河南地铁盾构区监测数据超警戒值处理方案及后续施工方案.docx
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河南地铁盾构区监测数据超警戒值处理方案及后续施工方案
XX集团XX综合交通枢纽
地下交通工程（XX广场）项目
地铁XX号线盾构区监测数据超警戒值
处理方案及后续施工方案
编制：
审核：
批准：
XX集团XX综合交通枢纽地下交通（XX广场）项目部
二〇一五年十二月
目录
一、工程概况1
1.1工程概述1
1.2工程地质概况1
1.3XX区间概况4
1.4现场施工情况4
1.5变形过程及原因分析4
1.6加固及后续施工7
二、施工方案8
2.1总体施工方案8
2.2注浆施工方法8
2.2.1施工工艺9
2.2.2施工方法9
2.2.3保证措施11
2.3抗拔桩施工顺序12
地铁XX号线盾构区监测数据超警戒值
处理方案及后续施工方案
一、工程概况
1.1工程概述
XX综合交通枢纽地下交通工程（XX广场）人防工程位于郑东新区国铁XXXX站房东侧，107国道以东、圃田西路以西、动力南路与动力北路之间的XXXXXX广场地块内。
XX市轨道交通XX号线一期工程XXXX站~XX路站区间从XX广场地块中部穿过，将XX广场划分为南北两部分。
为便于XX广场地下南北两块的互通，在郑博区间风井以东依次设有3条净宽分别为14.2m、18.0m及14.2m的地下通道上跨地铁区间隧道，三条通道间距28.35m、28.55m。
1.2工程地质概况
第
（1）层：
杂填土（Qml/4）黄褐色，稍湿，松散，主要由粉土、砖块、石块、水泥块、废桩头和粉砂组成。
层厚0.70~15.70m，平均厚度6.58m，层底标高81.87~87.10m，平均标高83.95m，层底埋深0.70~15.70m，平均埋深6.58m。
第
（2）层：
粉土夹粉砂（Qal/4-3），浅黄色~褐黄色，稍湿，稍密，干强度低，韧性低，含蜗牛壳碎片及铁质氧化物斑点，砂感较强，局部夹粉砂。
层厚0.90~5.00m，平均厚度3.15m，层底标高79.35~82.60m，平均标高80.80m，层底埋深2.60~18.50m，平均埋深9.73m。
第（3）层：
粉质黏土（Ql/4-2），灰色，软塑，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等。
含蜗牛壳碎片，偶见铁质氧化物斑点，钙质结核。
局部夹灰色稍密粉土。
层厚0.50~3.50m，平均厚度1.47m，层底标高77.01~81.10m，平均标高79.33m，层底埋深4.90~20.80m，平均埋深11.21m。
第（4）层：
粉土夹粉质黏土（Ql/4-2），灰色，湿，稍密，摇振反应迅速，干强度低，韧性低。
含铁质氧化物斑点及蜗牛壳碎片，偶见小钙质结核。
局部夹灰色软塑状粉质黏土薄层。
层厚1.60~7.20m，平均厚度4.84m，层底标高72.02~77.20m，平均标高74.49m，层底埋深10.30~24.50m，平均埋深16.05m。
第（5）层：
粉质黏土（Ql/4-2），灰色~灰黑色，软塑~可塑，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等，含蜗牛壳碎片及腐植质，有机质含量稍高。
局部夹粉土薄层。
层厚1.30~7.20m，平均厚度3.77m，层底标高68.50~73.12m，平均标高70.72m，层底埋深14.00~29.00m，平均埋深19.82m。
第（6）层：
细砂（Qal+pl/4-1），灰黄色~黄褐色，饱和，密实，颗粒级配不良，颗粒成分主要由石英、长石、云母等组成，局部夹有黄褐色密实粉土及粉砂。
层厚6.80~12.00m，平均厚度9.27m，层底标高58.28~63.37m，平均标高61.45m，层底埋深22.90~37.20m，平均埋深29.09m。
第（7）层：
粉质黏土（Qal/4-1），黄褐色，可塑~硬塑，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，含铁锰质浸染，含较多姜石，局部夹粉土。
层厚1.00~6.70m，平均厚度1.99m，层底标高54.19~61.55m，平均标高59.46m，层底埋深24.50~40.50m，平均埋深31.08m。
第（8）层：
细砂（Qal+pl/4-1），黄褐色，饱和，密实，颗粒级配不良，颗粒成分主要由石英、长石、云母组成，局部夹粉土。
层厚3.00~11.00m，平均厚度7.96m，层底标高48.30~53.90m，平均标高51.50m，层底埋深33.00~48.60m，平均埋深39.04m。
第（9）层：
粉质黏土（Qal/3），黄褐色~黄色，可塑~硬塑，干强度高，切面有光泽，韧性中等，含黑色铁锰质浸染及较多姜石，局部胶结，局部夹黄色密实粉土。
层厚1.00~8.00m，平均厚度3.47m，层底标高42.37~52.40m，平均标高48.05m，层底埋深35.30~53.00m，平均埋深42.35m。
第（10）层：
细砂（Qal/3），黄褐色，饱和，密实，颗粒级配不良，颗粒成分主要由石英、长石、云母组成，该层分布不均，局部缺失。
层厚1.00~6.30m，平均厚度3.36m，层底标高41.41~48.50m，平均标高45.84m，层底埋深39.00~53.00m，平均埋深45.07m。
第（11）层：
粉质黏土（Qal/3），棕黄色，硬塑~坚硬，干强度高，切面有光泽，韧性中等，含黑色铁锰质浸染，姜石含量较高，局部胶结，成分不均，局部夹细砂。
层厚11.00~16.50m，平均厚度13.48m，层底标高30.35~34.18m，平均标高32.02m，层底埋深53.00~67.00m，平均埋深58.88m。
第（12）层：
粉质黏土（Qal/2），棕色~棕红色，硬塑~坚硬，干强度高，切面有光泽，韧性高。
含蓝灰色及黑色斑点、条纹，含姜石，局部夹细砂。
该层在勘探深度范围内未揭穿，最大揭露厚度10.00m。
1.3XX区间概况
XX市轨道交通XX号线一期工程XXXX站~XX路站区间采用盾构法施工，并已于2013年12月28日正式开通运营。
XX广场人防工程联络通道采用明挖法施工，会对既有地铁区间隧道造成影响，为确保地铁运营安全，需要对既有地铁区间隧道进行保护。
盾构隧道采用外径6m、内径5.4m、1.5m宽、0.3m厚、强度等级为C50的预制钢筋混凝土管片。
1.4现场施工情况
联络通道施工包括三轴搅拌桩、围护桩、抗拔桩和主体结构施工，其中通道上方采用三轴搅拌桩满堂加固，非通道处地连墙外侧采用三轴搅拌桩格栅加固对地铁进行保护，三轴搅拌桩加固完成并达到设计
强度后进行围护桩施工。
目前，三轴搅拌桩、围护桩都已经施工完毕。
3号联络通道处抗拔桩已经施工完毕。
在进行2号联络通道抗拔桩施工至12月21日，地铁盾构管片收敛值超过警戒值。
建设、监理、设计、监测、施工单位五方召开紧急会议，应急措施为：
（1）暂停2号联络通道抗拔桩施工；
（2）移除2号联络通道正上方所有荷载；
（3）地铁“窗口”期内，采用压密注浆技术对盾构侧向土体进行加固。
1.5变形过程及原因分析
根据监测数据及现场施工情况，初步分析造成2号联络通道收敛值超过警戒值原因为：
（1）2号联络通道正上方土体从97.2米完全卸载至现有标高87.2米时间为11月底（卸载过程分两个阶段，第一阶段从2014年3月26日至4月2日，卸载厚度约7米。
第二阶段为三轴搅拌桩加固完成后卸载，卸载厚度3米，时间为10月29日至11月底），土体卸载过程中伴随着后应力释放和地层变形，最终累积变形量为11.7mm（12月24日监测数据）。
（2）联络通道三轴搅拌桩施工期间，通道收敛值均发生明显变化。
其中，2号联络通道三轴搅拌桩收敛值从6月27日至7月26日，收敛值累计由0.6mm累计至8.8mm。
以后趋于平稳，有少量变化，12月17日收敛值最大为9.7mm。
该阶段为收敛变形累积主要阶段，可能为搅拌桩施工期间对土体扰动，而后期加固土体强度上升较慢，导致侧向抗力不足。
二号联络通道三轴搅拌桩施工顺序及施工时间如下图所示：
二号联络通道中DM13、DM15、DM17在6月17日至7月25日内收敛值变化情况如下表：
单位：
mm
日期
左DM13
左DM15
左DM17
右DM13
右DM15
1-4
2-3
1-4
2-3
1-4
2-3
1-4
2-3
1-4
2-3
6月20日
0.5
0.6
0.1
1.0
0.5
0.3
0.6
0.6
0.2
0.9
6月27日
-0.1
-0.6
-0.8
1.1
0.7
0.7
0.1
0.4
0.6
0.8
7月4日
4.5
1.0
4.0
2.5
5.6
4.9
3.9
3.4
6.0
4.7
7月11日
5.2
3.6
5.0
4.7
4.3
4.0
4.8
5.0
5.5
5.1
7月18日
5.7
6.5
6.0
6.3
4.8
4.9
5.8
7.5
6.2
7.8
7月25日
5.2
8.7
6.3
8.8
5.0
5.0
6.3
7.4
6.3
9.7
时段内累计变化值
4.7
8.1
6.2
7.8
4.5
4.7
5.7
6.8
6.1
8.8
（3）2号联络通道抗拔桩从12月17日晚开始施工至12月21日，收敛值从9.7mm变化至警戒值，现场立即停止2号通道上方一切外部作业。
抗拔桩施工工艺为泥浆护壁钻孔灌注桩，现场严格按照设计及已经批复的方案施工，施工从成孔至混凝土终凝需12h左右，可能为施工时间较长造成土体侧向抗力不足导致收敛值进一步增大。
（4）10月15日至12月21日，地下连续墙封闭后，外部地下水位高程为70.4米，没有明显变化。
2号联络通道盾构管片底部高程为70.338～70.024米，由于地下水位长期无明显变化，地下水位变化造成影响的可能性较小。
1.6加固及后续施工
根据监测单位（中铁隧道勘测设计院有限公司）最新监测数据结果，超标的断面分别：
左线DM13（DK31+613）、DM15（DK31+623）、DM17（DK31+633）；右线DM13（DK31+613）、DM15（DK31+623），因此需要对收敛值超标范围进行注浆加固。
表1.4.1
断面编号
左DM13
（DK31+613）
左DM15
（DK31+623）
左DM17
（DK31+633）
右DM13
（DK31+613）
右DM15
（DK31+623）
截止至2015/12/2411时累计变化值（mm）
1-4
10.2
11.4
10.0
10.4
11.0
2-3
10.1
10.3
7.8
10.4
10.2
图1.4.1收敛变形监测点布置图
注浆加固完成，收敛数据稳定或减小后，进行抗拔桩施工。
抗拔桩施工尽量在地铁运营“天窗”期进行，详细施工顺序见2.3。
抗拔桩施工完成后，通道后期施工为主体施工，主要为卸载过程。
二、施工方案
2.1总体施工方案
首先在地铁“窗口”期间，采用低压、少量、多次小导管注浆方法对盾构区侧向土体加固，把配制好的并能固化的浆液，注入土层裂隙或砂质土体中，对盾构管片外侧土体进行加固，以减轻地铁管片的横向挤压变形，保证地铁的安全运营和现场的施工。
在后续抗拔桩施工时，采用“跳钻”的施工方法，逐根进行浇筑。
2.2注浆施工方法
2.2.1施工工艺
2.2.1工艺流程图
2.2.2施工方法
（1）测量放线
首先根据收敛值超标的断面向两侧各东、西两侧延伸1.5米。
注浆孔距离盾构管片外侧1.5米，注浆孔加固φ89mm@1500mm，加固深度管片上下各3米，共计12米。
二号联络通道注浆加固平面布置图
（2）钻机就位
根据测量放样点进行钻机就位。
（3）钻孔
钻孔加固由DM15断面中间向两侧依次进行钻孔，钻孔深度为24米。
钻机型号采用XY1-100型钻机，配备双管单动金刚石钻具，配备相应空口管、扶正稳定器等，钻到设计深度。
（4）安装注浆管、注浆
钻孔完成后安装注浆管，注浆段采用过滤钢管，非注浆段采用无缝钢管，钢管型号直径为42mm，在钢管上钻注浆孔，孔径为10mm，孔间距为100mm，成梅花形布置。
安装完毕后上部封孔，避免浆液从孔壁和注浆管间隙涌出。
本工程注浆采用低压、少量、分多次注浆的方法。
注浆的总体形式采用上行式，即先注最下段，然后依次向上完成整个注浆过程。
注浆液采用P.O42.5普通硅酸盐水泥拌制，水灰比暂定为1.1，注浆压力不大于0.1Mpa。
注浆液加速凝剂，凝结时间调整为入孔后0.5h。
单孔单次注浆量不超过0.5方，注浆间隔时间为1h。
单次注浆完成后，立即洗管，为下次注浆做准备。
2.2.3保证措施
注浆前，严格按照水灰比配置浆液。
在现场配置的浆液中加速凝剂，现场验证浆液凝结时间。
如果钢花管注浆挤密效果不明显，则应该考虑袖阀管注浆。
（1）注浆时间利用地铁“天窗”期间进行，注浆时有专人盯控，并派人在地铁内随时观察注浆情况，有无“渗漏”情况发生，如果发现地铁内部或地面发现冒浆时及时停止注浆。
（2）注浆时采用小流量注浆、间歇注浆。
（3）施工前必须对进场施工人员进行技术交底和安全教育。
（4）钻孔前应核实钻孔位置与地铁管片位置关系，防止对管片造成破坏。
（5）施工过程中不必要的施工机械、材料远离收敛值超标范围。
注浆前检查注浆机的合格证和注浆压力，合格后方能投入使用。
（6）注浆过程中加密地铁内部变形监测的频次，根据盾构管片变形情况及时调整。
2.3抗拔桩施工顺序
注浆使盾构管片变形稳定后，开始联络通道抗拔桩施工，避免施工给地铁造成影响，抗拔桩施工尽量在地铁运营“天窗”期进行，抗拔桩施工采用“跳钻”方式进行施工，并尽量缩短单根抗拔桩施工时间。
并控制抗拔桩施工速度，每天在盾构管片单侧只能施工1根桩。
3号联络通道抗拔桩已经施工完毕，施工时间为11月28日至12月22日，施工期间因“上合峰会”原因停工13天，收敛数据比较稳定。
2号联络通道抗拔桩施工结合1号联络通道“跳钻”施工，具体顺序见下图：
图2.3.1图2.3.2
注：
左图为1#联络通道已完抗拔桩施工顺序，右图为1#联络通道剩余抗拔桩施工顺序。
图2.3.3图2.3.4
注：
左图为2#联络通道已完抗拔桩施工顺序，右图为2#联络通道剩余抗拔桩施工顺序。
图2.3.5
注：
本图为3#联络通道已完抗拔桩施工顺序。
剩余抗拔桩施工时结合监测数据，如数据出现异常立即停止外部作业，邀请设计及相关专家进行处理。
抗拔桩施工应该针对单洞隧道对称进行，另外建议预埋桩身壁后注浆管（袖阀管）。
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