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城市地铁浅埋暗挖隧道地层沉降分析与控制论文
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篇1：城市地铁浅埋暗挖隧道地层沉降分析与控制论文
城市地铁浅埋暗挖隧道地层沉降分析与控制论文
摘 要结合深圳地铁一期工程第六标段科华区间暗挖隧道工程实例,分析了软弱富水地层的沉降特性和引起地层沉降的原因,根据沉降原因提出了严格执行“十八字方针”、适度排放地下水、讲究开挖施工方法等控制对策,为软土地层进行城市地铁暗挖隧道有效控制沉降提供借鉴。
关键词地铁 浅埋隧道 暗挖隧道 沉降控制
1 引言
随着城市建设的迅猛发展,地面空间压力越来越大,为解决城市交通、停车、贸易、通讯、供水、供电等工程项目占地的重大难题,城市隧道及地下空间将被大力开发与利用。任何地下工程的开挖施工,无论其埋深大小,均将扰动地下土体,地表面必将发生或大或小的沉降。而城市地铁隧道其埋深均较浅,如不根据地表环境保护要求,分析引起沉降的主要因素,并采取适当措施加以控制,则将危及地面建筑物的安全,危及城市道路、管线的安全。现根据深圳地铁一期工程施工情况,分析城市浅埋暗挖隧道沉降的主要特性、引起沉降的主要因素,提出采取的控制措施,供类似地质暗挖隧道参考。
2 地层沉降的特性
深圳地铁一期工程全长19.47双正线km,共设车站17座,除4个区间采取盾构施工外,其余区间均为暗挖施工,根据监测资料汇总分析,区间隧道开挖对地层沉降的影响具有以下特性。
(1) 地表沉降值大于隧道拱顶下沉值
在深圳地铁一期工程施工中,沿线地表沉降值普遍较大,特别是洞顶有砂层的地段,沉降值一般为100～200mm,个别点达250mm以上;而洞内拱顶沉降值相对较小,最大100mm左右,洞内周边收敛值不超过10mm。
(2) 开挖对地表影响范围大
隧道开挖引起地表沉降范围大。从监控量测资料看,开挖引起地表沉降纵向、横向范围较大,一般超过开挖两侧边缘约30～40m的地面出现沉降裂缝,在砂层地段甚至更远。
(3)支护成环后土体达到稳定所需的时间较长
从深圳地铁施工情况看,隧道初期支护闭合成环后,其拱顶及地表仍有一定下沉,一般持续40d左右沉降基本结束。待结构二次衬砌施作完成后,才完全稳定。
(4)隧道开挖超前影响范围小于其滞后影响范围
按可比下沉值比较,开挖超前影响范围一般约在30m左右;而对后方影响范围较大,唯有二次衬砌完成后,隧道结构才趋于稳定。
3 地层沉降的原因分析
(1) 地层土体特性的影响
隧道力学理论认为,浅埋暗挖隧道上覆地层已无自承载能力,荷载应全部由隧道结构来承担。但实践表明,不仅土层,即使是干砂,地层仍能形成自然载拱。深圳地铁隧道上覆土是海冲击层,空隙比较大,若保持最优含水量时,为极硬土性质,失水后易造成超固结,引起较大沉降;隧道开挖扰动后,引起开挖周边土体松弛变形,出现潜在坍滑区,尤其在砂层地段,坍滑现象会更严重。土的特性决定了地表影响范围大,地表下沉值大于隧道拱顶下沉值,特别在砂层、砾砂层段表现更为突出。
(2) 地下水的影响
地铁隧道一般处在地下水位以下,开挖排水后地下水不断渗出,形成多道渗水通道,使地层持续失水,土层空隙及节理裂隙固结收缩,引起地表超前、超大范围沉降。从深圳地铁施工监测情况看,地层持续失水是引起地表沉降最根本、最主要的原因。
(3) 地层应力释放
由地层的收敛约束特性可知,随地层位移的增大,上覆地层施加到隧道结构上的荷载将减小。最佳支护概念就是在允许地层产生稳定的位移条件下,使支护结构所受的力最小。城市地铁隧道,尤其是浅埋暗挖隧道,为保证地表的变形得到控制,原则上不允许地表出现超越规定值的下沉而换取最佳支护,地层预加固与及时支护且封闭成环是超浅埋暗挖隧道的关键。
多孔介质土且具潜在坍滑面的地层,随地表下沉、地层应力的释放,坍滑面会渐次产生,伴随着地表大范围下沉,沉降槽宽度及下沉量均较大。可见,控制地层应力释放度是解决下沉及波及范围的关键。
(4) 隧道作用的叠加影响
实践表明,已衬砌的隧道,当两隧道的中心线距>2.5D(D为隧道宽度)时,两隧道之间的相互作用减弱,但若中心线距≤2D时,则其相互作用明显。对未衬砌隧道,当两隧道中心线距为5D时,可不考虑相互作用,但中心线距≤3D时,则必须考虑其相互作用影响。很明显,若两平行隧道间距小,两隧道同时开挖对地层的扰动要大于单一隧道的开挖,会造成地层的突然松弛,出现大的和持续不断的沉降。两隧道的相互作用会使地表沉降有叠加效应,因此在左右线间距一定的情况下,增大两隧道的相对开挖距离是减少其叠加作用影响的关键。
(5) 施工方法
城市地铁隧道开挖常用的工法中,台阶法是引起地表下沉最为严重的一种施工方法,但因其操作简单,成本低,只要措施得当,一般可满足地表沉降要求。国内外区间单线隧道施工多采用台阶法。但台阶法也多种多样,需根据不同的断面形式及地层条件谨慎选取。
应用台阶法的关键是要保证开挖工作面的稳定。软弱地层尤其是渗水较大的地层,台阶长度不可过短。此外,尚需采取环形开挖留核心土,并施加辅助工法等措施。
台阶法的理论与实践表明,软弱地层台阶长度不宜小于5～6m,若涌水严重,山岭隧道普遍采用的2～4m超短台阶应杜绝应用。一般而言,台阶长度愈长,工作面前方土体对工作面的挤压流动会愈小,工作面愈稳定。另一方面,在软弱地层采用台阶法时,应充分领悟“浅埋暗挖”的精神实质即早封闭理念,一般多在上台阶底部增设临时仰拱,使上下台阶及早各自闭合成环。
(6)开挖进尺的影响
开挖进尺的大小实质上是工作面无支护空间的大小,其值决定着地表下沉及拱顶沉降,也影响开挖面的稳定性。
软土隧道工作面难以自稳,因而必须支撑。研究表明,开挖时工作面需支撑的压力并不大,仅10MPa就足以使工作面短期内自稳,使开挖顺利进行;另外,稳定开挖工作面的支撑力与上覆土层的厚度以及土体的密度几乎没有什么关系,与隧道的直径呈线性关系。法国的研究表明,如果工作面无支护距离小于0.2D,对稳定工作面开挖的支撑力无特别要求,但若超过此值,则无支护空间要求的稳定工作面开挖的支撑力就要变大,否则工作面就会失稳。软弱地层、浅埋暗挖法施工的地铁隧道,开挖进尺的控制十分重要,应分析研究,有目的地控制。
(7)工作面的推进速度
沉降具有时空效应。工作面推进速度的加快,意味着各工序时间的`缩短,隧道开挖裸露的空间亦小,其存在的时间亦短,利于控制地层变位的调整。
(8)初期支护刚度
大刚度支护是控制地表下沉的有效措施,尤其是对浅埋暗挖隧道。在总刚度一定的条件下,地层刚度小,势必要增大初期支护的刚度。复合式衬砌结构,根据设计的荷载分配,一般结构二次衬砌不承担施工期荷载,但根据实际施工及有关监测资料,初期支护后至地表达到稳定的时间较长,唯有二次衬砌后,隧道及地表才完全稳定。因此,适当提高初期支护刚度对稳定地层是有好处的。
4控制地层沉降的对策
地表下沉是多因素的综合作用。在地层条件一定的情况下,合理的设计与巧妙的施工乃是控制地表下沉的最为关键的手段。针对上述原因分析,提出以下控制对策供参考。
(1) 领会并严格执行“十八字方针”
浅埋暗挖法是在城市地铁隧道施工历经多地区实践基础之上提出的具有我国特色的软土隧道施工方法。它的精神实质及要领都融合在这十八字方针里―――“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”。
“管超前”不仅仅是简单地利用小导管等进行超前预加固支护,其加固效果与小导管直径、长度、间距、安设角度、搭接长度以及浆液等都有关系;“短开挖”不是指台阶长度短,而是指控制循环进尺,少扰动地层,开挖范围小且留核心土;“快封闭”不仅仅是指全断面及早封闭,在分部开挖中,每一分部开挖面也应能尽快封闭。
总之,城市地铁隧道施工,要很好地控制地表下沉,必须深入领会十八字方针,在施工中认真贯彻落实。
(2)适度排放地下水
地下水的排放无疑会使上覆地层尤其是隧道工作面附近地层的强度增加,刚度变大。但对于砂层、砾砂等特殊地层,过度抽排地下水,会使上覆多孔介质土层超固结,反而引起地表大范围沉降。因此,在能保证工作面稳定、能保证正常开挖的条件下,应尽量减少地下水的抽排,可根据情况采取止水帷幕或旋喷桩等阻断地下渗水通道,采取地表或洞内注浆措施封堵部分地下水;采取地表或洞内降排水时,尽量缩短抽排时间,掌子面开挖过后及时停止;采取断面注浆、喷混凝土等措施稳定工作面;根据具体地层条件,及时调整小导管、格栅支护参数、注浆参数,确保注浆效果。
(3)确定适合地层条件的施工方法
为有效控制地表沉降,台阶法应预留核心土,台阶长度应根据地层条件确定,地层愈软,台阶长度愈长;为使开挖各分部早闭合,上台阶一般应增设临时仰拱,特殊地段上台阶拱脚处应架设钢支撑喷混凝土作托梁,实践表明,采用该方法施工,拱顶及地表下沉明显减缓。
(4)拉开左右线隧道的开挖距离
两隧道的中心线距≤3D时,两隧道的开挖对地层沉降会有叠加影响。软弱围岩其沉降影响范围大,建议两工作面的开挖距离控制在30m以上。
(5)缩短开挖进尺
城市地铁尤其是软弱地层隧道,开挖进尺应尽量小。根据实践经验,建议每循环进尺取断面开挖宽度的0.1倍。
(6)加快工作面的推进速度
工作面速度的加快,意味着各工序施工时间的缩短,地层应力的释放得到有效控制,地层内部的变位调整也将减小。
(7)增大初期支护刚度
初期支护施作后,本身有一个徐变过程。超前支护,一般采取增大小导管直径、减小布置间距、严格注浆等措施加强;钢格栅,在间距一定时,宜增大主筋直径,增大支护初期刚度,以控制沉降。
(8)合理安排二次衬砌时间
孔隙水的调整所产生的附加应力是一个漫长的递增过程。软弱富水地层,随着渗排水,地表大范围沉降,初期支护的刚度与地层刚度的相互作用会愈来愈强,因此,软土隧道应及时施作二次衬砌。深圳地铁隧道的实践表明,二次衬砌施作后,地层变位趋于稳定。
5 结论
地表下沉是多因素的综合作用,在地层特性一定的条件下,尽量采取措施,做到设计、施工与地层的耦合至关重要。
软弱围岩条件下进行地铁暗挖隧道施工,水是施工的大敌,如何有效地控制地下水,处理好降排水、施工与地表沉降三者的关系,尚需作更深入的研究。
地表沉降问题目前仍是困扰城市地铁暗挖隧道施工的难点,其所带来的环境问题以及由此引发的负面社会效应不容忽视。
篇2：城市浅埋暗挖隧道施工沉降控制技术
城市浅埋暗挖隧道施工沉降控制技术
襄渝铁路十堰四号隧道多处为浅埋暗挖段,在地质因素、地下水和施工因素的影响下易发生过大沉降导致地面建筑物和隧道失隐.为最大限度减少对围岩的扰动,施工中采取地表水截流、沟内铺设防水板,洞内地下水引排,洞内开挖采用控制光爆、加强超前与初期支护等措施,有效地控制了地表沉降.
作 者：周文清 Zhou Wenqing 作者单位：武汉大学土建学院,湖北武汉,430072;中铁十一局集团一公司,湖北襄樊,441104 刊 名：国防交通工程与技术 英文刊名：TRAFFIC ENGINEERING AND TECHNOLOGY FOR NATIONAL DEFENCE 年，卷(期)： 7(3) 分类号：U456.1 关键词：隧道 浅埋暗挖 沉降 支护 爆破 仰拱 二次衬砌 监测篇3：浅埋暗挖隧道施工现场监测与地表沉降控制
浅埋暗挖隧道施工现场监测与地表沉降控制
采用浅埋暗挖法进行施工的地铁隧道,尤其是下穿高速公路,地表监测是必不可少的工序,只有进行地表监测,才能保证隧道和围岩的'稳定,确保施工安全;通过对监控量测数据的分析处理和必要的计算与判断,可以预测和确定隧道最终稳定时间,指导施工工序和二衬的施作时间.
作 者：王春国 王卫青 WANG Chun-guo WANG Wei-qing 作者单位：中铁十四局集团有限公司,山东,济南,250014 刊 名：山东交通科技 英文刊名：SHANDONG JIAOTONG KEJI 年，卷(期)：2009 “”(2) 分类号：U455.4 关键词：测点布置 沉降控制 施工安全篇4：富水地段浅埋暗挖地铁隧道施工技术研究论文
富水地段浅埋暗挖地铁隧道施工技术研究论文
摘 要:介绍深圳地铁科学馆―华强北区间隧道施工方法及采取的措施,成功地解决了浅埋暗挖软弱地层区间隧道施工技术难题,所采用的超前引排地下水以及隧道内降水措施,克服了富水软弱地层施工技术难题。
关键词:地铁隧道; 富水软弱地段; 浅埋暗挖; 降水; 超前排水
1 工程概况
深圳地铁科学馆―华强北区间线路自西向东行进于深南中路地下,线间距为13.2 m , 隧道为两单洞结构,全长790.7 m 。在区间隧道中部,深南大道北侧设施工竖井1 座。工程地质情况由上到下为覆第四系全新统人工堆积层、海冲击层及第四系残坡积层,下伏燕山期花岗岩。第四系全新统人工堆积层主要为人工素填粘土,粉质粘土及碎石等;海冲击层为粘土、粉砂、中砂、砾砂及部分透镜体状淤泥;第四系残坡积层为砂质粘性土、砾质粘性土;燕山期花岗岩在工程区域内全部为全风化花岗岩。场区围岩为Ⅰ 类～ Ⅱ 类。地下水埋深1.7～7.4 m , 主要为空隙潜水及基岩裂隙水,地下水水量丰富,降雨量丰富,水源补给充沛。
区间隧道所处位置环境复杂,两侧管线及建筑物密集,地下管线种类繁多,其中纵向18 条、横向27 条,分布复杂,对施工影响较大。区间隧道南北两侧有高层建筑20 余幢,隧道结构边缘距两侧建筑物最近约15 m 。
2 施工技术难点
(1) 环境条件复杂
本工程位于深南大道下,道路两侧管线、建筑物密布,深南大道交通量大。隧道埋深浅,管线、建筑物基础均位于隧道施工扰动范围内,隧道施工不能危及管线及建筑物安全,对施工扰动必须严格控制,但区间隧道所处的地层软弱。而对软弱围岩来说,控制变形扰动极其困难。
(2) 地下水丰富深圳地处亚热带海洋气候区,地下水丰富,降雨充沛,地下水补给充足,这对地下工程施工有很大影响。首先是隧道开挖后,大量地下水渗入隧道,围岩失水固结,地表下沉,对地表路面交通以及两侧刚性管线带来极大的危害。其次是地下水渗透对围岩产生软化作用,围岩由硬塑变为软塑状态,甚至变为流塑状态,产生大变形而丧失稳定性,施工中如何控制地下水是保证顺利施工的关键。由于地下水的渗透作用,地下水控制十分困难。因工程所处位置限制,没有降水作业条件。因而,地下水的控制显得非常重要且极为困难。
(3) 围岩软弱易扰动且稳定性差
区间隧道穿越地层主要为第四系残积层的砂质粘性土、砾质粘性土,局部地段为海冲击砂层,地层软弱。隧道开挖后周边围岩在自重应力的作用下松弛变形, 控制不好易产生变形坍塌。同时,受地下水的作用软化后丧失稳定性,给施工带来困难,特别是由硬塑变为流塑后,随地下水一起涌入隧道内形成大的坍塌涌泥, 严重危及周边结构物及施工安全。施工时,必须采取严格措施控制,防止产生大的变形及坍塌。
3 主要施工方法
根据本工程地质情况,结合地下水发育情况,本工程采用长台阶法施工,上台阶采用弧形开挖留核心土法施工。在开挖前,对开挖体采取超前降排水措施降低地下水位后,再行开挖。其施工程序见图1 。
(1) 上台阶施工
为减少开挖对围岩的扰动,上台阶采用人工风镐开挖,先开挖拱部环行,留核心土,待拱部支护结构完成后开挖核心土。台阶长度510～1010 m , 开挖土方人工装车翻运至下台阶。隧道上台阶开挖循环进尺为110 m , 开挖完成后,立即进行初期支护作业。
(2) 下台阶开挖及支护下台阶采用人工配合机械开挖, 开挖机械选用Ⅰ ―超前小导管施工; ②―上台阶环形开挖; ○注: ○Ⅲ 上台阶支护结构施工,格栅钢架、喷混凝土等; ④―核心土开挖; ⑤― 下台阶开挖; ○Ⅶ ―仰拱及填充混凝土施工; ○
Ⅵ ―下台阶支护结构施工; ○Ⅷ 拱墙衬砌施工。
图1 台阶法施工程序
DH55 -V 小型挖掘机。开挖施工时,机械开挖中央土体,两侧轮廓预留30～50 cm 人工开挖、修整,保证开挖轮廓线圆顺,减少对土体的扰动。隧道下台阶开挖循环进尺为110 m ,开挖完成后, 立即进行支护作业,封闭成环。在开挖施工时,不得超循环进尺开挖,以保证施工安全。
4 隧道支护结构
(1) 支护参数
区间隧道初期支护采用喷锚构筑法施工,不同地质地段采用不同支护参数,少水地段支护设计参数见图2 ,富水地段支护参数设计见图3 。
图2 少水段支护设计参数示意
图3 富水段支护设计参数示意
cm。管棚施工完成后,采用HFV -5D 型双液注浆泵注入水泥-水玻璃双液浆。注浆采用跳一注一后退式进行。浆液水灰比为0.8～1.0 ,水玻璃玻美度为30～35 Be′,注浆压力为0.6～0.8 MPa ,注浆完成2.0 h 后进行开挖。
(2) 支护施工20～ 25 Be′, 双液浆体积比为1 ∶1 。注浆压力为1.2
①超前管棚 本工程在富水砂层地段采用<76 MPa 。mm 管棚超前支护。管棚采用XY-100 型液压钻机成②超前小导管 根据设计情况,小导管在少水段布置在拱部120°范围内;在富水地段,布置在拱部180° 范围内。小导管采用<32 mm 钢管,长3.5 m ,每两循环布置1 组,环向间距为30 cm。小导管采用凿岩机成孔,之后采用凿岩机推管入孔。小导管内注入水泥-水玻璃双液浆,水灰比为0.6～0.8 ,水玻璃玻美度为 ③格栅钢架 钢架分段在洞外加工,洞内拼装,为孔,然后用钻机将<76 mm 钢管顶入孔内。管棚采用防止拱脚下沉,在两侧各设1 根锁脚锚杆,锚杆长3.5 分节组装,每段长度为4～5.0 m ,采用丝扣联结。管m。钢架设置间距在围岩条件好时为1.0 m ,围岩条件棚长1210m ,布置在拱部150°范围内,环向间距为40 较差且地下水量大时为0.75 m。环向采用<22 mm 钢筋、间距50 cm 连接成整体。④ 喷混凝土 喷混凝土采用湿喷工艺,多次复喷至设计厚度。混凝土洞外拌制,经竖井串桶下到料车内运至施工点,喷射作业采用TK-961 湿喷机。
5 隧道施工关键技术
天科区间穿越地层为砾质粘土层及全风化花岗岩层,部分段落隧道拱顶地层中含有透镜体状中砂、砾砂层,隧道上部地层中有市政管线20 条,其中煤气管线2 条,穿越2 座人行天桥。施工中采用了超前小导管注浆、超前排水以及施工监测,保证结构物安全和施工顺利的关键技术。
(1) 超前注浆固结地层
因区间隧道穿越地层为砂质粘土,局部地段为海冲击砂层,地下水丰富。设计采用<32 mm 超前小导管超前注浆固结地层,封堵地下水。小导管长315 m , 在一般地段布置在开挖轮廓线外拱部120°范围内,砂层富水地段采用<76 mm 管棚与<32 mm 小导管共同注浆加固地层,并在开挖面上台阶按1.0 m ×1.0 m 间距布置,注浆作业采用KBY-50/70 及HFV -5D 双液注浆机注浆,注浆压力管棚控制在0.6～0.8 MPa ,小导管控制在1.2 MPa 。注浆作业由下向上后退施工,两侧分别向中间进行,最后完成拱顶注浆。
采用上述注浆后,在开挖时围岩稳定,没有产生坍塌或大变形情况,注浆效果明显。注浆用水泥水玻璃双液浆,配合比经试验确定,其凝结时间、固结强度必须达设计要求,达到固结岩体、提高岩体稳定能力及防水止水的`效果。
(2) 超前引排地下水
区间隧道位于地下水位以下,开挖后大量地下水涌入隧道内,给施工带来很大影响,同时由于地下水的作用,粘土层在地下水的作用下软化,水量大时成流塑状, 造成拱脚下沉、两侧涌泥,支护结构下沉,施工极为困难,为保证施工安全,经多次研究决定采取降水措施。由于区间隧道位于深圳市繁华的深南大道下,两侧建筑物密布,无法进行地面降水,根据现场实际情况,结合地质情况,最后采用隧道内超前排水和隧道内降水两项措施,成功地解决了地下水对施工的影响问题。
① 超前排水 超前引排水在全部区间隧道内采用,排水效果明显,基本保证拱脚至隧道底部以上处于少水状态,改善了施工条件,保证围岩稳定,超前排水设计见图4 。钢管内排引的地下水由排水管道直接排入集水井排出。<108 mm 钢花管采用地质钻机钻孔并推管入孔,仰角为1°～3°,钢管分段组装,分段长度4～ 5 m , 丝扣连接,左右两侧各布置1 个,随着开挖的进行分段拆除。
图4 超前引排水布置示意(单位:m)
② 隧道内降水 在第四系残积砂质粘土地段,由于地层渗透性差,采用超前引排水效果不明显,开挖作业时,地下水仍较大,为保证顺利施工,采用轻型井点降水。轻型井点采用<50 mm 轻型井,井点布置见图5 。井点在下台阶开挖完成地段布置,井点布置斜插角度为20°
～25°,井垂直深度大于3.0 m , 即降水深度大于底板以下3.0 m 。纵向每5.0 m 布置1 组,每组在隧道两侧各布置2 口,用J SJ 30 型射流泵将井点管连接吸排地下水。
图5 隧道内轻型井点降水示意(单位:m)
(3) 监控量测技术
地铁区间隧道埋深浅,隧道施工对周围扰动较大, 特别是地表沉降对地表路面行车以及道路两侧管线影响很大。为减少施工影响,施工中必须进行施工监测工作,信息化施工; 同时,监测信息能及时了解围岩稳定情况,支护结构变形情况,及时修改施工参数及支护参数,切实保证施工安全。
施工监测主要进行地表沉降监测、隧道拱顶下沉、净空收敛、支护结构变形、支护内力等。监测工作严格按照规范要求布设监测断面,按要求频率进行日常监测工作,对监测信息及时分析整理,指导施工。
6 结语
在深圳地铁科学馆―华强北区间隧道施工中,采取了超前支护、超前引排水等措施,保证了隧道施工的顺利进行。现该区间隧道已全部完成,施工进度、施工质量均得到地铁公司的好评,取得的这些经验可为今后类似工程借鉴。
篇5：深圳地铁暗挖隧道施工与机械配置分析论文
深圳地铁暗挖隧道施工与机械配置分析论文
【摘要】
通过对深圳地铁大科区间2# 竖井暗挖隧道施工方法与机械配置分析,总结如何实现地铁区间隧道快速施工及施工中设备管理等问题,为类似城市地铁工程施工积累经验。
【关键词】
地铁暗挖隧道 机械配置 施工管理
1 工程概况
深圳地铁大剧院―科学馆区间隧道位于市中心深南大道下,里程SK2 + 976.103～SK4 + 095.300 , 左线长1144.717 m , 右线长1135.693 m , 线间距13.2 ～ 17.2 m , 埋深10～19 m , 沿线地下管线纵横交错,两侧高层建筑密集,区间隧道渡线段开挖跨度20 m , 隧道洞身穿过富水砂层及流塑状粘性土地层,施工难度大。隧道采用浅埋暗挖法施工,无轨运输,区间原设计竖井两座,平面净空尺寸5 m ×6 m , 后因工期较紧增设3# 竖井。
2 施工方法
2# 竖井承担区间隧道1 200 延长米的开挖初支及二次衬砌施工任务, 竖井于2001 年5 月4 日正式开工,2003 年3 月30 日提供铺轨条件。
单孔单线隧道采用短台阶法施工, 施工时采用<42 mm 小导管超前注浆加固,上台阶人工配合风镐环形开挖留核心土,手推斗车出碴,下台阶用DH55-V 微型挖机直接挖装,机动翻斗车出碴。二衬采用液压自行式衬砌台车进行,每环衬砌长度9 m , 附着式振动器振捣。全包防水层采用双焊缝无钉铺设工艺,防水板的铺设和钢筋绑扎在自制简易作业台架上进行,拱墙二衬施作前先完成隧底仰拱及填充。竖井管段区间左右线共设3 处施工横通道, 其里程分别为SK3 + 763 、SK3 + 840 、SK3 + 924 , 以多创工作面,减少开挖初支和二次衬砌作业之间相互干扰,加快施工进度。其中SK3 + 924 横通道为永久结构,作为地铁315kVA 变电站的供电接口。
3 机械设备配置
3.1 综合线机械设备配置
综合线机械设备包括施工通风、施工排水、洞内供电、施工用高压风、通讯、信号等设备,见表1 。
表1 综合线机械设备配置
3.2 各专业作业线机械设备
配置31211 提升作业线暗挖区间施工出土及下料(除混凝土圬工) 都要通过井口提升系统进行,经过比选,所用提升设备见表2 ,
(1) 预制T 梁预应力钢束采用分阶段张拉,相对于制等,而预应力筋由于施工因素、材料性能及环境条件在吊装前一次性完成张拉,可减少预应力损失;而采用的影响会产生不同程度的应力损失,所以对各个环节两端分级同步张拉,要比一端张拉到控制应力、再在另的质量控制非常重要,关系到张拉施工的成败。一端补张拉的应力损失要小,从而进一步确保了梁体实践证明,这些设备的提升能力完全满足施工进度要包防水层(350 g/m2 土工布+ 115 mm 厚PVC 防水板), 求。其机械设备配置见表6 。
表2 提升作业线设备配置
3.2.2 超前小导管注浆作业线
隧道拱部用<42 mm 注浆小导管超前预加固,普通地质地段压注水泥浆,砂层地段压注水泥―水玻璃双液浆,其机械设备配置见表3 。
表3 注浆作业线机械设备配置
3.2.3 挖装运作业线上台阶开挖采用人工配合风镐进行,单个工作面机械设备配置见表4 。
表4 挖装运作业线机械设备配置
3.2.4 喷锚作业线
隧道初支采用锚网喷混凝土支护,辅以<22 mm 格栅钢架支撑,C20 网喷混凝土厚30 cm , 其机械设备配置见表5 。
3.2.5 二衬作业线
在隧道施工中, 衬砌工作量占隧道总工程量的30 % , 衬砌速度的快慢直接影响到成洞的`速度。二衬施工工序包括基面处理、防水层铺设、钢筋绑扎、立模、混凝土浇筑、拆模、养护等。
表5 喷锚作业线机械设备配置
表6 二衬作业线机械设备配置
4 结语
地铁区间长度在市区一般为1 km 左右,在郊区≯ 2 km , 采用无轨运输较适宜。无轨运输工效高、出碴机动灵活,但道路养护作业较多。施工通风是保证洞内人员工作安全的重要环节,如用无轨运输,要控制内燃机进洞数量并采用湿喷混凝土工艺减少通风压力。随着隧道的延伸,可在工作面增加风扇加强通风。隧道施工机械的选型应从机械整体匹配出发,充分发挥整条作业线的生产能力,且应结合我国国情,在考虑经济性和适用性的情况下,与施工方法相适应。科学的施工组织管理可确保生产有序、可控。
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