地鐵隧道近距離下穿建筑物的保護(hù)

1、地鐵隧道近距離下穿建筑物的保護(hù)                        摘 要:某城市地鐵隧道在距某 22 層高的宿舍樓僅 5.4m 位置下穿通過,該樓為筏板基礎(chǔ),無樁基,基礎(chǔ)埋深較淺,在與此樓如此近距離的施工過程中, 減少對該樓的擾動, 對該樓的保護(hù)成為一個技術(shù)難題。關(guān)鍵詞:地鐵隧道近距離 下穿建筑物 1 工程概況1.1 工程簡介 

2、;     某宿舍樓位于某城市兩條路交口東側(cè)繁華地段, 周圍建筑物較密集。宿舍樓為框架結(jié)構(gòu),地上 20 層,地下 2 層,筏板基礎(chǔ),無樁基, 基礎(chǔ)埋深較淺, 隧道近距離下穿建筑物。宿舍樓與區(qū)間隧道的立面關(guān)系見圖1,隧道外輪廓與樓箱基底板的最近距離僅為 5.4m,隧道中線距該樓投影距離為 8.9m 。正線隧道貼近宿舍樓北側(cè)經(jīng)過,隧道采用礦山法開挖。1.2 工程地質(zhì)、水文條件      隧道結(jié)構(gòu)上層處在粘土層中,下部結(jié)構(gòu)處于細(xì)砂及卵石層中。對隧道結(jié)構(gòu)有影響的地下水層為第一層臺層潛水,該層的水位標(biāo)高為43.54

3、48.09。水層的埋深為 2.68.2m,該層的土質(zhì)情況為粉土和砂土層,隧道剛好位于該土層中。1.3 工程環(huán)境      宿舍樓地處繁華地段,來往行人及車輛流量較大。位于此處隧道上方地下市政管線較密集,包括重要的市政管線如:污水管、雨水管、電力管、熱力管等,埋深在 2.59.0m。業(yè)主委托設(shè)計院該路段進(jìn)行探地雷達(dá)檢測工作,發(fā)現(xiàn)區(qū)間隧道左線 K3+230+293 為松散區(qū)。2 施工方案       隧道區(qū)間左、右線豎井以東 K3+187+225、k3+261+294 段穿越宿舍樓。原設(shè)計中 K3+

4、187+225、k3+261+294 這兩段區(qū)間隧道從地面上增設(shè)隔離樁進(jìn)行隧道結(jié)構(gòu)與宿舍樓之間土體的加固,以降低隧道開挖對既有建筑物(宿舍樓的擾動)。但在 K3+187+225 段,西側(cè)宿舍樓北側(cè)的隔離樁措施在設(shè)計上后來被取消,因此在K3+187+225段區(qū)間主體結(jié)構(gòu)開挖時采取洞內(nèi)加固的方法進(jìn)行施工,以減少對宿舍樓的擾動。2.1 洞內(nèi)加固施工      過宿舍樓段洞內(nèi)仍采用礦山法施工。左、右線同時開挖,上下導(dǎo)坑同時作業(yè),其總體施工順序如圖 2 施工工藝流程圖。2.1.1 右線加固方案     

5、右線與宿舍大樓水平距離只有5.35.8m,整個施工過程除采取加固處理外,還必須嚴(yán)格執(zhí)行隧道開挖支護(hù)的“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測”十八字方針,具體采取的措施如下:      (1)增大超前小導(dǎo)管的打設(shè)范圍。K 3 +177+225 段超前小導(dǎo)管設(shè)置變?yōu)楣绊?1800到南側(cè)仰拱拱腳處這一范圍。小導(dǎo)管長度為1.5m 環(huán)向間距 30cm,縱向間距 1.0m,仰角及外插角控制在 100150 之間。      (2)縮短開挖步距,K3+177+225 段每循環(huán)的開挖步距由 0.75m

6、 減少到 0.5m。      (3)開挖過程中加大核心土,并保證核心土的長度不小于 2 m 。      (4)增加初期支護(hù)厚度,K3+177+225段初期支護(hù)厚度由 25cm 增大至 300mm。      (5)施做臨時仰拱,采用 CD 法開挖,實(shí)現(xiàn)上導(dǎo)“早封閉”,上、下導(dǎo)洞的錯開距離保持在10m 以上。      (6)初期支護(hù)背后注漿緊跟掌子面。   

7、60;  (7)k3+261+294 段按原設(shè)計圖紙進(jìn)行施工。      (8)增加對洞內(nèi)及地面的監(jiān)控量測的頻率,發(fā)現(xiàn)異常,立即封閉掌子面,采取相應(yīng)措施。      (9)對樓的監(jiān)控量測加強(qiáng),如果累計沉降超過 20mm, 就立即啟動應(yīng)急預(yù)案。2.1.2 左線加固方案      為控制地表沉降,把沉降對宿舍樓的的影響控制在規(guī)范要求以內(nèi),左線在開挖過程中采取如下措施:      (1)左線

8、k3+187+225 段格柵步距0.5m/ 榀,初支加厚為 30cm,并施做臨時仰拱,在左線先通過宿舍樓的情況下,減少左線開挖對地表沉降影響。      (2)背后注漿緊跟掌子面不滯后。2.2 監(jiān)控量測方案      監(jiān)測內(nèi)容主要有以下幾項(xiàng):地表沉降;建筑物觀測;隧道拱頂下沉;水平收斂。2.2.1 測點(diǎn)布設(shè)及監(jiān)測方法      (1)地面沉降監(jiān)測      1)地面沉降測點(diǎn)布設(shè)  

9、60;    監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)在最有代表性的地點(diǎn),使觀測點(diǎn)的變化能真正反映建筑物或地表的沉降情況,地表沉降監(jiān)測點(diǎn)沿主體結(jié)構(gòu)中心線每相距5m 在垂直于線路中心線方向布置一個沉降監(jiān)測斷面,每個沉降監(jiān)測斷面對稱布設(shè)5個測點(diǎn)。地面建筑物的觀測取建筑物沉降原始值。      2)監(jiān)測方法      沉降監(jiān)測控制網(wǎng)的高程系統(tǒng)和原有的高程系統(tǒng)保持一致。采用精密水準(zhǔn)測量方法,水準(zhǔn)路線閉合成環(huán)或附合到另一基準(zhǔn)點(diǎn)上使用的儀器。      (2

10、)隧道內(nèi)監(jiān)測      1)測點(diǎn)布置       結(jié)構(gòu)初期支護(hù)量測為凈空收斂、拱頂下沉、隧底隆起量測及應(yīng)力計監(jiān)測。洞周收斂量測:沿隧道軸線方向每 10m 設(shè)一個斷面,每個斷面布設(shè) 1 條測線。      洞室拱頂下沉量測:每 10m 設(shè)一個量測斷面,測點(diǎn)設(shè)在開挖斷面下沉變化最大的地方,與周邊收斂測點(diǎn)在同一里程處。      2)拱頂下沉監(jiān)測     

11、; 在開挖后24 小時內(nèi)和下次開挖之前設(shè)點(diǎn)并讀取初始值,采用精密水準(zhǔn)儀和銦鋼尺進(jìn)行水準(zhǔn)測量。每 10m 設(shè)一個監(jiān)測斷面,拱頂最大允許沉降為 3 0 m m,預(yù)警值 25mm。      3)水平收斂監(jiān)測      在墻腳以上 1.5m 處設(shè)一條水平收斂測線,采用 JSS305A 數(shù)顯式收斂計量測,設(shè)點(diǎn)及測試頻率同拱頂下沉。2.2.2 監(jiān)測項(xiàng)目的控制標(biāo)準(zhǔn)      地表總沉降宜控制在 35mm 以內(nèi),宿舍大樓不均勻沉降值控制在 60mm 以內(nèi),地下

12、管線沉降控制在 20mm 以內(nèi)。施工期間應(yīng)加強(qiáng)對相關(guān)區(qū)域的地下管線進(jìn)行監(jiān)測,避免因地鐵施工引起的沉降導(dǎo)致管線破壞。3 主要施工工藝3.1 格柵鋼架、鋼筋網(wǎng)制作安裝      格柵鋼架在鋼筋加工棚統(tǒng)一制作,在加工過程中必須嚴(yán)格按設(shè)計要求和技術(shù)交底書制作,拱架加工完成后進(jìn)行試拼裝檢查,當(dāng)各部位尺寸符合設(shè)計要求后,對各部位成品格柵鋼架標(biāo)記號碼,分開擺放,插上標(biāo)示牌,防止施工時用錯。      格柵鋼架安裝時, 注意防止“標(biāo)高、中線、前傾后仰、左高右低、左前右后”等偏差。各節(jié)格柵鋼架連接板應(yīng)以螺栓連接擰

13、緊,格柵鋼架間以縱向連接筋搭焊牢固。鋼筋網(wǎng)在洞外提前加工成鋼筋網(wǎng)片,運(yùn)輸至洞內(nèi)安裝。安裝時,鋼筋網(wǎng)緊貼受噴巖面的起伏鋪設(shè),鋼筋網(wǎng)的混凝土保護(hù)層不小于20mm。為保證鋼架整體受力,按設(shè)計設(shè)置縱向連接鋼筋。連接筋為 22 鋼筋,環(huán)向間距1.0m,與鋼架的連接點(diǎn)焊接牢固。      主要技術(shù)要求,格柵鋼架加工與安設(shè)誤差要求見表 1。3.3 噴射混凝土      噴射砼作業(yè)在滿足錨桿噴射砼支護(hù)規(guī)范有關(guān)規(guī)定的基礎(chǔ)上,遵守以下幾點(diǎn):      (1)鋼架與圍

14、巖間的間隙必須用噴射砼充填密實(shí)。      (2)初噴砼緊跟掌子面,復(fù)噴前先按設(shè)計要求完成超前小導(dǎo)管, 鋼筋網(wǎng)、格柵拱的安裝工作。噴射砼分層噴射, 一次噴射厚度根據(jù)噴射部位確定,拱部為 58cm,邊墻為 71 0 c m 。      (3)試驗(yàn)室負(fù)責(zé)優(yōu)選噴射砼的配合比與現(xiàn)場控制,噴射施工前先進(jìn)行試噴,試噴合格后再投入噴射施工,并按規(guī)定噴射大板,制作檢驗(yàn)試件。      (4)每次噴砼完畢后,及時檢查厚度,若厚度不夠需進(jìn)行補(bǔ)噴達(dá)到設(shè)計厚度。

15、60;     (5)堅決禁止將回彈料做為噴射料使用。      (6)噴射砼的回彈率,邊墻不應(yīng)大于 15%,拱部不應(yīng)大于 2 5 %。      (7)堅決實(shí)行“四不”制度,即      1)噴砼工序不完,掌子面不前進(jìn);      2)噴砼厚度不夠不前進(jìn);      3)砼噴射后發(fā)現(xiàn)問題未解決不前進(jìn);

16、60;     4)監(jiān)測結(jié)果表明不安全不前進(jìn)。      (8)噴射作業(yè)完畢或因故中斷噴射時,必須將噴射機(jī)和輸料管內(nèi)的積料清除干凈。3.4 背后回填      初期支護(hù)混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度且封閉成環(huán)之后,開始背后回填注漿施工。      注意事項(xiàng):      (1)背后注漿采用1:1純水泥漿,水泥漿隨拌隨用。    &#

17、160; (2)注漿終壓不得超過0.5Mpa,注漿泵由專人操作,隨時注意壓力表讀數(shù),技術(shù)人員對注漿全過程旁站,并做好現(xiàn)場記錄。      (3)背后注漿必須緊跟,封閉之后立即注漿，注漿里程不得滯后上導(dǎo)開挖掌子面10m。4 質(zhì)量保證措施4.1 隧道開挖質(zhì)量保證措施      遵循淺埋暗挖法“管超前,嚴(yán)注漿,短開挖,強(qiáng)支護(hù),早封閉,勤量測”的施工原則,結(jié)合實(shí)際制訂出施工方案, 確保安全生產(chǎn)。具體措施如下:      (1)施工前對設(shè)計提供的地質(zhì)資料進(jìn)

18、行詳細(xì)的了解、分析并進(jìn)行必要的現(xiàn)場調(diào)查核實(shí)。      (2)超前預(yù)注漿,根據(jù)工作面地質(zhì)情況,擬定注漿的方案,精心布管,嚴(yán)格注漿工作,控制好注漿壓力,密切關(guān)注注漿量,確保達(dá)到理想的加固效果。      (3)嚴(yán)格控制開挖循環(huán)進(jìn)尺,對不良地質(zhì)地段,適當(dāng)縮短開挖進(jìn)尺,環(huán)形開挖留核心土,噴砼封閉開挖工作面,并選用具有足夠剛度和早強(qiáng)的支護(hù)設(shè)計,如適當(dāng)加厚噴砼層,早強(qiáng)噴射砼,及早完成錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。必要時采用雙層鋼筋網(wǎng)或增設(shè)臨時鋼支撐措施,以控制圍巖變形。    &

19、#160; (4)及時施作仰拱形成封閉結(jié)構(gòu),為保證仰拱及早受力,仰拱設(shè)計選用早強(qiáng)砼。      (5)初期支護(hù)封閉后及時進(jìn)行背后回填注漿。      (6)加強(qiáng)施工現(xiàn)場監(jiān)控量測,選擇合理的監(jiān)測項(xiàng)目,及時反饋信息,以掌握施工中圍巖和支護(hù)的力學(xué)動態(tài)及穩(wěn)定程度, 以確定施工工序, 保證施工安全。4.2 鋼格柵工程質(zhì)量保證措施      (1)隧道開挖初期支護(hù)的鋼格柵,其原材料符合設(shè)計要求。      (

20、2)現(xiàn)場加工格柵分批進(jìn)行驗(yàn)收,合格后投入使用于施工。      (3)鋼格柵用于工程前進(jìn)行試拼,架立符合設(shè)計要求,連接螺栓擰緊,數(shù)量符合設(shè)計,節(jié)點(diǎn)板密貼對正,鋼格柵連接圓順。4.3 噴射混凝土質(zhì)量保證措施      (1)所用材料的品種和質(zhì)量符合設(shè)計要求和施工規(guī)范的規(guī)定,其中水泥先進(jìn)行試驗(yàn),符合有關(guān)規(guī)定后使用。      (2)噴射混凝土原材料配合比、計量、攪拌、噴射符合施工規(guī)范規(guī)定。     

21、(3)噴射混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計要求。      (4)噴射混凝土的結(jié)構(gòu),不得出現(xiàn)脫落和露筋現(xiàn)象。      (5)仰拱基槽內(nèi)不得有積水淤泥和虛土雜物、噴射混凝土結(jié)構(gòu)不得夾泥夾碴,嚴(yán)禁出現(xiàn)夾層。      (6)鋼格柵間噴射混凝土厚度滿足設(shè)計要求,無大的起伏凹凸,表面平整圓順。4.4 鋼筋工程質(zhì)量保證措施      對現(xiàn)場的鋼材嚴(yán)格把好質(zhì)量關(guān),每批進(jìn)場鋼筋有出廠合格證明書,并經(jīng)現(xiàn)場抽樣檢驗(yàn)合格后, 方

22、可使用到工程中。進(jìn)場的鋼筋用完后, 鋼筋工長、試驗(yàn)員在檢驗(yàn)報告合格證明書上注明該批鋼筋所用于工程的部位,便于今后對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,確保工程質(zhì)量。      鋼筋的加工制作成半成品后,要按類別、直徑、使用部位掛好標(biāo)志牌, 并分類堆放整齊,使用提升設(shè)備吊運(yùn)下井使用。5 建筑物開裂、失穩(wěn)預(yù)控及應(yīng)急預(yù)案5.1 建筑物開裂、失穩(wěn)預(yù)控措施      (1)區(qū)間在里程K3+190+290 段近距離經(jīng)過宿舍樓處,隧道中心離宿舍樓最近處只有8.8m。施工時需采取保護(hù)及應(yīng)急措施,避免對鄰近建筑物造成不良影響。

23、0;     (2)必須遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測”的原則進(jìn)行施工;減少地層沉降,確保建筑物的安全。      (3)加強(qiáng)對建筑物的沉降監(jiān)測,信息及時反饋,指導(dǎo)施工,發(fā)現(xiàn)異常及時處理。      (4)加強(qiáng)該地段超前注漿,加固地層。      (5)當(dāng)在施工過程中出現(xiàn)意外情況時,應(yīng)立即采取安全措施、必要時人員從大樓撤出,并通知相關(guān)單位協(xié)商處理。      (6)加強(qiáng)隔離樁的施工質(zhì)量。5.2 建筑物開裂、失