地鐵既有建筑物下淺埋暗挖安全施工技術.doc

地鐵隧道淺埋暗挖施工下穿既有建筑物施工技術李義軍 中鐵十一局集團 武漢 430000摘 要：介紹了沈陽地鐵既有建筑物下淺埋暗挖隧道的施工技術，指出由于采取了有效的加強支護技術、開挖順序和相應的監(jiān)測手段，保證了地表建筑物的安全，為類似地鐵工程施工提供一定借鑒的作用。關鍵詞：地鐵，建筑物，淺埋暗挖，施工技術一、工程概況沈陽地鐵一號線南青區(qū)間為礦山法施工，雙洞單線隧道，全長917.015m，起訖里程K14+281.175K15+198.25，由于地鐵規(guī)劃的的需要，在青年大街站前設聯絡線與2號線相連，其中聯絡線K0+060K0+145.680段下穿地表房屋（LK0+120LK0+144）及其影響范圍，該段隧道埋深約16m。地表房屋總數2棟，分別為1棟民房（9層）和一座三盛源大酒店（10層），其中三盛源大酒店的基礎形式因無法調查暫按筏板基礎考慮。工程地質情況：從上至下分別為：雜填土、粉細砂層、粉質粘土層、礫砂層、圓礫層。隧道穿越地層上部為粉細砂層，中上部為粉質粘土層，中下部為礫砂層。此為上軟下硬地層，極易造成塌方。地下水主要為孔隙潛水，埋深5.58.0m，具有承壓性，含水層滲透性強，滲透系數一般在50-110m/d之間，水力坡度為1%左右。土壤最大凍結深度1.5m。周邊管線情況：聯絡線上方管線有一條雨水和污水管線（污水管直徑1500mm，埋深1.5m左右）；一條電力管線和一條光纜管線，埋深分別為1m和1.8m；一條大排水橫向支管,補給充足；另有三個降水井侵入隧道。二、總體設計情況聯絡線下穿建筑物段為2-2斷面，開挖尺寸為6.82m（寬）6.87m（高），采用臺階法施工；由于該段結構土體為上軟下硬地層，極易造成塌方，為防止出現較大坍塌，危及到施工及地表建筑安全，將整個斷面分為三臺階施工，同時延長上臺階的開挖長度并于拱腳處增設工字鋼+噴射砼作為臨時仰拱。其施工參數為：鋼格柵間距50cm，超前小導管423.530cm，噴射混凝土25cm厚，鋼筋網片6150150mm，臨時仰拱：I20b工字鋼+25連接鋼筋+6150150mm雙層網片+35cm厚噴射混凝土。三、施工方案(一)施工工序示意圖圖1 臺階法施工工序圖工序說明：拱部雙層超前小導管預注漿加固地層開挖拱部土體保留核心土施作拱部初支、鎖腳錨桿開挖核心土施作臨時仰拱開挖土體施作中臺階初支、鎖腳錨桿開挖土體施作下臺階初支封閉成環(huán)。(二)開挖方法正臺階法施工是一般隧道開挖施工常用的方法，適用于開挖斷面跨度較小的隧道，本標段區(qū)間隧道標準斷面跨度均小于8m，適合采用正臺階法施工。一般情況下，分部施工臺階長度控制在2.53.5m以內，在巖層不穩(wěn)定地段臺階長度可適當延長至5m左右，以保證隧道施工的安全，見“圖2 正臺階法開挖示意圖”。圖2 正臺階法開挖示意圖（三）過高層建筑物段施工方案1、超前小導管在區(qū)間過民房段及前后15m延伸范圍格柵間距0.5m，開挖前首先進行超前雙層小導管注漿支護，外層小導管423.25長4m，環(huán)向間距0.20.3m，縱向間距1.5m（每三榀一打），拱部180度設置；內層小導管423.25長1.8m，環(huán)向間距0.15m，縱向間距0.5m（每榀一打），拱部180度設置。 2、超前注漿依據目前掌子面情況,拱部砂層含水量大，注漿采用水泥水玻璃漿液，漿液配合比1：1。注漿壓力0.6MPa0.8MPa。3、鎖腳錨管為控制超量沉降，每個拱腳處排設兩根鎖腳錨管423.25，長4m，角度3045，與格柵主筋焊接牢固。4、臨時仰拱為達到初支快成環(huán)的目的，減少沉降量，過民房段區(qū)間隧道增設臨時仰拱，采用I20b工字鋼，上下布置25連接筋800，6150150雙層網片，噴射C25混凝土，厚度35cm。5、回填注漿初期支護完成后，與圍巖之間存在空隙，必須回填密實。回填注漿采用32注漿管，管長3m，徑向間距0.6m，縱向間距1m、垂直于基面埋設，落后掌子面2m4m進行回填注漿。（四）輔助施工方法1、洞內、地表跟蹤注漿施工中根據監(jiān)測資料，出現異常沉降后及時進行跟蹤注漿。地表注漿采用32注漿管L=4m，間距1m，沿建筑物四周雙排布置；洞內采用32注漿管L=2.5m，間距0.50.5m，梅花型布置；漿液采用水泥-水玻璃雙液漿，注漿的范圍及注漿壓力根據地表沉降及洞內沉降、收斂數值確定，注漿過程中根據監(jiān)測數據分析結果及時調整注漿參數。2、超前預警、預探對掌子面進行超前預探，可采用超前排管進行探測，超前排管在拱頂及拱腰各布設一根，長度6.0m。起到超前探測的作用，同時發(fā)現水囊，可利用三根超前探管進行注漿封堵。見“圖3 過高層建筑段掌子面加固示意圖”。圖3 過高建建筑段掌子面加固示意圖3、結構內注漿加固由于掌子面為粉細砂層，土質疏松，出現滲水后容易造成水土嚴重流失。掌子面采用32鋼管10001000mm，L=3m，梅花型布設，如圖3，采用厚10cm噴射C25砼+6150150鋼筋網封閉掌子面，注水泥-水玻璃雙液漿。（五）施工要點及技術措施1、嚴格控制隧道開挖的中線和水平，開挖輪廓要圓順，防止欠挖，局部欠挖處人工修鑿。2、隧道開挖時保留核心土，待拱部初支完成后再開挖核心部分土體。3、當隧道圍巖自穩(wěn)能力較差時，應盡可能縮短開挖臺階長度，盡快使初期支護閉合。4、避免格柵拱腳出現懸空引起下沉，鋼格柵下端設在穩(wěn)固地層上，或設在木板、混凝土墊塊上，及時布設鎖腳錨桿。5、初支結束后及時回填注漿。6、作好開挖的施工記錄和地質斷面描述，加強對洞內外的觀察。7、嚴格控制注漿壓力，防止出現壓力過大造成地面隆起或壓力過小未保證注漿效果現象發(fā)生。8、施工前，可采用在民房的裂縫上抹水泥砂漿和貼紙條的方法，每天對裂縫情況進行觀察，根據監(jiān)測資料和房屋裂縫的情況對房屋進行預注漿和跟蹤注漿，以保證房屋的安全。四、監(jiān)控量測下穿高層建筑物段除在洞內加強洞內拱頂和收斂監(jiān)測外，還要加強地表監(jiān)測。地表沉量及建筑物測值是反映建筑物安全和穩(wěn)定的重要數據，是隧道安全與否最直接、最明顯的的反映，易于實現量測信息的反饋。（一）監(jiān)控量測項目及方法表一 監(jiān)控量測項目及方法序號量測項目方法及工具測點間距量測頻率控制值警戒值距開挖、模筑后時間1建筑物沉降水準儀、銦鋼尺建筑物四周115天1630天3190天20mm14mm2建筑物裂縫裂縫觀察儀建筑物四周3次/天1次/天3次/周不出現裂縫不出現裂縫3建筑物傾斜全站儀、水準儀建筑物四周3次/天1次/天3次/周1/25014mm4地表沉降觀測精密水準儀地表3次/天1次/天3次/周30mm21mm5洞內水平收斂收斂儀拱腰3次/天3次/天3次/天20mm14mm6洞內沉降觀測水準儀、水準尺拱頂3次/天3次/天3次/天30mm21mm（二）監(jiān)控量測結果分析聯絡線從2008年4月10日開始施工至2008年7月5日止，初期支護全部完成。綜合監(jiān)測數據如表2所示。表2 監(jiān)測數據 （mm）項目日最大變化值累計最大變化值拱頂沉降3.613.8凈空收斂1.313.3地面沉降5.616.8房屋沉降3.012.5根據以上監(jiān)測結果，從周邊建筑物安全分析，到整個初支閉合完成后，所有的變形均在設計范圍之內，并且整個隧道周邊的地表建筑完好無損。從施工角度分析，拱頂下沉和地表沉降最能直觀地反映洞室開挖引起的結構及周圍土體的變形，尤其地表沉降能反映全部施工過程中各工序引起的土體位移，而拱頂下沉量測從開挖到初值讀取期間的位移是無法讀取的。而在量測結果中，同一斷面拱頂下沉小于地表沉降也說明了這一點。拱頂下沉速率較快，穩(wěn)定也較快，而地表沉降測點的數據穩(wěn)定受上覆土體緩慢固結的影響，穩(wěn)定時間較長。且一般上導洞沉降最大，如何采取措施，控制上導開挖過程中的沉降是控制沉降的關鍵。五、結論過高層建筑物隧道施工，關鍵在于超前支護和工序轉換的控制，施工時還要特別注意開挖支護的時效性和監(jiān)控量測的信息反饋。沈陽地鐵南青區(qū)間下穿高層建筑物按照既定的施工方案，結構已全部成型，從現場施工的情況分析，地面建筑物未出現異常反應，洞內初期支護穩(wěn)定，拱頂下沉和洞周收斂均在允許范圍之內，地面監(jiān)控量測的最大沉降值為16.8mm。由此可見，選擇的施工順序和施工工法是科學、合理的。參考文獻1梅志榮,王建宇,高爾洋,郭文忠; 砂卵石地層淺埋暗挖法修建城市地下街通道技術工程實例 A;中國土木工程學會隧道及地下工程學會第八屆年會論文集 C; 1994年2馬天文，南京地鐵南京站東井亭區(qū)間渡線段隧道施工技術 J;現代隧道技術; 2003年02期3 張德華,姚海波,陳浩; 城市地鐵既有線下暗挖隧道施工安全及控制 A;城市地下空間開發(fā)與地下工程施工技術高層論壇論文集 C;