区间暗挖（精选8篇）
区间暗挖 篇1
新疆乌鲁木齐地铁工程一区间设计起讫里程为YDK17+408.454~YDK18+454.931, 区间右线全长1 046.477 m。区间共设置两处施工竖井, 一号施工竖井对应区间右线里程YDK17+778.503, 二号施工竖井对应区间右线里程YDK18+099.934。暗挖段竖井场地设围挡, 作为暗挖出土、吊装、搅拌站等施工场地。2号竖井围挡面积为1 500 m2, 围挡周长160延米。竖井为临时竖井, 区间施工完成后进行回填, 采用倒挂井壁法施工。2号竖井门口有乌市主干道北京路, 交通条件便利, 可满足交通需求。
2号竖井深24.376 m, 由横通道到两端头隧道长度约为350 m, 竖井分区分为生活、办公区及生产区, 驻地内板房采用三层活动板房, 设置门卫室、接待室、视频监控、会议室、库房、项目部管理人员办公、住宿房间及施工队住宿房间, 共计27间标准间。
1) 施工用电由市政干线接入施工场地, 向电力部门报装630 k VA的变压器1台, 位于2号竖井围挡的西北角, , 作作为为施施工工的的电力设备提供动力。但由于电力部门及建设单位原因市政电力线路一直未接入, 现场采用一台175 k W和一台150 k W发电机组供应电力, 因两台设备为老旧发电机组, 设备运转时噪声大, 对附近单位造成噪声污染。经综合考虑及研究决定购买一台250 k W静音发电机组代替两台旧发电机组。
采购的250 k W新静音发动机组为国产潍柴柴油机提供动力, 无锡发电机厂的无刷发电机输出电力。设备到场后因未配置输出线板及该设备厂家都无法解决的原因, 导致新静音发电机组无法正常供应电力, 影响了现场正常的生产进行。应在设备到场提前做好调查, 对电缆连接情况做充分考虑, 避免因小部件不配套导致停工等待。
2) 施工用水由场地从节点位置通过市政供水管引水至施工现场, 并安装相应的水表, 施工时根据场地布置及用水需要通过接水点用DN100水管引3个接水口, 一路作为地面施工用水, 沿围挡内四周布置, 再用DN50水管引至需水处。
在埋设水管时未考虑乌鲁木齐的冬季气温因素, 及场地内重型车辆通行, 埋设深度过浅, 局部埋设深度最浅30 cm, 导致竖井渣池门口地埋井下施工用水水管渗漏水。在以后的地埋水管施工中需保证埋置深度, 保证冬季正常供水。
临建施工上水管道、下水管道及电力的施工很重要, 新疆地区冬季温度较低, 上水管道及下水管道应埋深在1.5 m左右才能保证冬季不受冻。在施工用水管道开挖布设前, 要提前进行规划。
室外给水及消防栓没有采取保温措施。竖井施工现场人员较多, 各种设备材料布置密集, 在现场设置了消防栓以及人员洗漱池, 洗漱池及消防栓安装位置在室外, 未考虑乌鲁木齐冬季室外低温因素, 应采取安放室内或者其他保温措施。
3) 施工通风采用井外安装75 k W加速隧道轴流风机, 掌子面设一台5.5 k W的SDS50K射流风机, 竖井通道内设一台7.5 k W的SDS65K型射流风机。初期安装室外轴流风机时因竖井下井楼梯外置变动, 引起二次安装。因此施工现场实事求是布置, 综合考虑合理布局非常重要。
4) 现场办公设施、网络的联系布设, 打印机、办公桌椅、日常的办公生活用品等需提前考虑安排。现场早日具备办公条件对提高施工进度和加强管理力度非常重要, 应在临设开建时就准备。
5) 现场内设洗车台, 洗车台设三级沉淀池。采购的洗车台采用自动喷淋系统洗车机, 洗车台两侧设有挡板, 因场地限制, 洗车台宽度无法满足工程车辆的进出, 不得不将挡板拆除。在洗车台两侧喷水挡板拆除后车辆才能正常顺利进出现场。针对此情况洗车台可采用型钢结构, 避免了挡板对出入车辆的限制, 且成本比自动喷淋系统洗车机低。
6) 场内设置排水沟, 将生产、生活废水、雨水汇集, 经沉淀后排入市政污水管道。排水沟断面尺寸为0.5 m×0.5 m, 沟底设0.3%的排水坡, 并用水泥砂浆抹面。实际情况完工后的排水沟因沟面渗水漏水, 进行二次整修, 未能完整实现排水系统的排水功能。
7) 施工现场围挡采用固定基础式围挡结构, 下部采用24砖墙、高度50 cm, 围挡板采用6 m×2 m厚度5 cm的彩钢夹心平板, 外贴广告布;立柱采用10 cm×10 cm方钢立柱, 端部采用30 cm×30 cm钢板加肋垂直焊接。上部压顶梁采用方钢与槽钢组合, 与立柱连接处用“U”形扣卡固定;围挡大门采用“大门+侧小门”的结构形式。
对广告单位印刷的外贴广告布的图案和字体内容应加强审核, 避免出现“新疆一座美丽的城市”, 工程业绩印刷为工程案例, 天安门上字体为反向等情况。
现场生产、生活用房采用活动板房。生产区和生活区分开设置, 保证安全距离设置。房屋尺寸为5.4 m×3.6 m, 材料库房尺寸5.4 m×7.2 m。生产用房为单层活动板房, 生活用房为三层活动板房。所有场房地面均浇筑10 cm厚的C20混凝土, 采用300 mm×300 mm的长条形地基, 其中接待室、会议室贴地砖。活动板房质量要求:新建活动板房原材料要有足够强度、刚度、抗风能力, 必须采用阻燃材料, 生产厂家提供合格证、检验证书, 根据安全规定配消防器材。
8) 进入现场的所有人员都要佩戴安全帽, 佩戴识别性质的胸卡, 遵守管理规程。各部室人员带领外单位进入现场取拿材料要和现场具体人员沟通, 以免影响各单位正常工作的开展, 影响单位的对外形象。
9) 临时通讯。马头门在9月9日完成前2榀的喷混, 进入横通道后临时通讯采用移动通讯方式已经不能满足要求。为确保施工调度、管理的有序进行, 需采用对讲机加中继站的方式组成无线对讲通讯网, 保持通讯通畅。
10) 设500型拌合站一套, 提供喷射混凝土, 拌合机安装后考虑避雷设计。基础用C20钢筋混凝土处理, 水泥罐混凝土基础挖深不小于1.5 m, 场地内道路采用混凝土硬化, 基础碾压密实后, 采用20 cm厚C20混凝土硬化;非承载区地基进行原地碾压, 地面采用10 cm厚C20混凝土硬化。场地硬化前应预埋各类供水管道和地埋电缆线, 并预留水沟位置做好排水沟设计。储料区采用彩钢瓦防雨棚将料仓进行封闭, 高度8 m。储料区考虑2个料仓, 料仓设计宽5 m, 长5 m, 钢板做墙, 墙高2.2 m。砂浆抹面, 堆料高度应低于隔墙顶15 cm, 料仓地坪设置1.5%单向坡。
拌合机和水泥罐相对位置布置需考虑螺旋泵的安装角度, 实际安装过程中因考虑不充分, 导致螺旋泵安装困难, 在采取出口增设套袋出水泥口后, 才保证了罐中水泥顺利进入拌合机内。
规划干拌混凝土料通过输送皮带再通过入井料管到达掌子面, 在实际安装中考虑不充分, 输送皮带低于竖井锁口圈高度, 目前靠人工上料喷射混凝土不影响生产, 待进入横通道后需要人工在井上翻料进入料管。
11) 2.5 m3电动抓斗门式起重机安装在竖井上方, 型号规格为QZ10/10t-10 m-36 m, 配一10 t副钩, 负责垂直水平运输。跨度 (轨道中心距离) :10.3 m, 长度:20.5 m, 高度:约13 m, 起升高度:10 m (指地面向上10 m) , 起升速度:8 m/min, 小车行驶速度:20 m/min (指起重葫芦水平行驶速度) , 电压:380 V, 频率:50 Hz, 全车功率:约100 k W。
竖井锁口圈梁四周高出地面300 mm, 墙顶设置防护栏杆, 栏杆内侧焊接钢丝网。防护栏杆高约1 200 mm, 采用25 mm钢管制作, 管间采用焊接连接, 并涂刷成红白相间的警戒色。竖井一侧安设钢楼梯, 供施工人员上下;楼梯口设置门禁监控系统。
初期规划竖井门禁口设置在竖井内侧空压机旁边, 经分析布置图后发现人员出入竖井需通过抓斗下, 走行距离远, 下井材料转运困难等等问题, 后修改为竖井外侧。但在修改下井位置后, 需要修改下井风、水、电、料管下井位置时因种种原因未能实施, 仅做了小距离局部修正, 在完成各种预留管洞井圈钻眼后仍无法满足各种管线下井。如果重新钻眼则增加工作量, 又因锁口圈钢筋密布, 会损伤钢筋, 最好只采取各种管线从锁口圈上部翻越下井。各种下井管线位置要在锁口圈混凝土浇筑之前确定, 并且预埋正确。
12) “智能门禁管理系统”包括闭路电视监控系统和出入口门禁智能管理系统, 起到身份识别、人员考勤、安全预警、区域定位以及日常管理作用。2号竖井下井门禁系统采用的是无闸机式, 虽然方便了作业人员携带各种材料机具出入, 但对控制人员进出竖井力度不大, 且该门禁系统运行不稳定。在选择门禁系统时宜采用闸机式门禁或远距离感应系统。
13) 临建施工应对整体临建方案做统一性部署和安排, 并应经过讨论和审核审批, 局部方案没有完全按照方案施工或者方案考虑不完善, 某些时候是在现场想到就干, 使得和技术方案、上报公司预审等手续有点脱节, 比较被动。
现场施工中, 材料计划没有提前量, 总是着急申请立即要, 这样也使得施工技术部和物资设备部之间的工作沟通出现很多不便利, 在材料统计时出现很多漏洞。
在实际遇到和方案确实不符合的地方, 做出书面变更的资料, 进行方案调整。其次在技术交底方面, 实体工程必须严格依照交底施工, 尤其是三检制度一定要严格执行, 这个也是对监理工作和自己工作的尊重。
14) 场地地坪伸缩缝采用后插木胶板设置, 施工时间及混凝土初凝时间较难掌握, 造成伸缩缝线形不直, 弯弯曲曲, 影响美观。在1号竖井施工时, 地坪真缝也采用此方法, 但需控制好时间, 在混凝土初凝前施工。混凝土地坪表面开裂现象, 在围挡外地坪没有发生, 因为在浇筑完混凝土后及时养护。但围挡内地坪多数是在工人吃饭前浇筑完成, 工人下班吃饭, 造成养护不及时, 导致部分地坪出现裂缝。在1号竖井施工时, 要合理安排工人下班时间, 浇筑完地坪后要有值班工人, 混凝土凝固后及时进行养护, 防止出现裂纹现象。
15) 卫生间施工时, 下水主管道采用A300 mm PVC管, 蹲便下水采用A100 mm PVC管, 男厕设计为双排, 但只采用1条主管道接入化粪池, 在拐角处容易造成堵塞, 今后再遇到类似问题时, 若是单排, 可采用1条主管道, 若是双排, 应采用2条独立的主管道直接排入化粪池, 不设置拐弯, 这样厕所不容易出现堵塞, 以提高使用周期。
16) 临建工程办公区、生活区做到统一规划、统一部署, 必需的生活用品由项目部统一配置, 购买了饮水机、沙发、茶几、会议桌及办公桌椅;购买了床、衣柜、风扇及床上用品、窗帘;清洁用品及生活必需品, 购买常用办公用品及打印机, 现场尽早具备办公和居住条件, 也为加快临建建设提供了保障。
通过该竖井以上临建工程的施工技术论述, 为在日渐兴起的地铁建设中临建工程的安排部署有一定的借鉴作用, 该竖井的临建工程在以后的顺利使用, 也维持了暗挖工程的顺利进行, 顺利的完成各项指标。
区间暗挖 篇2
浅谈某地铁浅埋暗挖区间施工机械的配备
施工机械设备能否合理的配备,影响到工程的施工进度及经济效益.该工程在施工前对工程数量及施工工序进行详细的研究,最终确定了施工过程中的`机具配备.确保了该工程安全,高效的实施,最大限度的提高机械设备的利用率,最大限度的满足业主工期要求,保证施工质量.
作 者：王刚 作者单位：中铁十七局集团建筑工程有限公司,山西太原,030006 刊 名：科技风 英文刊名：TECHNOLOGY WIND 年，卷(期)： “”(14) 分类号：U2 关键词：地铁 暗挖区间 施工 机械配备区间暗挖 篇3
关键词：地铁施工；浅埋暗挖法；地裂缝段结构施工
中图分类号：U455.7 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）18-0146-02
1 西安地铁施工中地裂缝的现状
西安市在地下已经发现的地裂缝有15条，这些地裂缝都是由正断层组上发育生长起来的，这些裂缝由南向北在黄土梁洼中以某种规律排列着，在地下呈袋状分布。这些地裂缝具有垂直错位、扭动以及水平拉裂三种变形性质，其中主要的变形性质就是垂直错位。这些地裂缝发展的诱因就是过度开采深层地下水。
2 地裂缝产生的原因及危害
2.1 地裂缝产生的原因
地裂缝是基底断裂活动在地表的反映，地裂缝一般出现在地面沉降槽边缘的陡变形带上，地裂缝的形成与深部构造活动有关。现今的超常活动与过量抽吸深层承压水导致地面不均匀沉降，造成城市地下水持续下降以及地面沉降，加剧了地裂缝。
2.2 地裂缝的影响
地裂缝活动对地铁建设的影响主要是其上、下盘地层在竖直方向上的相对错动，引起地铁区间隧道结构变形、开裂、地基拖空、行车限界影响等。
3 结构防水施工
3.1 防水体系和原则
地裂缝设防段设置特殊变形缝，特殊变形缝宽100 mm，纵向间距10～15 m。
结构防水除了遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的规原则，还应保证“可修便修”原则的实现。
首先确立钢筋混凝土结构自防水体系，即以结构自防水为根本，采取在二衬混凝土中添加聚丙烯单丝纤维等措施控制混凝土裂缝的展开，增加混凝土的抗渗性能，同时在施工缝、变形缝位置，根据不同类型及部位，通过多道防水防线的有效设置、注浆管的准确预埋，保证使用期间真正具备可修、便修的条件，满足地裂缝部位结构防水的耐久性要求。
变形缝除辅助外防水层外，另加两道止水带：外侧设置且型止水带，内侧设置U型止水带，将渗漏水有组织排入区间排水沟。
特殊变形缝处防水大样图，如图1所示。
3.2 外侧且形橡胶止水带施工流程
3.2.1 检查安装部位外包防水层
按照隧道主体结构相关设计图纸验收安装基面并对外包防水层进行检验，确保外包防水层无破损、无皱褶等。
3.2.2 预置且型橡胶止水带
将且形橡胶止水带用钢筋紧贴外包防水层预置，止水带的环向中心线要与特殊变形缝的设置位置相同，止水带的合拢接头部位应处于隧道顶部±5 ？觷的范围内。
3.2.3 装配背板和螺栓
用开孔钻头在且形止水带两翼距边缘50 mm处间距300 mm钻孔，将1 100 mm×60 mm×3 mm钢压条、M14长螺栓、螺母、垫片及螺孔遇水膨胀橡胶圈有序地固定在且形止水带上。
3.2.4 绑扎二衬钢筋
按设计要求绑扎二衬钢筋，在绑扎过程中要预留止水带、端模板的装配空间和特殊变形缝，特殊变形缝宽度按100 mm预留。
3.2.5 特殊变形缝处固定且形止水带
在支架端模板安装之前，应将且形止水带预置在特殊变形缝处；为避免止水带与二衬结构之间的松脱，将止水带螺栓与二衬钢筋用电焊连接，在连接时要保证止水带螺栓与初衬表面垂直。
3.2.6 安装端模板和橡胶止水带（且形止水带）配合基面钢板
端模板应在装配前，按照相关设计图纸进行加工，其外缘要求与已经预置到位的且形止水带拐角部位密贴，安装到预留位置后，并使二衬上下两层纵向钢筋与端模板焊接固定。固定端模板后，将橡胶止水带（且形止水带）配合基面钢板与端模板焊接。
3.2.7 浇注混凝土前的清理
为保证止水带表面与混凝土结构表面形成良好的界面密贴，在浇注混凝土以前，要用清水清洗且形橡胶带，去除表面的灰尘、油污等；安装二衬模板、浇筑二衬混凝土。
3.2.8 拱顶回填注浆
待混凝土结构达到设计强度的70%时，进行二衬结构拱顶回填注浆，按上述步骤施做特殊变形缝另一侧的结构。
3.3 内侧U型橡胶止水带施工流程
3.3.1 向止水带安装基面上粘贴防水腻子
在预置U形橡胶止水带前，将2 mm厚的未硫化丁基橡胶腻子延特殊缝的口部边缘粘贴于止水带安装基面上。
3.3.2 预置U形橡胶止水带
将U形橡胶止水带紧贴特殊缝预置，止水带的环向中心线要与特殊变形缝的设置位置相同，在确定止水带的合拢接头部位处于隧道仰拱部位，且在垂直中心线±5 ？觷的范围内时，在隧道顶部基面布置锚栓对应的止水带装配孔位置钻直径为Φ16 mm孔，然后将止水带用钢压板和螺母配合悬挂于隧道基面上。
3.3.3 U形橡胶止水带的打孔和安装
将止水带预置在安装基面上后，从隧道拱顶部位开始，以布置的锚栓位置为基准，在止水带的钻孔区域逐个钻孔，钻孔直径为Φ16 mm，然后将锚栓通过止水带，依次加装钢压条、钢压板、橡胶垫圈、钢垫圈、双螺母；双螺母可先用手工方式预紧后在进行整体锁紧操作；在隧道仰拱和低于2 m的边墙区域，应在锚栓的顶端加盖盖帽螺母，以保护锚栓的螺纹不被损坏。
3.3.4 止水带的整体合拢搭接
由于受隧道内设施限制，止水带以断开的形式绕穿电缆等设施，在拱顶和侧墙安装完成后，要进行止水带断开部位的合拢搭接。
4 轨道可调式框架板
为消除地裂缝垂直位移对轨道结构产生的严重不平顺及对地铁运营安全的影响，碎石道床地裂缝区段轨道结构采用可调式框架板。
4.1 可调式框架板道床结构组成
一套可调式框架板由1块预应力混凝土主体框架板结构、4块弹性垫板Ⅰ（板下弹性垫板），8块弹性垫板Ⅱ（侧面限位弹性垫板）组成。
4.2 施工工艺
4.2.1 基底处理
施工前应对结构地板进行检查，要求无浮浆、积水和渗漏；采用风镐进行密集凿毛，凿坑的深度和间距符合设计要求。
4.2.2 测设基标及轨节表编制
铺轨基标设置按照GB 50299《地下铁道工程施工及验收规范》测设。放样出框架板的起、止点位置，测量出每处变形缝的里程，变形缝里程精确到毫米位为轨节表编制提供准确里程；如进入曲线铺设时在钉联厂放样出相同半径的曲线中线并不小于37.5 m。
4.2.3 铺设门吊走行轨
走行轨支承点间距为1.5 m，布设铺轨门吊走行轨时，先利用4个M16膨胀螺丝将钢支墩底板固定在隧道底板上，再调整钢支确定位置。
4.2.4 框架板组装
①框架板布置有限位隼的一端向一个方向依次顺接，根据轨节表提供在地裂缝处，调整限位隼临近地裂缝的板块方向，保证限位隼远离地裂缝。
②扣件组装前用膨胀塑料管固定好4块板下弹性垫板I，用万能胶粘贴4块侧面限位弹性垫板II，粘贴时注意将框架板表面擦洗干净待干燥后粘贴。
③扣件组装时铁垫板上“▲”符号的三角尖指向里程增加方向的左侧。框架板扣件组装前将尼龙套管内的杂物清理干净，依次放置板下弹性垫板、铁垫板。
④如有曲线时为了保证曲线圆顺度，可先将单块框架板按照设计方向摆放，框架板底部沿线路两侧支垫适量方木条，便于框架板左右拨移，再根据测量队预先在铺设地段每5 m设置的曲线点，调整框架板位置，调整后框架板摆放形状呈现为圆弧形；然后先上外侧钢轨，后上内侧钢轨，上钢轨时需要撬棍配合用外力将钢轨逐一落槽；上扣件时每块板可先上一套扣件，待钢轨全部落槽之后，再紧锢上股全部扣件。钉联时严格按照轨节表中提供的板缝预留，每组轨节内应消除累计误差。
⑤框架板组装完成后，应对每块板的四周及底部用宽胶带粘贴高密度泡沫，粘贴要求牢固。组装完成的轨排利用轨道车运输进洞。
4.2.5 轨排架设
组装进洞就位后，参照基标，对架设于支撑架上的轨排进行粗调，基本达到设计要求。进行精调基标位置调整轨向达到标准。轨道精调完成后，由现场技术人员确认轨节到达里程。
4.2.6 模板支立
框架板模板分中心水沟模板、边模、凸台模板三种。第一次混凝土浇注时立边模和中心水沟模板。二次浇筑时立凸台模板。道床模板采用钢模板，模板应有足够的刚度和强度，接缝严密，装拆灵活。模板支立应牢固，所有与钢轨及支撑架挂连部位要仔细论证，不得出现摆动、滑移等现象。
①第一次混凝土浇注施工。浇注砼前，应检查钢筋网、线路几何尺寸、模板支立、框架板四周泡沫、板下弹性垫板、侧面限位弹性垫板，对损坏的进行修补。并对钢轨、扣件采取防污染措施，用编制袋覆盖钢轨，用塑料袋罩住扣件。自检合格后报请监理组织隐检，认定符合要求后方可灌筑混凝土。
②第二次混凝土浇注施工。混凝土浇筑前支立高出框架板两侧道床立面模板，在施工时应特别注意不能向框架板一侧倾斜，必须保持垂直或者略向外侧倾斜，以免影响运营期间框架板的抬升。根据第一次混凝土浇筑的伸缩缝，将伸缩缝延长至隧道边墙并安装牢固，清理干净基地垃圾。二次浇筑前按照程序报检，隐检合格后方可浇注。
4.3 注意事项
建立实时监测系统，及时发现支承垫块的不均匀沉降，特别是靠近轨道板边上支承垫块的沉降和连续多个支承垫块沉降，并根据沉降监测总结的规律，酌情提高轨道检查频率，杜绝达到5 mm以上的“三角坑”出现。为了保证地铁列车的行车安全性与舒适性，轨道板与支承垫块之间的空隙达到3 mm时，就应该采用调高垫板和充填式垫板局部调整；累计达到5 mm时，则应该进行整块板的协调调整，确保轨道准确的几何形位。对于地裂缝引起的不均匀沉降做到“及时发现、预案充分、措施得当、可调可控”，确保地铁列车运行的安全性与舒适性。
5 结 语
地铁地裂缝段结构防水和轨道可调式框架板设计结构能够适应地裂缝的变形发展，轨道基础发生沉降变形后，可调式框架板能够在短时间内调整恢复轨道的原有几何尺寸，实现预期的调高功能，减少对运营的影响。目前，通车运营的西安地铁一号线、二号线在地裂缝活动的情况下能够维持地面交通和地铁的正常安全运营。
参考文献：
[1] 雷永生.西安地铁2号线通过地裂缝的结构及防水设计[J].岩土力学，2009，（Z2）.
区间暗挖 篇4
1 引言
矿山法适宜在岩石地层或地下水较少的地层中应用, 对软、硬地层及不同变化断面具有较好的适应性和灵活性。但是当被开挖的土体强度难以达到所需的稳定条件时, 必须通过对地层的预加固来提高开挖面土体的自立性和稳定性。目前, 矿山法隧道已在城市暗挖隧道工程中被广泛采用, 它适应了城市地下工程周围环境复杂、地质条件较差、埋深浅、地面沉降控制严格及结构防水要求高等特点。
1.1 工程概况
北京地铁房山线郭公庄站站后折返区间由矿山法区间及明挖段两部分组成, 其中暗挖部分隧道断面形式主要为单洞单线断面, 折返线位置为单洞双线断面。隧道线路由郭公庄站后出发, 然后沿大半径曲线向东北方向掘进至六圈路, 再由六圈路向东掘进, 过四合庄西路、四合庄二号路后到房山线终点 (见图1) 。本段暗挖隧道环境风险点较多, 隧道穿越地段地面上有大量平房, 六圈路地面交通繁忙, 路下有多条需要保护的既有重要管线。根据工期筹划要求, 本区间设置三个施工竖井, 其中两个小竖井设置在单洞单线隧道区域内, 一个矩形大竖井设置在暗挖单洞单线隧道与双线隧道连接处。从纵断面来看, 小断面隧道主要穿越卵石层地层, 大断面隧道由于竖向高度较大, 拱顶落于粉细砂层、粉土层中, 地质纵断面可参考图2。
1.2 工程难点
⑴本区间共设置三处竖井, 其中一号竖井设置于单洞单线隧道与单洞双线隧道的接头位置 (图3) , 考虑上、下行施工楼梯后竖井平面外包尺寸较大, 达到17.4×6.2m (为减小跨度在长边跨度设置了两列型钢支撑) 。由于在大竖井中进行不对称的隧道开洞施工, 受力形式复杂, 因此, 为确保马头门破洞时的施工安全, 施工中必须采取有效的加强措施。
⑵隧道拱顶位置处于粉细砂层中。实践证明在卵石地层中施工, 必须事先在隧道拱顶打设超前小导管、注浆加固地层, 否则开挖时, 隧道拱顶容易出现坍塌。但是卵石地层中由于单个卵石强度很高 (抗压强度达到150MPa) 、极个别卵石粒径达到30cm以上, 普通超前小导管 (直径42mm, 壁厚3.5mm钢花管) 难以打设。而在粉土层、粉细砂层中, 即便在隧道开挖之前已经采用超前小导管对该地层进行了超前注浆加固, 开挖时隧道拱顶可能仍会发生土体坍塌, 因此如何做好超前拱顶加固是提高隧道安全的重要措施。
⑶隧道穿越地段, 地面上建 (构) 筑物及地下管线密集, 大多数房屋基础为扩大基础或天然基础, 管线中也存在变形控制要求高、施工风险大的燃气管线, 为了保证本区间隧道穿越地段建筑物的安全和正常使用, 需采取措施对建筑物及地下管线进行保护。
2 设计方案与施工
2.1 竖井的马头门开洞
由于马头门位置处存在不同的隧道断面, 受力转换情况复杂, 因此是暗挖施工作业的高风险点。本区间隧道为确保破除洞门时的施工安全, 采取了如下的工程措施及应对方法, 这些措施及方法也是北京地区较为常规的破马头门方法。
⑴洞门拱顶位置必须事先采取强有力的预加固措施 (视地层情况、洞门大小而定, 可采取双排超前小导管, 大管棚等) 防止破洞门后洞门外地层坍塌;
⑵马头门破除后, 应先观察掌子面地层情况及水文情况, 若掌子面不稳定, 须立即喷射早强混凝土, 并采取相应的防塌措施;
⑶马头门位置处隧道初支的第一榀钢架 (本区间为格栅钢架) 须与竖井或横通道格栅用“L”形连接钢筋搭接焊接, 焊缝长度不小于10d;
⑷马头门位置处隧道初支须设置连续3榀密排格栅钢架;大断面洞门须事先在竖井或横通道初支的内侧模筑环框梁后方可按导洞开挖程序分块破除洞门;
⑸一定范围 (主要指洞门外2m以内) 内隧道初支钢架的纵向联系钢筋须加密设置 (格栅钢架中内、外排纵向联系筋的环向间距一般加密至500mm) ;
⑹马头门外隧道初支喷射混凝土前, 须在洞口区域预埋回填注浆管, 待喷射混凝土完毕后进行回填注浆;
⑺马头门破除的过程中应对竖井或横通道进行收敛及沉降观测, 每天观测不少于2次, 并根据监测数据分析竖井及横通道的变形情况, 及时采取安全加强措施;
⑻各层导洞马头门施作时应认真施作锁脚锚杆;
⑼严格控制钢架加工质量及现场拼装质量, 保证马头门结构的整体性。
⑽由横通道破洞施工正线隧道或由竖井破洞施工正线隧道时, 对单洞单线隧道上、下行隧道不能同时破除马头门 (一般掌子面之间错开距离不小于20m) 。
2.2 单洞单线隧道施工中的拱顶超前加固
由竖井进洞掘进正线隧道后, 重点考虑对隧道拱顶地层的超前加固问题。根据前文所述, 本隧道实施的最大难度在于:
⑴如何在卵石层中有效地施工超前小导管支护。
⑵如何对粉细砂层进行有效的超前加固处理。以下分别进行论述。
由于此前在北京地铁的施工中, 尚未总结完善在砂卵地层中实施浅埋暗挖法隧道拱顶超前加固的经验。按照常规设计思路, 在单洞单线隧道中会选择Φ42 (壁厚3.5mm) 钢花管, 长度3m, 拱顶120°设置。普通段格栅榀距0.75m, 每两榀打设一次。而实践证明传统的打设小导管方式难以适用于砂卵石地层, 超前小导管打设普遍困难异常, 费时费力。基于对原有预加固措施的深入分析, 同时与施工方密切配合, 在技术经济合理的条件下, 对一般地段的地层预加固参数做了如下调整:
⑴采用小直径无缝钢管钢花管Φ25 (壁厚2.75mm) ;
⑵超前小导管长度由3m调整为1.7m, 环向间距300mm, 拱顶120°设置;
⑶格栅间距调整为0.5m, 超前小导管榀榀打设;
⑷超前小导管内注浆采用改性水玻璃浆液替换原有普通水泥浆。超前支护参数调整后, 缩短了超前小导管的打设时间, 提高了打设效率;采用改性水玻璃浆液 (料源广、价格适中、无污染、粘度低、可注性好) 后拱顶地层固结速度有了较大幅度的提高, 有效预防了隧道掘进时的拱顶坍塌;同时加快了隧道掘进速度, 单工作面施工速度由原来的一天1m, 提高到一天1.5~2m。
2.3 单洞双线大断面隧道施工中的拱顶超前加固
对于粉土、粉细砂地层中的超前加固, 原本考虑在隧道拱顶采用双排超前小导管, 管内压注改性水玻璃浆液的方式。但考虑到本段区间隧道埋深较浅 (拱顶至地面仅8m) , 拱顶粉细砂地层多为稍密~中密状态, 强度低, 施工时对地面扰动较大, 沉降不易控制;同时也考虑到地面多为危旧建筑, 对过大沉降难以承受。经多方论证后, 决定修正原有超前加固方案。新加固方案除保留原有双排超前小导管外 (小导管内压注水泥浆) , 还增加了双重管超前深孔注浆 (wss) 加固 (见图4) , 加固范围为拱顶150°开挖轮廓线外2m的弧形范围。浆液采用水泥-水玻璃悬浊液 (水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥, 水玻璃浓度采用45Be’, 水灰比与两种浆的体积比皆为1:1) 双液浆, 一次性注浆长度为14m, 开挖10m, 留设4m, 同时在初支背后设置了加密的径向注浆管, 便于日后在二衬未施工前进行补偿加固注浆。采用wss注浆工艺后, 原有地层土性有了较大改善, 从检测数据来看土层的无侧限抗压强度有了较大幅度的提升, 空隙比、渗透系数、含水量均有明显的降低。地层加固后, 在隧道掘进的过程中未出现地层坍塌现象。直至施工完毕, 单洞双线大断面隧道上方的地面沉降可控制在3cm以内。
2.4 穿越房屋管线地段措施
对于穿越房屋及管线区域, 首先应对房屋及管线进行风险源识别及评级, 确定各风险源的保护等级要求及变形控制指标, 针对不同的风险源采取相应的隧道开挖变形控制措施, 主要包括以下几个方面:
⑴掘进过程中保证“短进尺、快封闭”原则, 控制格栅间距, 设置临时仰拱, 减少一次开挖面积, 缩短开挖面暴露时间;
⑵拱顶设置双排小导管, 增加小导管在拱顶布设的宽度范围, 对于变形控制要求高地段采用帷幕注浆控制变形;
⑶加强初支拱顶背后注浆及二衬拱部的充填注浆;
⑷制定详细的监测方案, 施工过程中加强对建筑物周边及管线的监测及时反馈变形监测数据, 做好风险预报;
⑸制定详细的风险预案, 做好风险控制。
3 结束语
⑴在砂卵石地层中, 竖井马头门开洞, 因首先明确施工工序, 明晰破洞开挖过程中的受力传递及转换, 对施工过程中产生的薄弱区域预先采取加固加强措施, 保证结构安全。
⑵针对不同的地层条件, 适时进行隧道地层预加固 (超前支护) 参数的动态调整设计是值得推行的一种有效设计方法。
⑶砂卵石地层必须考虑拱顶超前预加固 (及成孔) 与掌子面的稳定性问题, 因此“短进尺”与“快封闭”对控制地表沉降具有其它措施不可替代的作用。
⑷本区间隧道为北京地铁砂卵石地层中掘进施工的成功案例之一, 也为后续一系列砂卵石地层的穿越提供了一套可资借鉴与指导的方法。
参考文献
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[2]施仲衡.地下铁道设计与施工[M].西安:陕西科学技术出版社1997.
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区间暗挖 篇5
沈阳市地铁一号线西延线六标区间隧道起讫里程DK4+398.9～DK5+753.4,全长1 344.5 m(双线)。隧道底板最大埋深22.6 m,最小埋深10.2 m(覆土厚度3.6 m)。其中DK4+398.9～DK4+610.491段隧道采用双线双连洞矩形框架结构形式,明挖法施工;DK4+610.491～DK5+753.403段断面形式为单线单洞马蹄形,采用矿山法施工。在DK4+980,DK5+420.00处设两处竖井,简称1号,2号竖井。
工程地质为浑河高漫滩及古河道。地势平缓,地面标高介于31.70 m～35.71 m之间。地基土自上而下依次为:第四系全新统人工堆积层、全新统浑河高漫滩及古河道冲积层、第四系浑河新扇冲洪积层、上更新统浑河老扇冲洪积层。
2 竖井受力计算
1)荷载与组合。
荷载与组合是竖井受力计算的依据,由于地下工程的复杂性,仅分析施工阶段结构受力,结合沈阳地铁地质,拟采用以下荷载组合。
荷载组合:荷载组合分项系数取1.2,结构重要性系数取1.1。
施工期间组合:结构自重+侧向土压力+井架、设备等周边荷载+施工附加荷载。
2)计算模型。
将竖井结构理想化。竖井结构与土体协同作用,形成超静定结构。将锚杆、被动土体都作为弹性杆件,把竖井结构作为弹性梁单元。在竖井开挖的各个阶段,分别求出竖井结构的刚度、水平位移及锚杆的轴力。
3)计算方法。
采用弹性地基梁“m”法,即假定地基反力系数沿基坑深度线性分布。把竖井结构沿竖向划分成有限个单元,一般每1 m～2 m划分为一个单元。为计算方便,尽可能将节点布置在竖井结构的截面、荷载突变处及锚杆的作用点处。
计算其刚度:
K=KhBL。
式中:Kh——按“m”法假定的地基土水平抗力系数;
B——地基梁计算宽度,常取1 m或一标准段;
L——地基梁单元长度。
计算位移:
y=(N-e0)L/(e0sinα+qcosα)。
计算锚力:
N=γKaL/cosα。
式中:y——竖井位移量;
e0——支承面主动土压力值;
Ka——主动土压力系数;
N——锚杆轴力;
α——锚杆角度;
γ——土容重。
3 竖井施工技术
1)竖井降排水。
竖井口周围应设置环向排水沟,工作区设彩钢雨棚,防止雨水流入。
竖井施工前先在其周边打设井点进行降水,管井应比竖井深1 m,距竖井边1.5 m,双排布置,闭合成环。施工过程中随时监测水位,确保施工时无水作业。
对于施工过程中的部分残留地下水,应在一侧挖集水坑,用潜水排污泵直接抽出,经沉淀处理后,再排入市政排污系统。
2)锁口圈施工。
在各项施工准备完成后,用全站仪放出锁口圈位置。采用挖掘机开挖,人工配合。开挖可依地质情况采取一次开挖和分次开挖两种方式,边坡坡度应为1∶0,以便于锚杆施工,达到设计深度后停止开挖,人工刷边坡成型。
2号竖井采用一次开挖成型,土质为黏土层+砂砾层,由于正处冬季,再加之基坑暴露时间较长,上层土壤冻融后产生较大渗水,造成坑壁坍塌严重。后采取小导管超前注浆,锚喷紧跟,造成很大经济损失。
1号竖井采用分两次开挖成型,土质亦为黏土层+砂砾层,先开挖黏土层(2.5 m),进行锚索施工,挂网喷射混凝土,后开挖砂砾层,工序紧凑,效果较好。
锚杆为全长粘结式锚杆,杆件用Φ25螺纹钢筋,环向间距2 m,竖向间距0.75 m。填充粘结料为水泥水玻璃浆液(1∶1),采用煤电钻钻孔,在钻好的孔内压力注浆,浆液注满后插入锚杆,注浆量及浆液配合比应严格控制,确保注浆打设锚杆后土层稳定。
挂网采用ϕ8钢筋,网格间距150 mm×150 mm,施工及验收符合《钢筋焊接网混凝土结构技术规程》;喷射C25混凝土厚12 cm,水泥标号采用P.O42.5,砂宜采用中砂,碎石粒径不大于15 mm,掺适量速凝剂。
3)提升架安装。
竖井井口尺寸4.6 m×6 m,拟采用井架长11×7.2 m,高6.5 m,采用5 t+5 t电动葫芦提升,提升架基础采用锁口混凝土。浇筑时预埋钢板螺栓底座,待锁口混凝土达到设计强度后安装立柱,主柱采用ϕ300 mm×15 mm钢管,提升架电动葫芦行走梁采用40c工字钢,悬臂横向挑梁采用25a工字钢,纵、横桁架刚度加固采用L75 mm×75 mm×6 mm角钢,设操作平台和检修平台各一座,提升架下设20 m3容量的临时弃渣场,均采用侧面出渣。竖井一侧设置钢架人行梯,方便施工人员上下作业。
4)井身开挖。
除地表下4 m井口段范围内一次开挖并施工做锁口圈外,其余井身段随挖随支护,采用人工配合风镐开挖,提升架提升出土,料斗1.5 m3,提升架起吊重量为10 t。施工时竖井全断面开挖,4 m～9 m范围开挖循环根据格栅每榀位置进尺为0.75 m,9 m以下开挖循环根据格栅每榀位置进尺为0.5 m,开挖到横通道底标高以下60 cm处停止,喷10 cm厚的C25混凝土临时封闭竖井井底,然后破除马头门处井壁,施工横通道,待横通道下台阶进洞2 m后,再破除井底临时封闭的C25混凝土,开挖至设计标高。
5)竖井支护。
在开挖砂层、砾层时沿井壁打设ϕ38小导管注浆加固地层,小导管为带孔的钢花管,长度为3 m,水平倾角15°,竖向间距与格栅钢架间距相同,横向间距为0.5 m,梅花形布置。根据地质情况,小导管施作采用锤击直接打入井壁或高压风管吹孔安装。小导管施作后进行注浆,注浆前为堵塞孔壁与导管之间空隙,防止浆液泄露,导管四周孔隙处用塑胶泥封堵,封闭2 h后开始注浆。
在开挖黏土、粉土地层时沿竖井井壁打设ϕ25砂浆锚杆,同锁口圈锚杆施工。
每循环开挖后,检测开挖宽度及垂直度,合格后安装格栅钢架。格栅、连接钢筋及网片安装完毕并经过检测合格后喷射C25混凝土,混凝土采用JS500搅拌机现场拌制干料,导管输送至工作面,现场加水搅拌后由潮喷机多次复喷到设计厚度。
挖到马头门处时,在开洞侧马头门上方井壁上施作水平加强格栅(切槽,将两榀并排塞进去,施作好连接筋,喷射混凝土)并垂直井壁沿马头门断面轮廓打两排小导管注浆加强地层。
6)封底。
竖井施工至底部,在安装最后一道格栅钢架时,砂浆锚杆与竖井打设角度成105°,竖井底达设计标高后,安装井底格栅作为水平支撑,格栅间距为60 cm/榀,格栅之间设连接筋,环向间距0.5 m,内外交错布置。水平格栅与结构格栅焊接牢固,潮喷C25混凝土30 cm厚。封底完成后下层1.0 m用粗砂砾回填,预留0.8 m宽集水坑,周边用片石混凝土浇筑料斗平台,宽1.8 m。靠横通道一侧再回填施作混凝土下料平台和洞内运渣上料的工作平台。集水坑汇集横通道及区间隧道施工废水,根据水量拟用多台污水泵抽至地面沉淀池。处理后,排入市政排污系统。
4 体会
竖井施工中,要抓住关键环节,对重点工序进行专家咨询,施工现场专人值班,做好记录,及时反馈准确信息,进行动态管理。以下几点要加强控制:
1)小导管注浆浆液参数应根据现场围岩变化情况由实验确定,按初步选定的配合比,测定凝胶时间,如不能满足凝胶时间要求,则需反复调整施工配合比,直到满足为止。2)锚杆注浆必须重视,因为这不但有助于锚杆的抗剪和抗拉以及防腐蚀作用,而且具有较强的长期锚固能力,有利于约束围岩的位移。3)施工过程中,专人记录地质、水位情况,质检人员跟班作业,对锚杆、小导管、连接筋等施工全过程监控。
参考文献
[1]刘钊,佘才高,周振强.地铁工程设计与施工[M].第2版.北京:人民交通出版社,2006:1.
浅埋暗挖地铁区间变形稳定性分析 篇6
关键词：浅埋暗挖,数值模拟,变形规律,洞间距
1 概述
浅埋暗挖法作为地铁施工的主要方法在众多的实际工程中积累了大量的实践经验, 但是由于城市地下工程地质条件的复杂性、施工方法的难以模拟性、围岩与结构支护相互作用的复杂性等原因, 使得对地铁施工过程的变形稳定性分析一直处在不断探索的阶段。本文根据北京地铁14号线某区间段的实际施工情况, 结合Midas/GTS有限元分析软件深入研究地铁区间施工过程中横向断面变形并与实际结果进行对比研究, 分析区间隧道左、右线不同的洞间距引起的围岩变形规律和地表沉降变化。提出施工过程中减小围岩变形的措施, 讨论区间隧道开挖最适合的洞间距, 为以后类似工程提供参考。
2 工程概况
北京地铁14号线某车站为大型换乘车站, 采用双柱三跨拱形结构, 两站呈“T”型换乘。左线区间起止里程:左K14+504.386~K15+043.934, 区间长度539.548m。右线区间起止里程:右K14+504.386~K15+043.934, 区间长度539.548m;区间隧道覆土16.1~24.6m, 采用矿山法施工。区间中部右K14+681.000处设置施工竖井及横通道, 结合施工横通道设置联络通道, 站端设置迂回风道及人防段。区间沿线需下穿2处人行天桥及φ500mm中压燃气、φ500mm高压燃气、φ1000mm上水、φ600mm上水、φ9800mm污水、φ500mm~φ800mm雨水等大型市政管线。
区间正线施工采用正台阶预留核心土法施工。横通道施工完成后, 破开马头门进行区间正线的开挖, 隧道拱部采用超前小导管注浆加固地层, 施工过程中采用格栅钢架支护。正线应对角施工, 不可对侧同时进洞, 待一侧进洞且初衬成环12m以上, 方可进对侧正洞。左、右线同时开挖时, 前后错开距离至少15m。进尺严格控制在0.5m左右。
3 工程、水文地质条件
本工程沿线场地地势平坦, 由西向东逐渐降低。场地勘探范围内的土层划分为人工堆积层 (Qml) 、第四纪全新世冲洪积层 (Q41al+pl) 、第四纪晚更新世冲洪积层 (Q3al+pl) 三大层。区间隧道穿过的土层为中粗砂 (5) 1层、粉质粘土 (6) 层、粉土 (6) 2层、粘土 (6) 1层、圆砾卵石 (7) 层、中粗砂 (7) 1层、粉细砂 (7) 2层。隧道围岩分级为Ⅵ级, 主要土层基本参数见表1。在本次勘察深度范围内, 共发现两层地下水, 地下水类型为潜水 (二) 和承压水 (三) 。本次勘察未见上层滞水, 但由于大气降水、管道渗漏等原因, 沿线不排除局部存在上层滞水的可能性。
4 数值模拟
根据实际工程中的勘察数据, 结合区间隧道尺寸及所处地层特征, 利用三维有限元分析软件Midas/GTS建立模型, 模型计算过程中采用摩尔—库伦准则, 模型尺寸较大, 选取埋深16.1~24.6m的区间段为研究对象。模型整体高度50m, 模型区间开挖长度为60m, 模型侧向范围为4倍洞室跨度, 左右线洞距为实际1.4倍洞室跨度。模型底部限制垂直位移, 侧面限制水平位移, 上边界为自由边界, 模型共15360个单元, 14632个节点, 模型网格如图1所示。
所研究断面处设置13个监控测点, 分别为DB-01~DB-13。测点布置如图2所示, DB-04、DB-06为区间左线拱脚处对应地表测点, DB-05为左线拱顶处对应地表测点, DB-08、DB-10为区间右线拱脚处对应地表测点, DB-09为右线拱顶处对应地表测点, DB-07为左右线中间位置对应地表测点。
5 结果分析
5.1区间隧道变形规律
洞室纵向开挖处设置断面, 断面横向布置测点13个, 按照图2进行测点布置。为了清晰表明地表沉降的变化过程, 将施工过程分为四个阶段进行分析, 第一、二阶段为左线开挖右线还未开挖阶段, 第三、四阶段为左线右线共同开挖阶段。为了加强结果的对比分析, 将模拟结果与实测结果的沉降数值与曲线图分别列举, 地表测点模拟沉降数值结果如表2所示, 沉降曲线图如图3所示, 工程实际测点沉降结果如表3所示, 沉降曲线图如图4所示。
通过分析可得如下结论:
(1) 右线洞室未开挖过程中, 最大沉降量出现在左线拱顶对应的DB-05点, 如图3、4第一、二阶段显示。由于该地铁隧道左右线净距为1.4倍隧道洞室跨度, 为近间距隧道。随着右线开挖, 双线施工引起土层强度弱化, 中间土体的扰动相互叠加, 变形相互累积, 最终形成一个峰值较高的单峰沉降槽曲线, 如图3、4第三、四阶段所示。随着右线开挖对周围土体的影响, 地表的最大沉降量由左线拱顶对应的地表测点DB-05点逐渐向右移动。
(2) 根据数值模拟曲线与实际测量曲线变形趋势的对比分析, 模拟结果与实际测量结果所对应沉降曲线的变形趋势基本相同, 由于近间距隧道开挖过程中影响的相互叠加, 开挖完成后, 地表沉降曲线并非为双峰沉降槽曲线, 而是单峰沉降槽曲线, 最大沉降测点不是位于左右线拱顶所对应地表测点, 也不是左右线中间位置对应地表测点, 而是左线先开挖对周围土体影响较大, 最大沉降测点为DB-05测点, 随着右线开挖的进行, 最大沉降测点逐渐向右移动, 双线开挖完成后, 峰值对应的地表测点为左右线中间位置偏左的DB-06测点。
(3) 根据模拟数值与实测数值的对比分析, 地表测点的沉降量比模拟沉降量大3~6mm。主要是由于实际施工过程中影响因素较多, 如施工中降水、开挖进尺较长、环形开挖偶尔出现的超挖现象、施工过程中没有及时的施做初期支护、洞室的开挖没有及时封闭成环等原因造成的。由于曲线的变形趋势基本相同, 说明该数值模拟对工程实践具有很重要的参考价值。
(4) 根据图3、4曲线的变形情况分析, 在区间正线开挖过程中, 4倍洞径以外曲线斜率明显变小, 曲线变形平缓, 说明洞室开挖过程中, 横向变形的影响范围可近似认为4倍洞径范围。
6不同隧道间距对应地表沉降的变化趋势
为了对比不同隧道洞间距对地表沉降的影响, 分别对左右线洞室间距为1.4倍洞径、1.8倍洞径、2倍洞径3种情况进行数值模拟分析。分析不同隧道间距对应地表沉降的变化趋势。3种情况下沉降位移云图及沉降变化曲线分别如图5、6、7、8所示。
根据沉降云图及沉降曲线变形规律分析可得如下结论:
(1) 洞室间距为1.4倍洞径时, 图5所示, 左右线开挖过程中出现明显沉降叠加区域, 颜色较深位置说明叠加后累积沉降较大。图8所示, 左右线开挖引起的地表沉降相互叠加形成一个峰值较高的沉降槽曲线, 沉降峰值对应左右线中间位置偏左的DB-06测点, 主要是由于左线先开挖的影响, 所以在左线开挖过程中要加强监测, 实时掌握左线变形情况, 采取措施, 保证洞室稳定性。对于间距较小的隧道洞室开挖, 应采取减小开挖步长、及时支护、加固左右隧道中间的土层等措施, 以达到减少地表沉降的目的。
(2) 随着洞室间距的增加, 当间距达到1.8倍洞径时, 图6所示, 根据沉降云图可知, 沉降叠加区域较小, 区域颜色变浅, 说明叠加后沉降量减小。图8所示, 地表沉降槽曲线近似形成“平底沉降槽”结构, 沉降叠加区域没有出现明显的峰值曲线, 峰值所对应的最大沉降量小于1.4倍洞径开挖时所对应的沉降量。
(3) 当洞室间距的增加到2倍洞径时, 图7所示, 左右线开挖引起的沉降叠加区域明显减少, 变形基本对称。图8所示, 变形曲线中部上扬形成左右双峰沉降槽曲线, 说明左右线开挖对中部土体扰动较小, 最大沉降量出现在左右线拱顶所对应的地表测点, 分别为DB-05测点和DB-09测点。曲线峰值所对应沉降值小于1.4倍洞径和1.8倍洞径时对应的沉降数值。
7 结论
本文采用有限元分析软件Midas/GTS结合工程实测数据进行对比分析, 通过地铁区间隧道横向断面沉降槽分析, 可知正线开挖的横向影响范围可近似为4倍洞径范围。由于实际施工过程中影响因素较多, 如施工过程中降水、开挖进尺较长、环形开挖出现超挖的现象、上台阶开挖后没有及时的施做初期支护、洞室的开挖没有及时封闭成环等情况, 造成数值模拟结果比实测数值偏小3~6mm, 但变形趋势基本相同, 所以数值模拟可以作为施工的重要参考。
对于近间距区间隧道的开挖, 左线先开挖过程中, 最大沉降量发生在左线拱顶对应的地表测点处, 随着右线开挖, 左右线开挖对周围土体的扰动相互叠加, 沉降槽峰值随着开挖的进行向右移动, 由于左线较先开挖, 对周围土体的扰动较大, 开挖完成后沉降槽峰值位置处于左右线中间偏左位置处。
条件容许情况下, 双线洞室开挖洞间距应该控制在2倍洞径左右, 洞距越大, 左右线开挖引起的叠加区域越小, 最大沉降发生在正线拱顶所对应地表测点, 且沉降量明显小于叠加后对应的数值。洞距过小会出现变形的叠加, 对洞室周围土体的稳定性和施工的安全性造成较大影响。如果受到工程条件所限, 隧道开挖为近间距开挖, 则需采取加固隧道中间的土体, 减小开挖进尺、及时封闭成环等措施来达到减小地表沉降的目的, 开挖长度不长的洞室还可以考虑采用连拱隧道的施工方法来控制地表沉降。
参考文献
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区间暗挖 篇7
1.1 工程位置及范围
沈阳地铁二号线一期土建工程市府广场站—青年大街站区间 (以下简称市—青区间) 主要位于沈阳市沈河区, 市—青区间自市府广场站起, 沿青年大街, 经小西路、中山路、药王庙路路口, 到青年大街站。
1.2 工程地质及水文地质
1.2.1 工程地质
本区间地形变化平缓, 场区地面标高44.1 m～45.5 m, 自北向南逐渐降低, 地面高差1.4 m。本场地地层以砂砾石层为主, 局部有黏土层, 地基土自上而下依次为第四系全新统人工填筑层、浑河高漫滩及古河道、第四系浑河新扇。
1.2.2 水文地质
场区地下水有两层, 隔水层多处缺失, 两层水互相连通, 承压水水头与潜水水位埋深基本相同。地下水水位埋深为8.7 m～10.0 m, 标高35.11 m～36.44 m。场区地下水、环境土对混凝土、钢筋混凝土结构中钢筋均无腐蚀性, 对钢结构成弱腐蚀性。根据地质勘察报告, 设防水位埋深4.7 m, 标高40.44 m;确定场地综合渗透系数推荐值为100 m/d。
2管线风险分析
市—青区间范围, 场地内地下管网主要沿青年大街分布, 包括给水、电信、电力、热力、煤气、排污等。其中对市—青区间施工影响较大的管线为1955年修建的砖砌结构的排水暗渠, 该暗渠基本位于市—青区间上方与区间并行, 并且存在多处交叉点。经过50多年的使用, 暗渠存在严重的渗漏现象。
针对如上管线情况, 结合本工程实际, 风险分析如下:1) 由于暗渠修建时间较长, 已经使用了50多年, 而且结构本身为砖混结构, 年久失修, 不可避免的会出现渗漏水情况。2) 地铁施工不可避免的会出现沉降现象, 而暗渠本身由于施工年限较长, 自身强度下降较多, 沉降稍大就可能引起破裂, 从而引起更大的不安全因素。3) 本区间1号横通道开挖断面高度为13.7 m, 拱顶埋深5.4 m。横通道拱顶距离暗渠基底2.4 m, 暗渠内有流水。隧道上方的青年大街为沈阳市南北交通主干道, 交通流量很大, 且1号横通道拱顶覆土大部分为松散回填土层, 车辆行驶所引起的振动对拱顶覆土稳定性的影响较大, 存在极大的安全隐患。4) 东暗渠一直在使用过程中, 而且水流较大, 对暗渠冲刷持续破坏较大, 暗渠周围出现水囊的几率很大。而且暗渠下方由于长期渗漏水冲刷, 土质相对疏松, 更易出现流砂, 甚至坍塌, 从而引起管线破裂等危险因素。5) 由于青年大街在市—青区间范围内基本无其他雨水管线, 若遇到下雨天气, 青年大街东侧、整个市府广场以及青年大街以东的中山路范围内的所有雨水均通过东、西暗渠进行排水, 暗渠排水量大大增加, 其排水能力难以满足突降大雨的排水量, 暗渠内水流的水压必将大增, 存在极大的安全隐患。6) 一旦因为暗渠渗漏水导致垮塌或者存水水囊破裂漏水后, 必然引起地面塌陷, 暗渠破坏, 影响巨大, 后果严重。
3过管线段技术措施
3.1 处理措施概况
对暗渠处理措施的范围根据一般污水管线对周边环境的影响确定如下:位于区间正线正上方5 m范围以内的东暗渠采用洞内+洞外技术措施进行处理;位于区间正线正上方5 m范围以外的东暗渠只采用洞内技术措施进行处理。综合考虑各方面因素, 本着以减少东暗渠对区间暗挖施工影响为主的主导思想, 对东暗渠采取防渗处理的方式为采用特种帆布材料+角钢刚性骨架的形式进行, 具体见图1。
采取如下双保险的技术措施:在暗渠内壁铺设特种防水帆布对暗渠进行防渗处理后, 在隧道掌子面施工范围内根据暗渠内水流量, 采用2根～3根ϕ500钢管进行导流 (仅导流有隧道下穿的暗渠段) , 以保证东暗渠内的污水通过刚性导流管流动, 从而形成一个刚性通道, 防止隧道发生坍塌事故造成暗渠破裂时污水下灌。刚性导流的范围为区间正线下穿东暗渠施工段。
3.2 洞外处理措施
1) 东暗渠开孔。由于东暗渠修建年代久远, 暗渠自身强度较低, 在进行东暗渠开孔时必须分段施作, 东暗渠侧壁上的工作孔尺寸为高1.5 m, 宽1.5 m。在分段开孔后施作一个工钢门框对工作孔进行加强。在工作孔打开后立即对东暗渠内进行通风。由于东暗渠内有现状污水排放, 只要施工人员进入东暗渠必须进行通风, 待监测无有害气体后施工人员方可进行东暗渠开孔施工, 具体见图2。2) 铺设导流管。在工作孔打开并对东暗渠内进行通风后, 在暗渠内铺设两根导流管, 导流管采用ϕ400的PVC管, 每根长度为2 m, 每两根之间采用PVC套管连接, 每段次铺设的长度为24 m。3) 截流。待导流管铺设完毕后, 用砂袋在导流管两端对暗渠进行截流, 使暗渠内的污水通过导流管排放, 而导流管范围内的暗渠处于无流水作业状态, 然后采用污水泵将导流管范围内的残留水抽走。4) 铺设防水帆布。在铺设帆布前先对暗渠底部的淤泥进行处理, 以保证防水帆布的顺利施作和工作性能。在淤泥清理完毕后, 在基本无水作业的暗渠内铺设防水帆布, 防水帆布采用定制长度、宽度, 一次铺设成型, 帆布沿暗渠流向方向的两端采用粘扣+防水胶连接, 防水帆布与暗渠壁的连接采用角钢+膨胀螺栓连接。5) 架设刚性骨架。刚性骨架为矩形断面, 四边分别位于矩形暗渠的四个角, 沿暗渠流向设置, 每个刚性骨架的间距为10 m～15 m, 刚性骨架采用洞外制作洞内连接的方式固定, 角钢之间采用螺栓连接, 角钢与暗渠的连接采用膨胀螺栓连接, 具体见图3。
3.3 洞内技术措施
1) 加强超前地质预报。采用打超前小导管和作探孔的方法进行超前地质探测, 超前小导管是按照设计要求打设的注浆导管, 目的是注浆加固地层和小范围探测前方地质;探测孔呈梅花形布置, 间距为2 m, 每个探测孔深度为5 m, 每开挖2 m对前方地质进行一次探测, 要始终保持对前方地质3 m的探测长度。2) 加强超前支护。超前支护对保证暗挖施工安全具有决定性意义。在进行下穿东暗渠段施工时, 采用加密超前导管, 管长2.5 m, 环线间距由30 cm变为10 cm;每循环一排, 注水泥、水玻璃双液浆作加固地层处理。注浆时每榀封闭掌子面, 避免浆液从掌子面冒出, 同时避免注浆压力太大造成掌子面塌方, 注浆压力为0.2 MPa～0.3 MPa。注浆参数可根据现场实际情况及时进行调整。3) 加强初支背后回填注浆。初支背后回填注浆采用全方位回填方案, 每3 m设置一组回填注浆管, 注浆管环向间距1.5 m, 采用ϕ32钢管, 钢管长度在1 m～1.2 m之间。回填注浆紧跟成环初支进行, 每3 m回填注浆一次, 注浆采用纯水泥浆, 同时采用砂浆泵。施工过程中由于回填注浆要求紧跟初支结构进行且距离东暗渠较近, 注浆时必须严格控制注浆压力在0.2 MPa～0.5 MPa之间, 如浆液扩散效果不理想, 可采取加密回填注浆管的措施进行处理, 不得提高注浆压力, 防止结构和东暗渠变形。当开挖和回填注浆发生矛盾时, 先进行开挖施工。4) 加强监控量测。过暗渠段的监控量测分为洞内和地面两部分:洞内监测项目有初支拱顶下沉、净空收敛、钢筋应力、初支与围岩接触应力, 其中初支拱顶下沉、净空收敛监测点每2.5 m布置一组, 并位于同一断面。钢筋应力、初支与围岩接触应力每10 m布设一组。拱顶下沉和净空收敛监测点布设见图4。
地面主要监测暗渠的沉降情况, 监测点布置方法为:在有检查井的部位, 直接打开检查井将监测点布设到暗渠的底板上, 无检查井的部位采用钻机破开路面硬化层, 洛阳铲探挖到暗渠盖板顶埋设测杆, 测杆用混凝土固定在暗渠盖板顶面上。
4实施效果
通过以上技术措施, 取得了很好的效果:下穿暗渠段施工顺利完成, 隧道拱顶下沉量最大为8.5 mm, 净空收敛5.3 mm, 暗渠最大沉降量为4.6 mm, 确保了施工期间暗渠的正常使用和工程本身的安全, 取得了良好的经济与社会效益。
摘要：以沈阳地铁二号线一期土建工程某暗挖区间下穿排水暗渠为例, 分析隧道穿越暗渠时的主要风险点, 在此基础上确定了有针对性的科学合理的施工措施与暗渠保护方案。
关键词：暗挖,排水暗渠,渗漏,技术措施
参考文献
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[3]胡达远.隧道工程浅埋暗挖法的施工技术[J].山西建筑, 2008, 34 (18) :331-332.
区间暗挖 篇8
1.1 工程背景
四号线双榆树～黄庄区间位于双榆树站至黄庄站之间, 其走向沿中关村大街, 大部分处于中关村大街右侧绿化带内, 少部分位于中关村大街下, 全部采用暗挖法施工, 地势南高北低, 地形起伏不大。区间沿线主要为道路、绿地、商业建筑及机关学校等。
1.2 工程位置
区间线路基本上与中关村大街主路平行, 呈南北走向。沿线主要有双安商业区、数码大厦、当代商城商业区、人民大学校区商业建筑及机关学校等。中关村大街都是城市交通主干道, 机动车流量非常大, 公交线网十分密集。地下管线密集, 由于地理位置的特殊性, 决定了本工程沉降控制要求高的特点。
2 工程地质与水文
区间左线在该处上部覆土厚度为9.0米, 土层分布自上而下依次为杂填土 (1) 1层、粉土素填土 (1) 层、粉土 (3) 层、粉质粘土 (4) 层、粉土 (4) 2层、中粗砂 (5) 1层、卵石圆砾 (5) 层、粘土 (6) 1层、粉土 (6) 2层、细中砂 (6) 3层、卵石圆砾 (7) 层。结构底板处于卵石圆砾 (5) 层, 承载能力可以满足结构要求。
勘察深度范围内自上而下可分为人工堆积层、新近沉积层和第四纪沉积层三大类;按地层岩性及其物理力学性质进, 根据全线地层分布情况各土层的岩性特征及编号如下:
人工填土层 (Qml) :该层总厚为0.3～3.90m, 层底标高为47.58～52.27m。
第四纪全新世冲洪积层 (Q4al+pl) :该层厚为1.6～7.90m, 层底标高为43.67～46.42m。本层连续分布厚度3.10～8.00m, 层底标高为37.88～41.48m。
第四纪晚更新世冲洪积层 (Q3al+pl) :本层连续分布, 厚度5.3～9.70m, 层底标高为29.76～34.52m。粉质粘土 (6) 层、粘土 (6) 1层、粉土 (6) 2层、细中砂 (6) 3层本层分布连续, 层厚度0.70～5.40m, 层底标高为26.42～31.61m。
卵石圆砾 (7) 层本层连续分布, 本层总层厚为4.6～11.6m, 层底标高为17.30～24.71m。
在勘察深度范围内, 存在三层地下水, 分别为上层滞水, 潜水和层间潜水。其中上层滞水补给来源以大气降水、河水、生活污水及管线渗漏为主, 以地面蒸发和越流补给方式排泄为主;潜水与层间潜水则以侧向径流和越流方式补给为主, 以侧向径流和人工抽取方式排泄。
地下水类型结构施工范围内主要为上层滞水。潜水和承压水处于结构底板以下。
上层滞水:本区段含水层为粉细砂 (2) 3层及粉土 (3) 层, 水位标高为45.18～47.80m (水位埋深为4.00～7.00m) , 本层地下水补给来源主要为大气降水、管路渗漏和地面水体的侧向径流补给, 该含水层稳定性差、含水量较小, 主要以蒸发和向下越流补给下层潜水方式排泄, 同时也可以侧向径流形式向下游方向排泄。潜水:区间段含水层主要为卵石圆砾 (5) 层、粉土 (6) 2层透水性好, 水位标高为32.20～33.85m (水位埋深为16.89～19.70m) 该段附近由于本层层底缺失粉质粘土 (6) 层相对隔水层, 致使本层地下水直接向下补给到第三含水层因此出现较大范围水位不连续。该层水补给来源为大气降水补给和侧向径流补给, 以侧向径流和向下越流补给下层承压含水层该层水与地表水有一定的水力联系。承压水:含水层为卵石圆砾 (7) 层及粉细砂 (7) 2层, 本层地下水连续分布, 渗透系数大, 为强透水层, 水位标高为17.05～30.95m (水位埋深为16.49～32.29m) 。含水层主要接受侧向径流补给及越流补给以侧向径流方式排泄地下水流向自西向东, 因受区域性地下水开采和工程降水的影响形成的局部降水漏斗。
3研究内容及方法
由于城市浅埋暗挖法施工存在着较多的风险, 怎样利用手中现有的地质水文资料对工程的施工风险进行预测, 本研究根据现场工程地质条件, 结合土工试验和岩石力学试验结果, 采用数值模拟方法运用国际先进的大型非线性三维数值计算软件FLAC3D, 进行双直-曲线地铁隧道在暗挖施工过程中, 对地表造成的沉降变形进行分析和预测。
数值模拟方法可以人为地控制和改变试验条件, 从而确定单因素或多因素对问题的影响, 试验效果清楚、直观, 试验周期短、成本低、见效快、可视化效果好, 试验可多次重复进行且能保存试验结果, 已得到较广泛地应用。
4 计算模型的建立
4.1 计算模型采用
数值计算的结果的可靠度很大程度上依赖于计算模型的建立, 包括岩土力学参数、本构模型和边界条件等选取的可靠度与合理性。因为地铁隧道要经过的区域地表周边有高大建筑物、机动道路和管线等重要建筑, 综合分析目前施工技术、成本及安全要求, 结合北京地质水文条件、借鉴5号线施工成功经验, 采用浅埋暗挖法进行隧道施工。因此需建立隧道暗挖模型。
建立的隧道暗挖模型中采用八节点六面体单元, 为了在优化网格的同时还能满足计算精度的要求, 将地铁隧道及其周边部分的单元进行加密分布, 总体模型的单元总数为11200, 节点的总数为12488个, 计算总体模型如图2所示。
4.2 本构关系确定
根据现场取样和岩土力学试验结果, 计算中采用莫尔-库仑 (Mohr-Coulomb) 屈服准则判断土体的破坏:
式中, σ1、σ3分别是最大和最小主应力, c, φ分别是粘结力和摩擦角。当fs>0时, 材料将发生剪切破坏。在通常应力状态下, 岩土的抗拉强度很低, 因此可根据抗拉强度准则 (σ3叟T) 判断岩土是否产生破坏。
4.3 力学参数的选取
模拟计算所用岩土参数依据铁道第三勘察设计院所提供的相关资料和现场提供的地质勘查资料而确定, 并参考了其它相似性质岩土材料的土工试验和岩石力学试验的结果, 采用最不利因素地质数据, 如表所示
4.4 监测点布置
根据工程特点及研究问题的需要性, 监测点布置主要分为两个部分:
地表沉降监测点:布置在新开挖四号线的横断面地表相应的位置, 同时纵向在X=0m、3m、7m、17m、25m、33m、43m、46m、50m这九个断面处对应布置, 每个断面布置监测点13个, 则总监测点为13×9=117个。
四号线断面拱顶下沉、拱底隆起及断面收敛监测点:布置在开挖面的拱顶、拱底以及两侧, 同时在纵向X=0m、7m、17m、25m、33m、43m、50m这七个断面处对应布置, 每个断面布置监测点10个, 则总监测点为10×7=70个。
4.5 沉降观测值及分析
在隧道开挖前对监测点用水准仪进行测量, 隧道开挖过程中随时进行监控量测, 待地面沉降趋于稳定, 又对这些点进行测量, 前后两次的高程变化即是地表的沉降值。
5 隧道开挖对地表沉降的影响分析
横断面上不同深度处土体沉降分布曲线如图3所示, 从图中可以看出隧道中心上方的土体沉降随着深度的增加而增加, 而沉降槽宽度逐渐减小, 向隧道轴线位置处集中。这是因为, 根据peck等人的研究, 隧道开挖引起的土体沉降是开挖产生地层损失的原因, 所以不论地表下沉或者地中下沉, 其原因都在于隧道开挖引起的土体损失, 因此损失都为沉降槽面积。
布曲线, 满足peck经验总结, 断面最大沉降值位于四号线轴线正上方处, 且最大沉降值在断面X=0m、X=50m处基本相同, 而在断面X=17.1m、X=32.9m处基本相同, 在断面X=25m处介于二者之间。这主要是因为地表沉降受此处顶部横向管线的影响, 地表最大沉降值在沿着四号线轴线处并不是像普通单一隧道开挖时候一样是均匀分布的。但是地表沉降槽的形状都是一样的, 与Peck经验公式十分吻合。以下是采用origin软件进行高斯曲线拟合的结果: (见图5-图7)
其中曲线拟合公式5-1:
拟合曲线参数R2值越接近于1, 代表拟合曲线与原曲线相关性越高。由上表可以明显看出, 采用高斯曲线对地表沉降槽曲线进行拟合, 是十分正确的, 这也进一步验证了Peck经验总结的正确性。
对比peck公式:, 所以数值模拟沉降槽宽度系数i=w, 则数值模拟断面沉降槽宽度系数为15.5m。而前文根据经验公式预测得到沉降槽宽i≈13m, 可见二者之间存在着一定的差异但总的来说吻合度还是比较高的。产生差异的主要原因应该是由于既有结构物的存在, 阻碍着地层的变形传递, 所以地表沉降发展不同于一般矩形隧道开挖, 表现为沉降槽宽度比按经验公式计算的稍大。
根据Cording (美国) 等人由莫尔-库仑理论推导出W与i满足W=5i的关系, 所以预测地表沉降最大沉降槽宽度为75m, 地表沉降最大值为2.5cm。