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        淺析城市地鐵暗挖施工中的安全控制

        2018-10-21 12:29:51韓俊杰
        名城繪 2018年9期
        關(guān)鍵詞:城市地鐵控制

        韓俊杰

        摘要:地鐵的施工方法具有不影響交通,不拆遷,綜合成本低,不破壞環(huán)境,支撐隧道結(jié)構(gòu)墻,靈活多變的優(yōu)點(diǎn)。隨著時代的飛速發(fā)展,中國的交通運(yùn)輸業(yè)不斷朝著高標(biāo)準(zhǔn),高技術(shù)發(fā)展的方向努力。特別是與傳統(tǒng)施工技術(shù)相比,大跨度地下開挖技術(shù)在施工方法,參數(shù)設(shè)置和支護(hù)結(jié)構(gòu)方面有更嚴(yán)格的要求,因此對地下鐵路的建設(shè)是必要的。對鐵結(jié)構(gòu)安全質(zhì)量控制的探討具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

        關(guān)鍵詞:城市地鐵;暗挖;控制

        1 車站PBA工法

        地鐵車站的施工受到地質(zhì)條件、地面交通、地下管線及建(構(gòu))筑物、工期等多方面條件的影響。暗挖車站由于具有不影響交通、無管線改移等優(yōu)勢,在國內(nèi)外地鐵車站建設(shè)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。由于車站結(jié)構(gòu)斷面形式復(fù)雜、斷面尺寸較大、地表沉降要求嚴(yán)格,因而在實(shí)際的暗挖工法選取以及施工過程中出現(xiàn)了非常多的問題。

        PBA工法(也稱洞樁法)是近年來在地鐵車站施工中新出現(xiàn)的暗挖工法,該工法綜合了暗挖、明挖和蓋挖法的優(yōu)勢,以結(jié)構(gòu)受力明確,工序轉(zhuǎn)換少,控制地表沉降好等優(yōu)點(diǎn),得到了廣泛認(rèn)可和推廣。

        1.1 PBA洞樁法的原理

        它是地面框架結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)施工方法的有機(jī)結(jié)合(即,基坑支護(hù)樁首先在地面上進(jìn)行,然后從頂部到底部進(jìn)行挖掘,需要支撐以防止基坑變形,框架結(jié)構(gòu)在開挖后從底部到頂部施工)和隱蔽開挖方法,地基基坑施工沒有擋土結(jié)構(gòu)條。在構(gòu)造部件時,保留側(cè)樁用于預(yù)先挖掘的地下隧道。中柱,底梁,頂梁和頂拱一起形成樁,梁,拱支撐框架系統(tǒng),在施工過程中承受外荷載,然后在頂拱和側(cè)樁的保護(hù)下,土體為逐層挖掘,最終由外層形成內(nèi)部結(jié)構(gòu)。永久軸承系統(tǒng)由側(cè)樁和頂拱初始支撐和內(nèi)兩個襯砌組成。

        1.2 PBA工法的工藝特點(diǎn)

        (1)由于采用暗挖法施工,對地面和周邊環(huán)境影響較小,適用于收環(huán)境條件限制無法進(jìn)行明挖施工的地下結(jié)構(gòu)工程。

        (2)本工藝所引起的地面沉降變形相對較小,對保護(hù)暗挖結(jié)構(gòu)附近的地下管線和周邊建筑物的安全有利。

        (3)與其他大跨度暗挖工藝(如中洞法、CRD法等)相比,廢棄工程量相對較少,結(jié)構(gòu)受力條件也好,因此本工藝也相對經(jīng)濟(jì)。

        (4)不受結(jié)構(gòu)跨度和層數(shù)限制,適用范圍較廣,特別適合距橋梁樁基和高層建筑物很近的地下工程的施工。因?yàn)檫厴侗旧砜善鸬礁綦x樁的作用,從而達(dá)到保護(hù)建構(gòu)物安全的目的。

        2 地鐵暗挖施工的不安全因素

        2.1 自然因素

        地鐵開挖施工中導(dǎo)致安全事故的主要自然因素有四個:(1)地質(zhì)條件差。不良地質(zhì)的地下開挖不僅困難,而且風(fēng)險很大。在施工過程中容易引起坍塌,屋頂塌陷,涌水和引水事故。(2)地下水。地下水影響隧道圍巖,使圍巖松動,直接影響地鐵的地下開挖施工。具體來說,地下水首先會軟化周圍的巖石,軟化的圍巖會使地層膨脹,從而在隧道上產(chǎn)生更大的膨脹壓力;軟化的圍巖也使周圍的巖石不穩(wěn)定。承壓水直接影響圍巖的穩(wěn)定性。(3)氣候。氣候是地鐵施工安全事故的重要誘因,已有大量事實(shí)證明。連續(xù)大雨,大雨和其他惡劣天氣將導(dǎo)致土壤松動,造成山體滑坡。(4)地形變形和圍巖不穩(wěn)定。在地鐵開挖施工中,容易引起地層擾動,引起地層巖石顆粒的變化,甚至引起地層的變化和破壞。(5)發(fā)生不均勻沉降。在地鐵的地下開挖過程中,地層巖石的應(yīng)力變化很大,容易導(dǎo)致不均勻沉降,嚴(yán)重的地面塌陷或隆起。

        2.2 人為及施工因素

        2.2.1 地質(zhì)勘探工作不到位

        為保證地鐵暗挖施工的安全,在施工之前必須對施工工程所在及周邊的工程和水文地質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確無誤的勘探。隨著我國近年來基本建設(shè)的快速發(fā)展,導(dǎo)致地質(zhì)勘探工作工作數(shù)量大大增加,以致為了完成任務(wù),有些勘探會減縮勘探工期或者刪簡勘探內(nèi)容。由此得出的勘探結(jié)果必然達(dá)不到細(xì)和準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn),最終還會影響地鐵暗挖施工的安全。

        2.2.2 缺乏長期規(guī)劃和科學(xué)合理的設(shè)計(jì)

        在進(jìn)行基本建設(shè)時,國家一而再再而三地強(qiáng)調(diào)“科學(xué)發(fā)展、合理規(guī)劃和建設(shè)”,可是各個城市在實(shí)際的建設(shè)工作中卻沒有很好地做到這一點(diǎn),普遍出現(xiàn)換領(lǐng)導(dǎo),規(guī)劃也隨之更換的現(xiàn)象。

        2.2.3 工程轉(zhuǎn)包

        在我國基本建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)中,大型項(xiàng)目的建設(shè)過程通常是這樣進(jìn)行的:公開招標(biāo)公告是由需求方向公眾發(fā)布的,招標(biāo)通常是大規(guī)模的建筑企業(yè)或承包商。但這些企業(yè)在中標(biāo)后已完成項(xiàng)目,而其他企業(yè)則已轉(zhuǎn)包給其他企業(yè)。在實(shí)踐中,工程分包是非常有害的。在分包過程中,有些單位將承包工程分包給其他單位,造成“分包,逐層剝離”現(xiàn)象,最終項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)際成本大大降低,導(dǎo)致嚴(yán)重的偷工減料。

        3 暗挖施工技術(shù)的安全控制要點(diǎn)

        3.1 防止土石方坍塌

        在地鐵車站的施工過程中,施工單位務(wù)必要將地質(zhì)超前預(yù)報做好,定期總結(jié)、定期匯報;同時,要制定出周全、詳細(xì)的施工方案、地質(zhì)勘察報告及地質(zhì)剖面詳圖,務(wù)必要確保不會出現(xiàn)土石方坍塌的事故。此外,為了對圍巖體的變化趨勢進(jìn)行及時預(yù)測,要做好掌子面量測工作。

        3.2 避免出現(xiàn)模板倒塌事故

        模板材料及其支撐材料必須符合施工強(qiáng)度和剛度,并保證其位置,形狀和尺寸的正確性。為了避免模板在裝載后下沉或變形,支撐模板的基礎(chǔ)應(yīng)具有較大的支撐面積和堅(jiān)固的基礎(chǔ)。同時,應(yīng)在支撐系統(tǒng)工程和安裝模板中安裝臨時固定裝置,以避免翻倒模板。值得注意的是,為了確保施工過程的質(zhì)量和數(shù)量,有必要在下一個施工過程之前檢查先前過程的接受程度。

        3.3 地層沉降的控制

        地層沉降的控制可分為以下四個步驟:(1)采用PBA法挖掘的小導(dǎo)隧道太多,容易發(fā)生地層沉降問題。因此,應(yīng)在施工期間合理安排小型引水隧洞的開挖順序,對控制地層沉降起著重要作用。(2)在進(jìn)行兩個襯里時,應(yīng)拆除臨時支撐。同事們,在以前的混凝土施工環(huán)節(jié)中達(dá)到70%以上的設(shè)計(jì)實(shí)力,可以進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。(3)在地鐵站的兩種襯砌選擇方法中建造兩個拱頂襯砌。由于沒有封閉的兩個襯砌結(jié)構(gòu),很容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。因此,需要在中跨拱的第二襯砌中設(shè)置中間鋼拉桿,在側(cè)跨拱的第二襯砌中設(shè)置臨時垂直支撐,以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。(4)車站施工的主要承載結(jié)構(gòu)為初期支撐。

        4 結(jié)語

        隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,全國城市基礎(chǔ)設(shè)施投資將繼續(xù)快速增長。地鐵作為一種新的交通方式,在中國大中城市建設(shè)中受到越來越多的關(guān)注,并得到了廣泛的應(yīng)用。

        參考文獻(xiàn):

        [1]魏中云,王世軍,葉海濱.地鐵隧道大截面暗挖施工工藝及風(fēng)險控制[J].《建筑技術(shù)》,2014,45(9):774~776.

        [2]林寶玉.復(fù)雜條件地鐵車站淺埋暗挖施工關(guān)鍵技術(shù)[J].國防交通工程與技術(shù),2012(S1).

        (作者單位:中鐵七局集團(tuán)西安鐵路工程有限公司)

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