城市轨道交通勘察课件.ppt
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1、城市轨道交通勘察方法与技术城市轨道交通勘察方法与技术城市轨道交通勘察方法与技术城市轨道交通勘察方法与技术报告人报告人:Shanghai Geotechnical Investigations&Design Institute Co,Ltd 内容提要内容提要1上海轨道交通工程概况上海轨道交通工程概况2轨道交通工程特点轨道交通工程特点3轨道交通工程岩土工程问题轨道交通工程岩土工程问题4轨道交通工程勘察轨道交通工程勘察要点要点5轨道交通工程勘察案例轨道交通工程勘察案例6结语结语一、上海轨道交通工程概况一、上海轨道交通工程概况v1.1建建设设规规模模上海轨道交通运营线路共8条,运营车站达163个,换乘
2、点17个;运营线路总长度达到230Km以上,2010年运营里程将达400公里。一、上海轨道交通工程概况一、上海轨道交通工程概况1.2轨道交通工程包括地下段、地面段、高架段、过渡段,其中地下段轨道交通工程包括地下段、地面段、高架段、过渡段,其中地下段(区间隧道、区间隧道、车站车站)建设规模大,建设与营运风险相对大,是关注的重点。建设规模大,建设与营运风险相对大,是关注的重点。车站车站车站车站车站车站区间区间区间区间区间区间含水层涌水涌砂地下障碍物等沼气引发事故天然气害区间隧道沉降其它三、轨道交通工程岩土工程问题三、轨道交通工程岩土工程问题区间隧道主要问题v区间隧道涉及的主要岩土工程问题区间隧道涉
3、及的主要岩土工程问题三、轨道交通工程岩土工程问题三、轨道交通工程岩土工程问题v隧道长期沉降及危害隧道开裂漏水!隧道开裂漏水!三、轨道交通工程岩土工程问题三、轨道交通工程岩土工程问题隧道沉降隧道沉降隧道沉降隧道沉降影响因素影响因素影响因素影响因素BBE EC CDDAA下卧土层下卧土层性质不同性质不同施工工艺施工工艺不同不同注浆浆液注浆浆液材料不同材料不同列车长期列车长期低频振动低频振动保护区内保护区内工程施工工程施工三、轨道交通工程岩土工程问题三、轨道交通工程岩土工程问题v地下车站主要岩土工程问题基坑侧向位移曲线基坑地表沉降曲线四、轨道交通工程勘察四、轨道交通工程勘察要点要点查明沿线地层、地下
4、水分布规律查明不良地质现象(厚层填土、暗浜)查明沼气、地下障碍物分布调查周边环境条件勘察要点一:勘察要点一:用综合勘察用综合勘察手段提供翔手段提供翔实基础资料实基础资料五、轨道交通工程勘察案例五、轨道交通工程勘察案例v5.1 轨道交通10号线案例工程概况n上海市轨道交通10号线一期工程全长32.76km,主线线路起点为高速铁路客站站、终点为新江湾城站,共包括26个地下车站、25个地下区间。n沿线涉及闵行、长宁、徐汇、卢湾、黄浦、虹口、杨浦等7个区。轨道交通轨道交通1010号线总平面图号线总平面图五、轨道交通工程勘察案例五、轨道交通工程勘察案例-方案编制方案编制5.2勘察方案编制依据:勘察方案编
5、制依据:(2)执行的技术规范、规程及标准)执行的技术规范、规程及标准A上海市标准:上海市标准:岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范DGJ08372002城市轨道交通设计规范城市轨道交通设计规范DGJ081092004地基基础设计规范地基基础设计规范DGJ08111999基坑工程设计规程基坑工程设计规程DGJ086197B国家标准:国家标准:地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范GB50307-1999岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范GB5002120001建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB50007-2002五、轨道交通工程勘察案例五、轨道交通工程勘察案例-
6、方案编制方案编制5.3标书编制原则标书编制原则(1)充分收集和利用本工程初勘资料、沿线勘察资料及)充分收集和利用本工程初勘资料、沿线勘察资料及相关区域性基础资料,并尽可能加以充分利用。相关区域性基础资料,并尽可能加以充分利用。(2)充分收集已建、在建轨道交通工程类同工程经验,)充分收集已建、在建轨道交通工程类同工程经验,特别是大量原型监测资料,以指导标书编制。特别是大量原型监测资料,以指导标书编制。(3)勘察方案在符合规范要求并满足设计要求基础上,)勘察方案在符合规范要求并满足设计要求基础上,力求经济合理。在旁通道等易发事故的关键位置在勘探工力求经济合理。在旁通道等易发事故的关键位置在勘探工作
7、量布置时予以重视。作量布置时予以重视。(4)选择成熟、恰当的多种勘察手段,以此获得较为合)选择成熟、恰当的多种勘察手段,以此获得较为合理可靠数据。同时考虑市政工程环境问题,勘察手段应具理可靠数据。同时考虑市政工程环境问题,勘察手段应具有可实施性。有可实施性。(5)依据勘察工作量,确定必须的资源配置及各种质保)依据勘察工作量,确定必须的资源配置及各种质保措施,以保证工期及勘察质量满足招标文件的要求。措施,以保证工期及勘察质量满足招标文件的要求。五、轨道交通工程勘察案例五、轨道交通工程勘察案例-方案编制方案编制5.5资料收集及利用资料收集及利用为使标书预分析具有针对性、勘察方案具有合理性,勘察为使
8、标书预分析具有针对性、勘察方案具有合理性,勘察中应解决的关键岩土问题更为明确,收集了以下四方面资中应解决的关键岩土问题更为明确,收集了以下四方面资料:料:1、基础性资料:包括本工程初勘报告、暗浜资料、沿线、基础性资料:包括本工程初勘报告、暗浜资料、沿线勘察资料及区域背景资料。勘察资料及区域背景资料。2、类同工程建设经验:包括地铁区间隧道、地下车站、类同工程建设经验:包括地铁区间隧道、地下车站、旁通道以及停车场的工程经验。旁通道以及停车场的工程经验。3、目前轨道交通工程岩土勘察中存在的主要问题。、目前轨道交通工程岩土勘察中存在的主要问题。4、轨道交通涉及的主要不良地质现象及其防治对策。、轨道交通
9、涉及的主要不良地质现象及其防治对策。五、轨道交通工程勘察案例五、轨道交通工程勘察案例-方案编制方案编制5.6收集分析已建及在建轨道交通工程的现状与经验收集分析已建及在建轨道交通工程的现状与经验1、岩土工程注重理论与实践结合,上海地区已建及在建、岩土工程注重理论与实践结合,上海地区已建及在建轨道交通线路已达轨道交通线路已达12条,与岩土工程相关的经验及教训很条,与岩土工程相关的经验及教训很多,标书编制中对已有经验的归纳及分析,对充分理解招多,标书编制中对已有经验的归纳及分析,对充分理解招标文件及设计意图,合理布置勘察方案是必要的,否则勘标文件及设计意图,合理布置勘察方案是必要的,否则勘察工作量设
10、计会有盲目性或片面性。察工作量设计会有盲目性或片面性。、对招标文件及答疑会未明确的事项,可参考类同工程、对招标文件及答疑会未明确的事项,可参考类同工程经验确定。经验确定。3、针对性收集地铁区间隧道及地铁车站及停车场等已建、针对性收集地铁区间隧道及地铁车站及停车场等已建及在建轨道交通工程相关实例,供标书编制时借鉴。及在建轨道交通工程相关实例,供标书编制时借鉴。五、轨道交通工程勘察案例五、轨道交通工程勘察案例-方案编制方案编制5.6收集分析已建及在建轨道交通工程的现状与经验收集分析已建及在建轨道交通工程的现状与经验A地铁一号线及二号线区间隧道沉降现状与分析:地铁一号线及二号线区间隧道沉降现状与分析
11、:根据目前我公司收集地铁线路地下段工程实例分析,对区间隧道影响最大的根据目前我公司收集地铁线路地下段工程实例分析,对区间隧道影响最大的问题是地铁隧道纵向沉降及不均匀沉降。地铁一号线、二号线经过一段时间问题是地铁隧道纵向沉降及不均匀沉降。地铁一号线、二号线经过一段时间的运行,其沉降监测数据反映,均不同程度存在沉降及差异沉降,部分区段的运行,其沉降监测数据反映,均不同程度存在沉降及差异沉降,部分区段不均匀沉降较大。不均匀沉降较大。B地铁沉降影响因素分析地铁沉降影响因素分析附加荷载大小(包括隧道本身及周围建筑物引起的附加荷载);附加荷载大小(包括隧道本身及周围建筑物引起的附加荷载);隧道周围土层性质
12、不同;隧道周围土层性质不同;隧道掘进引起土层损失大小(与土性、掘进设备及施工参数及有关);隧道掘进引起土层损失大小(与土性、掘进设备及施工参数及有关);隧道掘进对土层扰动程度(与土性、掘进设备及施工参数有关);隧道掘进对土层扰动程度(与土性、掘进设备及施工参数有关);营运期长期动荷载作用下引起的沉降(与土性及震动频次有关);营运期长期动荷载作用下引起的沉降(与土性及震动频次有关);*上述影响因素中与土层性质密切相关,勘察中不仅要了解土体正常固结特上述影响因素中与土层性质密切相关,勘察中不仅要了解土体正常固结特性,还要了解土体在营运期长期动荷载作用下引起的沉降固结特性。另外还性,还要了解土体在营
13、运期长期动荷载作用下引起的沉降固结特性。另外还应关注软土的次固结变形对地铁沉降的影响。应关注软土的次固结变形对地铁沉降的影响。五、轨道交通工程勘察案例五、轨道交通工程勘察案例-方案编制方案编制5.6收集分析已建及在建轨道交通工程的现状与经验收集分析已建及在建轨道交通工程的现状与经验C控制隧道掘进引起地面沉降的措施控制隧道掘进引起地面沉降的措施地铁一号线隧道掘进经验:试推进中发现采用固定超挖刀在上海软土中掘进,必引起地铁一号线隧道掘进经验:试推进中发现采用固定超挖刀在上海软土中掘进,必引起较大的地层损失和地面沉降,后采用同步注浆及二次注浆辅助措施减少过大的地面沉较大的地层损失和地面沉降,后采用同
14、步注浆及二次注浆辅助措施减少过大的地面沉降。降。地铁二号线盾构掘进经验:盾构切口前的沉降由土压力及掘进速度控制,盾尾后的沉地铁二号线盾构掘进经验:盾构切口前的沉降由土压力及掘进速度控制,盾尾后的沉降由同步注浆及壁后注浆控制。降由同步注浆及壁后注浆控制。根据土性不同采取优化施工参数、土体改良等方法来确保掘进面稳定及控制过大的地根据土性不同采取优化施工参数、土体改良等方法来确保掘进面稳定及控制过大的地表沉降如:盾构穿越软弱粘性土时,推进速度不宜过大;盾构穿越全断面粉土、砂土表沉降如:盾构穿越软弱粘性土时,推进速度不宜过大;盾构穿越全断面粉土、砂土时,推进设备所受扭距及推力增大,盾构穿越后隧道周围土
15、层很不稳定,容易发生盾时,推进设备所受扭距及推力增大,盾构穿越后隧道周围土层很不稳定,容易发生盾尾漏水、漏砂情况,实际工程中采取推进速度尾漏水、漏砂情况,实际工程中采取推进速度2cm/min,同步注浆量增加、在刀盘正,同步注浆量增加、在刀盘正面及土仓内加注泡沫降低土体强度等措施。面及土仓内加注泡沫降低土体强度等措施。*上述经验表明:准确查明土层性质对地铁工程选择合适的施工参数尤为重要。上述经验表明:准确查明土层性质对地铁工程选择合适的施工参数尤为重要。五、轨道交通工程勘察案例五、轨道交通工程勘察案例-方案编制方案编制5.6收集分析已建及在建轨道交通工程的现状与经验收集分析已建及在建轨道交通工程
16、的现状与经验D近距离穿越工程实例近距离穿越工程实例地铁地铁2号线西延伸段中山公园站古北路站区间,穿越内环高架桥墩时离承台桩基最小距离仅号线西延伸段中山公园站古北路站区间,穿越内环高架桥墩时离承台桩基最小距离仅1m左右,穿越明珠线中山公园站高架桥墩时隧道距离最近承台桩基只有左右,穿越明珠线中山公园站高架桥墩时隧道距离最近承台桩基只有3.9m。在上述近距离穿越时。在上述近距离穿越时采取以下几种盾构控制技术及辅助技术措施:采取以下几种盾构控制技术及辅助技术措施:a严格控制盾构施工参数:在盾构穿越前,将平衡压力、注浆量、出土量等施工参数调整到最佳。严格控制盾构施工参数:在盾构穿越前,将平衡压力、注浆量
17、、出土量等施工参数调整到最佳。推进时严格控制施工参数,尽量减少盾构推进对地层的扰动;推进时严格控制施工参数,尽量减少盾构推进对地层的扰动;b严格控制盾构纠偏量:在确保盾构正面变形控制良好的情况下,使盾构均衡匀速施工,以严格控制盾构纠偏量:在确保盾构正面变形控制良好的情况下,使盾构均衡匀速施工,以2cm/min为宜。盾构姿态变化不可过大、过频,控制单次纠偏量不大于为宜。盾构姿态变化不可过大、过频,控制单次纠偏量不大于10mm。c严格控制同步注浆量和浆液质量:对同步浆液配比进行调整,增加水泥掺量,提高同步浆液的严格控制同步注浆量和浆液质量:对同步浆液配比进行调整,增加水泥掺量,提高同步浆液的强度。
18、盾构推进过程中均匀合理地压注,同时结合地面变形的数据反馈,严格控制同步注浆量和强度。盾构推进过程中均匀合理地压注,同时结合地面变形的数据反馈,严格控制同步注浆量和浆液质量。浆液质量。d隧道内二次注浆:预留二次注浆孔,使浆液更好地填充于周边土体内,提高周边土体的强度和隧道内二次注浆:预留二次注浆孔,使浆液更好地填充于周边土体内,提高周边土体的强度和稳定性,重点压注部位为靠近桩基的一侧。稳定性,重点压注部位为靠近桩基的一侧。e加强对桩基的监测:加密检测频率,必要时进行跟踪监测,通过监测数据反馈来指导施工。加强对桩基的监测:加密检测频率,必要时进行跟踪监测,通过监测数据反馈来指导施工。五、轨道交通工
19、程勘察案例五、轨道交通工程勘察案例-方案编制方案编制5.6收集分析已建及在建轨道交通工程的现状与经验收集分析已建及在建轨道交通工程的现状与经验B地铁车站抗浮设计工程经验及实例地铁车站抗浮设计工程经验及实例由于地铁车站通常挖深较大,且上海地区地下潜水位高,上海地区地铁车站采用的抗浮设计一般由于地铁车站通常挖深较大,且上海地区地下潜水位高,上海地区地铁车站采用的抗浮设计一般有自重平衡法法、倒滤层设计及抗拔桩设计等,目前采用抗拔桩设计较多。有自重平衡法法、倒滤层设计及抗拔桩设计等,目前采用抗拔桩设计较多。倒滤层设计:主要在底板下设置倒滤层以解决抗浮问题,但底板下应有一定厚度不透水层(渗透倒滤层设计:
20、主要在底板下设置倒滤层以解决抗浮问题,但底板下应有一定厚度不透水层(渗透系数系数K小于小于10-610-7cmsec),地铁一号线如徐家汇、人民广场车站均采用倒滤层解决抗浮问),地铁一号线如徐家汇、人民广场车站均采用倒滤层解决抗浮问题;倒滤层排水抗浮措施较为经济,但由于目前邻近城市有倒滤层因水质问题堵塞管道,致使抗题;倒滤层排水抗浮措施较为经济,但由于目前邻近城市有倒滤层因水质问题堵塞管道,致使抗浮效果不佳,以及引起车站上浮等质量问题,因而目前很少采用。浮效果不佳,以及引起车站上浮等质量问题,因而目前很少采用。抗拔桩设计:主要采用桩基方案(在立柱下设桩),这样在减少立柱变形同时也可满足深基坑抗
21、抗拔桩设计:主要采用桩基方案(在立柱下设桩),这样在减少立柱变形同时也可满足深基坑抗浮问题。如地铁一号线新闸路站采用顺筑法明挖施工,地下两层,车站立柱下设浮问题。如地铁一号线新闸路站采用顺筑法明挖施工,地下两层,车站立柱下设4根根800钻孔灌钻孔灌注桩,有效桩长注桩,有效桩长18m,桩端位于第,桩端位于第层土中,使用后无不规则裂缝。沉降观测记录:车站沉降两层土中,使用后无不规则裂缝。沉降观测记录:车站沉降两边小、中间略大,正式运营后中部最大沉降为边小、中间略大,正式运营后中部最大沉降为5.5cm。立柱下设桩的方法,不仅可满足抗浮稳定。立柱下设桩的方法,不仅可满足抗浮稳定需要,且可减少立柱变形,
22、对整个围护体系稳定有利,故立柱下设桩也是目前地铁车站中常用的需要,且可减少立柱变形,对整个围护体系稳定有利,故立柱下设桩也是目前地铁车站中常用的方法之一。方法之一。五、轨道交通工程勘察案例五、轨道交通工程勘察案例-方案编制方案编制5.5收集分析已建及在建轨道交通工程的现状与经验收集分析已建及在建轨道交通工程的现状与经验(3)旁通道、泵站施工中经验)旁通道、泵站施工中经验按规范及类同工程经验,区间隧道最低点一般需设置旁通道,旁通道常采用暗挖法施工,施工前按规范及类同工程经验,区间隧道最低点一般需设置旁通道,旁通道常采用暗挖法施工,施工前需对旁通道周边土体进行地基加固或进行冻结处理。由于土体加固后
23、强度不够或土体加固后不均需对旁通道周边土体进行地基加固或进行冻结处理。由于土体加固后强度不够或土体加固后不均匀、止水效果较差,尤其位于承压含水层时,易发生流砂、涌水等事故,因此旁通道施工是目前匀、止水效果较差,尤其位于承压含水层时,易发生流砂、涌水等事故,因此旁通道施工是目前地铁施工的高风险项目之一,目前各级政府管理部门均高度重视。以下是在建工程中旁通道发生地铁施工的高风险项目之一,目前各级政府管理部门均高度重视。以下是在建工程中旁通道发生事故的实例:事故的实例:A.如某工程区间隧道旁通道,位于第如某工程区间隧道旁通道,位于第承压含水层第承压含水层第层中(第层中(第层与第层与第层相连),采用暗
24、挖层相连),采用暗挖法(冷冻法加固),由于布置冷凝管数量不足,制冷设备故障等原因,施工区冻结范围、冻土的法(冷冻法加固),由于布置冷凝管数量不足,制冷设备故障等原因,施工区冻结范围、冻土的强度不满足设计要求,致使局部渗水、直至流砂、突涌现象发生,造成了大面积地面塌陷。强度不满足设计要求,致使局部渗水、直至流砂、突涌现象发生,造成了大面积地面塌陷。B如某旁通道采用暗挖法(搅拌桩加固土体),由于土体加固效果不理想,防渗性不好,且勘察如某旁通道采用暗挖法(搅拌桩加固土体),由于土体加固效果不理想,防渗性不好,且勘察报告把第报告把第2层砂质粉土(承压含水层)划分为层砂质粉土(承压含水层)划分为1-2层
25、,设计人员未考虑承压降水减压,造成隧道层,设计人员未考虑承压降水减压,造成隧道管片破裂,渗水严重。管片破裂,渗水严重。根据已有经验分析,旁通道工程周边土性及水文地质条件对旁通道施工影响较大。旁通道施工目根据已有经验分析,旁通道工程周边土性及水文地质条件对旁通道施工影响较大。旁通道施工目前采用冻结法处理情况最多。冻结法施工存在冻胀后融沉问题,过量的冻胀融沉量会对地表建筑前采用冻结法处理情况最多。冻结法施工存在冻胀后融沉问题,过量的冻胀融沉量会对地表建筑物、交通和地下管线产生破坏作用,融沉量大小与土层性质、冰冻温度等有关,一般砂性土融陷物、交通和地下管线产生破坏作用,融沉量大小与土层性质、冰冻温度
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