復(fù)雜環(huán)境下地鐵隧道穿越地裂縫施工技術(shù)研究

復(fù)雜環(huán)境下地鐵隧道穿越地裂縫施工技術(shù)研究

中鐵十局西安地鐵TJSG-5標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部

2014年2月目錄9、效果確認(rèn)8、對(duì)策實(shí)施10、標(biāo)準(zhǔn)化及鞏固措施11、總結(jié)及今后打算小組簡(jiǎn)介2選題理由3活動(dòng)目標(biāo)及可行性分析4提出并確定最佳方案5確定突破口6工程概況1目錄9、效果確認(rèn)8、對(duì)策實(shí)施10、標(biāo)準(zhǔn)化及鞏固措施對(duì)策實(shí)施8效果確認(rèn)9標(biāo)準(zhǔn)化及鞏固措施10總結(jié)及今后打算11制定對(duì)策7一、

工程概況

西安地鐵3號(hào)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(zhǎng)為1449.141m，左線全長(zhǎng)1441.465米，設(shè)計(jì)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(dǎo)致地面不均勻沉降，在臨潼～長(zhǎng)安斷裂帶西北側(cè)（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(zāi)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(jī)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(jì)六、七十年代，均為條形淺埋基礎(chǔ)，抵抗不均勻沉降能力很弱。一、工程概況圖一f7地裂縫與探礦機(jī)械廠商鋪和二公局家屬樓平面位置關(guān)系一

、工程概況在施工設(shè)計(jì)階段，原計(jì)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(jiǎn)介（一）小組概況制表：張宏波日期：2013.3.8小組名稱西安地鐵三號(hào)線-5標(biāo)地裂縫研究QC小組成立時(shí)間2013年03月1日課題類型創(chuàng)新型活動(dòng)時(shí)間2013-3-1～2013-10-20活動(dòng)次數(shù)六次課題名稱復(fù)雜環(huán)境下地鐵隧道穿越地裂縫施工技術(shù)研究小組注冊(cè)號(hào)XBQC2013-02注冊(cè)日期2013.3.1（二）小組成員：二、小組簡(jiǎn)介制表：張宏波日期：2013.3.10序號(hào)姓名年齡文化程度職務(wù)接受QC教育時(shí)間考試成績(jī)組內(nèi)分工組內(nèi)職務(wù)1邵紅彬34本科總工58h98總體規(guī)劃組長(zhǎng)2?？?3本科副經(jīng)理60h100制定對(duì)策副組長(zhǎng)3張宏波26專科助工60h99制定對(duì)策組員4馬超28?？茰y(cè)量技師58h95制定對(duì)策組員5趙澤南26?？浦?0h98現(xiàn)場(chǎng)操作組員6高世宏24?？萍夹g(shù)員58h96現(xiàn)場(chǎng)操作組員7任天昊27?？圃囼?yàn)員59h95對(duì)策實(shí)施組員平均教育時(shí)間：59小時(shí)

平均考試成績(jī)：97分三、選題理由

1、原計(jì)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(jié)構(gòu)復(fù)雜，地表沉降控制困難；3、兩棟建筑物修建年代久遠(yuǎn)，主體結(jié)構(gòu)為淺基礎(chǔ)磚混結(jié)構(gòu)，抵御不均勻沉降能力很弱；4、我們對(duì)已經(jīng)完成的區(qū)間隧道監(jiān)控量測(cè)的成果分析后確認(rèn)，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

鑒于以上理由，我們小組QC題目決定選定為：復(fù)雜環(huán)境下地鐵隧道穿越地裂縫施工技術(shù)研究四、活動(dòng)目標(biāo)及可行性分析1、活動(dòng)目標(biāo)

通過數(shù)據(jù)整理，我們對(duì)本標(biāo)段已完區(qū)間的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如下：沉降監(jiān)測(cè)

點(diǎn)號(hào)累計(jì)

沉降量（mm）距左線隧道

中線距離（m）斷面累計(jì)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X20-2-47.824X20-3-67.160X20-4-64.564X20-5-64.448X20-6-45.3412X20-7-26.1316X21-1-31.288-62.23-30.684、0.0038CRD+大管棚地裂縫段X21-2-54.264X21-3-62.230X21-4-59.014X21-5-61.858X21-6-33.0112X21-7-31.5516X22-1-14.668-29.01-35.64、0.0025臺(tái)階法+

小導(dǎo)管非地裂縫段X22-2-22.174X22-3-29.010X22-4-21.224X22-5-27.408X22-6-23.0912X22-7-11.7616四、活動(dòng)目標(biāo)及可行性分析區(qū)間建筑物要求累計(jì)沉降量報(bào)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，變形必然會(huì)超過報(bào)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)?，F(xiàn)狀沉降量大于60mm傾斜率大于0.0035目標(biāo)變形小于警戒值四、活動(dòng)目標(biāo)及可行性分析2、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(shè)計(jì)單位的充分重視，他們也邀請(qǐng)專家深入現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該問題進(jìn)行了考察和指導(dǎo)，能夠給我們的此次活動(dòng)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。2、本項(xiàng)目暗挖區(qū)間穿越地裂時(shí)其上部建筑物沉降方案得到了國內(nèi)隧道施工研究權(quán)威長(zhǎng)安大學(xué)地下結(jié)構(gòu)與工程研究所胡志平教授和西安建筑科技大學(xué)地下工程施工方面專家邵必林教授的技術(shù)指導(dǎo)，為我們方案的實(shí)施提供更多的數(shù)據(jù)和理論分析。四、活動(dòng)目標(biāo)及可行性分析2、可行性分析

3、我們將區(qū)間監(jiān)測(cè)工作委托給具有監(jiān)測(cè)測(cè)繪甲級(jí)資質(zhì)的中鐵隧道勘察設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)，監(jiān)測(cè)隊(duì)伍人員經(jīng)驗(yàn)豐富，技術(shù)力量強(qiáng)大，監(jiān)測(cè)過程中采用天寶DiNi03電子精密水準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，能夠確保在施工過程中及時(shí)準(zhǔn)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(duì)WSS注漿止水施工工藝進(jìn)行了QC活動(dòng)，取得了較好的成績(jī)，QC活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)豐富，成員學(xué)歷職稱高，年齡結(jié)構(gòu)合理，具有較強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和克服各種困難的勇氣，是實(shí)現(xiàn)攻關(guān)目標(biāo)的保證。四、活動(dòng)目標(biāo)及可行性分析2、可行性分析

五、提出方案并確定最佳方案

為實(shí)現(xiàn)“暗挖區(qū)間穿越地裂縫段時(shí)，其上建筑物沉降控制警戒值以內(nèi)”這一攻關(guān)活動(dòng)目標(biāo)，小組成員在業(yè)主、設(shè)計(jì)和監(jiān)理單位的大力支持下，對(duì)西安地鐵控制建筑物沉降的現(xiàn)有施工工藝進(jìn)行調(diào)查摸底，同時(shí)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(duì)沉降控制效果顯著。圍繞課題，小組成員通過“頭腦風(fēng)暴法”集思廣益對(duì)控制建筑物沉降的的方案進(jìn)行討論，共歸納出以下三種方案：臺(tái)階法+小導(dǎo)管注漿；CRD+大管棚注漿；洞內(nèi)全斷面WSS注漿+CRD施工。五、提出方案并確定最佳方案（一）方案的分析方案優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)方案一臺(tái)階法+小導(dǎo)管注漿施工方法簡(jiǎn)單，有利于提高施工進(jìn)度；能夠有效的控制地面沉降。1.當(dāng)暗挖區(qū)間上部存在建筑物時(shí)，對(duì)沉降要求較高，無法確保建筑物安全方案二CRD+大管棚注漿能夠很好的控制沉降；大管棚一次施工可達(dá)，有利于提高施工進(jìn)度。當(dāng)暗挖區(qū)間上部存在建筑物時(shí)，同時(shí)地質(zhì)條件惡劣時(shí)，無法確保建筑物安全；CRD開挖施工工序較多，對(duì)施工水平要求較高，對(duì)施工工期也有一定影響；方案三洞內(nèi)全斷面WSS注漿+CRD施工洞內(nèi)注漿對(duì)掌子面附近的土體加固范圍較大，對(duì)建筑沉降控制效果尤為顯著；WSS注漿完成后，會(huì)在隧道外圍形成一個(gè)閉合圈，對(duì)隧道止水和沉降都非常有利；CRD開挖施工工序較多，對(duì)施工水平要求較高，對(duì)施工工期也有一定影響；因注漿范圍較大，成本花費(fèi)較高五、提出方案并確定最佳方案（二）方案的評(píng)估及選定方案的評(píng)估及選定表

上表中，◎?yàn)?分、○為3分、★為2分、△為1分序號(hào)建筑物沉降控制方案評(píng)估綜合得分方案選擇可實(shí)施性經(jīng)濟(jì)性有效性對(duì)其他工作的影響1臺(tái)階法+小導(dǎo)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（三）確定最佳方案通過對(duì)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(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施。六、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(hào)地鐵施工建筑物沉降控制經(jīng)驗(yàn)，通過認(rèn)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(guān)鍵因素歸納如下：序號(hào)關(guān)鍵因素1施工人員的教育培訓(xùn)2WSS注漿壓力控制3CRD施工初期支護(hù)閉合時(shí)間4CRD施工豎向支撐安裝順直度七、制定對(duì)策QC攻關(guān)小組人員通過對(duì)影響WSS全斷面注漿和CRD施工的關(guān)鍵因素進(jìn)行分析，結(jié)合施工工藝，小組成員通過仔細(xì)分析，并制定不同的實(shí)施對(duì)策，通過比較最終確定最有效、最合理的實(shí)施對(duì)策。七、制定對(duì)策對(duì)策評(píng)估表關(guān)鍵因素對(duì)策經(jīng)濟(jì)性可實(shí)施性有效性可靠性綜合得分方案選擇施工人員的教育培訓(xùn)對(duì)策一下發(fā)技術(shù)資料，作業(yè)人員自學(xué)◎◎△△12否對(duì)策二項(xiàng)目總工就“WSS注漿+CRD”技術(shù)對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)，考試合格后上崗作業(yè)○◎◎◎18是注漿壓力控制對(duì)策一機(jī)械、儀表按規(guī)范合理配套◎○○◎16是對(duì)策二加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)控制△★○○9否CRD施工初期支護(hù)閉合時(shí)間對(duì)策一先提前將初支鋼架拼接，待開挖完成后整體安裝?！稹颉铩?1否對(duì)策二通過增加作業(yè)人員，提高作業(yè)效率?！铩铩鳌?否對(duì)策三在規(guī)范允許范圍內(nèi)減少臺(tái)階長(zhǎng)度◎○◎◎19是CRD施工時(shí)豎向支撐安裝順直度對(duì)策一加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)控制◎○○★13否對(duì)策二安裝激光指向儀◎◎◎◎20是上表中，◎?yàn)?分、○為3分、★為2分、△為1分。七、制定對(duì)策根據(jù)上述最佳方案，我們制定對(duì)策表，見下表。

對(duì)策表序號(hào)關(guān)鍵因素對(duì)策目標(biāo)措施負(fù)責(zé)人完成時(shí)間地點(diǎn)1施工人員的教育培訓(xùn)對(duì)人員進(jìn)行培訓(xùn)，考試合格后上崗作業(yè)考試合格率100%1、總工對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)2、人員考核邵紅彬趙澤南2013.4.10項(xiàng)目部2注漿壓力控制機(jī)械、儀表按規(guī)范合理配套注漿壓力在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)1、使用正確的注漿壓力表牛俊偉張宏波2013.4.20-4.23施工現(xiàn)場(chǎng)3CRD施工初期支護(hù)閉合時(shí)間在規(guī)范要求內(nèi)減少臺(tái)階長(zhǎng)度將臺(tái)階長(zhǎng)度控制在3～3.5m以內(nèi)1、現(xiàn)場(chǎng)控制臺(tái)階長(zhǎng)度2、加強(qiáng)對(duì)施工人員的管理張宏波馬超2013.6.1-6.5施工現(xiàn)場(chǎng)4CRD施工時(shí)豎向支撐安裝順直度安裝激光指向儀提高對(duì)拱頂?shù)闹巫饔茫瑢㈤_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(chǎng)制表人：張宏波制表時(shí)間：2013年6月15日八、對(duì)策實(shí)施根據(jù)小組成員討論制定的對(duì)策，項(xiàng)目部進(jìn)行了嚴(yán)格的執(zhí)行和實(shí)施，具體措施有：實(shí)施一：施工人員的教育培訓(xùn)由邵紅彬、趙澤南負(fù)責(zé)組織培訓(xùn)，培訓(xùn)地點(diǎn)：項(xiàng)目部會(huì)議室1、2013年4月1日，由項(xiàng)目總工程師邵紅彬在項(xiàng)目會(huì)議室對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行為期6小時(shí)的施工工藝培訓(xùn)。2、由趙澤南組織培訓(xùn)人員進(jìn)行考核，并對(duì)考核結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

八、對(duì)策實(shí)施培訓(xùn)效果確認(rèn)：

通過上圖可以看出，培訓(xùn)人員考試成績(jī)?nèi)亢细瘢?00%通過考核。八、對(duì)策實(shí)施

實(shí)施二：注漿壓力控制由張宏波、趙澤南負(fù)責(zé)聯(lián)系、組織，地點(diǎn)：施工現(xiàn)場(chǎng)更換合格儀表后，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)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(rèn)：更換注漿儀表后，注漿壓力始終在規(guī)范要求內(nèi)。八、對(duì)策實(shí)施

實(shí)施三：CRD施工初期支護(hù)閉合時(shí)間由張宏波、馬超負(fù)責(zé)聯(lián)系、組織。隧道施工中，上臺(tái)階一次施工長(zhǎng)度越長(zhǎng)，隧道初支閉合的時(shí)間越長(zhǎng)，本標(biāo)段地質(zhì)條件十分惡劣，所以我們將臺(tái)階長(zhǎng)短在規(guī)范允許范圍內(nèi)縮小到3.2～3.5m，以保證初支能夠及時(shí)封閉成環(huán)。下表為首先安裝的5榀格柵的閉合時(shí)間統(tǒng)計(jì)表：格柵編號(hào)①②③④臺(tái)階長(zhǎng)度（m）3.43.23.53.3閉合時(shí)間（小時(shí)）35343633效果確認(rèn)：通過現(xiàn)場(chǎng)檢查，同一榀格柵能夠保證在36小時(shí)之內(nèi)閉合。八、對(duì)策實(shí)施實(shí)施四：CRD施工時(shí)豎向支撐安裝順直度由張宏波、馬超負(fù)責(zé)聯(lián)系、組織。地點(diǎn)：施工現(xiàn)場(chǎng)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(huì)大大加強(qiáng)拱頂沉降量，從而會(huì)大大加強(qiáng)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(tái)與隧道豎向支撐前進(jìn)方向相同激光指向儀，進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。具體方法如下圖所示：八、對(duì)策實(shí)施效果確認(rèn)：

通過檢測(cè)，安裝順直度能夠一次性滿足規(guī)范要求?？刂品椒ㄊ疽鈭D現(xiàn)場(chǎng)安裝完成后的豎向支撐九、效果確認(rèn)小組成員在現(xiàn)場(chǎng)施工過程中對(duì)實(shí)施效果進(jìn)行了檢查，對(duì)暗挖隧道穿越的探礦機(jī)械廠三層商鋪，中交二公局家屬樓進(jìn)行了建筑物沉降監(jiān)測(cè)，結(jié)果如下：探礦機(jī)械廠三層商鋪，中交二公局家屬樓f7地裂縫區(qū)間結(jié)構(gòu)建筑物監(jiān)測(cè)點(diǎn)位示意圖九、效果確認(rèn)1、探礦機(jī)械廠沉降歷時(shí)曲線圖前期降水開挖階段初支完成九、效果確認(rèn)2、中交二公局家屬樓沉降歷時(shí)曲線圖(mm)前期降水開挖階段初支完成九、效果確認(rèn)

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(jī)械廠最大不均勻沉降為h=19.8-11.3=8.5mm，兩監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距離為20m，樓體為剛性結(jié)構(gòu)，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(jì)沉降量和傾斜率都小于警戒值，本次活動(dòng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。綜上所述：十、標(biāo)準(zhǔn)化及鞏固措施1、將既有施工方法進(jìn)行完善后整理成作業(yè)指導(dǎo)書，發(fā)給所有施工人員。2、每個(gè)月進(jìn)行一次總結(jié)，對(duì)質(zhì)量問題的反彈或新出現(xiàn)的問題運(yùn)行QC法分析解決。3、制定有