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        影響地鐵隧道凈空余量的主要因素分析

        2011-05-04 08:43:14楊再道
        鐵道建筑 2011年9期
        關(guān)鍵詞:凈空區(qū)間斷面

        楊再道,孫 寧

        (中國鐵道科學(xué)研究院,北京 100081)

        地鐵土建工程投資巨大,合理確定地鐵隧道開挖斷面尺寸,對地鐵工程投資有著十分重要的作用。在總結(jié)了北京、上海、廣州、南京等地鐵隧道建設(shè)的基礎(chǔ)上,《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》對不同城市應(yīng)采用的地鐵隧道凈空余量做了規(guī)定,但是未對影響地鐵凈空余量的施工方法、施工質(zhì)量、工程地質(zhì)等因素進(jìn)行分項(xiàng)規(guī)定[1]。在實(shí)際施工過程中,由于凈空余量預(yù)留過大,造成混凝土工程量增加或拱墻背后注漿、回填不密實(shí)的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。因此合理確定隧道開挖斷面,不僅可以起到節(jié)約地鐵工程投資的作用,而且有助于提高工程實(shí)體質(zhì)量。本文結(jié)合沈陽地鐵工程實(shí)例,就影響隧道凈空余量的主要因素進(jìn)行探討。

        1 沈陽地鐵滂黎明挖區(qū)間隧道凈空余量影響因素分析

        1.1 工程概況

        沈陽地鐵一號(hào)線滂黎區(qū)間左線 DK21+485—DK21+710.63區(qū)段為明挖結(jié)構(gòu),隧道斷面為矩形。底板厚600~1 100 mm,頂板厚600~1 000 mm,結(jié)構(gòu)高度6 400~7 300 mm。明挖區(qū)間線路由兩個(gè)矩形結(jié)構(gòu)漸變?yōu)橐粋€(gè)矩形結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)為C30防水混凝土。明挖隧道采用φ800@1 200鉆孔灌注樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu),混凝土等級為C30,樁間掛網(wǎng)噴射混凝土。基坑支撐系統(tǒng)橫撐采用φ600、t=14 mm鋼管。

        滂黎明挖區(qū)間勘察深度范圍內(nèi)的地層結(jié)構(gòu)由第四系全新統(tǒng)人工填筑層,第四系全新統(tǒng)渾河高漫灘及古河道沖積層,第四系全新統(tǒng)渾河新扇沖積層,第四系上更新統(tǒng)渾河老扇沖積層,第四系下更新統(tǒng)冰水沉積相地層組成。

        1.2 凈空余量影響因素分析

        1)滂黎明挖隧道結(jié)構(gòu)變形及位移(表1)

        表1 滂黎明挖隧道結(jié)構(gòu)位移及變形一覽

        2)測量誤差

        《地下鐵道、輕軌交通工程測量規(guī)范》12.4.3規(guī)定,明挖隧道結(jié)構(gòu)邊、中墻模板支立前,應(yīng)按設(shè)計(jì)要求,依據(jù)線路中線放樣邊墻內(nèi)側(cè)和中墻中線位置,放樣允許偏差為±10 mm[2]。從現(xiàn)場施工測量復(fù)核的情況來看,施工單位的測量誤差能控制在規(guī)范要求的范圍內(nèi)。

        3)立模、模板變形誤差

        在明挖區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)施工完成后,施工單位、監(jiān)測單位對隧道斷面誤差狀況進(jìn)行了復(fù)核。為了便于對立模及模板變形誤差進(jìn)行分析,結(jié)合施工現(xiàn)場的實(shí)際情況(圖1),本文在對斷面誤差復(fù)核結(jié)果進(jìn)行分析時(shí)做了以下幾點(diǎn)假設(shè):

        ①由施工測量引起的誤差為±10 mm;

        ②同一斷面各測點(diǎn)誤差的最小值是由于立模誤差引起的;

        ③同一斷面最大誤差與最小誤差的差值是由于模板變形引起的。

        經(jīng)過分析,得出的立模及模板變形誤差結(jié)果匯總?cè)绫?。

        圖1 滂黎明挖區(qū)間模板支架

        表2 滂黎明挖區(qū)間斷面立模及模板變形結(jié)果匯總 mm

        2 影響地鐵隧道凈空余量的主要因素

        2.1 地質(zhì)條件

        隧道橫向位移、豎向位移與地質(zhì)條件關(guān)系密切。上海、南京地區(qū)地質(zhì)條件差,在施工及運(yùn)營過程中地鐵隧道均會(huì)產(chǎn)生較大收斂。黃小平[3]通過研究表明,上海軌道交通2號(hào)線人民廣場站—南京東路站上行區(qū)間隧道,2006年水平徑向收斂變形平均值為44 mm。北方大多數(shù)地區(qū)地質(zhì)條件較好,各類隧道收斂值較小。徐建國[4]通過對分水嶺隧道施工監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析得出,隧道橫向最終收斂值在10 mm以內(nèi)。沈陽地鐵滂黎明挖區(qū)間隧道收斂值為6 mm左右;小滂盾構(gòu)區(qū)間隧道收斂值在10~20 mm之間;滂黎礦山法隧道的初支收斂值在10~20 mm之間。

        2.2 施工測量

        王毅[5]通過理論分析,得出城市軌道交通工程隧道貫通中誤差分配值如表3所示。

        表3 城市軌道交通工程隧道貫通中誤差分配值 mm

        在明挖隧道設(shè)計(jì)、施工過程中,需要考慮到地面控制測量、聯(lián)系測量以及施工測量誤差對隧道凈空的影響。在盾構(gòu)法、礦山法隧道設(shè)計(jì)與施工過程中,需要考慮地面控制測量、聯(lián)系測量、地下控制測量以及施工測量誤差,其中地下控制測量誤差與隧道貫通長度有密切關(guān)系(基本成正比關(guān)系),隧道貫通長度越長該誤差值越大。沈陽地鐵滂黎暗挖段(礦山法施工)隧道貫通長度約400 m,隧道橫向貫通誤差為10 mm;小滂盾構(gòu)區(qū)間長度為1 500 m,隧道橫向貫通誤差為35 mm。

        2.3 施工質(zhì)量

        《地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB50299—1999)對各種工法施工的混凝土結(jié)構(gòu)的允許偏差做了明確規(guī)定(表4)。從我們國家各個(gè)城市地鐵工程施工情況來看,大多數(shù)施工單位的灌注樁垂直度、模板安裝、管片拼裝質(zhì)量距離國家規(guī)范的要求還存在一定的差距(圖2)。

        表4 混凝土結(jié)構(gòu)允許偏差一覽

        圖2 某地鐵工程混凝土灌注樁垂直度偏差情況

        2.4 其它因素

        溫度應(yīng)變大小與環(huán)境溫度差異(施工環(huán)境溫度與將來地鐵的運(yùn)營環(huán)境溫度的差異)有關(guān),溫度差異越大,溫度應(yīng)變也就越大,因此在施工中應(yīng)盡量避免在極端環(huán)境溫度下施工。

        3 結(jié)束語

        地鐵隧道工程凈空余量,與工程地質(zhì)條件、施工質(zhì)量、施工方法等密切相關(guān)。在實(shí)際工作中,設(shè)計(jì)單位可以根據(jù)工程地質(zhì)情況、施工工法、隧道長度等因素合理確定隧道凈空余量。對于沈陽、哈爾濱等地質(zhì)條件好的地區(qū),可以適當(dāng)減少隧道收斂預(yù)留量;對于隧道貫通長度短的盾構(gòu)及礦山法隧道,可以減小地下控制測量誤差的預(yù)留量。施工單位應(yīng)根據(jù)自身實(shí)力,合理選擇隧道開挖斷面,對于明挖區(qū)間隧道,在立模質(zhì)量好的情況下,可以合理減少施工立模誤差預(yù)留量;對于盾構(gòu)區(qū)間隧道,在管片拼裝錯(cuò)臺(tái)小、盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制能力強(qiáng)等情況下,可以合理減少盾構(gòu)機(jī)開挖斷面;對于礦山法施工的隧道,可以根據(jù)地下控制測量誤差的不同,設(shè)計(jì)不同的初期支護(hù)開挖斷面。

        合理確定隧道凈空余量的大小,需要設(shè)計(jì)、施工單位將信息化工作切實(shí)落實(shí)到位。將施工中收集的隧道收斂、測量貫通誤差、模板變形等信息通過分析整理,反過來用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工。只有這樣才能將國家提出的“地鐵工程建設(shè)應(yīng)做到安全、可靠、適用經(jīng)濟(jì)和技術(shù)先進(jìn)”的要求落到實(shí)處。

        [1]中華人民共和國建設(shè)部.GB50157—2003 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2003.

        [2]中華人民共和國建設(shè)部.GB50308—1999 地下鐵道、輕軌交通工程測量規(guī)范[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2000.

        [3]黃小平.地鐵運(yùn)營隧道收斂變形分析[J].城市軌道交通研究,2009(3):55-58.

        [4]徐建國,王復(fù)明.隧道收斂變形監(jiān)測及圍巖特性參數(shù)反演[J].中國公路學(xué)報(bào),2008(5):81-85.

        [5]王毅.城市軌道交通工程隧道施工貫通誤差測量精度設(shè)計(jì)與探討[J].北京測繪,2009(3):3-5.

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        ??? ??? ?? ????? ? ??(斷面)
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