廣州地鐵某區(qū)間雙連拱隧道施工技術(shù)

大跨度不對稱雙聯(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5.結(jié)束語【內(nèi)容摘要】

介紹了廣州地鐵X號線XX折返線工程大跨度不對稱雙聯(lián)拱的設(shè)計(jì)與施工，針對該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，對隧道結(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號線XX折返線隧道西起XX廣場站，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354.5m，右線設(shè)計(jì)里程為YDK28＋431.80～YDK28＋786.30，全長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。針對雙聯(lián)拱跨度大、不對稱、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)等厚度直桿梁單元；用布置于各節(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。考慮到大跨度不對稱雙聯(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大跨度不對稱雙聯(lián)拱開挖順序圖①—中導(dǎo)洞上導(dǎo)挖挖支；②—中導(dǎo)洞下導(dǎo)挖挖支；③—雙線斷面右半半側(cè)上導(dǎo)挖支；④—雙線斷面右半半側(cè)下導(dǎo)挖支；⑤—中墻襯砌；⑥⑥—單線斷面上導(dǎo)導(dǎo)挖支；⑦—單線斷面下導(dǎo)導(dǎo)挖支；⑧—單線斷面仰拱拱襯砌及回填；⑨—單線斷面拱墻墻襯砌；⑩—雙線斷面左半半側(cè)上導(dǎo)挖支；⑾—雙線斷面左半半側(cè)下導(dǎo)挖支；⑿—雙線斷面仰拱拱襯砌及回填；⒀—雙線斷面拱墻墻襯砌；開挖步驟前后錯(cuò)距距（m）①與②3m①①與③③15m③與④3m③③與⑩⑩15m②與⑤15m⑤⑤與⑥15m⑥與⑦3m⑨⑨與⑩15m⑩與⑾3m2.2結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)3.施工方法結(jié)合單線斷面，雙雙線斷面的施工方方法，該大跨度不不對稱雙聯(lián)拱的施施工采取中墻法+臺階法+CRD法施工，，先施工中導(dǎo)洞，，澆筑中墻混凝土土，然后進(jìn)行單線線斷面施工，最后后施工雙線斷面。。各部施工方法如下下。3.1中導(dǎo)洞施施工3.2單線斷斷面臺階法施工工3.3雙線斷斷面CRD法施施工3.4雙聯(lián)拱拱防水施工技術(shù)術(shù)3.1中導(dǎo)洞洞施工中導(dǎo)洞按短臺階階法施工，上下臺階拉開開步距為3～5m；每循環(huán)進(jìn)進(jìn)尺0.5～1.2m。根據(jù)據(jù)現(xiàn)場圍巖情況況，開挖前沿中中導(dǎo)洞開挖輪廓廓外側(cè)拱部環(huán)向布置超前注注漿小導(dǎo)管，導(dǎo)管采用ф42熱扎無縫鋼鋼管，壁厚3.5㎜，單根長長度為4.0m，環(huán)向間距0.35m，縱縱向間距2.4m，外插角約約為10°。開挖完成后及時(shí)初噴C20混凝土，厚度約為5cm，臨時(shí)封閉掌子面面，以防止掌子面面失穩(wěn)出現(xiàn)坍塌塌。依次立設(shè)格柵鋼架，間距為50㎝，，掛設(shè)鋼筋網(wǎng)噴射射混凝土至設(shè)計(jì)計(jì)厚度。鋼筋網(wǎng)采用фф6.5鋼筋，，單層鋪設(shè)于格格柵外側(cè)，網(wǎng)距距為150㎜××150㎜，噴噴射混凝土厚度度不小于20㎜㎜。圖片1：軟弱地地層雙層超前注注漿小導(dǎo)管上導(dǎo)噴砼完成后后進(jìn)行下導(dǎo)施工工，依次進(jìn)行開開挖——立設(shè)格格柵鋼架——掛掛設(shè)鋼筋網(wǎng)———噴設(shè)C20早早強(qiáng)混凝土。上上下導(dǎo)保持步距距為3～5m。。中導(dǎo)洞挖支完成成后，及時(shí)進(jìn)行行中墻襯砌施工工，處理基面———鋪設(shè)PVC防水板——澆澆筑C25防水水混凝土，抗?jié)B等級S8。。3.2單線線斷面臺階法施施工中導(dǎo)洞施工完成成后，應(yīng)及時(shí)對對中墻頂進(jìn)行注注漿，回填拱部部空隙。待中墻墻混凝土至設(shè)計(jì)計(jì)強(qiáng)度的70%后方可進(jìn)行單單線斷面施工。。單線斷面開挖前前，必須對中導(dǎo)導(dǎo)洞右側(cè)進(jìn)行支支撐，以防止中中墻受偏壓產(chǎn)生生位移。單線斷面仍按短短臺階法施工，，上半斷面環(huán)形形開挖留核心土土，上下導(dǎo)拉開開步距為3～5m；每循環(huán)進(jìn)進(jìn)尺0.5～1.2m。按設(shè)設(shè)計(jì)要求及現(xiàn)場場圍巖實(shí)際情況況，考慮到圍巖巖情況，II類類圍巖，全風(fēng)化化花崗巖，與水水溶解成泥狀，，依次進(jìn)行掌子子面臨時(shí)噴砼封封閉，超前小導(dǎo)導(dǎo)管注漿加固圍圍巖，注漿漿液液采用42.5級普通硅酸鹽鹽水泥漿，水灰灰比為1:0.5～1:0.8，注漿壓力力為0.5MPa，漿液強(qiáng)度度等級為20Mpa。圖片6：中墻臨臨時(shí)支撐單線斷面的初期期支護(hù)為格柵鋼鋼架噴錨支護(hù)，，格柵鋼架間距距為0.5m，，噴射混凝土厚厚度為30cm。單線斷面開挖支支護(hù)完成后應(yīng)及及時(shí)進(jìn)行二次襯襯砌。二次襯砌前需需拆除中導(dǎo)洞側(cè)墻墻格柵鋼架及噴噴射混凝土，格柵鋼架拆除采采用微差松動爆爆破技術(shù)施工，，施工中注意保護(hù)中墻混凝土土面以及中墻頂預(yù)留留的PVC防水板不被損壞，除在在爆破中嚴(yán)格控控制鉆孔及裝藥藥量之外，爆破破時(shí)還需對防水水板采用薄鐵皮皮包裹進(jìn)行防護(hù)護(hù)，對中墻混凝凝土表面需用木木板或竹耙進(jìn)行行遮擋。3.3雙線斷斷面CRD法施施工雙線斷面采用CRD法施工，先施工右半側(cè)側(cè)上下導(dǎo)，即先先施工③④步，，③④步與①②②步錯(cuò)開距離為為15m左右。。根據(jù)圍巖情況況并考慮到施工工方便，③步施工前鉆鉆設(shè)超前小導(dǎo)管管進(jìn)行注漿加固固圍巖，開挖時(shí)時(shí)預(yù)留核心土呈呈環(huán)形開挖，及時(shí)支立格柵柵鋼架、臨時(shí)隔隔壁及仰拱型鋼鋼，掛設(shè)鋼筋網(wǎng)網(wǎng)，噴射C20早強(qiáng)混凝土，，噴射混凝土厚厚度：格柵鋼架架為30cm，，臨時(shí)隔壁及仰仰拱噴砼厚度為為20cm。③③步施工完成后后進(jìn)行④步施工工，③步與④步步拉開步距為3～5m。④步步施工仍按開挖挖土體——立設(shè)設(shè)格柵鋼架及臨臨時(shí)隔壁型鋼———鉆設(shè)側(cè)墻錨錨桿——噴射格格柵及隔壁混凝凝土順序依次進(jìn)進(jìn)行。圖片2：臨時(shí)仰仰拱型鋼支撐圖片3：臨時(shí)中中隔壁型鋼支撐撐單線斷面二次襯襯砌完成后方可可進(jìn)行雙線斷面面⑩、⑾步的施施工，⑩與⑾步步施工仍采取短短臺階法施工，，施工中需拆除除中導(dǎo)洞側(cè)墻及及拱部部分格柵柵，格柵拆除完完成后應(yīng)及時(shí)將將臨時(shí)仰拱型鋼鋼延伸至中墻混混凝土面，并采采用膨脹螺栓進(jìn)進(jìn)行聯(lián)接固定。。仰拱格柵應(yīng)及及時(shí)封閉成環(huán)。。根據(jù)“新奧法””原理，雙線斷斷面挖支完成后后，及時(shí)布設(shè)沉沉降觀測點(diǎn)進(jìn)行行拱頂沉降及收收斂觀測，根據(jù)據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)確定定二襯施工時(shí)間間。雙線斷面二襯施施工時(shí)先進(jìn)行⑿⑿步施工，再進(jìn)進(jìn)行⒀步，即先先施工仰拱混凝凝土進(jìn)行軌底回回填后施工拱墻墻混凝土，仰拱拱混凝土施工前前需拆除臨時(shí)隔隔壁豎向型鋼至至軌底回填面，，仰拱型鋼拆除除每次不大于5m，待仰拱回填完成成后豎撐即可恢恢復(fù)。仰拱施工完成后后可進(jìn)行⒀步施施工，⒀步施工工前需拆除臨時(shí)時(shí)隔壁及仰拱支支撐，每次拆除除長度不大于4.8m，然后后施作拱墻二襯襯混凝土。圖片4：CRD法③步出渣圖片5：格柵鋼鋼架安裝3.4雙聯(lián)拱拱防水施工技術(shù)術(shù)由于雙聯(lián)拱段縱縱環(huán)向施工縫較較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜雜，因此雙聯(lián)拱拱防水是防水施施工的薄弱環(huán)節(jié)節(jié)。防水施工遵循著著“以防為主、防防排結(jié)合、因地地制宜、綜合治治理”的原則進(jìn)行。對對雙聯(lián)拱段的防水采用外貼式式PVC防水板板實(shí)現(xiàn)全包防水水，防水板外側(cè)設(shè)設(shè)置單層無紡布布作緩沖層。雙聯(lián)拱縱環(huán)向施工縫中部部埋設(shè)鍍鋅鋼板板止水，每條環(huán)向施工縫縫外側(cè)設(shè)置一道道平蹼式止水帶以以實(shí)現(xiàn)分區(qū)防水水的目的。雙聯(lián)拱防水施工工如下圖。圖5雙聯(lián)拱拱全包防水施工工圖圖片7：雙聯(lián)拱拱防水層及襯砌砌排架圖片8：已襯砌砌完成的雙聯(lián)拱拱中墻4.監(jiān)控量測測根據(jù)本工程的施施工特點(diǎn)及施工工方案，在雙聯(lián)聯(lián)拱施工過程中中，需對隧道結(jié)結(jié)構(gòu)以及周圍受受影響的地面進(jìn)行沉降、收斂監(jiān)測以及爆破震動監(jiān)測，以確保隧道結(jié)結(jié)構(gòu)及周圍環(huán)境境安全。對監(jiān)測測到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)據(jù)及時(shí)反饋，進(jìn)進(jìn)行分析，各項(xiàng)項(xiàng)數(shù)據(jù)互相驗(yàn)證證，以確保監(jiān)測測結(jié)果的可靠性性。根據(jù)監(jiān)測數(shù)數(shù)據(jù)預(yù)測發(fā)展趨趨勢，及時(shí)掌握握施工過程中結(jié)結(jié)構(gòu)的受力狀況況以及對周圍環(huán)環(huán)境的影響情況況，以便及時(shí)調(diào)調(diào)整施工參數(shù)及及施工方案，根根據(jù)實(shí)際情況采采取應(yīng)對措施，，為現(xiàn)場施工安安全提供服務(wù)?！，F(xiàn)場采用WRM-3收斂斂儀進(jìn)行拱頂位移以以及內(nèi)凈空位移移量測，挖支完完成后即布設(shè)量量測點(diǎn)，每個(gè)測測量斷面共設(shè)置置拱頂下沉沉降量量測點(diǎn)3個(gè)（中導(dǎo)洞、單線線斷面雙線斷面面拱頂各一個(gè)）），收斂量測測點(diǎn)4個(gè)（單線斷面、雙雙線斷面最大跨跨度處各一個(gè)，，中導(dǎo)洞起拱線線位置左右側(cè)各各一個(gè)）。雙聯(lián)聯(lián)拱段按10米米左右設(shè)置一個(gè)個(gè)斷面，共設(shè)置置2個(gè)測量斷面面。具體量測結(jié)果如如下表。根據(jù)量測結(jié)果進(jìn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,斷面開挖完成后后圍巖一般在12d內(nèi)趨于穩(wěn)穩(wěn)定。所有臨時(shí)支撐體系在在半月內(nèi)不應(yīng)拆拆除，以防拱頂變形過過大造成破壞。。表、監(jiān)控量測結(jié)結(jié)果5.結(jié)結(jié)束語(1)通通過對結(jié)構(gòu)構(gòu)進(jìn)行受力力模擬分析析，從而確確定合理的的施工方法法，實(shí)現(xiàn)了了工程的順順利進(jìn)行，，確保了施施工安全，，可見中墻法+臺臺階法+CRD法對大跨度不不對稱雙聯(lián)聯(lián)拱的施工工是合理可可行的。(2)通通過對現(xiàn)場地面量量測、拱頂頂下沉和隧隧道的收斂斂監(jiān)測結(jié)果果進(jìn)行分析析，該施工方法法確保了大大跨度雙聯(lián)聯(lián)拱的結(jié)構(gòu)構(gòu)安全，有有效地控制制了地表沉沉降和隧道道結(jié)構(gòu)變形形。另外，，超前注漿小小導(dǎo)管、預(yù)預(yù)留核心土土環(huán)型開挖挖等輔助施施工措施也為開挖施施工安全