆盖物覆盖，防止水泥扬尘污染空气。

②施工垃圾及时清运，清运前提前适量洒水，同时建立登记制度，防止中途倾倒。

（3）水污染控制措施

①在工程开工前完成废浆池修建，并沿填土边坡顶砌筑50cm高围挡，防止旋喷浆液溢出污染南门江河流。

②在工作场地内设置沉淀池，对施工废水进行沉淀净化，并用于洒水降尘。

（4）泥浆及固体废弃物处理、处置方案

①在工作场地内设置沉淀池，对施工中产生的废泥浆进行沉淀过滤后排入市政管网。

②制定泥浆和废渣的处理、处置方案，废泥浆和淤泥使用专门的车辆运输，防止遗洒、污染路面。