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        暗挖淺覆土大斷面隧道開(kāi)挖施工工法研究

        2018-02-01 14:39:10蘭振忠
        關(guān)鍵詞:施工

        蘭振忠

        摘 要:地下隧道施工過(guò)程中,對(duì)于地層的擾動(dòng),原有土體的狀態(tài)失去平衡、對(duì)隧道的沉降與收斂造成影響。對(duì)區(qū)間隧道在施工中必須以嚴(yán)格控制沉降、防止坍塌為目的。若遇覆土較淺地帶、穩(wěn)定性較差土質(zhì),開(kāi)挖極易造成塌方、涌水、地表沉降等情況,造成地面塌陷。施工中確保淺覆土地帶施工的安全穩(wěn)定,核心是拱頂圍巖的固結(jié)控制。為保證隧道施工中的安全穩(wěn)定,通常采用井點(diǎn)降水或洞內(nèi)預(yù)加固堵水等措施為地鐵施工提供良好的條件。長(zhǎng)春地鐵1號(hào)線05標(biāo)段,位于長(zhǎng)春市交通最繁華地帶,場(chǎng)地條件無(wú)法滿足明挖施工,并橫通道下穿主干道人民大街,最淺覆土只有4m,在開(kāi)挖施工中,拱部處于雜填土及粉質(zhì)黏土底層,土層地質(zhì)較差,對(duì)開(kāi)挖施工造成一定難度。該工程為暗挖區(qū)間左右雙線隧道,在區(qū)間右線南端設(shè)有235m停車(chē)線大斷面,在停車(chē)線大斷面施工前,左線臨近準(zhǔn)斷面已開(kāi)挖形成。采用本工法施工,可防止地表沉降、土體坍塌,確保了施工安全。

        關(guān)鍵詞:地表沉降;結(jié)構(gòu)安全;注漿;風(fēng)險(xiǎn)控制

        中圖分類(lèi)號(hào):U45 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        1 大斷面開(kāi)挖施工工藝

        大斷面采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施作,分6步開(kāi)挖支護(hù)并留核心土,上下導(dǎo)洞步距長(zhǎng)度3m~5m,兩側(cè)邊導(dǎo)洞步距長(zhǎng)度錯(cuò)開(kāi)10m~15m,邊導(dǎo)洞與中導(dǎo)洞步距長(zhǎng)度錯(cuò)開(kāi)10m~15m。人工短進(jìn)尺開(kāi)挖,每循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺0.5m,自卸三輪車(chē)運(yùn)輸,電動(dòng)葫蘆提升至地表渣土場(chǎng)。

        2 風(fēng)險(xiǎn)因素

        (1)地下管線密集、滲水嚴(yán)重、空洞水囊等不良地質(zhì)多。

        (2)地質(zhì)條件差、存在眾多滲水通道、片土、塌方頻繁、地表沉降異常。

        (3)左右線間距隧道小、開(kāi)挖周邊土體擾動(dòng)大。

        (4)覆土淺、地表交通頻繁。

        3 施工控制措施

        3.1 停車(chē)線大斷面拱部150°范圍內(nèi)管棚

        南繁區(qū)間停車(chē)線段隧道覆土薄,拱頂位于②2和②3層,圖紙偏軟,工程地質(zhì)性質(zhì)較差,且現(xiàn)有若干市政管線及不明管溝,為確保后期區(qū)間隧道施工安全,開(kāi)挖前利用橫通道與管棚室在大斷面拱部搭設(shè)管棚,管棚打設(shè)為拱部150°范圍,環(huán)向間距0.4m,管棚位置為拱部開(kāi)挖輪廓線外0.2m,打設(shè)角度1°,管棚為無(wú)縫鋼管,管徑108mm,t=8mm。 鋼管間距中至中40cm。鋼管軸線與襯砌外緣線夾角為1°。鋼管施工誤差徑向不大于20cm,相鄰鋼管之間環(huán)向不大于10cm。(管棚具體布設(shè)見(jiàn)管棚施工方案)

        3.2 停車(chē)線段左右線間夾雜土體加固措施

        (1)具體加固措施

        南湖大路站~繁榮路站區(qū)間右線停車(chē)線段斷面類(lèi)型較多,斷面跨度大,左右線間距小。前期區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)斷面開(kāi)挖過(guò)程中由于場(chǎng)地隨處土層軟弱,雜填土松散且自穩(wěn)性差,同時(shí)存在較多空洞及水囊,土體極易片幫、坍塌和地表異常沉降,地表沉降變形嚴(yán)重超標(biāo),而右線大斷面區(qū)間自身開(kāi)挖跨度更大,覆土更淺,周邊土層也可能被臨近前期左線標(biāo)準(zhǔn)礦山法開(kāi)挖擾動(dòng),對(duì)現(xiàn)有停車(chē)線影響范圍的已施工左線隧道內(nèi),從左線小斷面區(qū)間對(duì)區(qū)間夾雜土體進(jìn)行加固,其中當(dāng)左右線間距小于或等于5m時(shí),夾雜土體全部加固;當(dāng)左右線間距大于5m時(shí),只對(duì)臨近小斷面區(qū)間隧道5m范圍土體進(jìn)行加固。

        (2)左右線間土體加固施工工藝

        注漿孔由左線靠近右線一側(cè)180°范圍內(nèi)打設(shè),注漿孔縱向及環(huán)向間距均為750mm,利用左線隧道初支作為止?jié){墻。每環(huán)開(kāi)始注漿前,由測(cè)量班在左線初支導(dǎo)洞側(cè)壁處放孔位點(diǎn),依據(jù)測(cè)量孔位點(diǎn)布設(shè),開(kāi)始鉆進(jìn)注漿管孔位。漿液采用單液水泥漿,并可根據(jù)地層條件添加調(diào)節(jié)漿液凝結(jié)時(shí)間和可注性的外加劑,水泥漿液水灰比1︰1,具體配合比可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)先期試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。縱向及環(huán)向間距均為0.75m。深孔注漿擴(kuò)散半徑R=0.8m。對(duì)深孔注漿壓力為0.4MPa~0.6MPa。注漿后土體無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不低于0.5MPa。

        3.3 繁榮路站北端管棚室范圍左右線注漿加固措施

        繁榮路站北端管棚室范圍(車(chē)站北端10m范圍區(qū)間)內(nèi)區(qū)間土體進(jìn)行注漿加固,加固平面范圍及剖面范圍間下圖。在開(kāi)挖過(guò)程中,加固區(qū)由現(xiàn)行施工的小斷面區(qū)間隧道內(nèi)完成。根據(jù)加固土層與既有左線區(qū)間上下掌子面的位置,分別采用在區(qū)間側(cè)墻徑向注漿(普通小導(dǎo)管注漿)或從掌子面斜向注漿(超前深孔注漿)。為防止注漿過(guò)程中漿液壓力過(guò)大從掌子面溢出,對(duì)已開(kāi)挖左右線暗挖掌子面進(jìn)行封堵處理,在既有格柵中布置水平型鋼(型鋼采用16a,豎向間距為500mm),堵頭后采用Ф32小導(dǎo)管全斷面注漿,斷面為L(zhǎng)=1000@1500×1500梅花形布置,小導(dǎo)管端部要與型鋼或連接筋焊接。型鋼架堵頭鋼架現(xiàn)場(chǎng)焊接完成后,內(nèi)設(shè)鋼筋,外層設(shè)鋼筋網(wǎng),鋼筋網(wǎng)及鋼筋連接好后,及時(shí)噴射C20混凝土封堵(封堵厚度30cm)。

        右線停車(chē)線段兩個(gè)導(dǎo)洞封閉后,在底板及兩導(dǎo)洞中間土體進(jìn)行注漿加固,加固采用Ф32小導(dǎo)管,L=1000mm,間距1.5m,梅花形布置,導(dǎo)洞孔位由測(cè)量班放線確定。漿液采用單液水泥漿,泥漿液水灰比1:1??v向及環(huán)向間距均為0.75m。深孔注漿擴(kuò)散半徑R=0.8m。對(duì)深孔注漿壓力為0.4MPa~0.6MPa。注漿后土體無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不低于0.5MPa。

        3.4 停車(chē)線段軟弱土層加固及下穿管線保護(hù)措施

        (1)軟弱土層加固措施

        對(duì)于拱頂進(jìn)入到②2土層的停車(chē)線斷面,利用拱部管棚的間隙斜向上打設(shè)雙排超前小導(dǎo)管進(jìn)行注漿加固,環(huán)向間距400mm,縱向每榀打設(shè),其中內(nèi)排30°打設(shè),L=8m,外排打設(shè)45°,L=6m,環(huán)向加固為拱部150°范圍,加固土體厚度為拱部上方4m土層厚度,漿液類(lèi)型采用水泥-水玻璃漿液,小導(dǎo)管擴(kuò)散半徑R=0.4m,其余參數(shù)同區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)斷面。對(duì)于②3土層,根據(jù)開(kāi)挖過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)施工情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)處理。

        對(duì)于掌子面范圍的②2土層打設(shè)小導(dǎo)管進(jìn)行水平注漿加固土層,水平注漿范圍依據(jù)地質(zhì)平面圖,②2層分布范圍進(jìn)行注漿,掌子面鉆孔間距0.6m×0.6m,梅花形布置,注漿單個(gè)循環(huán)長(zhǎng)度為4m,下個(gè)循環(huán)咬合1m,漿液類(lèi)型采用水泥-水玻璃雙液漿,小導(dǎo)管擴(kuò)散半徑R=0.4m,其余參數(shù)同區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)斷面。

        (2)停車(chē)線段垂直或斜向下穿市政管線處理措施

        在距離管線中心線5m處即通過(guò)從拱頂管棚的間隙進(jìn)行斜向深孔注漿對(duì)管線下方土體進(jìn)行加固,環(huán)向加固為拱頂150°范圍,加固土體厚度為拱頂上下各1m范圍內(nèi)土層,超前深孔注漿單個(gè)循環(huán)長(zhǎng)度為5m,下一個(gè)循環(huán)咬合1m(若連續(xù)穿越可多個(gè)循環(huán)打設(shè),若一定區(qū)域內(nèi)只有單根管線,只需一個(gè)循環(huán)即可),漿液類(lèi)型采用水泥-水玻璃雙液漿,深孔注漿擴(kuò)散半徑為R=0.8m;其他深孔注漿參數(shù)參見(jiàn)附圖2和3;由于區(qū)間拱頂距離管線較近,施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制注漿壓力,避免破壞管線。

        3.5 臨近停車(chē)線段標(biāo)準(zhǔn)斷面鋼架設(shè)臨時(shí)支撐

        在停車(chē)線大斷面施工前提前在其影響范圍的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間斷面內(nèi)架設(shè)門(mén)字形鋼架臨時(shí)支撐,暫定每隔4榀(即3m)架設(shè)一環(huán)。

        臨時(shí)支護(hù)型鋼采用I22a工字鋼,支撐架之間節(jié)點(diǎn)采用鋼板螺栓連接,連接鋼板采用10mm厚鋼板,與既有初支格柵可靠連接,無(wú)需設(shè)連接筋、鋼筋網(wǎng)以及噴射混凝土,后期若監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定或需澆筑二襯結(jié)構(gòu)時(shí)即可拆除。型鋼拱架與原有初支導(dǎo)洞格柵連接處,須提前鑿除混凝土,焊接連接鋼板。

        參考文獻(xiàn)

        [1]李軍.注漿加固技術(shù)在地鐵隧道結(jié)構(gòu)沉降處理中的應(yīng)用研究[D].華南理工大學(xué),2013.

        [2] CECS 370:2014,隧道工程防水技術(shù)規(guī)范[M].重慶:重慶出版社,2014.

        [3]Q/CR 9247-2016,鐵路隧道工程風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)規(guī)范[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2016.

        [4]DG/TJ08-2128-2013,軌道交通及隧道工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)施工技術(shù)規(guī)范[S].endprint

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