T廣州地鐵某區(qū)間雙連拱隧道施工技術(shù)

大跨度不對(duì)稱雙聯(lián)拱

隧道在復(fù)雜地質(zhì)條件下的施工技術(shù)提綱1.工程概況2.模擬計(jì)算及隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1結(jié)構(gòu)計(jì)算模型2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.施工方法3.1中導(dǎo)洞施工3.2單線斷面臺(tái)階法施工3.3雙線斷面CRD法施工3.4雙聯(lián)拱防水施工技術(shù)4.監(jiān)控量測(cè)5.結(jié)束語(yǔ)【內(nèi)容摘要】

介紹了廣州地鐵X號(hào)線XX折返線工程大跨度不對(duì)稱雙聯(lián)拱的設(shè)計(jì)與施工，針對(duì)該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行了受力分析，通過采取一系列施工技術(shù)措施，順利完成了施工。為今后復(fù)雜地質(zhì)條件下大跨度不對(duì)稱雙聯(lián)拱的施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。1.工程概況廣州地鐵X號(hào)線XX折返線隧道西起XX廣場(chǎng)站，沿清河?xùn)|路向東，穿過東環(huán)路跨線橋，止于外XX大樓。區(qū)間由左、右兩條正線及存車線組成。其中左線設(shè)計(jì)里程為ZDK28＋431.80～ZDK28＋786.30，全長(zhǎng)354.5m，右線設(shè)計(jì)里程為YDK28＋431.80～YDK28＋786.30，全長(zhǎng)354.5m。兩條線路的隧道凈距為1.75m～8.10m之間。隧道埋深為14.0m～17.5m。區(qū)間線路相互交錯(cuò)，斷面類型較多，變化頻繁，斷面跨度大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。其中大跨度不對(duì)稱雙聯(lián)拱地段位于DK28+546.05~+566.5，其開挖跨度為21.7米，開挖高度為10.21米，隧道拱頂埋深15.2米。是施工難度很大的地下洞室群。大跨度不對(duì)稱雙聯(lián)拱段基巖為燕山三期（γy3）花崗巖。隧道洞身位于一條寬度達(dá)15m的斷層破碎帶上，該破碎帶巖石多為全風(fēng)化花崗巖，綠泥石化嚴(yán)重，巖石呈碎粒、碎塊狀、地下裂隙水豐富，巖石粘結(jié)力差，開挖易坍塌。由于該雙聯(lián)拱所處地段附近地面建筑物較少，只有北邊20米外為羅家電腦城，因此只要確保雙聯(lián)拱施工安全，防止雙聯(lián)拱地段出現(xiàn)較大沉降和地下失水，即可保證地面和地下結(jié)構(gòu)物的安全。針對(duì)雙聯(lián)拱跨度大、不對(duì)稱、地質(zhì)條件復(fù)雜的特點(diǎn)，該雙聯(lián)拱的施工方法采用中墻法＋臺(tái)階法＋CRD法，并以超前注漿小導(dǎo)管為輔助措施確保施工安全。2、模擬計(jì)算及隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1結(jié)構(gòu)計(jì)算模型結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)充分考慮了地鐵限界要求，暗挖結(jié)構(gòu)的施工工藝要求，結(jié)構(gòu)受力特性、圍巖級(jí)別、地表建筑等條件，經(jīng)計(jì)算分析及優(yōu)化，并類比同類工程而綜合確定的。結(jié)構(gòu)計(jì)算采用荷載—結(jié)構(gòu)模型平面桿系有限單元法。計(jì)算基本假定襯砌為小變形彈性梁，襯砌離散為多個(gè)等厚度直桿梁?jiǎn)卧?；用布置于各?jié)點(diǎn)上的彈簧單元來模擬圍巖與襯砌的相互約束；彈簧只承受壓力，彈簧受壓時(shí)的反力即為圍巖對(duì)襯砌的彈性抗力；初期支護(hù)在施工期間承受水土壓力。正常使用期間二次襯砌承受全水頭壓力；排水措施作為安全儲(chǔ)備，不在結(jié)構(gòu)計(jì)算中考慮。隧道所承受的荷載主要有土壓力、水壓力、圍巖抗力、混凝土的收縮作用力以及背后注漿壓力等?？紤]到大跨度不對(duì)稱雙聯(lián)拱隧道為淺埋隧道，其荷載組合按作用基本組合和偶然組合進(jìn)行分析，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，作用偶然組合對(duì)截面設(shè)計(jì)不加控制，不作分析。荷載組合按作用情況分為：垂直壓力和水平側(cè)壓力。垂直壓力包括地面荷載和土壓力；水平側(cè)壓力包括主體結(jié)構(gòu)水壓力和活載產(chǎn)生的側(cè)壓力。

采用SAP8450程序進(jìn)行計(jì)算，可得出大跨度不對(duì)稱雙聯(lián)拱隧道初期支護(hù)彎矩及軸力如圖1、2所示。根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。圖1初支彎矩圖（單位：t..m）

圖2初支軸力圖（單位：t）通過計(jì)算得出挖支各步施工順序及各步應(yīng)錯(cuò)開的最小距離。各步施工挖支順序如圖示。圖3大跨度不對(duì)稱雙聯(lián)拱開挖順序圖①—中導(dǎo)洞洞上導(dǎo)導(dǎo)挖支支；②—中導(dǎo)洞洞下導(dǎo)導(dǎo)挖支支；③—雙線斷斷面右右半側(cè)側(cè)上導(dǎo)導(dǎo)挖支支；④—雙線斷斷面右右半側(cè)側(cè)下導(dǎo)導(dǎo)挖支支；⑤—中墻襯襯砌；；⑥—單線斷斷面上上導(dǎo)挖挖支；；⑦—單線斷斷面下下導(dǎo)挖挖支；；⑧—單線斷斷面仰仰拱襯襯砌及及回填填；⑨—單線斷斷面拱拱墻襯襯砌；；⑩—雙線斷斷面左左半側(cè)側(cè)上導(dǎo)導(dǎo)挖支支；⑾—雙線斷斷面左左半側(cè)側(cè)下導(dǎo)導(dǎo)挖支支；⑿—雙線斷斷面仰仰拱襯襯砌及及回填填；⒀—雙線斷斷面拱拱墻襯襯砌；；開挖步步驟前前后錯(cuò)錯(cuò)距（（m）①與②3m①①與③15m③與④3m③③與⑩15m②與⑤15m⑤⑤與⑥15m⑥與⑦3m⑨⑨與⑩15m⑩與⑾3m2.2結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)3.施工方方法結(jié)合單單線斷斷面，，雙線線斷面面的施施工方方法，，該大大跨度度不對(duì)對(duì)稱雙雙聯(lián)拱拱的施施工采采取中墻法法+臺(tái)階法法+CRD法施工工，先先施工工中導(dǎo)導(dǎo)洞，，澆筑筑中墻墻混凝凝土，，然后后進(jìn)行行單線線斷面面施工工，最最后施施工雙雙線斷斷面。。各部施施工方方法如如下。。3.1中導(dǎo)洞洞施工工3.2單線斷斷面臺(tái)臺(tái)階法法施工工3.3雙線斷斷面CRD法施工工3.4雙聯(lián)拱拱防水水施工工技術(shù)術(shù)3.1中導(dǎo)洞洞施工工中導(dǎo)洞洞按短短臺(tái)階階法施施工，上下下臺(tái)階階拉開開步距距為3～5m；每循循環(huán)進(jìn)進(jìn)尺0.5～1.2m。根據(jù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)圍巖巖情況況，開開挖前前沿中中導(dǎo)洞洞開挖挖輪廓廓外側(cè)側(cè)拱部部環(huán)向布布置超超前注注漿小小導(dǎo)管管，導(dǎo)管管采用用ф42熱扎無(wú)無(wú)縫鋼鋼管，，壁厚厚3.5㎜，單根根長(zhǎng)度度為4.0m，環(huán)向向間距距0.35m，縱向向間距距2.4m，外插插角約約為10°°。開挖完完成后后及時(shí)初初噴C20混凝土土，厚度度約為為5cm，臨時(shí)封封閉掌掌子面面，以防防止掌掌子面面失穩(wěn)穩(wěn)出現(xiàn)現(xiàn)坍塌塌。依依次立立設(shè)格柵柵鋼架架，間距為為50㎝㎝，掛設(shè)鋼鋼筋網(wǎng)網(wǎng)噴射射混凝凝土至至設(shè)計(jì)計(jì)厚度度。鋼筋筋網(wǎng)采采用ф6.5鋼筋，，單層層鋪設(shè)設(shè)于格格柵外外側(cè)，，網(wǎng)距距為150㎜××150㎜㎜，噴射射混凝凝土厚厚度不不小于于20㎜㎜。圖片1：軟弱弱地層層雙層層超前前注漿漿小導(dǎo)導(dǎo)管上導(dǎo)噴噴砼完完成后后進(jìn)行行下導(dǎo)導(dǎo)施工工，依依次進(jìn)進(jìn)行開開挖——立設(shè)格格柵鋼鋼架——掛設(shè)鋼鋼筋網(wǎng)網(wǎng)——噴設(shè)C20早強(qiáng)混混凝土土。上上下導(dǎo)導(dǎo)保持持步距距為3～5m。中導(dǎo)洞洞挖支支完成成后，，及時(shí)時(shí)進(jìn)行行中墻墻襯砌砌施工工，處處理基基面——鋪設(shè)PVC防水板板——澆筑C25防水混混凝土土，抗?jié)B等等級(jí)S8。3.2單線斷斷面臺(tái)臺(tái)階法法施工工中導(dǎo)洞洞施工工完成成后，，應(yīng)及及時(shí)對(duì)對(duì)中墻墻頂進(jìn)進(jìn)行注注漿，，回填填拱部部空隙隙。待待中墻墻混凝凝土至至設(shè)計(jì)計(jì)強(qiáng)度度的70%后方可可進(jìn)行行單線線斷面面施工工。單線斷斷面開開挖前前，必必須對(duì)對(duì)中導(dǎo)導(dǎo)洞右右側(cè)進(jìn)進(jìn)行支支撐，，以防防止中中墻受受偏壓壓產(chǎn)生生位移移。單線斷面仍仍按短臺(tái)階階法施工，，上半斷面面環(huán)形開挖挖留核心土土，上下導(dǎo)導(dǎo)拉開步距距為3～5m；每循環(huán)進(jìn)進(jìn)尺0.5～1.2m。按設(shè)計(jì)要要求及現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)圍巖實(shí)際際情況，考考慮到圍巖巖情況，II類圍巖，全全風(fēng)化花崗崗巖，與水水溶解成泥泥狀，依次次進(jìn)行掌子子面臨時(shí)噴噴砼封閉，，超前小導(dǎo)導(dǎo)管注漿加加固圍巖，，注漿漿液液采用42.5級(jí)普通硅酸酸鹽水泥漿漿，水灰比比為1:0.5～1:0.8，注漿壓力力為0.5MPa，漿液強(qiáng)度度等級(jí)為20Mpa。圖片6：中墻臨時(shí)時(shí)支撐單線斷面的的初期支護(hù)護(hù)為格柵鋼鋼架噴錨支支護(hù)，格柵柵鋼架間距距為0.5m，噴射混凝凝土厚度為為30cm。單線斷面開開挖支護(hù)完完成后應(yīng)及及時(shí)進(jìn)行二二次襯砌。二次襯砌砌前需拆除中導(dǎo)洞洞側(cè)墻格柵柵鋼架及噴噴射混凝土土，格柵鋼架拆拆除采用微微差松動(dòng)爆爆破技術(shù)施施工，施工中注意意保護(hù)中墻混混凝土面以及中墻頂頂預(yù)留的PVC防水板不被損壞，，除在爆破破中嚴(yán)格控控制鉆孔及及裝藥量之之外，爆破破時(shí)還需對(duì)對(duì)防水板采采用薄鐵皮皮包裹進(jìn)行行防護(hù)，對(duì)對(duì)中墻混凝凝土表面需需用木板或或竹耙進(jìn)行行遮擋。3.3雙線斷面CRD法施工雙線斷面采采用CRD法施工，先施工右右半側(cè)上下下導(dǎo)，即先先施工③④④步，③④④步與①②②步錯(cuò)開距距離為15m左右。根據(jù)據(jù)圍巖情況況并考慮到到施工方便便，③步施工工前鉆設(shè)超超前小導(dǎo)管管進(jìn)行注漿漿加固圍巖巖，開挖時(shí)時(shí)預(yù)留核心心土呈環(huán)形形開挖，及時(shí)支立立格柵鋼架架、臨時(shí)隔隔壁及仰拱拱型鋼，掛掛設(shè)鋼筋網(wǎng)網(wǎng)，噴射C20早強(qiáng)混凝土土，噴射混混凝土厚度度：格柵鋼鋼架為30cm，臨時(shí)隔壁壁及仰拱噴噴砼厚度為為20cm。③步施工工完成后進(jìn)進(jìn)行④步施施工，③步步與④步拉拉開步距為為3～5m。④步施工工仍按開挖挖土體——立設(shè)格柵鋼鋼架及臨時(shí)時(shí)隔壁型鋼鋼——鉆設(shè)側(cè)墻錨錨桿——噴射格柵及及隔壁混凝凝土順序依依次進(jìn)行。。圖片2：臨時(shí)仰拱拱型鋼支撐撐圖片3：臨時(shí)中隔隔壁型鋼支支撐單線斷面二二次襯砌完完成后方可可進(jìn)行雙線線斷面⑩、、⑾步的施施工，⑩與與⑾步施工工仍采取短短臺(tái)階法施施工，施工工中需拆除除中導(dǎo)洞側(cè)側(cè)墻及拱部部部分格柵柵，格柵拆拆除完成后后應(yīng)及時(shí)將將臨時(shí)仰拱拱型鋼延伸伸至中墻混混凝土面，，并采用膨膨脹螺栓進(jìn)進(jìn)行聯(lián)接固固定。仰拱拱格柵應(yīng)及及時(shí)封閉成成環(huán)。根據(jù)“新奧奧法”原理理，雙線斷斷面挖支完完成后，及及時(shí)布設(shè)沉沉降觀測(cè)點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)行拱頂頂沉降及收收斂觀測(cè)，，根據(jù)監(jiān)測(cè)測(cè)數(shù)據(jù)確定定二襯施工工時(shí)間。雙線斷面二二襯施工時(shí)時(shí)先進(jìn)行⑿⑿步施工，，再進(jìn)行⒀⒀步，即先先施工仰拱拱混凝土進(jìn)進(jìn)行軌底回回填后施工工拱墻混凝凝土，仰拱拱混凝土施施工前需拆拆除臨時(shí)隔隔壁豎向型型鋼至軌底底回填面，，仰拱型鋼鋼拆除每次次不大于5m，待仰拱回填填完成后豎豎撐即可恢恢復(fù)。仰拱施工完完成后可進(jìn)進(jìn)行⒀步施施工，⒀步步施工前需需拆除臨時(shí)時(shí)隔壁及仰仰拱支撐，，每次拆除除長(zhǎng)度不大大于4.8m，然后施作作拱墻二襯襯混凝土。。圖片4：CRD法③步出渣渣圖片5：格柵鋼架架安裝3.4雙聯(lián)拱防水水施工技術(shù)術(shù)由于雙聯(lián)拱拱段縱環(huán)向向施工縫較較多，結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)雜，因因此雙聯(lián)拱拱防水是防防水施工的的薄弱環(huán)節(jié)節(jié)。防水施工遵遵循著“以防為主主、防排結(jié)結(jié)合、因地地制宜、綜綜合治理””的原則進(jìn)行行。對(duì)雙聯(lián)聯(lián)拱段的防水采用外外貼式PVC防水板實(shí)現(xiàn)現(xiàn)全包防水水，防水板外外側(cè)設(shè)置單單層無(wú)紡布布作緩沖層層。雙聯(lián)拱縱環(huán)向施工縫縫中部埋設(shè)設(shè)鍍鋅鋼板板止水，每條環(huán)向施施工縫外側(cè)側(cè)設(shè)置一道道平蹼式止水水帶以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)分區(qū)防水水的目的。雙聯(lián)拱防水水施工如下下圖。圖5雙聯(lián)拱全包包防水施工工圖圖片7：雙聯(lián)拱防防水層及襯襯砌排架圖片8：已襯砌完完成的雙聯(lián)聯(lián)拱中墻4.監(jiān)控量測(cè)根據(jù)本工程程的施工特特點(diǎn)及施工工方案，在在雙聯(lián)拱施施工過程中中，需對(duì)隧隧道結(jié)構(gòu)以以及周圍受受影響的地面進(jìn)行沉沉降、收斂監(jiān)測(cè)以及爆破震動(dòng)監(jiān)監(jiān)測(cè)，以確保隧隧道結(jié)構(gòu)及及周圍環(huán)境境安全。對(duì)對(duì)監(jiān)測(cè)到的的各項(xiàng)數(shù)據(jù)據(jù)及時(shí)反饋饋，進(jìn)行分分析，各項(xiàng)項(xiàng)數(shù)據(jù)互相相驗(yàn)證，以以確保監(jiān)測(cè)測(cè)結(jié)果的可可靠性。根根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)發(fā)發(fā)展趨勢(shì)，，及時(shí)掌握握施工過程程中結(jié)構(gòu)的的受力狀況況以及對(duì)周周圍環(huán)境的的影響情況況，以便及及時(shí)調(diào)整施施工參數(shù)及及施工方案案，根據(jù)實(shí)實(shí)際情況采采取應(yīng)對(duì)措措施，為現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)施工安安全提供服服務(wù)?，F(xiàn)場(chǎng)采用WRM-3收斂?jī)x進(jìn)行拱頂位位移以及內(nèi)內(nèi)凈空位移移量測(cè)，挖挖支完成后后即布設(shè)量量測(cè)點(diǎn)，每每個(gè)測(cè)量斷斷面共設(shè)置置拱頂下沉沉沉降量測(cè)點(diǎn)點(diǎn)3個(gè)（中導(dǎo)洞、、單線斷面面雙線斷面面拱頂各一一個(gè)），收斂量測(cè)測(cè)測(cè)點(diǎn)4個(gè)（單線斷面面、雙線斷斷面最大跨跨度處各一一個(gè)，中導(dǎo)導(dǎo)洞起拱線線位置左右右側(cè)各一個(gè)個(gè)）。雙聯(lián)聯(lián)拱段按10米左右設(shè)置置一個(gè)斷面面，共設(shè)置置2個(gè)測(cè)量斷面面。具體量測(cè)結(jié)結(jié)果如下表表。根據(jù)量測(cè)結(jié)結(jié)果進(jìn)行數(shù)數(shù)據(jù)處理,斷面開挖完完成后圍巖巖一般在12d內(nèi)趨于穩(wěn)定定。所有臨時(shí)支撐體體系在半月月內(nèi)