北京地鐵首次采用暗挖法建設復興門站折返線工程,其靈活多變,適用復雜多變的地層和隧道斷面結構,設備簡單,不妨礙交通和周邊環境等諸多優點,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。實踐表明,與明挖法、盾構法相比,淺埋暗挖法具有明顯的優點,基于該工法的適用性,劉施工技術在預注漿加固、挖掘時空順序、樓梯長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隧道中的成功運用,分析先進激勵d固定、挖掘時空順序、樓梯長度等工藝保證施工安全、質量和控制地層沉降中發揮的作用,確定同類地層中的工藝參數,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,無水,地表無建筑物條件下,管道先進,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。在先進的小導管注入加固等輔助措施的協助下,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,暗挖車站跨度達到26m等復雜條件,暗挖法的施工技術和輔助技術提出了更高的要求,保證了地鐵施工對周邊環境的環境保護和安全要求。
以深圳地鐵I期工程6標段為例,分析不同施工技術對地表沉降的影響程度,確定合理的技術參數。
2.1工程概況6為雙線單孔隧道,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先進加固輔助工法從最初的先進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境要求為基準。從6個目標的工程實踐來看,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行前期降水處理),在不同的地質條件下,前期加固方法和參數的選擇非常重要。
2.3開挖時空順序地鐵隧道開挖在土中進行,開挖擾動使原始地層應力重分布,而土的自穩能力較差,暗挖法開挖不象盾構法施工有足夠的抗力支撐擾動地層,只能以超前預加固和“短開挖,早支護”保證地層的穩定。因此掌握開挖和支護的時空效應對穩定地層,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挖進尺,分步開挖順序;對雙線隧道則要確定左右線的間距。
2.3.1施工進度的基本情況分析施工進度的速度與挖掘進度尺和每個挖掘循環使用的時間有關,因此考慮到預加強下土體的穩定時間和地層塑性變形發展的確定工序。
隧道通過含水砂層地區時,施工進度慢時掌面露出時間長,但上樓梯沒有臨時橫向支撐或臨時抬起拱門,上樓梯拱門容易積水,土壤強度低,用鋼板或板支撐,拱門構造總體下沉因此,施工中工程技術人員應立即做好先進的地質預報,隨時改變頂部支護參數,保證安全,迅速施工。六標一般來說,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,挖掘困難進度慢,有時停止,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,現場采用三臺階開挖,縮短每步開挖的時間,保證了施工的順利進行。這也是對地層變形的有效控制。
2.3.2左右線距離分析6標段為左右并行雙線單桐隧道,左右線距離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,左右線挖掘對相鄰隧道有很大影響,前挖隧道影響另一線隧道前地表沉降值,后挖隧道影響前挖隧道后沉降值。先進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間也很長。
2001年12月29日至2002年3月14日,區間隧道科學館方向左右線間距變化明顯(見表3),2001年12月29日左線挖掘滯后右線11.15m,左線施工進度加快,2001年1月19日左線先進(幾乎并行,甲程SK4至599.8),2002年2月8日左線先進右線最大里程為12.2m(里程SK4指數584.1),然后左線先進
時調左線進度,2002年3月14日左線挖掘滯后右線13.3m.施工后期調整4個工作面進度后,左右線間隔大部分超過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系,后期采用的長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標現場調研及對施工方資料的統計(見表3)可以發現,施工單位在施工前期(4月中旬前)對臺階長度的把握不到位,臺階時小時大,最大值為14.5m,最小值為2.75m,而且變化比較頻繁,波動幅度較大;施工后期臺階長度最大值為13.5m,最小值為5m,但長度控制得比較均勻,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,樓梯長度對沉降有很大影響。樓梯長度過短不能保證楊b土的穩定性,對掌面的穩定性沒有很好的支撐作用,掌面向挖掘隧道內的移動變形,掌面前的地層變形加劇,先進影響范圍增大,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,危險較大的樓梯長度過長也不合理,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時間受樓梯長度的影響,樓梯長度越長,樓梯的閉合時間越長,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間
從施工后期的挖掘進度來看,封閉環的時間控制在6~8d,階段長度為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,施工速度減慢,拱門下沉到地表(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,工程質量和施工進度與現場施工技術密切相關,在正確認識和理解隧道所在地層條件的實質基礎上,施工技術人員合理安排工程,根據當地調整施工技術參數,確保工程順利竣工。通過上文的分析,得到以下幾點認識:(1)超前預支護在—般地層,過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,長度及是否采用小管棚施工都與掌子面及前方土體性質及對地層塑性變形的要求有關,做到經濟和環境控制的統一。
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