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.模擬計算及隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1結(jié)構(gòu)計算模型2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計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)計與施工，針對該結(jié)構(gòu)的特點，對隧道結(jié)構(gòu)進行了受力分析，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。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)計里程為ZDK28＋431.80～ZDK28＋786.30，全長354.5m，右線設(shè)計里程為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，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，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、模擬計算及隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1結(jié)構(gòu)計算模型結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計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)計算采用荷載—結(jié)構(gòu)模型平面桿系有限單元法。計算基本假定襯砌為小變形彈性梁，襯砌離散為多個等厚度直桿梁單元；用布置于各節(jié)點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，彈簧受壓時的反力即為圍巖對襯砌的彈性抗力；初期支護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行分析，根據(jù)經(jīng)驗，作用偶然組合對截面設(shè)計不加控制，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程序進行計算，可得出大跨度不對稱雙聯(lián)拱隧道初期支護彎矩及軸力如圖1、2所示。根據(jù)計算結(jié)果進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。圖1初支彎矩圖（單位：t..m）

圖2初支軸力圖（單位：t）通過計算得出挖支各步施工順序及各步應(yīng)錯開的最小距離。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)挖支；②—中導(dǎo)洞下導(dǎo)挖支；③—雙線斷面右半側(cè)上導(dǎo)挖支；④—雙線斷面右半側(cè)下導(dǎo)挖支；⑤—中墻襯砌；⑥—單線斷面上導(dǎo)挖支；⑦—單線斷面下導(dǎo)挖支；⑧—單線斷面仰拱襯砌及回填；⑨—單線斷面拱墻襯砌；⑩—雙線斷面左半側(cè)上導(dǎo)挖支；⑾—雙線斷面左半側(cè)下導(dǎo)挖支；⑿—雙線斷面仰拱襯砌及回填；⒀—雙線斷面拱墻襯砌；開挖步驟前后錯距（m）①與②3m①與③15m③與④3m③與⑩15m②與⑤15m⑤與⑥15m⑥與⑦3m⑨與⑩15m⑩與⑾3m2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計3.施工方法結(jié)合單線斷面，雙線斷面的施工方法，該大跨度不對稱雙聯(lián)拱的施工采取中墻法+臺階法+CRD法施工，先施工中導(dǎo)洞，澆筑中墻混凝土，然后進行單線斷面施工，最后施工雙線斷面。各部施工方法如下。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)3.1中導(dǎo)洞施工中導(dǎo)洞按短臺階法施工，上下臺階拉開步距為3～5m；每循環(huán)進尺0.5～1.2m。根據(jù)現(xiàn)場圍巖情況，開挖前沿中導(dǎo)洞開挖輪廓外側(cè)拱部環(huán)向布置超前注漿小導(dǎo)管，導(dǎo)管采用ф42熱扎無縫鋼管，壁厚3.5㎜，單根長度為4.0m，環(huán)向間距0.35m，縱向間距2.4m，外插角約為10°。開挖完成后及時初噴C20混凝土，厚度約為5cm，臨時封閉掌子面，以防止掌子面失穩(wěn)出現(xiàn)坍塌。依次立設(shè)格柵鋼架，間距為50㎝，掛設(shè)鋼筋網(wǎng)噴射混凝土至設(shè)計厚度。鋼筋網(wǎng)采用ф6.5鋼筋，單層鋪設(shè)于格柵外側(cè)，網(wǎng)距為150㎜×150㎜，噴射混凝土厚度不小于20㎜。圖片1：軟弱地層雙層超前注漿小導(dǎo)管上導(dǎo)噴砼完成后進行下導(dǎo)施工，依次進行開挖——立設(shè)格柵鋼架——掛設(shè)鋼筋網(wǎng)——噴設(shè)C20早強混凝土。上下導(dǎo)保持步距為3～5m。中導(dǎo)洞挖支完成后，及時進行中墻襯砌施工，處理基面——鋪設(shè)PVC防水板——澆筑C25防水混凝土，抗?jié)B等級S8。3.2單線斷面臺階法施工中導(dǎo)洞施工完成后，應(yīng)及時對中墻頂進行注漿，回填拱部空隙。待中墻混凝土至設(shè)計強度的70%后方可進行單線斷面施工。單線斷面開挖前，必須對中導(dǎo)洞右側(cè)進行支撐，以防止中墻受偏壓產(chǎn)生位移。單線斷面仍按短臺階法施工，上半斷面環(huán)形開挖留核心土，上下導(dǎo)拉開步距為3～5m；每循環(huán)進尺0.5～1.2m。按設(shè)計要求及現(xiàn)場圍巖實際情況，考慮到圍巖情況，II類圍巖，全風(fēng)化花崗巖，與水溶解成泥狀，依次進行掌子面臨時噴砼封閉，超前小導(dǎo)管注漿加固圍巖，注漿漿液采用42.5級普通硅酸鹽水泥漿，水灰比為1:0.5～1:0.8，注漿壓力為0.5MPa，漿液強度等級為20Mpa。圖片6：中墻臨時支撐單線斷面的初期支護為格柵鋼架噴錨支護，格柵鋼架間距為0.5m，噴射混凝土厚度為30cm。單線斷面開挖支護完成后應(yīng)及時進行二次襯砌。二次襯砌前需拆除中導(dǎo)洞側(cè)墻格柵鋼架及噴射混凝土，格柵鋼架拆除采用微差松動爆破技術(shù)施工，施工中注意保護中墻混凝土面以及中墻頂預(yù)留的PVC防水板不被損壞，除在爆破中嚴(yán)格控制鉆孔及裝藥量之外，爆破時還需對防水板采用薄鐵皮包裹進行防護，對中墻混凝土表面需用木板或竹耙進行遮擋。3.3烏雙線斷面發(fā)CRD法恐施工雙線斷貧面采用哄CRD看法施工，先施工壯右半側(cè)上神下導(dǎo)，即匹先施工③寺④步，③拌④步與①粗②步錯開熱距離為1胞5m左右老。根據(jù)圍逆巖情況并計考慮到施控工方便，③步陷施工前緊鉆設(shè)超偉前小導(dǎo)谷管進行匙注漿加畝固圍巖牙，開挖藝時預(yù)留黃核心土亮呈環(huán)形夢開挖，及時顫支立格浴柵鋼架扯、臨時綢隔壁及勻仰拱型都鋼，掛奶設(shè)鋼筋揮網(wǎng)，噴魄射C2源0早強詳混凝土連，噴射闊混凝土提厚度：副格柵鋼皇架為3止0cm菊，臨時升隔壁及否仰拱噴趨砼厚度嚴(yán)為20兇cm。托③步施尸工完成版后進行蒼④步施妖工，③俘步與④賓步拉開捷步距為香3～5屋m。④寒步施工內(nèi)仍按開委挖土體界——立寇設(shè)格柵畜鋼架及守臨時隔厭壁型鋼差——鉆變設(shè)側(cè)墻始錨桿—購—噴射勁格柵及鉤隔壁混萬凝土順飾序依次陶進行。圖片2：刷臨時仰拱疑型鋼支撐圖片3筒：臨時耐中隔壁班型鋼支癥撐單線斷面達二次襯砌肌完成后方督可進行雙艇線斷面⑩慚、⑾步的杰施工，⑩搜與⑾步施丹工仍采取僵短臺階法負(fù)施工，施第工中需拆駛除中導(dǎo)洞藥側(cè)墻及拱值部部分格痰柵，格柵谷拆除完成驕后應(yīng)及時推將臨時仰鋤拱型鋼延侮伸至中墻么混凝土面頃，并采用燒膨脹螺栓路進行聯(lián)接車固定。仰密拱格柵應(yīng)志及時封閉框成環(huán)。根據(jù)“穿新奧法肢”原理脈，雙線圍斷面挖惜支完成遵后，及招時布設(shè)倘沉降觀堵測點進眼行拱頂孤沉降及日收斂觀蓋測，根索據(jù)監(jiān)測捧數(shù)據(jù)確宣定二襯西施工時古間。雙線斷田面二襯研施工時旁先進行族⑿步施密工，再辜進行⒀河步，即奴先施工藥仰拱混戴凝土進考行軌底扔回填后顧施工拱隊墻混凝狡土，仰勒拱混凝領(lǐng)土施工宵前需拆芒除臨時容隔壁豎矮向型鋼屋至軌底諒回填面半，仰拱輸型鋼拆廊除每次柴不大于愧5m，待仰拱蠶回填完廟成后豎倒撐即可聾恢復(fù)。仰拱施工繩完成后可姻進行⒀步瘦施工，⒀剖步施工前倡需拆除臨貧時隔壁及巨仰拱支撐急，每次拆哭除長度不括大于4.勤8m，然鳥后施作拱調(diào)墻二襯混砍凝土。圖片4：歲CRD法愿③步出渣圖片5仿：格柵亞鋼架安食裝3.4耗雙聯(lián)漁拱防水?dāng)n施工技銷術(shù)由于雙聯(lián)富拱段縱環(huán)阻向施工縫而較多，結(jié)脈構(gòu)復(fù)雜，逼因此雙聯(lián)茂拱防水是盒防水施工芬的薄弱環(huán)吐節(jié)。防水施活工遵循濃著“以防為駛主、防排俘結(jié)合、因楚地制宜、驕綜合治理負(fù)”的原則進染行。對雙齊聯(lián)拱段的防水采用胡外貼式P眠VC防水薄板實現(xiàn)全器包防水，防水板男外側(cè)設(shè)置哪單層無紡隙布作緩沖詢層。雙聯(lián)拱縱環(huán)向施捐工縫中幸部埋設(shè)蜓鍍鋅鋼沉板止水胖，每條環(huán)倍向施工細縫外側(cè)藥設(shè)置一板道平蹼式止啟水帶以實美現(xiàn)分區(qū)防遇水的目的酷。雙聯(lián)拱防沈水施工如燦下圖。圖5太雙聯(lián)拱全沃包防水施勢工圖圖片7：取雙聯(lián)拱防謹(jǐn)水層及襯失砌排架圖片8愉：已襯拘砌完成匯的雙聯(lián)除拱中墻4.升監(jiān)控量從測根據(jù)本吉工程的拒施工特餡點及施蹤蝶工方案籌，在雙令聯(lián)拱施壓工過程滲中，需怨對隧道球結(jié)構(gòu)以類及周圍視受影響妻的地面進斗行沉降、收斂監(jiān)測以及爆破震動很監(jiān)測，以確保談隧道結(jié)構(gòu)鼻及周圍環(huán)煉境安全。光對監(jiān)測到障的各項數(shù)是據(jù)及時反巡壽饋，進行嗽分析，各拒項數(shù)據(jù)互肢相驗證，纏以確保監(jiān)劉測結(jié)果的冶可靠性。饒根據(jù)監(jiān)測錯數(shù)據(jù)預(yù)測鐘發(fā)展趨勢狼，及時掌割握施工過綿程中結(jié)構(gòu)觸的受力狀框況以及對誕周圍環(huán)境童的影響情匯況，以便銷及時調(diào)整橡施工參數(shù)幅及施工方距案，根據(jù)撫實際情況售采取應(yīng)對成措施，為蠻現(xiàn)場施工怎安全提供臘服務(wù)?，F(xiàn)場采窩用WRM狗-3收醒斂儀進行拱頂盾位移以及虎內(nèi)凈空位喝移量測，傍挖支完成忌后即布設(shè)族量測點，耳每個測量梯斷面共設(shè)葉置拱頂下沉怖沉降量測蘇點3個（中導(dǎo)湊洞、單觀線斷面蜂雙線斷飽面拱頂雅各一個桿），收斂量惕測測點碼4個（單線斷配面、雙線買斷面最大厚跨度處各伏一個，中湖導(dǎo)洞起拱妄線位置左閘右側(cè)各一部個）。雙柴聯(lián)拱段按路10米左溜右設(shè)置一恐個斷面，棄共設(shè)置2藏個測量斷忌面。具體量測舌結(jié)果如下朽表。根據(jù)量隆測結(jié)果娛進行數(shù)忠據(jù)處理饒,斷面開霞挖完成遮后圍巖跟一般在奇12d閉內(nèi)趨于怨穩(wěn)定。所有臨時支遵撐體系爪在半月朽內(nèi)不應(yīng)眼拆除，以防拱頂皺變形過大破造成破壞亡。表、監(jiān)控量測闊結(jié)果5.稼結(jié)束語(1)旱通過贈對結(jié)構(gòu)百進行受閱力模擬通分析，收從而確仙定合理主的施工診方法，知實現(xiàn)了擱工程的撒順利進冒行，確祥保了施敢工安全量，可見中墻法+糞臺階法+撿CRD法對大跨子度不對震稱雙聯(lián)良拱的施脅工是合劃理可行往的。(2)斥通過對現(xiàn)場地哄面量測斑、拱頂繁下沉和踢隧道的謠收斂監(jiān)屋測結(jié)果旦進行分很析，該施工匹方法確蠟保了大及跨度雙廟聯(lián)拱的能結(jié)構(gòu)安重全，有坐效地控摔制了地俘表沉降便和隧道仇結(jié)構(gòu)變職形。另我外，超前注誤漿小導(dǎo)尊管、預(yù)胸留核心姿土環(huán)型遷開挖等種輔助施臥工措施也為開消挖施工結(jié)安全提什供了有傾力的保參障。(3)頃大跨度