地下大断面暗挖隧道

地下大断面暗挖隧道（共6篇）

地下大断面暗挖隧道 篇1

隧道城市地铁工程在我国的蓬勃发展, 预计21世纪初至中叶将是我国大规模建设地铁的年代, 与此相关, 也会涌现出大量的岩土工程技术问题需要解决。三线大跨度车站隧道跨度大, 围岩应力重分布情况复杂, 围岩变形难控制, 设计施工技术较复杂, 并且在国内外没有可供借鉴的系统性的成熟资料, 所以进行大跨度隧道围岩施工过程和最终状态研究是非常重要的, 特别是在软土等不良地质条件下的大跨度隧道施工。由于软土特有的性质使其工程特性在很大程度上有别于其他类土。尽管近几年随着上海、杭州、广州等城市地铁的大量修建, 学者们对软弱地层地铁隧道掘进力学特性和空间效应已进行了大量的研究[1~5], 这些研究所获得的经验参数和地层变形规律较好地应用于工程实践, 为软土地区或类似土质地区后续设计和施工提供了指导和参考, 但对大断面软弱地层地铁隧道施工方法和施工技术要点的研究还需要深入研究[6~7]。

1 工程概况

广州地铁二号线公纪区间因公园前站是一、二号线的换乘站, 出站后线路较复杂, 在右线隧道YDK14+095处开始出现渡线, 在左线隧道ZDK14+210处与左线存车线相交, 因此在YDK14+180～YDK14+209.5处形成左线、右线、存车线三线并存段, 从而形成了长度为29.5 m, 开挖跨度达21.6 m大跨度隧道。这样跨度的隧道在国内是首座, 渡线隧道位于广州市连新路与府前路交叉口, 市政府院内。渡线隧道由两部分组成;8 m宽竖井和21.5 m暗挖隧道。 (竖井施工已另有行文, 此不赘述) , 竖井为临时施工通道, 兼作管棚工作室。暗挖段采用双侧壁导坑开挖方法设计开挖跨度21.6 m, 开挖高度14.2 m, 最小埋深13.5 m, 开挖面积253.7 m2, 共分12部开挖, 衬砌采用复合式衬砌, 即40 cm初期支护和80 cm二次永久衬砌, 衬砌共分六部完成。防水采用防水卷材, 双层无纺布和单层防水板。岩层主要穿过人工填土层、淤泥质土层、残积土硬塑层、岩石全风化带、岩石强风化带、岩石中风化带, 地下水有贮存于第四系覆盖层中的裂隙水, 冲积——洪积土层和残积土层含水贫乏, 透水性差。

2 施工技术及施工要点

2.1 施工方案的确定

管棚施工, 管棚施工采用地质钻机分层钻孔, 以竖井作为工作室。进洞施工, 竖井开挖至 (4) 部后, 即开挖支护进洞, (5) 部预留。竖井开挖到 (1) 部时, 开挖支护进洞 (1) 部, 继续下挖竖井;挖至 (2) 部时, 开挖支护进洞 (2) 部;继续下挖竖井;挖至 (3) 部时, 开挖支护进洞 (3) 部。

双侧壁施工;双侧壁进洞后, (1) 、 (2) 、 (3) 部同时施工开挖, 均采用短台阶法施工, 台阶长度不大于5 m, 均采用锚喷支护。

拱部施工;双侧壁开挖完后, 施工边墙衬砌, 双侧边墙混凝土强度达到70%以上后开挖 (5) 部, (5) 部开挖5 m后进行拱部衬砌。进行核心土及仰拱施工, 核心土采用分层开挖, 每层3~4 m。第一次施工洞口段5 m仰拱, 其余第二次施做。

2.2 施工过程

(1) 施工工艺; (1) 为减小施工误差, 管棚位置在原设计图的基础上抬高15 cm, 即外层管棚圆弧半径R=13.553 m, 内层管棚圆弧半径r=12.853 m, 经计算外层管棚中心间距为434 mm, 内层管棚中心间距为412 mm, 施工时以管棚圆弧中心为坐标圆点由隧道中线向两侧推算各孔坐标进行放样, 以轨面标高为准进行控制定位。 (2) 管棚测量定位后, 先安装井身格栅钢架, 按测量的准确位置固定管棚导向管, 若井身格栅钢架需主筋切断, 以U型钢筋代替原主筋, 导向管与格栅焊接牢固, 封闭导向管口, 喷射砼厚30 cm, 管棚以下井壁土体暂不开挖, 采用C20素喷砼, 厚度15 cm, 以保证土体稳定。 (3) 竖井开挖至内层管棚中心25号孔以下1.1 m后暂停施工, 平整坑底, 施做第一次平台 (铺底C15砼, 厚200 mm) , 架设钻机作业台架, 钻机就位, 开孔前以导向管为准调正钻机, 依导向管为准。钻头放在需钻进的岩面上, 用水平尺或连通管调平钻杆, 然后将钻杆调为设计的外插角度, 在钻孔时发现钻进偏斜等情况时应及时调整, 保证以后的钻孔精度。 (4) 从导向管按设计进行钻孔, 外插角不小于1.5°, 中井设置2台钻机, 其中一台钻机由外层36’号孔向中间施工至29’号孔后转至内层28号孔向西施工至22号孔, 然后再东移至29号孔向东侧竖井施工;另一台钻机由外层28’号孔向西侧施工至15’号孔, 然后再移至内层21号孔向西施工, 见图1所示。 (5) 采用XU-300型电动钻机成孔, 根据不同的岩石硬度分别采用不同类型的钻头进行钻进。钻进过程中采用经纬仪观测检查钻孔的偏斜度, 若发现有偏斜应及时纠偏。 (6) 注浆水泥采用425#普通硅酸盐水泥, 水灰比为;0.8∶1, 终压为1.5 MPa。若相邻管有流浆现象, 注浆采用分区注浆, 以4~8根为一组, 各管循环注浆, 每循环时间不大于3 h (如图1) 。

2.3 进洞施工

第一步:安装I单元格栅钢架, 将竖井开挖至Ⅰ单元全部露出 (矢高110 cm) , Ⅰ单元格栅钢架测量定位, 开槽嵌入Ⅰ单元格栅并与竖井格栅交叉焊接, 喷射砼至设计厚度。

第二步;安装Ⅱ单元格栅钢架和I16立柱工字钢, 竖井继续下挖开槽安装Ⅱ单元格栅钢架, 并与Ⅰ单元以螺栓连接, 竖井格栅钢架与Ⅱ单元格栅交叉相连, 施作初支喷射砼至设计厚度。此时 (5) 部开挖断面已全部露出。按设计I16工字钢做立柱, 间距50 cm, 底部[20槽钢横撑, 间距50 cm。

第三步;封闭 (6) 部, 竖井继续开挖 (6) 部全部露出封闭, (6) 部断面挂网Φ8钢筋网200×200, 砂浆锚杆L=3.0 m, 1.0 m×1.0 m, 横撑I16工字钢间距1.0 m, 横撑工字钢两端与格栅钢架立柱工字钢焊接牢固。

第四步;双侧壁进洞, 竖井继续下挖, 开挖至 (1) 部底时, 洞口开槽嵌入Ⅲ单元、工字钢一单元及底部横撑工字钢施做封闭成环, 喷射砼至设计厚度, 两侧 (1) 部即进洞施工。竖井继续下挖, (2) 部全部露出时, 洞口封闭成环后, 即可进洞施工, 此时 (1) 部已4 m。 (3) 部全部露出后, 开挖井底, 施做底板及井窝。为了减少变形, 洞口初支格栅整环封闭。底板完成后 (3) 部即可进洞。至此, 进洞工作完成。 ( (1) ~ (7) 为开挖顺序, Ⅰ~Ⅵ为格栅钢架编号) 。

第五步;核心土加固, 预留核心土 (6) 、 (7) 部约占断面面积40%, 高度达9.5 m, 岩体稳定非常关键。核心土每开挖1.5 m即进行封闭, 开挖后喷4 cm砼封闭, 挂钢筋网Ф10@250×250, 砂浆锚杆3.0 m, 1.0 m×1.0 m梅花形布置, 横撑工字钢间距1.5 m, 工字钢与侧壁工字钢连接牢固, 工字钢通过中隔墙处与隔墙连接牢固。

2.4 洞身施工

双侧壁导坑施工, 双侧壁导坑共分三步, 即第 (1) 、 (2) 、 (3) 步。每步相隔3.0~5.0 m, 每循环进尺1.0~1.5 m。按顺序施作洞身及侧壁超前注浆小导管和锚杆, 洞身小导管设于拱腰15°范围内, 环向间距为300 mm, 纵向间距为3000 mm, 长4.5 m, 每环24根;侧壁小导管设于第 (2) 步双侧每环16根, 长1.5 m。开挖完成后, 分别安装洞身第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ单元钢架和侧壁导坑的第一、二、三单元型钢支撑及横撑, 横撑间距2.0 m。洞身系统锚杆为WTD25注浆锚杆, 长4.5 m, 纵向间距500 mm, 环向间距1000 mm, 呈梅花型布置, 每环24根, 布设于拱部90°范围以外拱墙及墙脚部位;侧壁局部布设Ф22砂浆锚杆, 长2.5 m, 1.0×1.0 m菱形布置。洞身钢筋网Ф10 mm钢筋网预制块, 网格尺寸为150×150 mm, 侧壁局部布设钢筋网, 采用Ф8×Ф6 mm钢筋制成网块, 并与锚杆连接牢固。

中导洞进洞后每循环进尺1.0 m, 开挖后先初喷40 mm厚砼, 然后安装隧道第Ⅰ单元钢架、立柱及横撑, 间距50 cm, 挂网喷射砼至设计厚度, 钢筋网采用Ф10 mm钢筋预制网块, 网格尺寸为15×15 cm, 与锚杆连接牢固 (如图2) 。

2.5 爆破震动

爆破震动对周围的影响采用质点垂直振动来衡量, 根据经验公式:

式中, V为震动速度 (cm/s) ;R为爆源至测点的距离m;Q为单段最大起爆药量kg;K为爆破震动传播途径介质系数;a为衰减系数。

本工程取K=160 a=1.8, 由以上公式可知, 对不同距离的竖井爆破只要控制其单响药量即可确保周围建筑物的安全。根据《爆破安全规程》规定, 对于框架结构建筑物其允许垂直振动速度为V=1.5 cm/s, 经计算单段药量取Q=1.5 kg。

2.6 防水层施工

本区间隧道工程选用聚氯乙烯 (PVC) 防水卷材, 长度20 m/卷, 宽度2.05 m, 厚度1.5 mm, 内外双层400 g/m2无纺布。

2.7 双侧壁二次衬砌施工

双侧壁开挖、初支、防水完成后, 即施工双侧壁二次衬砌, 见图3所示。双侧壁衬砌分仰拱A和侧墙B, 做A部时, 横撑不拆除, 底部横撑铺好模板后做为施工通道, 全部A部 (21.5 m) 一次浇筑完, 砼塌落度14±2 cm为C25防水砼, 抗渗等级S8, 人工收面, 插入式振捣器配合平面振捣器振捣。B部施工前拆除工字钢横撑, 每次拆除8 m, 采用碗扣式脚手架1.0×1.0 m, 另一端支撑在双侧壁工字钢上, 钢拱架为自制I16工字钢, 组合式模板100×25 cm, 衬砌长度8 m/组。衬砌拆模后, 横撑恢复支撑到二次衬砌混凝土上。混凝土采用商品混凝土, 泵送灌注, 插入式振捣器振捣 (如图3) 。

2.8 隧道衬砌施工技术

(1) 拱部衬砌;拱部衬砌厚度80 cm, 每组衬砌4 m, 两侧壁边墙二次衬砌完成后, 强度达到75%以上时, 即可开挖 (6) 部, 挖支5 m后, 即做拱部二次衬砌。二次衬砌采用自制I16钢拱架, 拱部采用碗扣式脚手架支撑, 利用核心土做基础, 中导洞工字钢与拱架连接牢固;底部支撑采用弧形拱架 (原侧壁衬砌拱架) , 三道木横撑和两道脚手架支撑到侧壁。组合钢模板一次拼装成形, 预留三个进料口, 中间1个, 两侧各1个, 泵送砼对称浇注, 插入式振捣器振捣。浇筑完成后, 继续开挖 (6) 部4 m。砼强度达到80%后, 可拆除模板, 马上在下一组支模衬砌。

(2) 仰拱砼衬砌;拱部二衬混凝土全部完成后, 即可开挖 (12) 、 (13) 部核心土并及时施作仰拱。该段二衬混凝土分二次完成, 第一次施作二衬混凝土长度5 m, 其余第二次施作。该部混凝土灌注由里向外, 采用挡头模板, 挂线找齐, 插入式振捣器配合平板振捣器振捣, 人工收面。

3 监控量测技术要点

3.1 地表沉降

为保证施工中周围建筑物的安全, 应对地表沉降监控量测, 通过量测取得原始量测数据进行分析、绘制散点图, 根据图形分布形状求得时态曲线图, 推测可能出现的结构沉降及周围岩体变化情况, 以信息反馈指导施工。观测仪器; (1) 精密水准仪。 (2) 铟瓦水准尺。监测方法;用长20 cm圆钢筋头制作成测点, 埋于地表, 用水泥砂浆固定埋设, 钢筋头露出5 mm, 周边用油漆标志。地表检测基点为标准基点, 通过水平基点可测量各观测点的高程值。在隧道开挖前, 观测各点的高程值, 即为测点初始值。每两次观测值的差值即为两次观测点的沉降值, 与初始值的差值即为累计值。量测频率;1次/天, 竖井底板施工完成3天后, 可停止沉降观测。量测数据分析与应用;根据各点的累计沉降及变形曲线, 分析各点沉降若发现沉降曲线弯变或沉降速率增大时应及时分析原因, 采取确实措施, 控制沉降。

3.2 收敛量测

岩体开挖后, 原来的应力平衡受到破坏, 应力重新分布, 作用于竖井初期支护的应力分布不均匀。通过收敛数值可以反映出应力的变化, 通过信息反馈可以确定循环进尺、支护形式。监测仪器;VRM-3型收敛计。监测方法;隧道净空收敛监测断面按20 m一个量测断面, 与对应地面监测点相重合, 每一个断面设5测点4测线方式。安装测点;安装测点时, 其球形测点埋件与格栅钢架焊接, 上好保护帽, 喷射砼, 砼凝固后, 即可进行量测。监测频率;1次/天, 特殊情况下2次/天。数据分析与处理;与地表沉降观测相同, 在先做出时间-位移及距离位移点固, 对各量测断面内的数据进行回归分析, 预测发展趋势, 并与实际量测结果对照, 由此隧道的稳定性, 用以指导隧道施工。

4 结语

采用双侧壁导坑法开挖, 先墙后拱法衬砌, 施工中做到“短进尺、早支护、勤量测、速反馈”, 成功解决了工期紧张、工艺复杂、互相干扰、地表沉降控制、微震爆破等难题。对以后大跨度隧道和软弱围岩洞口施工有很好的借鉴作用。

参考文献

[1]阳军生, 刘宝琛.城市隧道施工引起的地表移动与变形[M].北京:中国铁道出版社, 2002.

[2]张顶立, 黄俊.地铁隧道施工拱顶下沉值的分析与预测[J].岩石力学与工程学报, 2005, 24 (10) :1703-1707.

[3]刘宝琛, 张家生.近地表开挖引起的地表沉降的随机介质方法[J].岩石力学与工程学报, 1995, 12 (4) :289-295.

[4]石广银, 邢心魁, 宋战平, 等.隧道施工动态仿真分析[J].水利与建筑工程学报, 2008, 6 (2) :19-21, 24.

[5]Hui Li, Xiaohong Yang&Hongfei Liu.Analysis of dynamic stability about pre-stressed anchor retaining structure[J].Landslides and Engineered Slopes From the past to the Future, 2008, 7.

[6]李辉, 刘宏飞, 宋战平.西安浅埋暗挖隧道地铁施工地表沉降分析[J].铁道建筑, 2010 (6) .

[7]吕勤, 张顶立, 黄俊.城市地铁暗挖施工地层变形机理及控制实践[J].中国安全科学学报, 2003, 13 (7) :29-34.

[8]郑怀洲.北京地铁东四站地表沉降监测数据分析[J].铁路标准设计, 2006 (4) :60-62.

[9]杨海芹, 李俊才, 陈志宁, 等.浅埋暗挖隧道施工中纵向地表下沉的规律[J].南京工业大学学报 (自然科学版) , 2008, 30 (3) :56-60.

地下大断面暗挖隧道 篇2

赣龙铁路扩能改建工程某双线隧道DK35+745~DK35+825覆盖层最薄处为2.6 m, 浅埋段表层为粉质粘土, 硬塑, 厚约2 m~3.5 m, 洞身围岩为寒武系变质砂岩夹板岩, 黄褐色、青灰色、灰绿色, 全~弱风化, 节理裂隙发育, 岩体破碎。地下水为基岩裂隙水, 较发育, 该段预测最大涌水量1 433 m3/d, 为强富水区。洞顶地表发育一道沿南北方向水沟, 沟内常年有水, 可见冲刷出来的岩面, 下游全部为水田。因此隧道埋段地质条件复杂及外部环境影响较多。本段隧道设计开挖方法为明挖法。

2 施工方案比选

本段隧道开挖方法存在明挖法和暗挖法两种方式, 具体采用何种方法开挖, 应从工程造价、工程进度、施工安全、施工技术、实际可操作性等角度分析。

2.1 明挖法施工优缺点

超浅埋地下工程多采用传统的明挖法施工, 明挖法也称基坑法, 主要包括敞口明挖法和基坑支护开挖法两类, 设计对于DK35+745~DK35+825全部采用明挖法施工, 虽然说明挖法施工技术成熟, 可操作性强, 但按明挖法施工有如下几个缺点:

1) 明挖施工需要增加大量的临时用地, 征地费用较大, 造成施工准备阶段较长, 不利于施工进度和费用控制, 征地拆迁难度极大, 工期不可控。

2) 采用明挖法最大开挖深度达17.3 m, 明洞开挖对周边山体的扰动较大, 如果处理不当, 极易引起边仰坡及山体失稳, 发生边仰坡、山体滑坡、坍塌等地质灾害, 施工安全风险大。

2.2 暗挖法施工优缺点

1) 暗挖法施工缺点。

a.超浅埋段洞顶埋深浅, 暗洞施工时可能出现坍塌冒顶、边墙失稳等灾害。

b.地质条件差:浅埋段拱顶地表沿南北方向有一道水沟, 沟内常有流水, 施工条件差。

2) 暗挖法施工优点。

a.超浅埋暗挖技术施工在我国地下工程实例中已有很多的成功范例, 能够有效杜绝浅埋段暗洞开挖中坍塌冒顶、边墙失稳等灾害;

b.对周边环境影响较小, 减少征地和植被破坏, 对原地形地貌破坏较小, 对山体的扰动也较小, 有利于山体的稳定;

c.不受拆迁的影响, 对当地村民影响较少。开工快, 对施工进度影响较少, 不确定因素较少。

2.3 施工成本比较

经过测算, 明挖施工需要施工投入要比暗挖施工需要施工投入低, 节约了成本, 节约的原因主要是施工便道和临时征地费用大所造成。

2.4 施工进度比较

1) 暗挖法:按照Ⅴ级围岩超前小导管支护、三台阶临时仰拱法, 开挖根据现有施工能力和施工设备, 80 m安全顺利通过需要3个~4个月的时间。

2) 明挖法:通常明挖法施工进度比暗挖要快, 但由于征迁工作陷入僵局, 当地政府对便道征拆也不予认可, 所以对于明挖施工的工期无法进行预估, 甚至一直拖延, 将严重影响施工进度。

2.5 施工方案比选结果

虽然暗挖法施工存在安全风险, 但鉴于此段岩石局部出露, 围岩地质较好, 施工安全风险基本可控, 经过方案比选和工程设计方同意, 决定选择暗挖法施工工法。

3 超浅埋段暗挖施工技术

3.1 总体施工方法

1) 对隧道洞顶水沟改移处理, 保证地表水不会渗到洞内;

2) 施作超前支护从而提高拱顶围岩刚度, 以减小地面沉降;

3) 通过对超前小导管的超前预注浆加固拱顶土体;

4) 采用临时仰拱及时封闭成环, 减少围岩变形量;

5) 加强地表和洞内监控量测, 根据围岩变形速率及时调整支护参数和施工工法;

6) 仰拱、二衬及时施工, 隧道及时封闭成环。

3.2 分步施工技术措施

3.2.1 地表水处理

在隧道拱顶地表水沟上游距离线路中心约20 m处施作拦水坝, 水坝上两侧预留管口, 使用2根800软管引水到下游距离隧道边缘20 m的位置, 将水放到下游水沟内, 从而保证拱顶浅埋段范围水沟无水。将隧道拱顶水沟底施作混凝土截水沟, 待隧道衬砌贯通后恢复水沟排水。

3.2.2 超前管支护, 严注浆

在浅埋里程范围的拱部120°范围内采用Ⅲ型超前小导管注浆预支护, 超前小导管配合开挖时的钢架使用, 相邻两排小导管的水平搭接长度不小于150 cm, 纵向间距为3 m一环。

1) 超前小导管设计参数的确定, 采用工程类比法进行设计。

a.超前导管规格:热轧无缝钢花管, 单根长5 m, 外径50 mm, 壁厚5 mm。

b.小导管环向间距30 cm, 每环48根。

c.倾角:钢管外插角分别采用5°~10°和40°交错布置, 在DK35+770~DK35+800段根据测量埋深小于4 m, 钢管外插角采用5°~10°和20°交错布置。

d.每开挖3 m, 立6榀钢架、打超前小导管一环。为保证小导管与钢架受力一致, 在拱架中每隔60 cm打孔, 外插角5°~10°的小导管从孔内打入, 与拱架焊为一体。

2) 注浆参数的确定。

a.水泥浆液水灰比:1∶1 (重量比) 。

b.注浆压力:0.5 MPa~1.0 MPa。

小导管采用φ50无缝热轧钢管制成, 在前部钻注浆孔, 孔径10 mm, 孔间距15 cm, 呈梅花形布置, 前端加工成锥形, 尾部不钻孔长度不小于30 cm, 作为止浆段。

3.2.3 三台阶临时仰拱开挖

开挖工法及施工顺序如图1所示。

1) 利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护, 弱爆破开挖 (1) 部, 施作 (1) 部导坑周边的初期支护, 即初喷4 cm厚混凝土, 挂设6钢筋网, 网格尺寸20 cm×20 cm。架立钢架, 并设锁脚钢管。导坑底部铺设Ⅰ18轻型工字钢, 喷10 cm厚混凝土, 施作 (1) 部临时仰拱, 必要时封闭掌子面。钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

2) 在滞后于 (1) 部5 m后弱爆破开挖 (2) 部, 导坑开挖部分初喷4 cm厚混凝土, 挂设网片, 架立钢架, 并设锁脚钢管。导坑底部喷10 cm厚混凝土, 施作 (2) 部临时仰拱。打设系统锚杆后复喷至设计厚度。

3) 在滞后于 (2) 部5 m后, 弱爆破开挖 (3) 部, 初喷4 cm厚混凝土架立钢架, 隧底周边部分喷射混凝土至设计厚度。

4) (3) 部开挖支护完成至3 m~5 m后及时施工此处的仰拱钢筋和仰拱混凝土, 使其整体封闭成环。

5) 隧道开挖应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则, 开挖方式采用弱爆破甚至有合适的开挖机械最好不爆破, 采用挖机配合破碎锤进行开挖, 减少对浅埋处的扰动。

6) 锁脚钢管应及时设置, 且必须对锁脚钢管进行注浆, 以确保钢架基础稳定。锁脚注浆应充分利用拱架喷混支护的时间段进行, 以节约开挖时间差。

7) 上台阶每循环开挖长度不得超过一榀拱架间距, 其开挖长度不得大于6 m, 上台阶所在拱架的中台阶拱架落底且临时仰拱喷护完成后才能拆除上台阶的临时仰拱, 以防止拱顶土体扰动和沉降。边墙每循环开挖长度不得大于2榀拱架, 中台阶长度不得大于5 m。

3.3 监控量测信息反馈

在地表及洞内均布置变形观测点, 通过数据分析围岩变形情况, 及时调整现场支护参数, 确保施工安全。

4 结语

通过本隧道超浅埋段的施工实践, 浅埋暗挖施工工法对明洞暗做 (暗挖法) 施工技术方法是可行的。其优点在于缩短工期, 减少对周围环境造成任何影响, 隧道工区人、机、料合理使用, 隧道施工工作能有序开展。明挖暗作施工过程可总结为地表控水、管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测、速反馈的施工原则, 结合监控量测数据必要时调整拱架间距和锁脚钢管数量等支护参数, 可以安全通过超浅埋地段, 为今后大断面隧道超浅埋段明洞暗挖施工参数的选择和施工方案的运用提供参考。

摘要：以赣龙铁路扩能改建工程某隧道超浅埋段设计明挖施工工法变更为暗挖施工工法为例, 分析比较了技术、经济、安全、进度方面的优缺点, 总结了明挖暗作的施工技术要点和应遵循的原则, 为同类工程施工积累了经验。

关键词：大断面隧道,超浅埋,明挖,施工技术

参考文献

[1]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].合肥:安徽教育出版社, 2004.

[2]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京:人民交通出版社, 2003.

地下大断面暗挖隧道 篇3

1.1 施工技术原理

浅埋暗挖法沿用了新奥法的基本原理:采用复合衬砌, 初期支护 (简称初支) 承担全部基本荷载, 二次衬砌 (简称二衬) 作为安全储备, 与初支共同承担特殊荷载;采用多种辅助工法, 超前支护, 改善加固围岩, 调动部分围岩自承能力, 采用不同开挖方法及时支护封闭成环, 使其与围岩共同作用形成联合支护体系;采用信息化设计与施工。

浅埋暗挖法大多用于第四纪软弱地层的地下工程, 围岩自承能力很差, 为控制地表沉降, 初期支护刚度要大、要及时。围岩特征曲线 (见图1) 中C点尽量靠近A点, 即尽量增大支护的承载, 减少围岩的自承载。要做到这点, 必须遵守“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”十八字方针, 初支必须从上向下施工, 初支基本稳定后才能做二衬, 且必须从下到上施工。

1.2 施工的基本原则

浅埋暗挖法以新奥法的基本原理为依据, 将开挖断面合理分割为若干个单元;及时施作格栅, 网喷混凝土等初期支护体系, 柔性初期支护系统与围岩共同组成承荷系统, 协同变形-承载, 充分发挥围岩自身承载能力;建立监控量测体系, 实施信息化管理, 保证施工过程始终处于稳妥安全的受控状态;根据时间-空间效应原则及量测信息, 确定实施混凝土衬砌, 保证构筑物的整体性能。

1.3 施工工法分类

按基本开挖和支护技术分类, 浅埋暗挖法施工工法可以分为:

(1) 正台阶或上半断面法;

(2) 导坑法, 包括单导坑和双导坑法, 其中双导坑法也叫眼镜法;

(3) 中隔壁法 (CD和CRD法) ;

(4) 中洞法、柱洞法和侧洞法。

2 北京地下直径线控制沉降的安全技术措施

2.1 浅埋暗挖段工程概述

北京地下直径线Ⅰ标段浅埋暗挖段隧道里程DK0+850—DK1+142采用双侧壁法, 其中DK0+850—DK0+880段为矩形断面, DK0+880—DK1+142段为拱形断面;超前支护为φ42 mm热轧钢管, 壁厚3.5 mm小导管, 环向间距0.333 m, 单根长度2.5 m, 注水泥-水玻璃双液浆, 水平外插角5°～15°。临时初支结构采用0.3 m厚格栅C25喷射混凝土, 永久初支结构采用0.35 m厚格栅C25喷射混凝土。

暗挖双侧壁法导坑法的里程为D K 1+1 3 8—D K 0+8 5 0, 其中DK0+850—DK0+880段为矩形断面, D K0+880—D K1+142段为拱形断面;初支结构采用钢格栅C25喷射混凝土, 二衬结构采用C35P8钢筋混凝土。双侧壁法分9步开挖, 二衬分2步完成, 具体施工工序见图2。

该工程的重点和难点是: (1) 建筑物众多, 地下各种管线密布, 施工风险极高。隧道紧邻地铁2号线, 上跨地铁5号线崇文门车站 (距结构顶板仅1.8 m) , 下穿地铁4号线宣武门站 (距结构底板仅1.0 m) ;电力、煤气、自来水、热力等多条管线平行于隧道顶部 (自来水、电力管线最小净距仅为0.5 m) ;沿线经过崇文门饭店等多栋高层建筑, 以及正阳门火车站、前门、箭楼等重点保护文物古迹。 (2) 长距离、大直径泥水盾构施工技术复杂, 暗挖11.9 m大断面隧道覆土深度最小仅3 m。

2.2 控制沉降安全技术措施

2.2.1 超前小导管支护

超前小导管注浆加固地层技术, 是沿隧道开挖轮廓线外纵向, 向前倾斜钻孔, 安设注浆管, 并注入浆液, 达到超前加固围岩和止水的目的, 同时小导管还可起到超前管棚预支护作用。

注浆范围为2, 4号导坑, 注浆采用小导管超前注浆加固, 管长3.0 m, 间距1.5 m, 梅花形布置, 纵向每2.5 m一循环, 0.5 m厚注浆体作为止浆墙, 注浆管布置间距的原则是竖向1.0 m, 横向0.5 m (重点两侧土层加固) , 注浆材料采用TGRM加固型浆液, 注浆管采用φ42 mm小导管, 管上布置注浆孔 (管上钻有φ10 mm的孔眼, 每排4个孔, 交叉排列, 间距10～20 cm) , 注浆压力约0.3 MPa。掌子面其他地层视地质情况采用5 cm网喷混凝土封闭。

2.2.2 超前地质预报及土方开挖

土方开挖前需进行超前地质预报, 主要采取地质超前雷达或人工洛阳铲探测, 探测长度不小于2 m, 探测点应主要分部在拱顶、拱脚部位, 每个断面不少于3个探测点, 每一次开挖循环即探测一次。

严格按照设计图纸控制开挖进尺, 土方开挖严禁欠挖, 一次开挖进尺不得超过0.6 m, 应预留核心土, 核心土不得出现反坡, 面积大于开挖断面的50%, 坚持“短进尺、强支护、快封闭、勤量测”的原则。上导坑按照设计要求, 用5 cm厚的网喷混凝土封闭掌子面。

2.2.3 锁脚锚管施工工艺

小导洞施工过程中, 每榀格栅在边墙与拱顶交界处施作锁脚锚管, φ42 mm锁脚锚管单根长3.0 m, 水平向下角度为10°左右, 注水泥砂浆, 水灰比为1∶1。打管前先指定好角度, 采用高压气管成孔后, 将锚管人工捶击进入土体内, 随后注浆, 终孔。

2.2.4 背后注浆施工工艺

隧道每开挖2～3 m即埋设初支背后回填注浆管, 每个导洞注浆断面埋设不少于2根, 当喷射混凝土强度达到后立即进行注浆, 注浆压力0.5 MPa, 管径φ42 mm, 注浆管应埋设在格栅顶部, 同时也可根据现场情况调整。

2.2.5 导坑内深孔注浆

图3所示DK0+880—DK0+920段2, 4号导坑位于粉细砂地层, 且砂层含水量较低, 易发生流砂现象, 引起局部坍塌, 按照设计要求, 在该导坑内进行深孔注浆。其他导坑如不是上述地质条件则进行5 cm网喷混凝土封闭。

在DK0+880—DK0+920段, 如开挖掌子面为黏聚力较小的粉细砂地层时, 采用掌子面超前注浆加固, 如不是上述地层则进行5 cm网喷混凝土封闭。

采用TGRM加固型浆液, 水灰比0.8∶1, 要求浆块2 h的抗压强度不小于1 MPa。注浆参数:前进式分段注浆, 一次注浆长度为2～3 m, 一个循环注浆长度为10 m, 浆液扩散半径为40～60 cm, 止浆封堵采用喷射C20混凝土30 cm厚止浆墙。注浆效果要求注浆保护圈的岩体渗透系数降至0.01 m/d数量级, 浆土结实体粘结力不小于50 kPa。深孔主要布置在两侧导洞开挖轮廓线周边。小导管注浆断面示意图见图4。

2.2.6 提高施工效率

施工效率提高意味着各工序施工时间缩短, 地层应力的释放就能得到有效控制, 地层内部的变位调整也将减小。

2.2.7 及时施作二衬

孔隙水调整所产生的附加应力是一个漫长的递增过程。对软弱富水地层, 随着渗排水, 地表大范围沉降, 初支刚度与地层刚度的相互作用会愈来愈强。因此对软土隧道, 为确保地层较快恢复稳定, 二衬应及时施作。

2.2.8 严格执行监控量测

依据中华人民共和国《工程测量规范》, 结合工程具体情况, 制定如下技术要求:

(1) 监测点埋设结束后, 及时绘出正规的测点位置图。

(2) 沉降观测采用闭合路线, 位移测量采用视中线法。

(3) 各项监测点埋设完毕且稳定后, 初始值测试应不少于2次, 并取2次稳定值的平均数作为原始基准数据。

(4) 所有测量器材及仪器在使用前必须经过检定。

(5) 测量器材及仪器运至测量现场后必须进行检查校正, 以保证设备完好。

(6) 在监测过程中要加强对现场测点的保护, 发现问题及时与有关单位联系, 若因施工不慎损坏测点, 应尽最大努力进行补救。对于无法进行补救的测点, 应及时发出工程联系单, 告知各方认可。

(7) 当监测数据超出所要求的报警值时, 立即报警, 并及时分析原因, 提出合理化建议供有关各方参考。

(8) 施工单位应注意对监测点的保护, 并提供详细的施工进度计划。

3 地面沉降的预防及处理措施

针对该区段地质情况, 在施工过程中, 可采取以下措施控制沉降:

(1) 建立地面沉降观测点, 在开挖前取得初始数据, 并将所有的监测点清晰地标在总平面图上。

(2) 在开挖时对量测结果进行整理, 以获得开挖参数与沉降点的关系, 以便在施工中调整各项参数。

(3) 在开挖过程中, 对地面建筑物进行加固, 运用优化施工参数的方法, 进一步控制地面沉降曲线的特性指标, 满足环境保护要求。

(4) 地面沉降变化值较大时, 加密观测和主要工作人员现场值班是非常重要的, 并在施工过程中放慢开挖速度, 及时进行初期支护, 使每榀格栅尽快封闭成环。出现特殊情况时, 应迅速召集现场值班工程师制定应急方案。

(5) 建立严格的沉降量测控制网络, 及时定期进行监测, 以掌握隧道施工时和建成后对周围环境及对结构本身的影响。

4 结束语

为应对大断面、超浅埋暗挖所带来的挑战, 在北京地下直径线施工过程中, 工程技术人员攻破了一道道技术难题。浅埋暗挖方法在北京地下直径线的成功应用, 为今后类似工程提供了参考依据。实践证明, 只要坚持执行以上各项安全技术措施, 浅埋暗挖法将为城市隧道安全高效建设保驾护航。

参考文献

[1]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].合肥:安徽教育出版社, 2004

[2]刘辉.浅埋暗挖法修建地下工程应用分析[J].铁道工程学报, 2005, 86 (2) :38-40

地下大断面暗挖隧道 篇4

勘察深度范l lil内打::层地T水.分别�J�J潜水 (一) 、层间水 (二) 、层间水 (三) 其巾上层滞水 (一) 水位标高�k 44.18m, 潜水 (二〉水位标高�J�]35.98..., 层间水 (二·) 水位标高为25.98 m, 承压水 (四) 水头标高丨8.77 m, 含水层为 (9) m砾卵石层, (9) 圆砾卵石层与 (8) :粉土层分界|�lf标高为12.07 m2开挖与支护设计Ml件施X竖井采用倒挂井壁法施X, C20双层挂网喷射混凝土 (0.35 m) 及格栅钢架 (间距0.5~0.75 m) 组成联合支护横通道施T.设两道临时仰拱并留设中隔墙, 每个导洞采用匕下台阶留核心土法施I:, 最LM I号和2号导洞采用深孔注浆纵向超前预加固地层, 左“1、2导洞前后错}) ·不少J-15m;2号洞室贯通后, 以1、2号洞室为作收空间径向注浆加同T部t体, 浆液为水泥-水玻璃双液浆;注浆加同完成后开挖中层3号和4号洞, 3号和4号洞同样前后错开15m, 3号、4号洞进尺5m后, 开挖最下层5号洞和6号洞;6个导洞全部贯通后进行二衬结构施1:风井横通道幵挖步序如图2所示图2风井横通道开挖步序6逆鮮0图I待建隧道与桥桩的位置关系贯通隧道基木位J‘‘ () 粉质點丨:.层fl I 6, 粉土U中, 隧道底板位J·* (7) 卵石层被穿越桥桩桩端位于 (9) 卵石层1) (6) 粉质黏土层褐黄色, 硬塑, 中压缩性, 含云母、氧化铁、姜石, 夹黏土m层, 连续分布;gj2粉土层:揭黄色.密实, 湿~很湿, 中压缩性, 含云母、氧化铁、姜石, 夹砂土薄层, 透镜体分布2) (7) 岡砾卵ti层杂色, 密实, 饱和, 低压缩性, 充填中粗砂, 最大粒径130mm, 一般粒径5~40mm, 大于2mm的颗粒超过50%, 连续分_丫|丨; (7) 、'11粗砂层:褐黄色, 密实, 饱和, 低) V, 缩性, 含“母、轼化铁、个別砾石, 连续分布3) (8) 粉质黏土层渴黄色~灰色, 硬塑, 中1丨 (缩性, 含云母、氧化铁、婆石, 夹粉土薄层, 连续分/li;®2粉土敁:褐L'l色, 密实, 丨M~很湿, 巾丨_1 (缩性, ^云母、氧化铁、姜石, 连续分布4) (9) 卵I{圆砾层杂色, 密实, 饱和, 低压缩性, 最大粒径1 60 m m, 一般粒径5~40 m..., 充填中机砂, 大于2 () mm的颗粒超过60%, 仅部分孔穿透该层;:, 屮祖砂层:褐黄色, 密实, 饱和, 低甩缩件, 含z�·母、氧化铁, 个别砾U, 仅部分孔穿透该层2|00 (·.·—21-r:-|。11··-····, '.·'.'V·...'OS—一寸e T04

m 3为双侧m w-洞法隧道J f-挖步I Y-m道断面分6个部分J丨:挖, 除6'-J-洞外, J1:余各洞采川丨:下台阶留核心土法施T.h f A左丫i 1、3洞宰超前下层2、4号洞室10~15m, I、3号洞室及2、4号洞宰施r时纵向距离拉JI-3~5m�F层2、4洞室前进10-15 m后, 开挖上层中间5部土体;5部土体前进3~5 m后幵挖下部r|·间土体, 最终使初衬封闭成环初期支护.图双侧壁导洞法隧道二衬施工步序体, 具体范m边缘为两桥桩东2..., 丨甸北1.5...间后h体无侧限抗/k强度^0.5~0.8 M Pa, 渗透系数忘丨. () x I 0 6 cm/s注浆孔共i卜230根, 巾40根为87。斜孔, 70根为89。的斜孔 (见图3双侧壁导洞法隧道开挖步序图4为双侧壁导洞法隧道二衬施丨:步序二衬施工m, (v.远离穿越桥梁部位ii£彳f·衬if除I··序转换W验段, 通过M内供顶沉降不11侧墙收敛数据确定-次it除长度及h法经试验段i式验, 最终确定分段依次截断一衬纵向长度为6 m, 待防水板及保护U铺设完L h后, 川々-川钢支拖丨J被截断中隔墙初支钢筋焊接, 恢复支撑烧筑仰拱二衬混凝土, 待1:-段混凝土达到设计强度后, 进行F一段中隔壁截断及仰拱淺筑纵向分段 (3~6 m〉凿除临吋仰拱, 搭设满堂红k撑系统淺筑侧壁二次衬砌最后纵向分段 (3~6 m) ft除临时r丨·隔墙1-.端, 浇筑拱顶二衬, 封W成环顶拱混凝t达到强度后, 拆除临吋支撑3桥梁安全控制措施3.1地面注浆加同桥梁桩基周边土体隧道及风』I-竖井施I:前, 采川油阀管i i-:浆对桩周边及桩间土体进行地而t a浆加同, 钻孔k3 On., 加|.V|IX;IC 25.11, 宽8.5 m, 地|f||_以卜14 in空孔, 孔径小9 1 mm, Ili J{-i 900n.n., 斜叫管趴 () m m, 梅化形尔置, 注浆劈%渗透半径5 00 m m|.V|范围为桥基桩间土、桩周土和隧道丨:方土图5地面注浆加固地层示意nil rn管i i-:浆浆液为水泥浆, 浆液水灰比I:1, 添加适i V:减水rfij, 水泥用42.5级普通硅酸盐水泥注浆压力控制在0.2~0.5 M Pa, m近桥机及机基1'>]的孔位丫I:采川低I k注浆, 远离桥桩的孔位宜采川高IK注浆CMI-105

3.2隧道仝断面超前注浆加同穿越13线高架桥隧道断面采用双侧壁导洞法施工, 为保证穿越期间桥桩的变形, 采用全断面超前深孔注浆加同地层根据地勘报告, 深孔注浆IX.地层主要C6粉质黏土层、 (6) 粉土m、7) 圆砺层、‘7丨中粗砂层, 地层平均空隙率约o.4全断而ri�浆的浆液配比、扩散半径、注浆f k力等指标根据试验确定, 深孔注浆报力控制在0.8�I. () M Pa, 扩散半径为0.5m�注浆浆液采用水泥-水玻璃双液浆, 水泥浆水灰比1:I, 根据地层条件添加调', V浆液凝结时间和可注性的外加剂, j H浆止水后要求渗透系数^1.0 x l 0-6c-m/S每段深孔注浆纵向长度I 2 m, n多段连续注浆.每段汴12m, 挖l () m.相邻段|iij搭接2 m, 下一段注浆前设置止浆墙每段深孔注浆前%要在上台阶核心土范围外的掌子面设置止浆墙, 止浆墙为 () .3m厚C20喷射混凝h, 并设双层小150x150钢筋网并设置4, 22@500 x 500加强钢筋, 核心土采川50mm厚C20喷射浞凝土保护超前深孔'I};浆加同范围和钻孔布置如图6所示4下穿桥梁桩基沉降控制效果l'l�喑挖隧道近距离下穿桥梁桩基过程中, 为确保桥梁及地铁运旮安全设定了安全控制标准-经采取丨二述技术措施, 暗挖隧道一衬二衬施X完毕后, 实测桥墩最大沉降量-2.84 m m, 最大差异沉降1.68mm�轨道结构赍形坡大值2.Mmm�满足控制标准要求5结语针对新m大断面浅埋暗挖隧道近的1离穿越运营地铁高架桥桩基, 采取地面袖阀管注浆加同桩周和被间土体, 隧道开挖全断面超前注浆加闹止水, 以及合现的二衬施工工序转换措施, 穿越后桥墩最大沉降fit、柯I邻桥墩差异沉降和轨道结构变形都符合安全控制标准的要求该X程的成功实施, 为今后类似穿越r.程提供r可供参考的技术保障措施和安全控制标推参考文献:[“张明聚.'1-大fi;.穿越既打线暗挖地铁随道施n乂护结构内力监测及分折L J·北京I:业大学··'{·报.2010, 36 (12) :1624-1630.[2张m聚, I-�M·I:双) t.浅埋暗挖地铁乍站近技施I:形分析J I·I�f V:力.2008 (S) :1457-1460.3张云, 股宗泽.徐永福·盾构法隧迫弓|起的地H变形分折J·V;{i力-7-与T f V学报.2002.21 (3) :388-392.14赵a生.!飞埋咕挖u-<地铁隧迫超近距离K穿既u线技术J.||/政技术.2007.25 (5) :358-362.[s!张印m.陶连-fe, 张n劲.等.矿山法!r-挖近tff-离k穿越既有线随道的-:维数值模拟|J.北京丨业大学学报.2007.33 (J2) :1273-1276. (·>何海健.地铁M桩U<施I:对临近桥桩的影响‘j控制i n.北京:北京夂通大莩, 2007.\|欢迎订阅j《施工技术》!fjii〈联系电话:0丨0-68341 147<'>联系人:张老师、

摘要：依托工程地质和水文地质条件, 介绍了新建隧道与被穿越桥梁桩基的相对位置关系, 对新建大断面浅埋暗挖隧道近距离穿越运营地铁高架桥桩基施工技术措施进行研究与应用, 确保了大断面暗挖隧道近距离穿越桩基后桥墩最大沉降量, 相邻桥墩差异沉降和轨道结构变形都符合安全控制标准的要求。

关键词：隧道工程,浅埋暗挖,桩基,变形

参考文献

[1]张明聚, 牛大伟.穿越既有线暗挖地铁隧道施工支护结构内力监测及分析[J].北京工业大学学报, 2010, 36 (12) :1624-1630.

[2]张明聚, 王磊, 王双龙.浅埋暗挖地铁车站近接施工变形分析[J].工程力学, 2008 (S) :1457-1460.

[3]张云, 殷宗泽, 徐永福.盾构法隧道引起的地表变形分析[J].岩石力学与工程学报, 2002, 21 (3) :388-392.

[4]赵克生.浅埋暗挖法地铁隧道超近距离下穿既有线技术[J].市政技术, 2007, 25 (5) :358-362.

[5]张印涛, 陶连金, 张飞劲, 等.矿山法开挖近距离下穿越既有线隧道的三维数值模拟[J].北京工业大学学报, 2007, 33 (12) :1273-1276.

地下大断面暗挖隧道 篇5

6)在⑤部向前施工10 m后,同时开始⑥部的施工,见图2;所述⑥部的施工首先是拆除临时左部横向支撑(12)和临时右部横向支撑(13);拆除临时中部横向支护(18),拆除临时左下部中隔墙支护(10)和临时右下部中隔墙支护(11);然后依次进行⑥部的开挖,施工⑥部初期支护(7);

7)在施工①~⑤部时,做好预留沉落量(14)的预留工作。预留沉落量(14)的数值根据沉降和收敛的监控量测结果确定。预留沉落量(14)最后采用与二衬混凝土同标号的混凝土并与二衬混凝土一次性浇筑;

8)在⑥部向前施工10 m后,同时开始仰拱二衬钢筋混凝土(15)的施工,见图2;所述仰拱二衬混凝土(15)分左右两侧分别施工。仰拱二衬混凝土与边墙和拱部二衬混凝土分界线见图1中(17);

9)在所述仰拱二衬钢筋混凝土(15)向前施工20 m后,同时开始边墙和拱部二衬钢筋混凝土(16)施工,参见图2;所述边墙和拱部二衬钢筋混凝土(16)采用整体台车施工,在所述台车的下部保持车辆畅通。

1.3 主要实施方法

1)①部与②部的施工。如图1所示,隧道按左右侧分别施工,①部光面爆破后及时进行①部初期支护(2)和临时左上部中隔墙支护(8)的施工,形成小断面隧道开挖,并封闭成环。①部初期支护(2)的钢拱架和①部临时左上部中隔墙支护(8)的钢拱架为相同间距。①部初期支护(2)按设计要求进行施工。临时左上部中隔墙支护(8)采用Ⅰ25a工字钢,并插打1 m长的ϕ22 mm的砂浆锚杆进行锚固,锚杆环向间距1 m,纵向间距按临时左上部中隔墙支护(8)的间距布置。另对临时支撑面围岩采用10 cm厚的C30喷射混凝土进行封闭。②部施工的方法同①部。

2)③部与④部的施工。如图1所示,在①部与②部施工完成5 m~10 m后(见图2),即可进行③部与④部的施工。①部与③部、②部与④部均为普通隧道的上下台阶施工方法。

③部光面爆破施工后及时进行③部初期支护(5),③部临时左下部中隔墙支护(10)施工,将①部和③部整体成环。③部初期支护(5)的钢拱架和③部临时左下部中隔墙支护(10)的钢拱架相同间距。③部初期支护(5)按设计要求进行施工。③部临时左下部中隔墙支护(10)采用Ⅰ25a工字钢,并插打1 m长的ϕ22 mm的砂浆锚杆进行锚固,锚杆环向间距为1 m,纵向间距按临时左下部中隔墙支护(10)的间距布置。另对临时支撑面围岩采用10 cm厚的C30喷射混凝土进行封闭。因初支和临时支撑均较高,在起拱线的位置设置临时左部横向支撑(12),加强拱架的稳定性。临时左部横向支撑(12)采用Ⅰ25a工字钢。④部施工的方法同③部。

3)⑤部施工。③部施工30 m~40 m后,同步进行⑤部施工。如图1所示,⑤部光面爆破后及时进行⑤部初期支护(4)施工。同时拆除临时中隔墙支撑(8),(9)。因存在测量和施工误差,⑤部初期支护(4)的钢拱架与①部初期支护(2)的钢拱架、②部初期支护(3)的钢拱架无法直接连接,本发明采用拼装节进行安装。即根据经验,将⑤部初期支护(4)的钢拱架在加工阶段按比设计短20 cm进行加工,然后加工10 cm,20 cm,30 cm,40 cm的四种短节。根据存在的偏差尺寸选择合适的短拱架进行拼接。再有误差直接增加钢板连接即可。拼装节按左右侧交错布置。

根据现场监控量测情况,如变形较大,需设置临时横向支护(18)。如变形较小,可不设置。

4)⑥部施工。⑤部施工10 m后,同步进行⑥部施工。先拆除临时横向支撑(12),(13)。拆除临时横向支撑(18)(如果已设置)。拆除临时中隔墙支撑(10),(11)。

⑥部光面爆破后及时进行⑥部初期支护(17)施工。这样隧道即整体成环。

5)二衬施工。⑥部施工10 m后,按设计同步进行仰拱二衬钢筋混凝土(15)施工。仰拱二衬混凝土可根据通车要求分左右侧分别施工。

仰拱二衬钢筋混凝土(15)施工20 m后,同步进行边墙和拱部二衬钢筋混凝土(16)施工,边墙和拱部二衬采用整体台车施工。台车下部可确保通车辆畅通。

2 监控量测指导施工

本工程监控量测内容包含爆破振动监测、围岩与结构变形监测。围岩与结构变形监测包括隧道内状态观察、净空变形量测、地表沉降量测、初期支护应力、围岩应力等量测。全过程追踪围岩、基坑及周边既有建筑物的变形情况,获取整体隧道系统及周围建筑物的准确信息,以便了解其变化态势。利用控制信息的反馈进行分析、判断,预测施工中可能出现的状况,并根据量测结果,及时调整支护参数和开挖方式,实现动态设计与信息化施工。因采取的方法恰当,施工后两个月,经量测,地表无沉降,收敛最大值为35.26 mm,拱顶下沉最大值为37 mm。

3 结语

由于采用的方法恰当、措施有力,马家岩车站采用六部开挖方法后质量令人满意,未出现任何安全事故。原设计9部开挖临时钢拱架投入858 t,实际投入507 t,减少临时钢拱架351 t,减少临时工程投入105.3万元。原设计9部开挖时间需8个月,实际开挖时间7个月,缩短工期1个月。通过现场监控量测结果得,六部开挖法洞内拱顶下沉及位移收敛值均较小,符合设计及规范要求。

摘要：结合工程实例,介绍了地铁车站超大断面暗挖隧道六部开挖施工方法,并进行了隧道施工监控量测,量测结果表明采取方法恰当,地表无沉降,未出现任何安全事故,积累了暗挖隧道施工经验。

关键词：超大断面,隧道,六部开挖,施工

参考文献

[1]GB 50299-1999,地下铁道工程施工及验收规范[S].

[2]TB 10204-2002,铁路隧道施工规范[S].

[3]JTJ 042-94,公路隧道施工技术规范[S].

地下大断面暗挖隧道 篇6

浅埋暗挖隧道施工渗水以地表示为主,浅埋隧道土体工程性差,含水率高,开挖时土体无自稳能力,土体通过渗水浸泡可形成流沙、涌泥等危险。隧道开挖时超挖较大,封闭不密实,造成隧道初支背后空洞加之地层失水从而引起地表塌陷等工程事故。尤其是城市地下工程为减少地层失水对地表植物、建筑物以及管线的影响,在设计方向已明确规定不允许排水。针对以上难题城市地下工程可通过帷幕注浆施工止水,以改善土体性质,加固地层提高土体自稳性能和抗压强度,并起到加快施工进度的效果。

1 工程概况

莞惠城际铁路GZH-6标暗挖区间隧道设计起点里程DK33+022.303,终点里程DK33+835.447。本隧道为Ⅵ级围岩,隧道拱顶埋深为8~10m,勘测期间地下水水位埋深1.30~9.0m,隧道开挖掌子面岩层分层明显,依次为素填土层、淤泥层、流沙层、全风化混合片麻岩层、强风化混合片麻岩层。线路穿越城市主干道、废旧鱼塘等,道路周围地下管线密集,种类繁多,道路处于两镇交界处,车流量较大,为减少地层失水对地表影响,隧道以堵为主,不设计排水。隧道设计全断面帷幕注浆止水,注浆材料为水泥—水玻璃双液浆。

2 施工重点与难点

2.1 施工重点

隧道内全断面帷幕注浆采用水泥-水玻璃双液浆,控制注浆时的压力、浆液凝固时间、注浆量是注浆施工的重点。

2.2 施工难点

隧道掌子面岩层复杂多变,依次为素填土层、淤泥层、流沙层、全风化混合片麻岩层,其中粘土层与沙层分层明显,且地下水丰富,沙层涌水量较大,选用的注浆方式、浆液配比、注浆压力等均不相同,合理选用适合地层的注浆方案是帷幕注浆成败的关键也是施工的难点。

3 全断面帷幕注浆施工准备

3.1 隧道掌子面封闭施工

隧道开挖施工前必须封闭掌子面首先进行全断面帷幕注浆止水施工,封闭掌子面封闭方式采用钢筋网片+锚管+横(纵)压筋+C20喷射混凝土,施工时在掌子面上打入3.0m的Ф42.5mm钢管,梅花型布置,间距2.0m,打入角度为掌子面斜下45°,锚管外露25cm,布置图见图1。

在锚管上方安放单层钢筋网片与钢管焊接,钢筋网片规格采用Ф8mm钢筋,网格150mm×150mm,网片之间搭接1个网格,网片与网片之间使用电焊焊接,网片与围岩留置40mm厚保护层。网片安装完毕后设置横向和纵向压筋,横向压筋每隔2m设置,纵向每隔2.0m设置,布置图见图1。

压筋采用Ф22钢筋,所有压筋必须与打入的锚管进行焊接后方可喷射C20混凝土,混凝土喷射厚度为200mm厚。待掌子面混凝土达到设计强度后方可进行超前隧道全断面注浆施工。

3.2 全断面帷幕注浆孔位标示

封闭掌子面完成后测量人员按照图纸文件放样孔位,全断面共计77孔位,放样图见图2。

4 全断面帷幕注浆施工施工技术

莞惠城际铁路GZH-6标暗挖区间隧道以水泥-水玻璃双为液浆进行注浆加固,注浆就是在一定的压力下,将可凝固的液体压入地层和结构物空隙内,填充凝固,从而达到改良地层和结构物性能,起到加固、止水的目的。浆液注入土体中,一般先是渗透,当通道被阻,浆液渗透困难,即对周围地层进行压密,当压力继续升高,在土体中产生劈裂现象,浆液顺裂缝进一步扩散。在浆液渗透、压密、劈裂的作用下起到了提高土体完整性和强度以及降低地层渗透系数和含水率的作用。因本隧道的注浆布孔方式使各孔中注浆体相互搭接以形成一道类似帷幕的防渗墙,以此截断水流,从而达到防渗堵漏的目的,因此称这样的注浆方式为帷幕注浆。注浆加固范围为隧道开挖掌子面及隧道一下断面开挖轮廓线外3.0m范围,注浆沿隧道掘进方向每10m一循环段,一个注浆段完成后留1.0m作为下一循环的止浆岩盘。施工时多功能钻机携带双液浆钻杆采用二重管双液浆注浆法一次性完成成孔、注浆。

4.1 成孔施工

①安装孔口管。施工准备工作完成后安装成孔导向管及孔口管,其规格为直径108mm,壁厚6mm,长度1.5m的无缝钢管,采用钻机按照设计位置及外插角钻直径110mm,深度1.5m的孔,将孔口管按插到钻好的孔内,端头预留10cm,安装到位后采用锚固剂填塞密实管与孔之间的空隙,外侧采用M20砂浆封堵空隙,使孔口管固定牢固。

②钻机就位。多功能钻机开至临近掌子面,通过液压系统调节钻机高度计角度,确保钻机钻杆轴线与孔位轴线相吻合。

③钻孔施工。钻孔由高位孔向低位孔进行,为防止穿孔跑浆每成孔完成一孔立刻注浆一孔。钻孔直径不小于91mm,注浆孔由工作面向开挖方向呈辐射状布置,第一环孔外插15°施工,第二环孔外插13°施工,第三环孔外插11°施工,第四环孔外插9°施工,第五环孔外插5°施工,第六环孔沿隧道开挖方向施工,每循环共设置77个注浆孔,孔深约11.3m。全断面帷幕注浆纵断面图见图3。

钻进过程中经常用测斜仪测定其位置,并根据钻机钻进的状态判断成孔质量,及时处理钻进过程中出现的事故。成孔施工误差见表1。

4.2 注浆施工

①压水实验。单孔完成后开启注浆泵压水实验,确保注浆管路通常。

②浆液调配。注浆材料采用R42.5普通硅酸盐水泥,水玻璃的水玻璃浓度35Be’;模数2.6~2.8;水泥浆水灰比:1:1配制,注浆时使用二重管双液浆注浆法将水泥浆与水玻璃液按照1:0.6体积比在注浆管端头混合后压入地层。

③浆液压注。因本隧道掌子围岩复杂多变,其中粘土层与沙层分层明显,两种土层性质相差甚远,注浆不能使用单一的注浆方案。同一掌子面不同孔位根据围岩将采取不同的注浆方案。隧道全断面帷幕注浆范围见图4。

1)素填土层与全风化混合片麻岩层注浆时采用KBY-50/70(双液浆)注浆机配合钻机采用后退式注浆方式注浆,浆液扩散半径1.5m,浆液凝固时间约15秒,注浆压力0.5~1.5MPa。注浆时由孔底开始压注,当压力达到设计1.5MPa并持续几分钟,浆液满足设计注浆量,后退钻杆继续压注,直至钻杆退出单孔,方可施工下一孔位。2)针对隧道掌子面的黏土层采用高压劈裂后退式一次性注浆方法完成单孔注浆。因黏土层其本身渗透系性差、含水率较少,只需要通过注浆对地层挤密就可以提高土体完整性和强度以及降低地层渗透系数和含水率的作用。注浆时浆液凝固时间调小至10~15秒,注浆压力至1.8~2.0MPa并持续几分钟,浆液满足设计注浆量,后退钻杆方式继续压注,直至钻杆退出单孔,完成本孔注浆。浆液在高压的作用下在土体中产生劈裂现象,浆液顺裂缝进一步扩散并将黏土挤压密实以达到止水目的。3)沙层渗透系数较大,渗水量较大,劈裂挤密的方式止水效果不明显,需注浆真正形成混凝土帷幕将水拦截在开挖轮廓线以外。针对沙土层采用低压渗透往复注浆方法完成单孔注浆。注浆时浆液凝固时间调大至15~20秒,成孔后开始从孔底压注,每次压力至1.0MPa时后退钻杆继续压注,直至退出单孔。钻机方位不变在原孔上重新成孔至设计深度,注浆时由孔底开始压注,当压力达到设计1.5MPa并持续几分钟,浆液满足设计注浆量,后退钻杆继续压注,直至钻杆退出单孔,方可施工下一孔位。

④效果检查。注浆完成后检查单孔涌水量不大0.2L/min,且隧道涌水量小于1m3/(d·m),达到开挖要求。

5 结束语

本工程采用双液浆作为帷幕注浆材料有效的控制了隧道内的渗水,进而有效的控制了地层因失水而产生的沉降,同时也加快了隧道开挖的进度。目前隧道全断面帷幕注浆止水施工中比较成熟的技术,采用水泥水玻璃作为注浆材料克服了注水泥单液浆由于凝结时间过长,从而易形成泌水通道的缺点。同时造价又比较理想,适用范围广,施工操作简单注浆材料对环境及地下水无污染。

摘要：本文介绍了浅埋暗挖隧道采用超前全断面帷幕注浆止水施工技术减少地层失水对地表植物、建筑物以及管线的影响,并加快隧道施工进度的成功经验,仅供同行参考。

关键词：浅埋暗挖,帷幕注浆,隧道

参考文献

[1]刘建国.富水复杂地质浅埋暗挖隧道修建技术[M].北京:人民交通出版社,2012,5.

[2]杜嘉鸿.岩土注浆技术的探讨[D].沈阳:东北大学土木工程学院,2000.

[3]曾宪明.国际岩土工程新技术新材料新方法[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.