根据原水管调整方案说明.docx
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根据原水管调整方案说明
宁波市轨道交通2号线一期工程
孔浦站后过渡段区间与世纪大道原水管情况说明
1、孔浦站后过渡段区间与原水管关系
轨道交通2号线一期工程机场站至孔浦站采用地下线，至世纪大道设置过渡段，之后线路沿宁镇公路采用高架线敷设方式。
根据收集到的图纸和宁波测绘院提供的现场物探资料，沿世纪大道敷设有Φ2000原水管，管中心标高-4.95m（管顶标高-3.95m）。
Ф2000原水管位于地铁线路SK22+213.883，与轨道交通2号线区间近乎垂直相交，轨道交通2号线区间结构标高上与原水管冲突（详见图1、图2）。
图1孔浦站后区间与Φ2000原水管平面关系图
图2孔浦站后区间与Φ2000原水管纵剖面关系图
2、原位保护方案
1）轨道交通调整方案
在发现原水管后，调整轨道交通线路纵坡，使地铁区间避开原水管，对原水管进行原位保护，调整后的轨道交通线路敷设情况如下（详见图3、图4）：
1在区间隧道下穿张桂家河段的最小覆土厚度满足隧道使用安全以及隧道纵坡满足规范要求的前提下，尽可能抬高了轨面标高，与原水管相交处隧道的轨面标高为-1.536m，结构底板距管顶净距1.354m。
2线路纵坡抬高后，盾构段最小覆土仅3.69m，盾构段约有92m范围覆土小于D（1倍管片外径），30m不满足结构永久抗浮，盾构施工前需采取措施（覆土抬高路面+堆载）。
3明挖段洞口结构已高出地面，世纪大道交叉路口及附近路面需抬高1m。
图3孔浦站后区间与Φ2000原水管纵剖面关系图（调整线路纵坡后）
2）穿越段结构设计方案
为减小通道基坑施工对原水管的影响，轨道交通工程在上穿原水管区段已尽量调高线路坡度，以拉大区间底板至原水管的距离。
此处区间基坑埋深约6.096m，宽约10.5，距离原水管顶约1.354m，基坑保护等级定为一级，即坑外地面最大沉降量≤1‰H0，围护墙最大水平位移量≤1.4‰H0（H0为基坑开挖深度）。
为了降低工程实施的风险，确保工程安全，过原水管采用以下地基加固及必要的技术措施：
1原水管穿越段的围护结构支护体系刚度加强，采用MJS工法桩内插型钢+砼支撑支护体系，围护结构深度以距离原水管顶0.5m控制。
（详见图6、图7）
2原水管两侧的围护结构做双排桩，并与原水管之间留出施工安全距离。
（详见图6、图7）
3尽量减少加固施工对原水管的影响，原水管及两侧各4m范围采用MJS工法桩加固，MJS工法桩加固区外各5m范围坑底全断面旋喷加固，并在加固体内设置抗拔桩，以减小坑底土体开挖回弹对原水管的影响，确保安全，该桩后期兼作抗沉桩，以减少地铁结构沉降对原水管的影响；（详见图4、图7、图8）
4分层、分块开挖，最后一层土分小块开挖，并及时分小块施工垫层、底板，以减小一次卸载量以及卸载时间。
（详见图9）
图4孔浦站后区间与Φ2000原水管平面关系图
图5孔浦站后区间与Φ2000原水管纵剖面关系图
图6围护结构平面布置图
图7围护结构纵剖面图
注：
1）管线两侧MJS工法桩加固：
桩径2000mm，间距1.5m，桩体范围:
地面下2m至管底下3m；
2）管线上方MJS工法桩加固：
桩径2000mm，间距1.5m桩体范围:
地面下2m至管顶0.5m。
图8原水管两侧及上方加固图
注：
1）:
按正常开挖方式开挖管线上方及两侧土体；
2）:
开挖管线两侧土体,并浇筑好底板结构，管线上方土体保留；
3）:
开挖管线上方土体,并浇筑好底板结构（先开挖中间部分土体做好钢筋网垫层压重后开挖两侧）；
图9原水管处基坑开挖方式示意图
3）轨道交通对原水管的计算影响分析
1计算模型及参数
本次分析采用大型岩土工程有限元分析计算软件PLAXIS8.2进行计算，模型尺寸综合考虑原水管、施工影响范围等因素，确定宽为50m，高为15m。
土体采用二维平面应变实体单元模拟，材料本构模型取用摩尔库伦弹塑性本构模型，围护结构桩采用板单元模拟，支撑采用梁单元模拟，原水管钢管采用等效刚度的板单元模拟，材料按线弹性考虑。
（图10-1计算模型）
土体参数表
层号
岩性名称
固结快剪
压缩试验
内聚力
Cc（kPa）
内摩擦角
Φc（°）
a0.1-0.2
（1/MPa）
Es0.1-0.2
（MPa）
1
填土
15
5
2
粘土
26.3
14.3
0.43
4.5
4
泥炭土
11.0
6.8
1.30
1.5
2b
淤泥质粘土
13.4
8.7
1.03
2.3
3
淤泥质粉质粘土
13.2
9.1
0.97
2.4
4
淤泥质粘土
13.8
8.7
1.03
2.3
③1
粘质粉土
11.4
17.9
0.28
6.8
注：
加固土体无侧压抗压强度为1.0Mpa。
2计算工况及计算结果
有限元分析中，根据基坑施工分步顺序对整个区段的施工工况进行动态模拟，基坑开挖对原水管的变形分析计算结果见图10-2、图10-3。
图10-1计算模型
图10-2竖向位移图（单位：
m）
图10-3原水管竖向位移图（单位：
m）
3结果分析
从平面计算结果可知，开挖至坑底时，坑底最大竖向隆起量为4.69mm，原水管最大竖向隆起量为3.38mm,＜0.01D=20mm，最小曲率半径为7584m＞3000D=6000m，考虑分块开挖施工以及时空效应后原水管隆起量将更小，因此采取以上措施后，基坑开挖施工能满足原水管保护要求。
4）风险分析
根据已有在管线上方进行基坑的工程实例和经验，采取以上措施可以有效地控制地表沉降，地表沉降是通过盾构施工引起的地层损失率来控制的，根据理论分析，原位保护方案实施上也是可行，但是针对轨道交通工程与原水管的关系及工程特性，本方案仍存在以下两个方面的风险：
（1）施工安全风险：
φ2000原水管位于环城北路、宁镇公路与世纪大道交叉口东侧，地铁区间结构下方约1.3m，几乎呈垂直区间基坑走向，该处道路交通繁忙且多重型车辆，沿环城北路（宁镇公路）基坑南侧有:
DN600饮水管（铸铁1993-01）、DN500非饮水管（铸铁）110kv电缆管廊，基坑北侧有：
DN300饮水管（铸铁1993-01）、DN800饮水管（铸铁1993-01），沿世纪大道基坑北侧有：
DN800饮水管（铸铁1993-01）、架空电力线、通信线和常洪河。
受线路纵坡和周边道路条件限制，该方案原水管距围护结构底约0.5m，距基坑底约1.0m，围护结构仅嵌固0.5m，该原水管内压0.4MPa，压力大，在原水周边近距离施工，对施工要求极高，虽近邻原水管处加固和围护结构采用MJS工法施工，对地层内的压力控制将非常关键，近接施工质量难保证，若围护结构发生失稳或施工中若意外造成原水管爆管，将会造成毁灭性后果和重大损失。
（2）运营阶段安全风险：
原水管在该段应为重点保护地段，原水管位于地铁区间结构底板下方，无法实现管外检修和维护，原水管若发生破漏，高压力水将会掏空地铁区间结构底板下土体，同时周边的土体将流失，本段结构紧接敞口段，高压力水喷出地面后可能倒灌进地铁区间，对营运中的地铁、道路上行驶中车辆、人以及周边管线的安全将产生灾难性影响。
原水管位于地铁区间结构下方，地铁修建阶段对原水管和基坑安全风险大，地铁运营阶段又无其他措施来实现对原水管的维护和检修，其潜在风险大，建议改迁。
3、改管方案
根据现有资料，改迁的路由有后述几种，但方案的实施及后期养护难度非常大，且可能会有不可预见的问题发生。
以下是DN2000原水管改迁在轨道交通上方的路由走向。
3.1路由一
此DN2000原水管自环城北路北侧的原有DN2000原水管工作井开始，中间段采用桥架方式横向跨越轨道交通、环城北路、河渠及道路两侧的现有管线，位置在现有管位附近，最终回到环城北路南侧的工作井。
改迁路由的大致走向见下图。
图11原水管改迁路由一
此方案中间过轨道交通采用桥梁方式，两侧采用开挖方式。
该方案存在以下几个需协调解决的问题：
①此方案中的DN2000原水管为裸露高压明管，可能存在安全隐患等其它问题，需相关部门确定。
②此处有规划立交，规划立交是否实施，此处桥架管线与规划立交是否影响，在此处是否能设置DN2000的桥梁架空管线，对城市美观度及规划是否影响等等，需规划等相关部门确认。
③DN2000原水管桥架设置，因中间需设置支撑墩位及基础，对环城北路（宁镇公路）可能产生一定影响。
3.2路由二
此DN2000原水管改迁到世纪大道西侧，自环城北路北侧的原有DN2000原水管工作井开始，斜穿世纪大道，横穿轨道交通盾构区间，再斜穿世纪大道回到环城北路南侧的工作井。
改迁路由大致走向见下图。
图12管线改迁路由二
此路由的施工方式有两种：
①、顶管施工
此方法需新建两个直径10米左右的工作井，且要确定原有两个工作井是否具有可施工操作性。
该路由需下穿管线路由及新建工作井可能受到建筑物、环城北路、世纪大道两侧管线（多条给水管、通信电缆、110kv电缆管廊）及盾构隧道覆土厚度、河道等因素的影响而实施困难，并可能涉及拆迁。
改迁管线长度约700米，造价较高。
此顶管方案牵涉影响面积较广，受约束条件多，实施难度大。
②、明挖施工
明挖施工可适当调整上图中的路由。
但施工受到环城北路和世纪大道两侧众多现有管线影响而难实施，同时在与现状两侧管道相接时存在开挖深度较深的问题。
3.3、路由3
此DN2000原水管改迁到世纪大道东侧，自环城北路北侧的原有DN2000原水管工作井开始，横穿轨道交通高架段（绕过路基段及U型槽），回到环城北路南侧的工作井。
改迁路由的大致走向见下图。
图13管线改迁路由二
此路由走线太长，采用任何施工方案所牵涉的影响面都很大，可能涉及大量的拆迁。
路径长度约1000米，造价高。
4、改管+保护方案
将管线改移到现原水管东侧，使位于敞口段，在过轨道交通敞口段下方采用管廊形式（详见图15），在环城北路（宁镇公路）南侧现状空地增设一工作井，此DN2000原水管利用原有工作井施工顶管施工（详见图14），通过在敞口段下方设置专用通道结构，并在敞口段结构一侧设置检修井。
图14管线改迁路由
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