北京地鐵首次采用暗挖法建設復興門(mén)站折返線(xiàn)工程,其靈活多變,適用復雜多變的地層和隧道斷面結構,設備簡(jiǎn)單,不妨礙交通和周邊環(huán)境等諸多優(yōu)點(diǎn),隧道和地鐵淺埋暗挖法在全國廣泛應用。目前已成功應用于北京、廣州、南京、深圳等地建設或建設地鐵工程,同時(shí)廣泛應用于街道、污水處理管道和鐵路、道路淺埋隧道工程。實(shí)踐表明,與明挖法、盾構法相比,淺埋暗挖法具有明顯的優(yōu)點(diǎn),基于該工法的適用性,劉施工技術(shù)在預注漿加固、挖掘時(shí)空順序、樓梯長(cháng)度等方面提出了更高的要求。
1、本文針對淺埋暗挖工法在深圳特殊地層單孔雙線(xiàn)隧道中的成功運用,分析先進(jìn)激勵d固定、挖掘時(shí)空順序、樓梯長(cháng)度等工藝保證施工安全、質(zhì)量和控制地層沉降中發(fā)揮的作用,確定同類(lèi)地層中的工藝參數,完善淺埋暗挖理論體系,更好地應用工程實(shí)踐。
2.暗挖施工引起地層變形的影響因素分析淺埋暗挖法最初應用北京地鐵是第四紀地板,無(wú)水,地表無(wú)建筑物條件下,管道先進(jìn),嚴格注入漿液,短挖掘,強力支持,早封閉,勤奮測量,快速反饋施工原則應用成功。在先進(jìn)的小導管注入加固等輔助措施的協(xié)助下,不斷完善獲得一系列輔助施工措施,目前運用的廣州、深圳地鐵均為非第四紀地層,地下水豐富,伴有砂層,地表密集民居,埋入深度最少達到0.8m,暗挖車(chē)站跨度達到26m等復雜條件,暗挖法的施工技術(shù)和輔助技術(shù)提出了更高的要求,保證了地鐵施工對周邊環(huán)境的環(huán)境保護和安全要求。
以深圳地鐵I期工程6標段為例,分析不同施工技術(shù)對地表沉降的影響程度,確定合理的技術(shù)參數。
2.1工程概況6為雙線(xiàn)單孔隧道,馬蹄形截面(6.2mx6.7m),正臺階法挖掘,區間隧道范圍內覆蓋第四系統新系統人工堆積層,海積沖壓層和第四系統中系統堆積層,下伏燕山期花崗巖,地下水豐富的隧道深度淺
2.2先進(jìn)加固輔助工法從最初的先進(jìn)導管注入前加固到現在廣泛應用的各種淺埋暗挖掘輔助工法以適用不同地層條件和隧道周邊環(huán)境要求為基準。從6個(gè)目標的工程實(shí)踐來(lái)看,根據地層條件,特別是在地下水豐富的地區施工地鐵隧道(大部分標準段不能進(jìn)行前期降水處理),在不同的地質(zhì)條件下,前期加固方法和參數的選擇非常重要。
2.3開(kāi)挖時(shí)空順序地鐵隧道開(kāi)挖在土中進(jìn)行,開(kāi)挖擾動(dòng)使原始地層應力重分布,而土的自穩能力較差,暗挖法開(kāi)挖不象盾構法施工有足夠的抗力支撐擾動(dòng)地層,只能以超前預加固和“短開(kāi)挖,早支護”保證地層的穩定。因此掌握開(kāi)挖和支護的時(shí)空效應對穩定地層,保證施工安全,控制地層變形都有很大幫助,對于掌子面而言要把握開(kāi)挖進(jìn)尺,分步開(kāi)挖順序;對雙線(xiàn)隧道則要確定左右線(xiàn)的間距。
2.3.1施工進(jìn)度的基本情況分析施工進(jìn)度的速度與挖掘進(jìn)度尺和每個(gè)挖掘循環(huán)使用的時(shí)間有關(guān),因此考慮到預加強下土體的穩定時(shí)間和地層塑性變形發(fā)展的確定工序。
隧道通過(guò)含水砂層地區時(shí),施工進(jìn)度慢時(shí)掌面露出時(shí)間長(cháng),但上樓梯沒(méi)有臨時(shí)橫向支撐或臨時(shí)抬起拱門(mén),上樓梯拱門(mén)容易積水,土壤強度低,用鋼板或板支撐,拱門(mén)構造總體下沉因此,施工中工程技術(shù)人員應立即做好先進(jìn)的地質(zhì)預報,隨時(shí)改變頂部支護參數,保證安全,迅速施工。六標一般來(lái)說(shuō),下樓梯2~3m/d(下樓梯的機械施工,相對尺寸快,隔天挖掘)砂層地區挖掘尺寸小,挖掘困難進(jìn)度慢,有時(shí)停止,沉降大。
當然在地層條件極差位置,土體易失穩,6標邊墻曾出現噴混凝土前大面積土體滑落(片幫),相當危險,現場(chǎng)采用三臺階開(kāi)挖,縮短每步開(kāi)挖的時(shí)間,保證了施工的順利進(jìn)行。這也是對地層變形的有效控制。
2.3.2左右線(xiàn)距離分析6標段為左右并行雙線(xiàn)單桐隧道,左右線(xiàn)距離13.2m,隧道凈空寬度5.1m,隧道壟斷層厚度9.9-14.3m,屬于超淺暗埋隧道,左右線(xiàn)挖掘對相鄰隧道有很大影響,前挖隧道影響另一線(xiàn)隧道前地表沉降值,后挖隧道影響前挖隧道后沉降值。先進(jìn)挖掘隧道對地表沉降的影響范圍大于遲緩挖掘的隧道,相應地層沉降收斂穩定的時(shí)間也很長(cháng)。
2001年12月29日至2002年3月14日,區間隧道科學(xué)館方向左右線(xiàn)間距變化明顯(見(jiàn)表3),2001年12月29日左線(xiàn)挖掘滯后右線(xiàn)11.15m,左線(xiàn)施工進(jìn)度加快,2001年1月19日左線(xiàn)先進(jìn)(幾乎并行,甲程SK4至599.8),2002年2月8日左線(xiàn)先進(jìn)右線(xiàn)最大里程為12.2m(里程SK4指數584.1),然后左線(xiàn)先進(jìn)
時(shí)調左線(xiàn)進(jìn)度,2002年3月14日左線(xiàn)挖掘滯后右線(xiàn)13.3m.施工后期調整4個(gè)工作面進(jìn)度后,左右線(xiàn)間隔大部分超過(guò)15m,最大值為59.15m,最小值為12.9m,一般在20m左右變化。從地表沉降縱向曲線(xiàn)可以看出后期地表沉降(圖2中左右兩側)較前期地表沉降(圖2棚分)小,這與后期調整施工工藝參數有直接關(guān)系,后期采用的長(cháng)短結合小導管注漿和小管棚預加固效果及合理的左右。
根據6標現場(chǎng)調研及對施工方資料的統計(見(jiàn)表3)可以發(fā)現,施工單位在施工前期(4月中旬前)對臺階長(cháng)度的把握不到位,臺階時(shí)小時(shí)大,最大值為14.5m,最小值為2.75m,而且變化比較頻繁,波動(dòng)幅度較大;施工后期臺階長(cháng)度最大值為13.5m,最小值為5m,但長(cháng)度控制得比較均勻,一般都在7-9m(1B~1.5B)。前期地表沉降明顯大于后期。
結合沉降資料分析,樓梯長(cháng)度對沉降有很大影響。樓梯長(cháng)度過(guò)短不能保證楊b土的穩定性,對掌面的穩定性沒(méi)有很好的支撐作用,掌面向挖掘隧道內的移動(dòng)變形,掌面前的地層變形加劇,先進(jìn)影響范圍增大,地表沉降增大,施工安全有危險,地下水豐富或含砂,淤泥地層容易出現涌砂、涌泥等小面積坍塌現象,危險較大的樓梯長(cháng)度過(guò)長(cháng)也不合理,施工中搬運鋼格柵,噴霧混凝土不方便,而且樓梯鋼格柵的閉合成環(huán)時(shí)間受樓梯長(cháng)度的影響,樓梯長(cháng)度越長(cháng),樓梯的閉合時(shí)間越長(cháng),樓梯越嚴重,樓梯的樓梯越容易變弱,特別是樓梯的下沉降時(shí)間
從施工后期的挖掘進(jìn)度來(lái)看,封閉環(huán)的時(shí)間控制在6~8d,階段長(cháng)度為7~9m,施工中遇到砂層、軟土層等不良地層或其他特殊情況時(shí),施工速度減慢,拱門(mén)下沉到地表(道路)的沉降明顯增大。
3.總結。
深圳富水含砂特殊地層采用暗挖法施工,工程施工安全,工程質(zhì)量和施工進(jìn)度與現場(chǎng)施工技術(shù)密切相關(guān),在正確認識和理解隧道所在地層條件的實(shí)質(zhì)基礎上,施工技術(shù)人員合理安排工程,根據當地調整施工技術(shù)參數,確保工程順利竣工。通過(guò)上文的分析,得到以下幾點(diǎn)認識:(1)超前預支護在—般地層,過(guò)渡地層和富水含砂地層其支護形式和支護參數不同,小導管粗細,長(cháng)度及是否采用小管棚施工都與掌子面及前方土體性質(zhì)及對地層塑性變形的要求有關(guān),做到經(jīng)濟和環(huán)境控制的統一。
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