復雜環(huán)境下地鐵隧道穿越地裂縫施工技術研究

1、復雜環(huán)境下地鐵隧道穿越地裂縫復雜環(huán)境下地鐵隧道穿越地裂縫施工技術研究施工技術研究 中鐵十局西安地鐵中鐵十局西安地鐵TJSG-5標項目經(jīng)理部標項目經(jīng)理部 2014年年2月月目目 錄錄9、效果確認、效果確認8、對策實施、對策實施10 、標準化及鞏固措施、標準化及鞏固措施11、總結及今后打算總結及今后打算小組簡介小組簡介2選題理由選題理由3活動目標及可行性分析活動目標及可行性分析4提出并確定最佳方案提出并確定最佳方案5確定突破口確定突破口6工程概況工程概況1目目 錄錄9、效果確認、效果確認8、對策實施、對策實施10 、標準化及鞏固措施、標準化及鞏固措施對策實施對策實施8效果確認效果確認9標準化及標準

2、化及 鞏固措施鞏固措施10總結及今后打算總結及今后打算11制定對策制定對策7一、一、 工程概況工程概況 西安地鐵3號線太白南路吉祥村區(qū)間隧道，東起吉祥路與含光路十字，西至太白南路與科技路交叉口，右線全長為1449.141m，左線全長1441.465米，設計采用礦山法施工。 區(qū)間隧道共穿越f6、f6、f7三條地裂縫，地裂縫也稱西安地裂縫，是由于過量開采承壓水，導致地面不均勻沉降，在臨潼長安斷裂帶西北側（上盤）形成的一組北東走向的隱伏地裂縫，是一種地區(qū)性的災害地質(zhì)現(xiàn)象。 在f7地裂縫影響區(qū)域內(nèi)，隧道上方分布著西安機械探礦廠3層商鋪樓和中交二公局家屬區(qū)4層住宅樓，兩棟建筑物修建于上世紀六、七十年代，

3、均為條形淺埋基礎，抵抗不均勻沉降能力很弱。一、工程概況一、工程概況圖一 f7地裂縫與探礦機械廠商鋪和二公局家屬樓平面位置關系探 礦 機 械 廠 三 層 商 鋪中 交 二 公 局 四 層 家 屬 樓一一 、工程概況、工程概況 在施工設計階段，原計劃將這兩棟建筑物拆除，但由于城區(qū)拆遷困難，業(yè)主要求，施工中必須確保兩棟建筑物安全。二、小組簡介二、小組簡介（一）小組概況（一）小組概況制表：張宏波 日期：2013.3.8小組名稱小組名稱西安地鐵三號線西安地鐵三號線-5標地裂縫研究標地裂縫研究QC小組小組成立時間成立時間2013年年03月月1日日課題類型課題類型創(chuàng)新型創(chuàng)新型活動時間活動時間2013-3-1

4、2013-10-20活動次數(shù)活動次數(shù)六次六次課題名稱課題名稱復雜環(huán)境下地鐵隧道穿越地裂縫施工技術研究復雜環(huán)境下地鐵隧道穿越地裂縫施工技術研究小組注冊號小組注冊號XBQC2013-02注冊日期注冊日期2013.3.1（二）小組成員：（二）小組成員：二、小組簡介二、小組簡介制表：張宏波 日期：2013.3.10序號姓名年齡文化程度職務接受QC教育時間考試成績組內(nèi)分工 組內(nèi)職務1邵紅彬34本科總工58 h98總體規(guī)劃組長2?？?3本科副經(jīng)理60 h100制定對策副組長3張宏波26?？浦?0 h99制定對策組員4馬超28專科 測量技師58 h95制定對策組員5趙澤南26?？浦?0 h98現(xiàn)場操作

5、組員6高世宏24專科技術員58 h96現(xiàn)場操作組員7任天昊27?？圃囼瀱T59 h95對策實施組員平均教育時間：59小時 平均考試成績：97分三、選題理由三、選題理由 1、原計劃需要拆除的兩棟建筑物，由于城區(qū)內(nèi)拆遷困難，業(yè)主要求施工期間予以保留，且必須保證其安全；2、兩棟建筑物位于f7地裂縫影響區(qū)域內(nèi)，地質(zhì)結構復雜，地表沉降控制困難；3、兩棟建筑物修建年代久遠，主體結構為淺基礎磚混結構，抵御不均勻沉降能力很弱；4、我們對已經(jīng)完成的區(qū)間隧道監(jiān)控量測的成果分析后確認，采用傳統(tǒng)的地鐵隧道施工工藝，無法滿足兩棟建筑物安全要求。三、選題理由三、選題理由 鑒于以上理由，我們小組鑒于以上理由，我們小組QC題目

6、決定選定為題目決定選定為：四、活動目標及可行性分析四、活動目標及可行性分析1、活動目標、活動目標 通過數(shù)據(jù)整理，我們對本標段已完區(qū)間的監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計如下：沉降監(jiān)測點號累計沉降量（mm）距左線隧道中線距離（m）斷面累計最大沉降量（mm）斷面最大不均勻沉降量（mm）及傾斜度開挖方式地質(zhì)條件X20-1-22.188 -67.16 -42.38、0.0035CRD+大管棚地裂縫段X20-2-47.824 X20-3-67.160 X20-4-64.564 X20-5-64.448 X20-6-45.3412 X20-7-26.1316 X21-1-31.288 -62.23 -30.684、0.0038

7、CRD+大管棚地裂縫段X21-2-54.264 X21-3-62.230 X21-4-59.014 X21-5-61.858 X21-6-33.0112 X21-7-31.5516 X22-1-14.66 8 -29.01 -35.64、0.0025臺階法+小導管非地裂縫段X22-2-22.17 4 X22-3-29.01 0 X22-4-21.22 4 X22-5-27.40 8 X22-6-23.09 12 X22-7-11.76 16 四、活動目標及可行性分析四、活動目標及可行性分析區(qū)間建筑物要求累計沉降量報警值為20mm，傾斜率為不超過0.002，但是按照上述沉降，如果建筑物位于其上，

8、變形必然會超過報警值。所以，必須采取新的措施降低建筑物沉降，使暗挖區(qū)間上方建筑物沉降保持在警戒值（20mm、0.002）以內(nèi)。 現(xiàn)狀現(xiàn)狀沉降量大于沉降量大于60mm傾斜率大于傾斜率大于0.0035目標變形目標變形小于警戒值小于警戒值四、活動目標及可行性分析四、活動目標及可行性分析2、可行性分析、可行性分析 1、暗挖區(qū)間穿越建筑物沉降控制問題一直受到業(yè)主和設計單位的充分重視，他們也邀請專家深入現(xiàn)場對該問題進行了考察和指導，能夠給我們的此次活動提供強有力的技術支持。2、本項目暗挖區(qū)間穿越地裂時其上部建筑物沉降方案得到了國內(nèi)隧道施工研究權威長安大學地下結構與工程研究所胡志平教授和西安建筑科技大學地下

9、工程施工方面專家邵必林教授的技術指導，為我們方案的實施提供更多的數(shù)據(jù)和理論分析。四、活動目標及可行性分析四、活動目標及可行性分析2、可行性分析、可行性分析 3、我們將區(qū)間監(jiān)測工作委托給具有監(jiān)測測繪甲級資質(zhì)的中鐵隧道勘察設計院負責，監(jiān)測隊伍人員經(jīng)驗豐富，技術力量強大，監(jiān)測過程中采用天寶DiNi03電子精密水準進行測量，能夠確保在施工過程中及時準確的提供建筑物及區(qū)間初支沉降數(shù)據(jù)。4、本次QC小組2012年針對WSS注漿止水施工工藝進行了QC活動，取得了較好的成績，QC活動經(jīng)驗豐富，成員學歷職稱高，年齡結構合理，具有較強的團隊協(xié)作精神和克服各種困難的勇氣，是實現(xiàn)攻關目標的保證。四、活動目標及可行性分

10、析四、活動目標及可行性分析2、可行性分析、可行性分析 五、提出方案并確定最佳方案五、提出方案并確定最佳方案 為實現(xiàn)“暗挖區(qū)間穿越地裂縫段時，其上建筑物沉降控制警戒值以內(nèi)”這一攻關活動目標，小組成員在業(yè)主、設計和監(jiān)理單位的大力支持下，對西安地鐵控制建筑物沉降的現(xiàn)有施工工藝進行調(diào)查摸底，同時查閱大量資料，了解國內(nèi)外地鐵施工控制建筑物沉降的方法和措施，發(fā)現(xiàn)通過注漿加固隧道周圍土體，對沉降控制效果顯著。圍繞課題，小組成員通過“頭腦風暴法”集思廣益對控制建筑物沉降的的方案進行討論，共歸納出以下三種方案：臺階法臺階法+ +小導管注漿；小導管注漿；CRD CRD + +大管棚注漿；洞內(nèi)全斷面大管棚注漿；洞內(nèi)

11、全斷面WSSWSS注漿注漿+CRD+CRD施工。施工。五、提出方案并確定最佳方案五、提出方案并確定最佳方案（一）方案的分析（一）方案的分析方案方案優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點方案一臺階法+小導管注漿1.施工方法簡單，有利于提高施工進度；2.能夠有效的控制地面沉降。1.當暗挖區(qū)間上部存在建筑物時，對沉降要求較高，無法確保建筑物安全方案二CRD +大管棚注漿1.能夠很好的控制沉降；2.大管棚一次施工可達，有利于提高施工進度。1.當暗挖區(qū)間上部存在建筑物時，同時地質(zhì)條件惡劣時，無法確保建筑物安全；2.CRD開挖施工工序較多，對施工水平要求較高，對施工工期也有一定影響；方案三洞內(nèi)全斷面WSS注漿+CRD施工1.洞

12、內(nèi)注漿對掌子面附近的土體加固范圍較大，對建筑沉降控制效果尤為顯著；2.WSS注漿完成后，會在隧道外圍形成一個閉合圈，對隧道止水和沉降都非常有利；1.CRD開挖施工工序較多，對施工水平要求較高，對施工工期也有一定影響；2.因注漿范圍較大，成本花費較高五、提出方案并確定最佳方案五、提出方案并確定最佳方案（二）方案的評估及選定（二）方案的評估及選定方案的評估及選定表方案的評估及選定表 上表中，為上表中，為5分、為分、為3分、為分、為2分、為分、為1分分序號序號建筑物建筑物沉降控制方案沉降控制方案評估評估綜綜 合合 得得 分分方案方案選擇選擇可實施性可實施性經(jīng)濟性經(jīng)濟性有效性有效性對其他工對其他工作的

13、影響作的影響1臺階法+小導管注漿13不采用2CRD +大管棚10不采用3洞內(nèi)全斷面WSS注漿+CRD施工17可采用五、提出方案并確定最佳方案五、提出方案并確定最佳方案（三）確定最佳方案（三）確定最佳方案 通過對比分析，第3種方案：“洞內(nèi)全斷面WSS注漿+CRD”為最佳方案，可進行現(xiàn)場實施。六、確定突破口六、確定突破口（一）確定突破口（一）確定突破口 QC小組通過資料搜索，參考1、2號地鐵施工建筑物沉降控制經(jīng)驗，通過認真分析和整理，將“洞內(nèi)全斷面WSS注漿+CRD”施工工藝可能影響建筑物沉降的關鍵因素歸納如下：序號序號關鍵關鍵因素因素1 1施工施工人員的教育培訓人員的教育培訓2 2WSSWSS注

14、漿壓力控制注漿壓力控制3 3CRDCRD施工初期支護閉合時間施工初期支護閉合時間4 4 CRD CRD施工豎向支撐安裝順直度施工豎向支撐安裝順直度七、制定對策七、制定對策 QC攻關小組人員通過對影響WSS全斷面注漿和CRD施工的關鍵因素進行分析，結合施工工藝，小組成員通過仔細分析，并制定不同的實施對策，通過比較最終確定最有效、最合理的實施對策。七、制定對策七、制定對策 對策評估表對策評估表關鍵關鍵因素因素對對 策策經(jīng)經(jīng)濟濟性性可可實實施施性性有有效效性性可可靠靠性性綜綜合合得得分分方方案案選選擇擇施工人施工人員的教員的教育培訓育培訓對策一下發(fā)技術資料，作業(yè)人員自學1212否否對策二項目總工就“

15、WSS注漿+CRD”技術對作業(yè)人員進行培訓，考試合格后上崗作業(yè)1818是是注漿壓注漿壓力控制力控制對策一機械、儀表按規(guī)范合理配套1616是是對策二加強現(xiàn)場控制9 9否否CRDCRD施工施工初期支初期支護閉合護閉合時間時間對策一先提前將初支鋼架拼接，待開挖完成后整體安裝。 1111否否對策二通過增加作業(yè)人員，提高作業(yè)效率。8 8否否對策三在規(guī)范允許范圍內(nèi)減少臺階長度1919是是CRDCRD施工施工時豎向時豎向支撐安支撐安裝順直裝順直度度對策一加強現(xiàn)場控制1313否否對策二安裝激光指向儀20是是 上表中，為上表中，為5分、為分、為3分、為分、為2分、為分、為1分。分。七、制定對策七、制定對策根據(jù)上

16、述最佳方案，我們制定對策表，見下表。 對對 策策 表表序號關鍵因素對策目標措施負責人完成時間地點1施工人員的教育培訓對人員進行培訓，考試合格后上崗作業(yè)考 試 合 格 率100%1、總工對作業(yè)人員進行培訓2、人員考核邵紅彬趙澤南2013.4.10項目部2注漿壓力控制機械、儀表按規(guī)范合理配套注 漿 壓 力 在標 準 范 圍 之內(nèi)1、使用正確的注漿壓力表?？埡瓴?013.4.20-4.23施工現(xiàn)場3CRD施工初期支護閉合時間在規(guī)范要求內(nèi)減少臺階長度將 臺 階 長 度控 制 在 3 3.5m以內(nèi)1、現(xiàn)場控制臺階長度2、加強對施工人員的管理張宏波馬超2013.6.1-6.5施工現(xiàn)場4CRD施工時豎向

17、支撐安裝順直度安裝激光指向儀提 高 對 拱 頂?shù)闹巫饔?，?開 挖 引 起的 拱 頂 土 體沉 降 降 到 最低.1、在開挖掌子面前上下安裝兩組與隧道同向的激光指向儀，通過確定高世宏任天昊2013.6.1-6.10施工現(xiàn)場 制表人：張宏波 制表時間：2013年6月15日 八、對策實施八、對策實施 根據(jù)小組成員討論制定的對策，項目部進行了嚴格的執(zhí)行和實施，具體措施有：實施一：施工人員的教育培訓實施一：施工人員的教育培訓由邵紅彬、趙澤南負責組織培訓，培訓地點：項目部會議室由邵紅彬、趙澤南負責組織培訓，培訓地點：項目部會議室 1、2013年4月1日，由項目總工程師邵紅彬在項目會議室對現(xiàn)場施工人員進

18、行為期6小時的施工工藝培訓。 2、由趙澤南組織培訓人員進行考核，并對考核結果進行統(tǒng)計。 八、對策實施八、對策實施培訓效果確認：培訓效果確認： 通過上圖可以看出，培訓人員考試成績?nèi)亢细?，通過上圖可以看出，培訓人員考試成績?nèi)亢细瘢?00%100%通過考核。通過考核。八、對策實施八、對策實施 實施二：注漿壓力控制實施二：注漿壓力控制 由張宏波、趙澤南負責聯(lián)系、組織，地點：施工現(xiàn)場由張宏波、趙澤南負責聯(lián)系、組織，地點：施工現(xiàn)場 更換合格儀表后，現(xiàn)場負責人通過監(jiān)督、控制，使注漿壓力始終控制在0.8-1.0Mpa之內(nèi)。效果確認：更換注漿儀表后，注漿壓力始終在規(guī)范要求內(nèi)效果確認：更換注漿儀表后，注漿壓力

19、始終在規(guī)范要求內(nèi)。八、對策實施八、對策實施 實施三實施三： CRD CRD施工初期支護閉合時間施工初期支護閉合時間 由張宏波、馬超負責聯(lián)系、組織。由張宏波、馬超負責聯(lián)系、組織。隧道施工中，上臺階一次施工長度越長，隧道初支閉合的時間越長，本標段地質(zhì)條件十分惡劣，所以我們將臺階長短在規(guī)范允許范圍內(nèi)縮小到3.23.5m，以保證初支能夠及時封閉成環(huán)。下表為首先安裝的5榀格柵的閉合時間統(tǒng)計表：格柵編號臺階長度（m）3.43.23.53.3閉合時間（小時）35343633效果確認：通過現(xiàn)場檢查，同一榀格柵能夠保證在效果確認：通過現(xiàn)場檢查，同一榀格柵能夠保證在 36 36小時之內(nèi)閉合。小時之內(nèi)閉合。八、對策

20、實施八、對策實施實施四：實施四：CRDCRD施工時豎向支撐安裝順直度施工時豎向支撐安裝順直度由張宏波、馬超負責聯(lián)系、組織。地點：施工現(xiàn)場由張宏波、馬超負責聯(lián)系、組織。地點：施工現(xiàn)場 CRD施工初支豎向支撐安裝順直度是控制隧道沉降的重要因素，初支安裝順直度差，會大大加強拱頂沉降量，從而會大大加強建筑物的沉降。為保證豎向支撐的精確安裝，我們采用在開挖掌子面后方安裝兩臺與隧道豎向支撐前進方向相同激光指向儀，進行實時檢測。具體方法如下圖所示：八、對策實施八、對策實施效果確認：效果確認： 通過檢測，安裝順直度能夠一次性滿足規(guī)范要求。控制方法示意圖控制方法示意圖 現(xiàn)場安裝完成后的豎向支撐現(xiàn)場安裝完成后的豎

21、向支撐九、效果確認九、效果確認小組成員在現(xiàn)場施工過程中對實施效果進行了檢查，對暗挖隧道穿越的探礦機械廠三層商鋪，中交二公局家屬樓進行了建筑物沉降監(jiān)測，結果如下： 探礦機械廠三層商鋪，中交二公局家屬樓探礦機械廠三層商鋪，中交二公局家屬樓f7地裂縫地裂縫區(qū)間結構區(qū)間結構建筑物監(jiān)測點位示意圖建筑物監(jiān)測點位示意圖九、效果確認九、效果確認1、探礦機械廠沉降歷時曲線圖、探礦機械廠沉降歷時曲線圖前期降水前期降水開挖階段開挖階段初支完成初支完成九、效果確認九、效果確認2、中交二公局家屬樓沉降歷時曲線圖、中交二公局家屬樓沉降歷時曲線圖-25-20-15-10-507.157.308.68.138.208.279

22、.39.109.179.239.30J6J7J9J11J12J13J14(mm)前期降水前期降水開挖階段開挖階段初支完成初支完成九、效果確認九、效果確認 沉降分析：沉降分析：沉降分析：從曲線圖中可以得知，前期降水產(chǎn)生的沉降大約在10mm，開挖階段產(chǎn)生的沉降為接近10mm，兩者累加不超過20mm,探礦機械廠最大不均勻沉降為h=19.8-11.3=8.5mm，兩監(jiān)測點間距離為20 m，樓體為剛性結構，所以最大傾斜率a=8.5/20000=0.0004,同理得中交二公局最大傾斜率a=7.1/8000=0.0009,累計沉降量和傾斜率都小于警戒值，本次活動目標實現(xiàn)。綜上所述：綜上所述：十、標準化及鞏固措施十、標準化及鞏固措施 1、將既有施工方法進行完善后整理成作業(yè)指導書，發(fā)給所有施工人員。 2、每個月進行一次總結，對質(zhì)量問題的反彈或新出現(xiàn)的問題運行QC法