管线保护专项施工方案文档格式.docx
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1.2编制原则
1.在熟悉施工设计图纸、场地水文地质情况及施工现场管线调查的基础上采用先进、合理、经济、可行的施工保护方案；
2.施工进度、劳力资源等安排均衡、高效；
3.严格贯彻“安全第一”的原则；
4.保护环境、保护文物，文明施工。
2工程概况
2.1地理位置
东四站位于现状东四西大街，处于美术馆东街和东四南、北大街之间，沿东四西大街在道路下方呈东西向偏南侧布置。
东四站为岛式车站，车站长192.8米，总宽23.3，有效站台长度158m，站台宽14m，顶板埋深13.5～14m，车站主体为地下两层直墙三连拱结构，采用暗挖PBA工法施工。
东四站附属结构共设3个出入口、4个紧急疏散口、2个风道、2个换乘通道、车站进出站厅及附属用房等。
2.2工程地质
根据本工程详勘报告，车站范围自上到下主要包括以下土层：
粉土③层、粉细砂④层、卵石圆砾⑤层、粉质粘土⑥层、粘土⑥1层、粘土⑥2层、卵石⑦层、粉细砂⑦1层、中粗砂⑦2层。
车站上层结构主要位于卵石⑤层中，下层结构主要位于卵石⑦层中。
上层导洞主要穿越层间滞水及潜水，穿越土层包括圆砾-卵石、粉细砂、粘土。
下层导洞主要穿越承压水，穿越土层包括卵石-圆砾、粉质粘土、中粗砂。
2.4管线概况
2.4.1车站主体
根据业主提供的设计图纸及我单位现场对管线核查情况看，东四站位区域地下管线纵横交错，各种管线主要密布于地下2.0～10.0m范围内，主要包括：
雨污水管线、上水、燃气、热力、电力、通信、交通等多种管线，其中对车站施工影响较大的管线主要为：
雨、污水管线、上水、燃气及热力。
车站主体附近管线情况如表2-1、图2-1所示；
表2-1管线与车站主体结构位置关系
序号
建筑物名称
管线材质及埋深
与横通道拱顶的距离
风险级别
1
Φ800给水
混凝土管，管顶埋深2.1m
约11.3m
一级
2
3000×
1500热力
混凝土方沟，沟内底埋深4.87m
约8.6m
二级
3
Φ1550污水
混凝土管，管底埋深7.7m
约6.1m
4
Φ900污水
混凝土管，管底埋深3.0m
约10.9m
5
Φ400给水
铸铁管，管顶埋深1.7m
约11.8m
6
Φ500燃气
钢管，管顶埋深1.5m
约11.4m
7
Φ900×
1600污水
8
Φ2400雨水
混凝土管，管底埋深6.2m
约8.7m
图2-1管线与车站位置关系剖面图（图中以mm表示）
2.4.2东四站1号竖井及横通道
东四站1号施工竖井及横通道周边重要管线与暗挖横通道结构的相互位置关系见下表。
重要管线与1号暗挖横通道结构相互位置关系表2-2
φ400给水
铸铁管，管底埋深1.7m
约10.4m
φ1550污水
约4.8m
φ900污水
混凝土管，管底埋深3.0m
约9.6m
混凝土方沟，沟底埋深5.0m
约7.2m
φ800给水
铸铁管，管底埋深2.4m
约9.9m
φ2400雨水
约6.8m
主要管线与横通道位置关系见图2—2。
图2—2主要管线与1号横通道位置关系图
2.4.3东四站2号竖井及横通道
2号施工竖井及暗挖横通道主要环境风险工程情况见下表2-3，主要管线与横通道位置关系见图2-3。
2号施工竖井及暗挖横通道主要环境风险工程情况表2-3
环境风险工程
风险工程基本状况
垂直下穿DNφ2600雨水管
混凝土管，管底埋深4.9m
管内底与横通道拱顶净距为7.46m
平行下穿DN1550污水管
混凝土管，管底埋深2.4m
管底与横通道拱顶净距为9.98m
垂直下穿DN1550污水管
混凝土管，管底埋深6.8m
管底与横通道拱顶净距为5.53m
垂直下穿880*1600污水管
混凝土方沟，沟底埋深2.7m
沟底与横通道拱顶净距为9.7m
垂直下穿940*160污水管
混凝土方沟，沟底埋深2.4m
沟底与横通道拱顶净距为9.98m
垂直下穿DN2400雨水管
混凝土管，沟底埋深5.2m
管底与横通道拱顶净距为7.23m
垂直下穿3000*1500热力沟
混凝土方沟，沟底埋深4.87m
沟底与暗挖车站主体结构拱顶净距为7.53m
垂直下穿2000*2000电力管沟
混凝土方沟，沟底埋深9.62m
沟底与横通道拱顶净距为3.19m
9
垂直下穿DN600给水管
铸铁管，管底埋深2.13m
沟底与横通道拱顶净距为10.27m
10
垂直下穿DN100给水管
铸铁管，管底埋深1.45m
沟底与横通道拱顶净距为10.95m
11
垂直下穿DN500燃气管
钢管，管底埋深2.65m
沟底与横通道拱顶净距为9.75m
12
垂直下穿DN400给水管
铸铁管，管底埋深1.76m
沟底与横通道拱顶净距为10.61m
13
垂直下穿DN800给水管
铸铁管，管底埋深2.16m
沟底与横通道拱顶净距为10.25m
图2—3主要管线与2号横通道位置关系图
2.4.4东四站3号竖井及横通道
3号施工竖井及暗挖横通道主要环境风险工程情况见下表2-4，主要管线与横通道位置关系见图2-5。
车站穿越主要管线表2-4
路南φ2400雨水
混凝土管，管内底埋深6.51m
约6.23m
混凝土管，管顶埋深2.57m
约9.37m
混凝土方沟，沟内底埋深6.1m
约6.69m
混凝土管，管底埋深8.68m
约4.06m
混凝土管，管底埋深3.78m
约9.05m
铸铁管，管顶埋深2.68m
约9.81m
φ900*1600污水
砖混结构，沟底埋深3.82m
约10.72m
2000×
2350电力
混凝土方沟，沟底埋深11.35m
约3.09m
φ500燃气
铸铁管，管顶埋深3.0m
约11.14m
φ600给水
约11.92m
路北φ2400雨水
混凝土管，管底埋深6.38m
约9.46m
图2—5主要管线与3号横通道位置关系图
3风险分析
东四站1、2、3号施工竖井横通道穿越东四西大街辅路、主路，横通道垂直下穿沿东西走向上水、污水、热力、雨水等管线，且许多管线老化严重，穿越时存在较大风险，根据以往施工经验施工过程中可能存在如下风险：
1、各种管线修建及使用的时间长短不一，造成管线材质及当时施工工艺的质量处于不同层次，造成有些管线使用至今已经出现老化，损坏，自身强度降低等情况，在通道结构施工时，由于对地层的扰动，易造成管线沉降或偏压断裂，道路塌陷危险。
2、给、排水管线一直在使用过程中，由于管线损坏，存在长期渗漏水现象，在管线周围可能存在水囊或由于长期渗漏对管线周围土体冲刷，土质相对疏松，形成流沙，若掌子面开挖到水囊附近，造成水囊破裂，存水下泻或遇到流沙，流沙外涌等现象，极易引起掌子面坍塌，从而造成管线破裂、道路塌陷等危险出现。
3、若遇到下雨天气，排水管线排水量大大增加，超出管线排水能力，管道内水流的水压必将大增，存在极大的安全隐患。
4、各种管线，均位于车站隧道上方，与车站各竖井横通道正交。
经我单位调查，管线均为城区主要市政管线，且φ1550污水管线曾多次出现过破裂，造成道路坍塌等危险，因此该管线是暗挖施工中最大的安全隐患。
5、东四西大街为市区交通主干道，车流量极大，车辆行驶所引起的振动对拱顶覆土稳定性的影响较大，加上暗挖施工过程中结构必然存在不同程度的沉降，因此这些因素也是构成各种管线破裂、产生塌方不可忽视的因素。
6、排水管线承担车站降水施工的排水任务，各种排水管线将承担超过其设计负荷，因此排水管线老化部位很可能出现破裂、渗漏等危险情况。
4既有管线保护措施
针对如上分析，为了保证工程施工时各种管线、结构物的安全及正常营运，保证东四西大街的正常通行，除了严格按照“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”的十八字方针指导施工外，还需要着重采取如下措施：
超前地质预报措施；
对竖井、降水井及排水管线等明挖施工，管线探测措施；
对横通道暗挖施工，需要根据实际情况采取超前注浆、深层注浆加固周围地层措施；
监控量测措施等。
4.1超前地质预报措施
1、超前地质探孔
超前地质探孔主要用于富水地段，是对其他地质探测手段成果的确认和补充。
通过对探孔中土体含水率的分析，掌握地下水的分布情况，指导施工。
由于超前探孔能最直接的揭示掌子面前方的地质特征，为了提高地质预报的质量，因此在富水地段和下穿供排水管线地段，采用超前地质钻孔探测地下水和水囊。
探孔采用洛阳铲成孔，每5m一个循环，探孔布置在拱顶和两侧边墙各布1个孔。
探孔深度为5m，水平打设。
2、地质素描
每一循环开挖后，及时做地质素描，掌握掌子面地质变化情况，绘制地质变化曲线，为下循环开挖作指导，为临机情况的处理提供依据。
4.2竖井施工措施
竖井施工时必须采用人工“十”字探槽法开挖管线探沟，必须采用人工开挖，严禁使用机械，探沟必须开挖至原状土或者该场区周边已知埋深最深管线的管底标高，只有确认竖井范围内没有其他管线时才可以人工配合挖掘机械进行开挖；
如果发现竖井范围内存在管线，首先停止开挖并立即上报监理、设计及业主，然后确认管线身份并采取必要的保护措施并通知管线产权单位现场查看确认，最后由相关各方共同确定施工方案。
4.3降水井及排水管线施工措施
降水井及排水管线主要沿竖井四周及横通道两侧，下穿东四西大街北侧辅路，该辅路地表以下各种市政管线密布，需要制定严格的施工措施保证管线安全。
1、降水井开始架立钻机施工之前必须首先人工开挖探孔，开挖时除破除路面使用风镐外，其他位置必须采用铁锹辅助人工开挖。
探孔必须开挖至原状土或者该探孔周边已知埋深最深管线的管底标高，确认下部无管线之后再架立钻机施工；
如发现管线，立刻停止施工并进行回填恢复，然后改移降水井井位再次开挖人工探孔。
2、排水管线开挖之前必须首先进行详细的实地管线探测，确认管线线路。
对沿线易损害、埋深浅的重要管线必须标明具体位置，在开挖时给予充分的关注。
如果与排水管线发生冲突的，提前制定必要的处理方案报监理、业主及管线产权单位审批。
只有批准后方准许施工。
排水沟开挖时，除路面结构采用风镐破除外，必须采用镐、铁锹辅助人工分层分段开挖，每次开挖厚度不超过20cm。
确保各种管线的安全。
如果遇到不明管线首先采取必要的保护措施，同时上报监理、业主，确定下一步施工工序。
4.4供排水管线防渗措施
1、DN1550污水管线由于老化严重，已成为严重的风险隐患，该管线已数次造成道路塌陷事故，该管线将对暗挖施工产程较大的影响，应管线业主单位要求，已对该管线进行原位换管保护处理。
2、DN800上水、DN600上水管线的管材均为脆性材料，且老化严重，应管线业主单位要求，对暗挖结构范围内的管线进行原位换钢管保护处理。
4.5通道及导洞开挖施工措施
横通道及导洞施工过程中严格按照设计施工，根据超前地质预报情况及管线沉降监控量测情况采取如下措施：
1、全断面注浆
当掌子面地质突变、岩层松散、掌子面遇到流水、探知前方有水囊、地下管线出现渗漏水等情况时，为确保开挖安全以保证各种管线、结构物及路面的正常使用，采取双层超前小导管注浆+全断面注浆加固前方土体的施工措施。
（1）横通道设计超前小导管采用Φ42x3.25热轧钢管，管长1.8m，环向布设间距为30cm，纵向每榀布设，向上水平倾角15～20度；
在过重要管线、地下结构物、遇到粉细沙层或注浆效果不理想的情况下，采用双层超前小导管，Φ42x3.25热轧钢管，管长1.8m，环向布设间距为12～20cm，纵向每榀布设，水平倾角15～20度。
拱顶每榀格栅喷射混凝土完成后，立即封闭掌子面注浆，浆液采用水泥水玻璃双液浆，浆液配合比根据实际地质水文情况试验确定，待浆液凝固后再继续开挖。
（2）小导洞进洞及洞内超前支护均采用Φ42超前小导管注浆加固，根据所处地质环境，以及对周边建筑物、地下管线的保护，不同部位选择不同的超前支护参数。
上层导洞1、导洞2为双排超前小导管，且导洞1在邻近建筑物时，侧墙增加加强锚管，其余导洞为单排超前小导管。
（3）如果掌子面地质突变、岩层松散，为了保证掌子面岩层的稳定性，采取对第一层导洞断面注浆的方式加固土层。
注浆管采用Φ42x3.25的钢管，管长4m。
施工时，纵向每6榀施做，在掌子面按梅花形水平打设，横向及竖向间距均为1.0m，然后挂网喷射10cm后混凝土封闭掌子面注浆，加固土层。
（4）超前注浆
管超前注浆支护工艺流程详见图4-1。
图4-1超前注浆施工工艺流程图
为了应对施工过程中可能存在的各种情况，在浆材选择上准备了几种方案，开挖后如果无水，可考虑使用改性水泥水玻璃浆液，如果开挖土层含水，考虑使用普通水泥水玻璃双液浆，并在水泥浆中加少量膨润土，以增加可灌性。
施工中根据试验选择合理的注浆参数。
（注浆压力p一般取为0.5～0.8MPa,注浆半径一般取为0.2m），总的原则是浆液要满足固结地层，防止涌水的需要。
注浆前先挂网喷混凝土封闭掌子面以防漏浆，对于强行打入的钢管应先冲净管内积物，然后再注浆，注浆顺序由下向上，浆液用搅拌桶搅拌。
注浆时将两种不同的浆液分别放在两个容器内，使用双液注浆泵按配合比分别吸入两种浆液，两种浆液在混合器混合后注入地层。
初凝时间用不同配合比和少量磷酸氢二钠来控制。
2、初支背后回填注浆
初支背后回填注浆主要起两个作用：
⑴充填初支背后孔隙,控制沉降；
⑵对局部渗漏水出起止水作用。
①回填注浆管的布置
回填注浆管沿着隧道纵向拱部及侧墙布置，纵向间距3m，环向间距2.0m，注浆管长度1.0m，外露0.3m，注浆管埋入深度为0.7m，花管加工长度0.6m，注浆管采用φ42钢管制作，一端加工成圆锥形。
注浆管加工见图4-2，注浆管布置见图4-3。
注浆管采用预埋法，将注浆管固定在钢拱架上，随钢拱架一起喷射混凝土时将注浆管固定。
②注浆参数
注浆终压力0.5MPa，浆液扩散半径为1.5m，注浆速度不大于50L/min。
图4-2注浆管加工示意图
图4-3注浆管布置图
③注浆结束标准
单孔结束标准：
注浆压力逐渐增大，注浆量逐渐减少，当注浆压力达到0.5MPa后持荷3min，即可结束注浆；
全段结束标准：
所有注浆孔都按标准结束注浆，隧道内无明显的漏水点。
④注浆设备及注浆材料
注浆设备采用FBY-50/70双液注浆机，该注浆机可实现单液注浆。
注浆材料使用P.O32.5的普通硅酸盐水泥浆液，水灰比1：
1，即按照50kg水泥与38.5L水掺配搅拌。
先将所需的水倒入搅拌桶，在将水泥按照配比倒入搅拌桶，机械搅拌，搅拌均匀后，备用，水泥浆液随拌随用。
⑤注浆顺序
从拱脚开始向拱顶注浆，从无水向有水的注浆孔注浆。
注浆过程中，要时刻注意压力流量的变化，做好注浆记录。
4.6监控量测
4.6.1施工监控量测的主要目的与对象
1、监测目的：
（1）通过监控量测了解开挖各施工阶段地层与支护结构的动态变化，把握施工过程中结构所处的安全状态。
（2）通过对监测数据的处理、分析，采取合理的工程措施来控制地表下沉，确保地面交通顺畅和地面建筑物的正常使用；
（3）用现场实测的结果弥补理论分析过程中存在的不足，并把监测结果及时反馈设计、指导施工。
（4）通过监控量测对工程施工可能产生的环境影响进行全面的监控。
（5）通过监控量测进行日常的施工管理。
（6）通过监控量测了解该工程条件下所表现、反映出来的一些地下工程规律和特点，为今后类似工程或该工法本身的发展提供借鉴、依据和指导作用。
2、监测对象：
主要包括车站及竖井、横通道的周边环境、支护结构体系及周围土体。
其中，周边环境主要包括地表、城市道路、与污水管线、热力管线等地下管线；
支护结构体系主要包括竖井及横通道初支、导洞初支、临时型钢支撑结构；
周围土体主要包括围岩土体、地下水等。
4.7注意事项
1、严格按照设计要求加工和打设超前注浆小导管，并根据现场实际情况配置注浆浆液。
2、上下部开挖时必须按照设计要求预留核心土，严禁随意减小核心土台阶长度。
3、隧道围岩自稳能力较差或者存在水流时，应尽可能缩短开挖台阶长度，使初期支护尽快闭合。
4、为避免格栅拱脚出现悬空引起下沉，钢格栅下端设在稳固地层上，或设在扩大钢板、混凝土垫块上，并及时封闭成环。
5、格栅安装位置要准确，各节点要对齐，连接要牢固，确保格栅可靠受力。
6、严格控制超前注浆的配合比和双液浆凝固时间；
初支结束后及时回填注浆，浆液为1：
1纯水泥浆，并严格控制注浆方量，保证密实。
7、开挖过程中必须加强监控量测，当发现拱顶、拱脚和边墙位移速率值超过设计允许值或出现突变时，应及时施工临时支撑或仰拱，形成封闭环，控制位移和变形。
对连续沉降的地段，根据量测结果进行跟踪注浆。
8、严格按照冬期施工专项技术交底执行，保证冬期施工质量，确保安全。
5应急响应措施及汇报程序
根据甲方提供的地质勘察报告，拱顶处于砾砂和圆砾、中粗砂地层，该土层在外力振动或水的作用下极易引起坍塌，从而引起地下管线的破坏，必须采取相应的措施，并编制专项应急预案，予以预防坍塌。
5.1通道坍塌产生的临界条件及主要原因
5.1.1临界条件
1、根据施工监控量测数据进行分析，某监控点有异常下降或上升。
2、施工掌子面围岩突然出现异常状况如垮塌、涌水、涌沙等。
5.1.2产生的主要原因
1、对地质情况没有超前意识，掌子面地质情况没有掌握。
2、超前注浆效果不好，背后回填注浆没有及时跟进。
3、施工掌子面暴露时间过长，没有及时进行初期支。
4、开挖时预留核心土、上下台阶长度不够。
5、覆盖的土层中市政水管线渗漏严重。
5.2隧道出现坍塌或洪汛时的应急响应措施
1、应急响应措施
①发生事故后，应第一时间组织现场施工人员撤离施工现场，组织人员抢救。
②第一到达现场的任何一位负责人应承担指挥责任或立即向值班领导或相关部门报告，使相应人力、物力等资源在第一时间配送到事故现场。
③同时项目部应备足有效的支撑及堵水物质，以控制事态的进一步扩展；
及时上报上级单位。
④对其需要加固的物体及结构立即组织抢险人员进行加固，必要时向上级部门及地方请求支援。
⑤立即检查及施作紧急的排水系统，使之能及时有效地进行洪水排泄。
⑥立即组织抢险人员对应需要进行防水保护的材料及物品进行保护。
⑦对需要断电的地方立即启动应急电源，并要求每个抢险人员进行必要的个人防护。
⑧无论是洪水的突发，还是洞内突发涌水及隧道坍塌，其抢险人员及措施均严格按应急预案要求的人员分工及措施进行抢救，其抢救指挥及安排和责任均由其小组负责人负责。
⑨所有应急材料均无条件服从抢险使用，同时抢险小组有权随时使用其需要的各种材料。
⑩所有应急材料及抢险人员的安排及调配均抢险小组现场最高责任人、指挥人员进行安排及调配。
2、坍塌的应急抢救要求
①上报塌方的同时，立即组织向事故现场调配抢险所备用的抢险机械设备、抢险物资及人员，以便及时进行抢险；
当险情危及重大设备及人身安全时，人员及设备要撤离危险区。
②隧道内准备足够的砂袋、木料、型钢，一旦发现有坍塌现象，立即封堵支顶，并喷射混凝土封堵掌子面，插打压浆管压浆防止坍塌和减少地面沉降。
③当塌方段有渗水时，采用塑料管对渗水进行引流处理，防止渗水软化塌方土体，引起连续塌方事故。
④对于一般塌方段用方木、工字钢支撑塌方掌子面，及时挂网喷射混凝土封闭塌方土体并对距离掌子面5m范围内初期支护采用工字钢支撑进行加固，喷射混凝土封闭后在塌方段径向打设注浆小导管并及时注浆回填。
⑤待土体达到强度后可破工作面，开挖过程中采取增加小导管数量，调整超前支护注浆的浆液的类型、配比及注浆压力、持压时间等措施，控制开挖进尺，避免开挖临空时间过长，以免类似事故再次发生。
⑥对于重大塌方段，如对路面、管线及周边建筑物造成影响，应立即封闭道路，疏散附近道路行人车辆，然后立即对事故现场采取回填处理；
以免对周围环境造成影响。
3、设备物资配置及相关措施
项目部针对本工程可能存在或潜在的事故隐患，要相应的配置适当的救援器材、设备和物品。
①工地预备足够的防洪物资及设备，如草袋、蓬布、大功率抽水机械等，并严禁挪用防洪物资和设备。
②保证一定的自发电能力，以确保汛期突然停电情况下的防排水需要，并切实作好避雷装置和防漏电措施。
③在明挖基坑和竖井四周设置排水沟，并定期检查排水管网及抽水设备的可靠性，提高快速反应能力。
④雨季、大风季节对基坑作业，脚手架、缆风索、支撑存在危险因素的设施均应加强，严格检查，防止危险。
⑤设专人与气象部门进行联系，并向小组负责人进行专项汇报。
⑥常备药品：
消毒用品、急救物品（绷带、无菌敷料）及各种常用小夹板、颈托、担架、止血带、氧气袋。
⑦抢险设备：
注浆机、喷浆机、小型挖掘机、塑料管、方木（150Ｘ150）、工字钢、水泥、砂石、小导管等。
4、注意事项
①遇工程险情应立即停止施工。
②注意观察隧道周边建筑物或设备。
5.3管线及建筑物破坏应急响应措施
⑴施工前做好管线及建筑物调查，出现问题时立即分析出事故原因，并根据原因进行处理。
⑵事故第一现场人员应立即报告应急指挥小组，并停止施工。
⑶挂网喷射混凝土封闭掌子面，并对暗挖结构设水平及竖向工字钢支撑；
对渗水处采用细铁丝网包裹并浇注早强混凝土。
⑷当雨污水管渗漏较大时，在管线上源引流，现场做好围堰，接管引流渗水，实行警戒，疏散人员，进行交通导流
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