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近接隧道暗挖施工及变形控制

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维普资讯 http://www.cqvip.com 第26卷 第4期 2008年7月 市 政 技 术 Vol_26 No.4 Municipal Engineering Technology Jul,2008 文章编号:1009—7767(2008)04—0313—04 近接隧道暗挖施工及变形控制 王东 .郑知斌2刘军 (1I北京市地铁运营公司,北京 100034;2.北京市市政工程研究院,北京 100037) 摘要:介绍南水北调引水隧道穿越北京地铁1号线五棵松车站的暗挖施工方法及既有地铁车站结构的变形控制措施。 采用的第三方自动化监测对既有车站结构进行监控,有效地对施工的全过程进行监测与信息反馈,确保了既有地铁1号 线的运营安全。 关键词:暗挖施工;近接隧道;变形控制;既有结构 中图分类号:U456.3 文献标志码:B Control Technology of Construction and Deformation for Excavation in Close Quarters Wang Dong,Zheng Zhibin,Liu Jun 在城市的繁华地段或一些特殊地区对地下空间 既有线地铁五棵松站主体全长174.98 m.宽19.5 m. 底板高程46.767 m,为三跨框架结构,设6个变形缝, 开发利用日益增多,由于受既有建(构)筑物或地质条 件的限制.隧道间或隧道与其它结构物问的距离变得 越来越小.地下工程施工中近接施工的难点日益突 出。北京市轨道交通工程建设环境安全采用分级管理 将车站结构分为7个区段.每段大约25 m长.各自相 互独立。该站按三级人防设计,顶板上方设有防爆 层。北京地铁五棵松站与南水北调引水隧道的关系见 图1。 制度,将下穿既有轨道线路(含铁路)的新建工程定为 特级环境安全风险_Il,因此.在近接隧道暗挖施工中应 采用严格的工作面注浆、超前小导管注浆、施作管棚 1.2工程地质及水文地质 该施工区段范围内输水隧洞主要穿越卵石③层 等措施规避施工安全风险。同时.由于目前地下工程 施工对周边环境影响的预测技术的计算理论、方法还 不够完善和成熟.事前的安全性判定比较困难.所以 要求在施工全过程中对新建隧道及既有结构进行监 控量测,通过监测数据反馈指导施工。 1 工程及水文地质概况 1.1新建引水隧道工程概况 及卵石、漂石④层。其中卵石③层粒径最大为190 mm, 一般为90~140mm,亚圆形.级配好,亚砂土夹层,含 砂量15%~30%;卵石、漂石④层粒径最大为200 mm, 般为140--160 mm,亚圆形,级配好,细砂、卵石混 一亚黏土夹层.含砂量15%~30%。 根据输水隧洞其他区段施工情况.输水隧洞为无 水施工。 2既有结构变形控制 2.1控制标准 南水北调引水双线隧道在西四环段穿越既有北 京地铁1号线五棵松站.且西四环中心线为南水北调 总干渠中心线。左右隧道中心间距8.2 m.毛洞开挖的 根据既有线地铁运营安全规范、既有结构检测评 估报告和结构安全验算结果以及专家的论证 地铁营 运公司给出了既有结构和轨道变形的控制标准(见 表1)。 2.2监测安全控制管理 制定警戒控制标准F(设定:F_-实测/控制标准值), 顶部距车站底部仅3.667 m。隧道穿越五棵松站断面 为5.2 mx5.2 m.采用暗挖法施工 收稿日期:2008—04—16 作者简介:王东(1974一),男,山西岚县人,工程师,学士,主要从事地 铁工程的研究和管理工作。 维普资讯 http://www.cqvip.com

・314・ 地面线 市政技术 、 59.500 第26卷 54.667 变形缝 变形缝 卜 46.767 \ / { 变形缝 ..●——J。。。。。 。● ●。。。。。。。。。一 —一 五棵松地铁车站 晷 24980 一 | j ..  l2498O 鬟 量 .・. 4l00 4l00 图l 北京地铁五棵松站与南水北调引水隧道关系图 表1 既有线结构变形控制值 格栅架设后拱部120。范围内打设超前小导管, 小导管参数为:025、L=I 700 mm、环向间距300 mm, 仰角15。~2O。,每榀排设1次,注改性水玻璃浆。小 导管打设完后与格栅点焊固定。并用胶泥或棉纱封口, 防止堵塞,影响注浆效果。注浆前喷5~10 em混凝土 封闭掌子面,以防止浆液外泄。注浆压力:根据地层现 场试验确定,一般≤O.3 MPa。注浆材料的浆液配比为: V硫酸: 水玻璃=1:6.5~1:7。 安全控制标准值以设计单位允许值作为控制标准。通 过F值进行三级预警管理。 Ⅲ级管理:F<0.7时,视为安全,表明结构物能确 保正常使用; Ⅱ级管理:O.7<F<0.8时,为预警状态,要引起注 意,加强观测,应通知业主单位、运营公司、监理单位、 施工单位等: I级管理:F>O.8时,为警戒状态,并立即通知业 主单位、运营公司、监理单位、施工单位等。 3)回填注浆 考虑到暗涵所穿地层地质条件较差.在暗涵开挖 支护施工时全断面范围内预埋025、L=700 mm的回 填注浆管,注浆管梅花型布设,纵向间距1 m,环向间 距2 in,注普通水泥浆。配比为:V水泥:V水=1:1,注浆 压力控制在O.3 MPa以内。孑L隙大的部位可采用水泥 砂浆,掺砂量应小于水泥质量的200%.水泥强度等 级为P.0 42.5,砂子粒径不应大于2.5 mm。 当达到警戒值时,应启动应急预案。作为第三方 的监测单位拟设定应急预案,内容应包括信息反馈、 人员配备、监测工作、技术支持等内容。 3既有地铁车站变形控制措施 在引水隧道下穿既有地铁车站施工中.保证既有 ,回填注浆应跟随开挖掌子面,并距开挖面5 m进 行,且注浆时一衬混凝土强度应达到设计强度的7O%。 线结构和运营安全是核心目标,是制定施工方案和施 遇有围岩塌陷,超挖较大等特殊情况时。该部位预埋 注浆管数量不应小于2个.具体部位在现场确定。回 灌注浆施工应自较低的一端开始。向较高的一端推进。 回填灌浆压力为0.2~O.3 MPa.在规定的压力下,灌 浆孑L停止吸浆延续5 min即可结束。 4)锁脚锚管注浆 为有效控制施工过程中的土体沉降.在格栅拱架 拱脚部位打设琐脚锚管并注浆.锁脚锚管采用042 mm 无缝钢管,L=I 700 mm。注普通水泥一水玻璃双液浆. 配比为: 水泥: 水玻璃=1:1,注浆压力≤O.3 MPa。 5)径向注浆 两暗涵间净距仅为3 m.为减小隧洞开挖时土 工措施的出发点。因此。在隧道开挖支护施工中。要严 格执行“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤 量测”的十八字方针[21,坚持“开挖一段。支护一段,封 闭一段”的基本施工工艺。 3.1主要技术措施 1)掌子面注浆 开挖前掌子面喷5 em厚C30混凝土进行封闭. 每开挖进尺1 m,注改性水玻璃浆1次。加固地层。钢 管共11根。采用025无缝钢管,L=I 200 mm。垂直掌 子面梅花型布设。打入1 000mm。外露200mm,注浆 压力≤O.3 MPa。通过注浆控制掌子面稳定。确保开挖 安全,防止因土层流失出现沉降。 2)超前小导管注浆 体扰动影响.在暗涵全环范围内与洞线成45。角隔 榀打设025 mm、L=1 700 mm的径向注浆管,间距 维普资讯 http://www.cqvip.com 2008年第4期 近接隧道暗挖施工及变形控制 ・3l5・ 300 mm,两榀排设1次。注超细水泥浆,注浆压力 ≤0.3 MPa。 6)管棚施工加固地铁车站与引水隧道间土体 引水隧道从南、北两个方向相向施工,至距离车 站南、北边缘约15 m的地方停止。施作注浆室扩大段, 并在两个隧道之间开挖1个较高的横通道,形成注浆 工作室。通过南北两个横通道的侧壁对车站底板下的 土体进行水平注浆加固,采用管棚0108 ̄8热轧无缝 钢管,注浆压力机浆液选择需在注浆试验后确定,采 用普通水泥浆。待被加固土体达到一定强度后,再上 下导洞以短进尺开挖隧道。 3.2开挖方式 暗涵开挖渐变段(二)进尺为3榀/m。所有施工段 开挖施工严禁多榀1次开挖,开挖过程中保留核心土。 1)初支主要工艺 连接筋:采用022钢筋,L=720mm,环向间距l m 间隔布设在格栅两侧.与格栅焊接牢固。搭接焊缝长 度大≥l0D.焊缝高度≥8 mm。 网片:采用 8钢筋,网格@150 ̄150,搭接l~2个 网格.布设在格栅内外两侧。 格栅拱架:采用022、012钢筋加工制作,加工格 栅拱架满足设计要求.并结合施工现场条件适当分节。 运至施工现场进行拼装,拼装误差应满足规范要求。 2)开挖 首先破除封闭工作面的混凝土,根据测量放线的 断面轮廓在拱部接连①处开挖出30 cm宽的槽,将网 片和拱部格栅放入:然后调整中线、标高和同步里程, 保证精度后焊接筋固定拱部格栅。①部开挖后垫实拱 架拱脚,然后依次开挖②、③部。开挖上部与下部之间 保持l倍以上洞径距离(见图2、3)。 4既有线变形监测 监控量测是监视围岩稳定及判断设计与施工方 法是否正确的重要手段,亦是保证施工安全、提高经 济效益的重要条件,它必须贯穿施工的全过程。采用 图2开挖横断面示意图 初喷混凝土 超前小导管 图3开挖纵断面示意图 自动化远程监测技术.24 h监控既有结构及运营轨道 的变化,确保地铁营运的安全。 4.1监测内容与目的 地铁车站的监测内容有:地铁结构的沉降变形; 变形缝开合度;结构裂缝宽度、深度、长度的发展;轨 道几何形位检查等。监测目的是根据监测结果掌握地 层稳定性规律,及时了解既有隧道衬砌力学行为的变 化情况,预见事故和险情,为及时调整和修正支护参 数及施工方法提供科学依据。 4.2测点布置 自动化监测范围为隧道开挖影响的42 m左右, 且监测重点在下穿中心两侧8 m范围进行,并在每条 变形缝两侧的排水沟中心各设1个测点.具体布设如 图4所示。隧道结构沉降及差异沉降监测点共计l8个 (其中包括2个静力水准基点)。 4.3监测结果分析 监测结果表明:在双线引水隧道下穿既有地铁施 工过程中,上覆既有车站结构受到的影响范围约为 42 m.略大于理论确定的沉降影响范围31.134 m(理 论沉降影响范围=2D+两引水隧道净距3 m+2H.H为 隧道底至既有结构底板的距离)。所以,第三方监测设 计的监测范围,满足对其进行实时监测的需要,能够 有效地对施工进行信息反馈。 既有地铁车站结构沉降最终值为3.87 mm.仅超 过预警值0.37 mm,双线引水隧道顺利下穿既有结构, 并且对既有结构的影响满足安全控制条件(见图5、6)。 5结论 1)施工中应严格遵循浅埋暗挖法施工的“管超 前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的十八 字方针。 2)严格按信息化施工原则进行施工管理.对既有 的地铁车站的变形进行自动化远程监测,实行有效的 信息反馈。若既有结构变形达到控制标准值的70% 时,应发出预警;当达到80%时,要采取必要措施改 维普资讯 http://www.cqvip.com

・3l6・ 市政技术 第26卷 懈逝蜉#瞬 图41.00 自动化监测布点平面图 0.50 0.00 —}…~………l 竺三 :一……一…l 竺一 一一一 ………一L 二 ~ 0.50 1.00 —目一1.50 逝一2.00 一2.50  }: :一::一一::一一: 一一:一一一一一一一一一~一一 :。_一_0 揖警佰 :;: -r 珊首 但 : : ——10≤≥ \ :: ! :::::: 一 / 一 一~一一一 一一一一一一: 20 25 30 王 \4.00  『-4.50 5.00 -……茬南f岳一~一~一…一~………………………一~……………一…… -—45——40——35-—30——25 -20 -15-—5 0 -50测点里程,m 图5 既有车站结构沉降典型测点沉降槽曲线 0.50 0.00 -l一一~一一L一一一一J一一一L一一~一』一一一一一一L一一一一一~一 0.50 1.00 —■::::::: ‰■ 曩制 — :::i:: — 一一一~一一 一 一l_50 2.00 一一 cll1 J --2.50 3J)0 3.50 4.00 一一一一.: I— l 11. ̄23日左线 ———==_—— ==』 … 贯通 , 段二衬施作完r…… 毕 L…… —,1 预警值 报警值 -H‘I.… ’一-一一卅 喟 --4.50 控制值 -5.00 2007一10—05 2007一10—15 2007一10—25 2007—1I-04 2007—11—14 2007—1I-24 2007—12一O4 2007—12—14 2007—12—24 2008—01~03 日期 图6既有车站结构沉降典型测点历时曲线 进施工方案。避免位移继续发展。 3)应加强预加固措施,如掌子面注浆、超前小导 管注浆、径向注浆、密排钢格栅、初衬背后回填注浆以 及管棚施工等措施,以有效降低沉降量,减少对既有 车站变形的影响。 参考文献: [1】张成满,罗富荣.地铁T程建设中的环境安全风险技术管理 体系[J】.都市快轨交通,2007,20(2):63—65. 【2】贺少辉、地下工程【M】、北京:北京交通大学出版社,2006. 

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