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地鐵區(qū)間隧道淺埋暗挖技術(shù)探索

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地鐵區(qū)間隧道淺埋暗挖技術(shù)探索

淺埋暗挖法施工特點(diǎn)

(1)城市地鐵所處地段周邊建筑、交通及地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜,通常需要選取重要有代表性的結(jié)構(gòu)物及地質(zhì)地段進(jìn)行工程試驗(yàn)段,通過對試驗(yàn)段的研究與分析,取得相應(yīng)的數(shù)據(jù)來指導(dǎo)地鐵隧道的設(shè)計(jì)與施工。(2)淺埋暗挖隧道施工開挖會對地表產(chǎn)生影響,必須采用超前加固改良地層和適當(dāng)?shù)拈_挖方法,設(shè)置剛性支撐防護(hù)措施,有效地控制坍塌和地表沉降,減少對地面的影響,對城市地面交通的干擾,避免大量拆遷。(3)淺埋暗挖法適合于各種斷面形式(單線、雙線及多線、車站等)和變化斷面(過渡段、多層斷面等),具有高度的靈活性。(4)與明挖法相比,淺埋暗挖法避免了大量拆遷,減少了對城市交通的干擾。與盾構(gòu)法相比,淺埋暗挖法在較短的開挖地段比較經(jīng)濟(jì),并且能適應(yīng)斷面的變化。

淺埋暗挖法施工要點(diǎn)

淺埋暗挖法施工原則是:管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測。這是淺埋暗挖法施工的十八字方針原則,在施工施工中需注意以下幾點(diǎn):

預(yù)加固和處理淺埋暗挖法施工的基本條件是開挖面土體穩(wěn)定。當(dāng)開挖土體難以達(dá)到需要的穩(wěn)定時,必須采用地層的預(yù)加固和處理,提高開挖面土體的自穩(wěn)能力。常用的預(yù)加固和處理措施有管棚超前支護(hù)、超前小導(dǎo)管注漿。并且根據(jù)實(shí)際情況,可以單獨(dú)使用,也可以配合使用。

開挖與支護(hù)根據(jù)開挖面土體的自穩(wěn)能力和隧道斷面大小,可以選用短臺階法開挖,或帶臨時仰拱的長臺階法開挖。常用的初期支護(hù)時鋼筋格柵、鋼筋網(wǎng)和噴混凝土。

監(jiān)控量測監(jiān)控量測是淺埋暗挖法施工中的必不可少的環(huán)節(jié)。地表位移、拱頂下沉、隧道周邊收斂等量測項(xiàng)目常被選為監(jiān)控量測的必測項(xiàng)目,而土壓力、土體位移、支護(hù)應(yīng)力等可作為選測項(xiàng)目。

淺埋暗挖法在地鐵施工中的應(yīng)用

深圳某地鐵區(qū)間,長336m段穿越一流塑狀淤泥質(zhì)地層,該地層既有高壓縮性,高靈活性,強(qiáng)度低,易產(chǎn)生蠕動,地下水豐富,又極難排水疏干,圍巖基本無自穩(wěn)能力等特點(diǎn)。地鐵有近100m段穿越地面樓群,該樓群為2~7層的房屋,均為20世紀(jì)70~80年代建筑,基礎(chǔ)均為條基,抵抗基礎(chǔ)不均勻沉降能力低。各辦公營業(yè)樓和居住大樓不能搬遷,須維持正常經(jīng)營與居住。在繁華商業(yè)中心無法采用房屋搬遷后再用明挖的方法,又因區(qū)間規(guī)模較小,軟-流塑地層區(qū)段短,采用盾構(gòu)法施工極不經(jīng)濟(jì)。在這種惡劣環(huán)境下采用特殊技術(shù)處理,成功地修建了建筑樓群下軟-流塑狀淤泥質(zhì)地層中的城市地鐵隧道

確定地面建筑的允許地表沉降以《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的允許不均勻沉降為基礎(chǔ),結(jié)合隧道工程本身特點(diǎn),據(jù)地面沉降曲線規(guī)律和地面樓房狀態(tài)和強(qiáng)度現(xiàn)狀,確定了該工程樓房地基基礎(chǔ)允許的地表沉降值為30mm。

雙排小管棚超前預(yù)支護(hù)方案本工程可供選擇的預(yù)支護(hù)方案有大、小管棚結(jié)合超前預(yù)支護(hù),水平旋噴拱棚超前預(yù)支護(hù)和水平凍結(jié)超前預(yù)支護(hù)等方案。經(jīng)過各方案的造價、控制地表沉降的效果、技術(shù)的可行性及可靠性、工棚、施工難易程度及對環(huán)境的影響等指標(biāo)進(jìn)行定量和定性分析,以多目標(biāo)模糊決策理論,進(jìn)行了預(yù)支護(hù)方案的多目標(biāo)優(yōu)化決策,最后確定以雙排小管棚相結(jié)合作為該工程的超前預(yù)支護(hù)方案。雙排小導(dǎo)管,采用直徑42mm鋼管,環(huán)向間距20cm,導(dǎo)管長3m,搭接長度1m,如圖1雙排小導(dǎo)管超前支護(hù)環(huán)向布置圖,圖2雙層小導(dǎo)管注漿縱向布置圖。導(dǎo)管注漿材料采用42.5級普通硅酸鹽水泥-水玻璃雙漿液,水玻璃濃度為25~35Be°,模數(shù)2.6,水泥漿水灰比0.8:1~1:1,水泥漿與水玻璃體積比1:1。工程實(shí)踐證明,雙排小導(dǎo)管注漿加大了圍巖固結(jié)體范圍,增大了預(yù)支護(hù)拱棚的厚度,實(shí)現(xiàn)了圍巖的穩(wěn)定;同時操作方便,工法成熟,工藝簡單,工效高,工期短,造價低。發(fā)揮了雙排小導(dǎo)管預(yù)支護(hù)的優(yōu)點(diǎn),形成了軟-流塑狀淤泥質(zhì)地層下有效、可靠的預(yù)支護(hù)形式。

軟-流塑狀淤泥質(zhì)地層注漿加固軟-流塑狀地層具有高壓縮性、高靈敏度、強(qiáng)度低、易產(chǎn)生蠕動、地下水豐富、孔隙率底、透水性差的特點(diǎn)。而在該淤泥質(zhì)粉土層中,傳統(tǒng)的滲透性注漿機(jī)水泥注漿材料可注性差,注漿效果難以保證。根據(jù)本工程的特點(diǎn),進(jìn)行了大量的注漿材料的選擇和配合比室內(nèi)試驗(yàn),選擇水玻璃、水泥漿、外加劑(Gs劑、P劑、DHP劑,俗稱酸)以一定比例摻和,配成無收縮性的注漿材料,以高壓劈裂分段后退注漿方式進(jìn)行圍巖加固注漿,注漿有效擴(kuò)散半徑0.50m,形成了注漿孔周邊滲入和壓密的漿液固結(jié)體以及較大范圍的漿脈固結(jié)體,有效地加固了圍巖,疏干了地下水,穩(wěn)定了掌子面,減少了地表沉降量。

系統(tǒng)完整的信息化施工施工中專門由第三方監(jiān)測,制定了科學(xué)嚴(yán)密的安全量測實(shí)施計(jì)劃,在本段施工過程中,針對軟-流塑地層高壓縮性、地面建筑物密集的一些施工難點(diǎn),共布置了近1000個測點(diǎn)進(jìn)行了地表沉降、拱頂沉降、凈空收斂等量測項(xiàng)目的監(jiān)測,收集了大量的監(jiān)測資料,及時掌握了各過程中的動態(tài),有效地指導(dǎo)和控制了施工過程,保證了施工及地面建筑物和管線的安全。

結(jié)束語

隨著城市軌道交通建設(shè)的發(fā)展,淺埋暗挖技術(shù)在我國城市地鐵施工中得到了廣泛的應(yīng)用。淺埋暗挖法能夠有效節(jié)約地面空間,減少建筑物的拆遷、避免較大的交通導(dǎo)流,可以充分利用地下空間,適用地層范圍較廣,施工方法成熟,經(jīng)濟(jì)效果好。隨著新工藝、新材料、新型施工機(jī)械和理論研究的不斷進(jìn)步,淺埋暗挖技術(shù)必將得到更大的發(fā)展。

作者:鄧本舉單位:中鐵五局路橋工程有限公司

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