由深圳地鐵4A標段施工說開去.ppt

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1、由深圳地鐵4A標段施工說開去,中鐵十五局集團有限公司 許建付,一、4A標段工程概況,深圳地鐵1號線4A標段（老街至大劇院站區(qū)間東段）隧道由老街站起，沿解放路西行，穿越廣深鐵路橋、布吉河、電影大廈，在解放路SK2+260.000處與西段相接。本區(qū)間設計里程為：SK2+001.7SK2+260.000。區(qū)間東段隧道總長為258.3m，馬蹄形斷面，除1#豎井外，其余均為暗挖法施工。由于受建筑物的限制，本段隧道結構為上下重疊型式。,本標段有三部分組成，即廣深鐵路樁基托換、人民橋樁基托換和老大區(qū)間東段隧道施工。,1、廣深鐵路樁基托換,本樁基托換工程位置處于地鐵一期工程里程SK2+035+055處，地鐵區(qū)

2、間隧道直接穿越鐵路橋22#橋墩左線承臺下一根樁基和鐵路橋21#橋墩右線及第三線承臺下各4根樁基和接觸網(wǎng)電桿一根。需將三條線路的21#橋墩和22#橋墩共6個基礎進行托換。如廣深鐵路樁基托換平面圖。,樁基托換采用主動托換，用樹根樁作為搭設臨時支架的基礎，臨時支架支撐梁部部分恒載，以保證施工過程中的運營安全。,2、人民橋樁基托換,人民橋橋面寬30m。為14m+20m+14m的普通鋼筋混凝土連續(xù)梁，橋臺為鉆孔樁基礎。區(qū)間隧道從橋北邊經(jīng)過，穿越多跨連續(xù)梁橋臺東側人行道下樁基1根。該樁底部1.0m長度處于隧道開挖范圍內(nèi)。,托換結構由四根1500鉆孔灌注樁及兩根托換梁組成，四根1500鉆孔灌注樁設于橋臺背后

3、，由其上的托換梁從被托換樁兩側伸入橋臺帽梁以下托換舊樁。如圖1-3。,3、老街至大劇院區(qū)間（東段）隧道,該段工程包括1#豎井和老街至大劇院區(qū)間東段隧道。 老街至大劇院站區(qū)間東段隧道全長258.3m，由老街站起沿解放路西行，穿越廣深鐵路橋、布吉河、電影大廈，在解放路SK2+260.000處與西段相接。,線路位于曲線上，出老街站、過布吉河后拉開左右線間距。區(qū)間隧道拱頂距布吉河底約10m，線路最大埋深22.0m。代表性斷面如圖1-4。該段區(qū)間隧道范圍內(nèi)上覆第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q4ml）、海積沖積層（Q4m+al）及第四系中更新統(tǒng)殘積層（Q2el），主要為粉質粘性土層（1.24.1m）、（粉、中、

4、礫）砂層（06m）和殘積礫質粘性土（019.2m）；土層的構造和物理力學性質不均勻，在平面和縱向的變化較大；下伏基巖為燕山期花崗巖（53），布吉河床下12.0m左右即有微風化層出露。由于地處老部吉河道內(nèi)，地下水位較高，滲流速度較大。,4、地層加固,由于隧道通過地層軟弱松散，開挖高度近14米，設計采用單管旋噴樁配合洞內(nèi)小導管注漿加固。加固范圍為開挖輪廓線以外4米。,5、工程特點,工程位于深圳市繁華商業(yè)區(qū)，四周高樓林立，地面交通擁擠，車流量大。僅有約3000平方米的施工場地，實際是交通環(huán)島綠地，且上有廣深三條鐵路線并行通過，地下各類城市、軍用和鐵路管線密布，1#豎井位于場地中間，與老街車站接頭處，

5、有一孔徑為3米的鋼質污水箱涵橫過隧道，工程條件可想而知。,通過以上介紹，很容易給大家形成這樣一種印象：即這是一個技術含量很高，綜合性強，施工難度和技術難度都很大的一項綜合性工程。,首先，單洞雙層這種結構形式，在我國地鐵建造史上，屬首次應用；其次，動載條件下，要分別進行鐵路和公路橋梁樁基礎托換，特別是鐵路橋梁樁基礎托換，在國內(nèi)也沒有應用的先例；第三，高地下水位條件下，在含水砂層中進行一般地下工程施工，本身就是非常困難的，進行如此斷面的地鐵隧道施工，更是不易；第四，在深圳鬧市區(qū)內(nèi)施工，在組織管理、協(xié)調(diào)配合、管線改移、環(huán)境保護、污染防治、安全防護等方面本身，對我們就是一種考驗。上述工作不僅是我們工作

6、的重點，也是工作的難點。,二、關鍵技術,這里所說的關鍵技術是指：為避免工程施工對工程本身或周圍建筑物、地面及地下管線或構筑物造成危害，或把其影響控制在容許范圍內(nèi)，所必須采用的、起決定作用的技術措施。就本工程而言，關鍵技術有以下幾項：單管旋噴地層加固技術、冷凍法加固地層技術、橋梁樁基礎托換技術、單洞雙層地鐵隧道綜合施工技術以及監(jiān)控量測技術。,1、地層加固技術,高地下水位條件下，在松散軟弱圍巖內(nèi)進行地下工程施工，工程成敗的前提條件是對圍巖進行有效的加固，和對地下水進行有效的封堵。達到這個目的方法很多，比如注漿法、旋噴法等。如選用旋噴法，則由單管旋噴、二重管旋噴、三重管旋噴可供選擇。各種方法的適應性

7、，取決于被加固土體的結構和物理特性。在進行方法選擇時，務必結合現(xiàn)場情況，否則，勢必事倍功半，甚至造成嚴重后果。方法選定后，施工參數(shù)的確定，也是非常重要的，比如漿液的壓力與配比、提鉆的速度等，一定要通過現(xiàn)場試樁后確定。其他比如孔位的確定，垂直度的控制等也是非常重要的。本標段施工中就曾采用三重管補強，德國瑪麗散堵漏。,2、冷凍法加固地層技術,冷凍法加固地層在煤礦礦建中應用較多，近年來被越來越多地應用于地鐵建設中，比如廣州地鐵、上海地鐵，深圳地鐵在本標段中也得到了應用。事實上，本標段原設計沒有采用冷凍法，而是采用單管旋噴法，1#豎井向西破壁進洞后發(fā)現(xiàn)，單管旋噴加固地層的效果較好，但止水效果不理想，原

8、因主要是地層中含有粒徑較大的卵石（最大粒徑500mm），地下水滲流速度大（采用同位素示蹤法測定，地下水漫流時，該段的最大地下水流速達到15m/d）成樁效果不理想，同時不能拆除的地下管溝、檢查井等，造成旋噴加固出現(xiàn)盲點或死角。,而豎井向東，即為廣深鐵路高架橋，其下地質條件較西端差，更有孔徑3米的鋼質污水箱涵斜跨地鐵隧道，造成大范圍的旋噴加固盲區(qū)，為確保廣深鐵路高架橋的安全，工程后期，征得業(yè)主與設計單位同意，該段采用冷凍法對地層進行加固。凍結法的核心技術是凍結帷幕設計，包括凍結孔深度和間距參數(shù)的確定。除此之外，還要考慮以下影響因素：鹽水溫度、凍結孔終孔間距、凍結壁平均溫度和凍土強度。另外，積極凍結

9、溫度與維持凍結溫度的確定也是非常重要的。,需要說明的是，凍結站正常運轉10d后,對12個測溫孔分別在5m、10m、15m、20m、25m處進行測溫，根據(jù)測溫資料發(fā)現(xiàn)整個凍結段在812m深度段水平降溫緩慢，其中A、E線最不理想，遠小于預期效果，每天降溫僅為0.1，有時甚至溫度回升，凍土平均發(fā)展速度僅有78mm/d，遠小于預期的22 mm/d。經(jīng)分析系地下水位太高、流速過大所致，竟采取相應措施后，基本正常。這從另一個方面驗證了單管旋噴對本地層的不適應性。本次凍結平面如圖2-2。,圖2-2冷凍平面示意圖,3、廣深鐵路橋樁基礎托換技術,廣深鐵路橋樁基礎采用主動托換。首先用以樹根樁為基礎的支撐體系，將梁

10、托起（如圖2-3、2-4、2-5）。進行第一次手里體系轉換，這個過程需要對鐵路線路進行加固處理。接著，開挖托換梁基礎，進行基底處理，施工托換樁和托換梁。,托換樁施工時，須采取降水措施。托換梁底模支架體系，是這個環(huán)節(jié)的重點。托換梁強度滿足后，即可進行第二次手里體系轉換，將原承臺，支撐于托換梁底模支架上；當托換梁與托換樁完成連接后，即可進行第三次手里體系轉換，完成托換。,托換的核心技術在于手里體系轉換時，千斤頂?shù)募恿λ俣龋约叭^程橋梁沉降的實時監(jiān)控量測。特別注意，原樁斷除，不能同時進行。,4、人民橋樁基礎托換技術,與廣深鐵路橋樁基礎托換相比，人民橋樁基礎托換要簡單的多。如圖2-5、2-6，當托換

11、樁與托換梁施工完成后，通過頂入上鋼板即可實現(xiàn)托換。,5、單洞雙層地鐵隧道綜合施工技術,圖2-8-1單洞雙層隧道開挖步驟圖 區(qū)間單洞雙層隧道施工，根據(jù)新奧法原理，分四個臺階自上而下進行開挖，自下而上進行襯砌，按設計要求進行防水施工處理。這里不多介紹。,施工中要注意的問題是：開挖時要進行超前鉆孔；采用臺階法進行掘進；要遵循“先治水，管超前，弱爆破，強支撐，開封閉，勤量測”的原則；鋼支撐的拆除應結合圍巖變形量測結果進行。,6、監(jiān)控量測技術,結合工程實際，針對橋梁樁基礎托換、隧道圍巖變形量測、地表和周圍建筑物沉降觀測，我們制定了一套監(jiān)控量測方案，開展了微空間高精度變形監(jiān)測研究，取得了很好的效果，沒有對

12、地面交通及建筑物形成大的危害，地表沉降控制在允許范圍內(nèi)，這里不再贅述。,三、成功的經(jīng)驗,由于業(yè)主、設計、監(jiān)理以及深圳市政府和有關職能部門的正確領導、大力支持和默契配合，加上我們技術準備充分，組織保障有力，在這個復雜的、高度綜合的、高技術難度的項目施工中，我們?nèi)〉昧髓F（公）路橋梁樁基礎托換一次成功；冷凍技術成功運用；單洞雙層地鐵隧道掘進正常進行；結構襯砌內(nèi)實外美、不滲不漏；監(jiān)控量測技術及時可靠；現(xiàn)場管理井然有序等成功的經(jīng)驗。,四、失敗的教訓,由于多方面的原因，造成單管旋噴加固地層方案，雖經(jīng)補強堵漏技術處理，仍然沒有把握，最后改用冷凍法。既耽誤了時間，又增加了投資，甚至造成危害。這是個值得總結和記

13、取的教訓。,五、聯(lián)想與體會,4A標段施工完了，深圳地鐵1號線施工完了。但工程施工過程，給了我啟發(fā)，使我時常陷入有關問題的思考中，今天，借此機會，把我的一些體會，拿出來與大家一同分享，歡迎各位專家批評指正。,1、地下空間利用要有序,隨著我國城鎮(zhèn)化進程的推進，城市人口急劇膨脹；國家“鼓勵汽車進入家庭”的政策，加速了我國汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車保有量急速增加。由此帶來了一系列問題，比較突出的是，城市功能惡化，地面交通擁擠。城市交通問題已經(jīng)成為制約我國大城市發(fā)展的瓶頸。與此相對應的情況是：城市交通的發(fā)展與城市化不相適應；城市綜合交通體系規(guī)劃不健全，交通形式單一；城市軌道交通發(fā)展滯后。,針對上述情況，國家正

14、采取積極措施，大力發(fā)展城市公共交通事業(yè)，城市軌道交通正處于一個快速發(fā)展階段，并迎著美好的發(fā)展前景蓬勃向前。這可以從以下的統(tǒng)計數(shù)字看出。自1965年北京地鐵第一期工程開工，全國現(xiàn)有通車地鐵線路總長約320km，除北京地鐵1號線和環(huán)線約40km外，其余都是20世紀90年代后修建的。,進入21世紀，發(fā)展勢頭更為迅猛，全國48個百萬人口以上城市中，已有30多個城市開展了城市軌道交通的前期工作，在建的8個城市、17條線路，總長約360km?！笆晃濉逼陂g，全國城市軌道交通投入運營里程將達到1000km左右，2010年2020年期間，又將新增1000km2000km左右的城市軌道交通運營線路。所以，聯(lián)合國

15、的戰(zhàn)略專家總結說：在土木工程領域，19世紀是橋的世紀，20世紀是高層建筑的世紀，21世紀將是人類利用地下空間、開發(fā)地下空間的世紀。,城市軌道交通，在如此好的發(fā)展前景下，我們要做哪些準備？,在目前我國建設管理模式下，從工程建設角度講，建立相應的管理機制，規(guī)范地下空間開發(fā)利用行為，使地下空間開發(fā)利用科學、合理、有序。,這里說的有序是指：在宏觀上，地下空間的開發(fā)利用要與城市規(guī)劃方案相協(xié)調(diào)、建設周期速度要與城市的經(jīng)濟能力相協(xié)調(diào)、中心城市與衛(wèi)星城或郊區(qū)要統(tǒng)一規(guī)劃；在微觀上，城市在規(guī)劃自己的地下空間開發(fā)利用方案時，充分考慮各部門、各行業(yè)的意見，除平面規(guī)劃外，還要有統(tǒng)一的縱向規(guī)劃，象航空部門實行空中交通管制

16、那樣，建立地下空間開發(fā)利用管制體系，使地下空間開發(fā)利用分層次、有秩序地發(fā)展。,只有這樣，才能避免建設沖突，打破部門或行業(yè)壁壘，避免前后工程不相照應，建好就挖，挖了再建，甚至前期工程成了后期工程不可逾越的障礙，必須花重金方可逾越的惡性建設循環(huán)，為國家節(jié)約建設資金，同時減少建設與施工單位組織協(xié)調(diào)的工作量。,2、探索科學合理的新的施工承包方式,一方面，在建設項目施工招標前期工作中，標段劃分時，除考慮正常的影響因素外，施工單位的經(jīng)濟承受能力，也要給予重視。特別是采用特殊方法施工時，更應該重視這個問題。比如，采用盾構法施工單線地鐵隧道時，由于設備成本很大，一臺盾構機大約6000萬元，壽命周期約為10km

17、，比較而言，標段長度相對較小，即便后續(xù)工程跟得上，由于各地方對斷面設計要求，存在差別，往往需要對盾構設備進行改造，改造的費用也很高；停下來吧，也需要開支很高的保養(yǎng)維護費，這都增加了施工單位的經(jīng)濟負擔。,實際上，施工單位的經(jīng)濟負擔，也是國家的經(jīng)濟負擔。采用常規(guī)方法施工的標段，小標段，大投入的結果，工期提前了，施工單位的經(jīng)濟負擔增加了，建設管理單位的管理難度增加了，而且容易引發(fā)質量或安全問題，留下后遺癥，或引發(fā)其他方面的問題。因此，根據(jù)施工方法的不同，適當放大標段長度是必要的。,另一方面，“城市施工無小事”。在城市進行地下工程施工，容易引發(fā)突發(fā)性事件，處理時，需要分秒必爭，久拖不決，容易使事態(tài)擴大

18、，造成嚴重后果。這就需要建立一個有效的快速決策機制。在目前的建設管理模式下，采用設計施工總承包的方式，更有利于快速決策。,地下工程施工，每1米長度，地質條件可能存在著巨大的差別，設計變更是正常的。設計變更就是經(jīng)過現(xiàn)場驗證后的設計修正。但是，由于設計變更程序復雜，分層次管理，涉及的機構或問題較多，實施起來，問題很具體。特別是設計或施工方案的重大變更，往往是不到最后時刻，是不能做出決定的。而這時的決定，往往是“亡羊補牢”，沒有起到“預防為主”的作用，結果是本不該發(fā)生的問題，也發(fā)生了。,通常情況下，這時發(fā)生的問題，大都具有潰壩效應，讓人防不勝防，產(chǎn)生重大影響，造成重大損失，而且責任也難以區(qū)分清楚。所

19、以，在目前建設管理模式下，采用設計施工總承包，可以有效減少中間環(huán)節(jié)，減少信息轉遞過程中的失真，有利于科學、快速決策，避免走彎路。但設計施工總承包，也存在著許多方面的問題，不是一把萬能鑰匙。因此，改革建設管理模式，積極探索科學合理的新的施工承包方式，是我們面對的、需要認真研究解決的問題。,3、培養(yǎng)造就一批高素質的組織指揮與管理的專門人才,我國城市軌道交通的發(fā)展，只有40年的歷史，但與發(fā)達國家100多年的歷史相比，我國的設計施工并不落后。1986年施工的北京地鐵復興門折返線，用暗挖法，成功通過長安街淺埋段，首創(chuàng)了“淺埋暗挖法”，用事實糾正了前蘇聯(lián)專家20世紀50年代“北京不能采用暗挖法施工地鐵隧道

20、”的錯誤論證。該方法至今處于國際領先水平。其它方法比如：明挖法、暗挖法、蓋挖法、盾構法、沉埋法也都達到國際先進水平。,與此同時，隧道輔助工法與新材料的發(fā)展也與時俱進，特別是底層加固與止水、超前地質預報等方面的技術創(chuàng)新與進步，進一步擴大了傳統(tǒng)的隧道施工方法的適應性，以前不能實現(xiàn)的，如今實現(xiàn)了，以前不能涉足的地層，如今通了地鐵。工法的組合多了、工程師的選擇多了，隨著城市軌道交通的不斷發(fā)展，可以預料，難度超過深圳地鐵4A標段的工程項目，層出不窮。,這樣的工程誰來組織？誰來管理？誰又能勝任？工法的組合多了、工程師的選擇多了，這就要求必須做出正確的選擇。經(jīng)驗是不可或缺的，僅靠經(jīng)驗又是不夠的。必須依靠一批高素質的組織指揮與管理的專門人才，只有這樣適應城市軌道交通的發(fā)展，才能占領市場先機。因此，培養(yǎng)造就一批高素質的組織指揮與管理的專門人才，是勢在必行的任務。,二五年七月,