珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段工程18标盾构隧道下穿建筑物专项方案.docx

珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段工程18标盾构隧道下穿建筑物专项方案.docx

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珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段工程18标盾构隧道下穿建筑物专项方案

盾构隧道下穿建筑物专项方案

一、编制依据

1、珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段工程18标南洲站～沥滘站区间平纵断面及洞门设计布置图；

2、珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段18标工程南洲站～中间风井建筑物调查报告；

3、珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段18标工程南洲站～中间风井区间盾构推进监测方案；

4、《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）（2003年版）；

5、《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2008）

6、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）

二、工程概况

2.1工程简介

珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段南洲站～沥滘站区间（简称“南沥区间”）位于广州市海珠区。

本次设计起点为南洲站，终点为沥滘站。

根据广东广佛轨道交通有限公司穗铁广佛建会【2012】68号会议纪要，盾构从南洲站始发，中间风井吊出；再根据拆迁情况而实施从沥滘站始发，中间风井吊出。

起点为南洲客运站、向东南方延伸，途经南环立交、沥滘水道，进入沥滘村。

区间沿线地形平坦，地面高程为7.87～10.32m，沥滘村沿线密布建筑物群。

盾构区间上方主要有南环高速公路等构筑物；沿线两边主要有南洲大酒店（A7）、大量居民房等建筑物。

工程由两台Φ6250海瑞克复合式土压平衡盾构机进行施工。

先后施工上行线和下行线隧道，盾构从南洲站东端头下井始发，掘进至中间风井吊出。

本区间隧道由上、下行线两条隧道构成，区间最大覆土厚约32.2米，最小覆土9.5米。

区间最小曲线半径为350米，线间距约12.5米。

线路纵坡设计为双向坡，最大坡度为29‰。

本区间穿越海珠区南洲街三滘经济社、南洲二手车市场，穿越土层主要为<3-1>冲洪积层—砂层、<3-2>冲洪积层—砂层、<4-1>冲洪积层—粉质粘土、<4-2>河湖相沉积层—淤泥质土、<5-1>可塑状残积层—粉质粘土、<5-2>硬塑状残积层—粉质粘土、<6>岩石全风化带、<7>岩石强风化带、<8>岩石中风化带、<9>岩石微风化带。

2.2土层特征

区间隧道通过的地层主要由<3-1>、<3-2>、<4-1>、<4-2>、<5-1>、<5-2>、<6>、<7>、<8>、<9>等组成，地质条件复杂、坡度大、所经过建构筑物种类多，施工难度大（见图2-1）。

场地地层分布自上而下详细描述如下：

图2-1

根据详勘资料，结合区间地质纵断面，共划分为9个岩土层，个别土层再细分亚层。

自上而下依次为：

（1）人工填土层（Q4ml）

杂填土、素填土：

杂色、棕红色、黄绿色、灰褐色、灰白色，松散-稍密，湿-稍湿。

素填土的组成物主要为人工堆积的粉质粘土和中细砂碎石垫层；杂填土混杂瓦片、砖块和混凝土碎块等建筑垃圾，0.0～0.3m多为砼、沥青路面，以下多为粘性土，局部耕植土。

本区间内普遍分布。

厚度0.20～8.90m,平均厚度2.43m。

在图、表上的代号均为“〈1〉”。

（2）全新统海相冲积层

<2-1>淤泥或淤泥质土（Q4mc）

灰、深灰色，软塑～流塑，粘性强，滑腻，沾手，难成形，略具臭味，含朽木及贝壳，局部含粉细砂及夹薄层粉细砂。

厚度0.40～7.80m，平均厚约3.03m。

主要分布于珠江两岸人工填土下，为特殊地质。

在图、表上的代号均为“〈2-1〉”。

<2-2>淤泥质砂（Q4mc）

深灰色，以粉细砂为主，局部为中砂，含约20~30%淤泥或淤泥质成分，松散、饱水，有泌水现象，局部地段为淤泥与淤泥质砂互层状分布。

厚度0.30～4.20m,平均厚度2.04m。

沿线普遍分布于淤泥质土下部，为特殊地质。

在图、表上的代号均为“〈2-2〉”。

（3）上更新统冲-洪积层（Q3al+pl）

〈3-2〉层冲积-洪积中粗砂层（Q3al+pl）：

由冲积、洪积作用而形成，主要为中砂，其次为细砂、粗砂、砾砂，灰白色、灰色、浅黄色，松散～中密，饱和，局部含砾石，含粘粒，颗径较均匀，级配差。

分布不连续，多与冲洪积土层呈现相间分布。

厚0.70～12.80m,平均厚度5.23m。

在图、表上的代号均为“〈3-2〉”。

（4）河湖相沉积土层（Q3al）

〈4-1〉粉质粘土：

黄褐色、棕红色、灰白色，可塑，局部硬塑。

冲积-洪积而成，以粘为主，质较纯，为中等压缩性土层。

局部含砾砂。

在局部为稍密状粉土。

本区间内普遍分布。

厚度为0.35～6.40m，平均厚度2.66m。

在图、表上的代号均为“〈4-1〉”。

〈4-2〉淤泥质土：

灰黑色、深灰色，软塑-流塑，饱和。

河湖相沉积，含腐植物（有机质、朽木），味臭。

以粉粘粒为主，质较纯，局部含少量细、中砂，间夹薄层中细砂。

干燥收缩，在本区间内呈透镜体状分布。

厚度为0.50～4.10m，平均厚度2.42。

在图、表上的代号均为“〈4-2〉”。

（5）残积土层（Qel）

由砾岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、粉砂岩残积作用而形成的粉质粘土、粉土组成；粉质粘土以粘粒为主，粘性较强；粉土以砂粒为主；棕红色，湿～稍湿；含砾石、中砂、细砂，根据粉质粘土的塑性状态和粉土的密实度，分为〈5-1〉和〈5-2〉二个亚层。

〈5-1〉可塑状态的粉质粘土以及呈稍密状的粉土：

棕红色，以粘粒为主，含较多粉细砂及少量亚圆状的中粗砂、砾石。

厚度0.70～6.70m,平均厚度3.05m。

在图、表上的代号均为“〈5-1〉”。

〈5-2〉硬塑～坚硬状态的粉质粘土以及呈中密～密实状的粉土：

棕红色,以粘粒为主，含较多粉细砂及亚圆状的少量中粗砂、砾石，偶夹全风化或强风化岩块，厚度0.30～9.40m,平均厚度2.61m。

在图、表上的代号均为“〈5-2〉”。

（6）岩石全风化带

〈6〉全风化泥质粉砂岩、砾岩：

棕红色、深红色；岩石已风化成土柱状或土块状，呈坚硬状；岩石组织结构已基本破坏，但结构尚可辨认；岩石碎屑物主要为泥质、粉砂质，局部夹强风化岩块。

岩石全风化带在可挖性方面属于土层。

区间呈带状分布，厚度0.70～14.10m,平均厚度3.05m。

在图、表上的代号均为“〈6〉”。

（7）岩石强风化带

〈7〉强风化泥质粉砂岩、砾岩：

棕红色或褐红色，岩石组织结构已大部分破坏，但原岩结构尚可清新辨认，矿物成分已显著变化；风化裂隙很发育，岩体破碎；泥质胶结为主，岩芯破碎，呈半岩半土状，局部呈短柱状及碎块状；岩质软，锤击声沉；夹全风化、中风化或微风化薄层。

厚度0.50～16.00m,平均厚度3.83m。

在图、表上的代号均为“〈7〉”。

（8）岩石中风化带

〈8〉主要为棕红色或褐红的泥质粉砂岩、粉砂岩、含砾中粗砂岩及粉砂质泥岩、青灰色的泥灰岩：

砾状、粉粒状结构，中厚层状构造；岩石组织结构部分破坏，矿物成分基本未变化，见裂隙多被方解石脉充填胶结；泥质、钙质胶结，胶结一般，砾岩砾石成分以砂岩及灰岩为主，呈次棱角状，岩芯较完整，以短柱状-块状为主；岩质稍硬；岩石完整性指标（RQD）一般70%。

该层强风化及微风化夹层较多。

厚度0.40～11.30m,平均厚度2.74m，岩石天然单轴抗压强度：

粉砂岩fc=3.43～20.29MPa。

在图、表上的代号均为“〈8〉”。

（9）岩石微风化带

〈9〉要为棕红色或褐红的泥质粉砂岩、粉砂岩、含砾中粗砂岩及粉砂质泥岩、青灰色的泥灰岩：

，砾状、粉粒状结构，块状构造；岩石组织结构基本未变化，见少量风化裂隙，被灰白色方解石脉充填胶结；砾岩中砾石成分以砂岩及灰岩为主，呈亚圆-次棱角状，铁质、钙质胶结为主，胶结良好，岩芯完整，以长柱状为主（节长10-30cm，部分可达35～100cm）；岩质致密、坚硬，锤击声响；微风化岩层局部夹强、中风化岩层。

岩石完整性指标（RQD）为90%。

厚度0.60～13.50m,平均厚度4.40m，岩石天然单轴抗压强度：

粉砂岩fc=8.52～58.52MPa、泥岩及泥灰岩fc=12.76～23.46MPa。

在图、表上代号为〈9〉。

2.3水文地质条件

本区段的地下水补给来源主要是大气降水，强～中风化基岩裂隙水，也主要靠大气降水通过土层的渗流补给，补给多少除与季节的变化有关外，也与基岩的裂隙发育程度及其连通性有关。

钻孔稳定水位埋深为0.70m～4.50m，平均埋深为2.60m；标高为2.96m～7.38m。

根据隧道洞身设计的位置，围岩所穿过的<3-1>、<3-2>、<4-1>、<4-2>、<5-1>、<5-2>、<6>、<7>、<8>九个岩土层中的<4-1>、<4-2>、<5-1>、<5-2>、<6>为弱~微透水层，岩体中基本无水，可视为相对隔水层，<3-1>、<3-2>是冲洪积成因的中细砂层为透水层，渗透强，为主要含水层。

<7>，<8>是基岩强风化、中等风化带，岩性为泥质粉砂岩，粉砂质泥岩，透水性差，仅裂隙中含少量裂隙水，为弱含水层，K=0.13～1.50m/d，可视为相对含水层。

由于本段砂层较厚，连通好，且和地表水水力联系密切，富水性强。

在隧道开挖过程中，由于承压水头的降低，砂层水有可能形成对基岩含水层的越流补给，在隧道施工时应给予重视。

本场地的环境类别为Ⅱ类，地下水对混凝土结构具侵蚀性CO2弱腐蚀，对钢筋混凝土结构中钢筋具中等腐蚀性，对钢结构具中腐蚀性。

三、穿越建（构）筑物概况

区间下穿海珠区南洲街三滘经济社、南洲二手车市场关系平面图（图3-1）

南洲站至中间风井盾构区间施工由南洲站开始始发，经海珠客运站门前工业大道马路、南洲二手车市场、三窖河、南环立交，再到中间风井；南洲站至中间风井盾构区间沿线建（构）筑物共9个（包括8栋房屋和1个南环立交）。

见附表1。

3.1穿越前技术准备工作

1、在施工前对沿线盾构施工影响范围内的建筑物进行全面调查，收集相关资料，列出需重点保护的对象名称及反映其所处里程、地面位置、类型、结构等详细参数的清单。

针对需要重点保护建（构）筑物，提前作出预案，并准备相应材料设备。

2、根据地质勘察情况或盾构推进过程中的地质变化情况，对建筑物周边地质进行补充详细勘察，明确地形情况、基础土层结构、各土层土体性质、地下水情况等。

3、加强施工过程中建筑物和土体监测。

按其沉降要求做全面的统计，并计算出沉降预警值、允许最大沉降量和不均匀沉降要求，为以后施工提供指导。

4、为了使盾构安全、顺利下穿建筑物，将始发后的100环列为试验段，在试验段阶段，对盾构的各个工艺流程和施工参数，尤其是注浆工艺进行24h监控，及时记录实际发生的各项数据。

通过对试验段推进参数的试验和分析，为盾构安全、顺利的下穿建筑物提供切实可行的技术参数和措施。

5、针对需要重点保护建（构）筑物，提前作出预案，并准备相应材料设备。

3.2盾构下穿建筑物施工措施

1、盾构推进和地层变形的控制

本工程采用土压平衡式盾构掘进机，其利用压力仓内的土压力来平衡开挖面的土体，从而达到对盾构正前方开挖面支护的目的。

平衡压力的设定是土压平衡式盾构施工的关键，维持和调整设定的压力值又是盾构推进操作中的重要环节，这里面包含着推力、推进速度和出土量的三者互相关系，对盾构施工轴线和地层变形量的控制起主导作用，所以在盾构施工中要根据不同土质和覆土厚度、地面建筑物，配合监测信息的分析，及时调整平衡压力值的设定。

同时要求推进中盾构姿态保持相对的平稳，控制每次纠偏量不过大，减少对土体的扰动，并为管片拼装创造良好的条件。

同时根据推力、推进速度、出土量和地层变形的监测数据，及时调整注浆量，从而将轴线和地层变形控制在允许的范围内。

2、主要参数设定

（1）、合理设置土压力，防止超挖

在盾构推进的过程中，根据理论计算、前期掘进数据和监测数据及时调整土压力值，从而科学合理的设置土压力值及相宜的推力、推进速度等参数，防止超挖，以减少对土体的扰动。

正面平衡压力：

P＝k0h

P：

平衡压力（包括地下水）

：

土体的平均重度（KN/m3）

h：

隧道埋深（m）

k0：

土的侧向静止平衡压力系数

拟定掘进参数

序号

建筑物名称

顶部土