浅埋暗挖地铁车站柱洞法施工技术研究

(整期优先)网络出版时间:2021-11-15
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浅埋暗挖地铁车站柱洞法施工技术研究

刘泽明

长春宏建工程设计有限公司天津分公司 天津 300000

摘要:伴随着中国新一轮轨道交通基础设施规划,许多城市迎来了地铁建设的高潮。地铁线路通常布置在城市主干道下,通常情况下,在地面围栏挖掘施工,会造成交通堵塞。因此,大多数城市选择地下挖掘方法进行建设。当前最常用的挖掘方法是双面顶推法。并在此基础上,以柱洞法为参考,探讨了地铁车站浅埋地下开挖施工技术研究。

关键词:浅埋暗挖;地铁车站柱洞法;施工技术;研究

引言

伴随着中国经济的快速发展,城市轨道交通工程的建设速度也在不断的加快,从而达到了城市轨道交通工程的高度。但是,地铁往往位于市区,周围建筑众多,地下管网复杂。如何控制现有建筑物和管网的变形和沉降,确保周边建筑物和车站基坑的安全稳定是关键。

1暗挖车站施工方法及施工步骤

车站主体通过地下开挖方法。由于车站所处地层的围岩属于第六类,围岩稳定性差,开挖后的自稳定时间短,特别是粗粒土层无凝聚力。为了控制围岩变形,防止隧道上方围岩坍塌,采用大管桩和小管线进行超前的注浆支护,使砂土在拱架上固定,形成注浆加固环,提高砂层的自稳定性。原则上,施工过程中应尽量减少对周围岩石的干扰,采用“管超前、短台阶、短进尺”方案。在开挖过程中应预留基岩,初期支护应及时进行,开挖面不稳定的砂层应通过工作面注浆加固。

2暗挖车站施工难点

(1)暗挖车站位于某路段下方,贯穿纺织城旧城。周围有许多建(构)筑物和地下管道,其中房屋主要是在七十年代和八十年代的,质量不均衡。由于很难在土内柱断裂区形成天然拱,开挖过程中可能容易发生拱柱和过度变形等事故。(2)根据地质调查数据,地下隧道基本位于地下水位以下,尽管水压不高。但是,一旦地下水和地表水侵入,放水措施就会失控,而排水则会稍微加剧土壤内部的活性,从而导致结构变形增加和不可弥补的损失。(3) 在地下29 ~ 30.5m范围内有1/3的隧道是含石灰的水泥层,含铁氧化条,不易破碎。

3浅埋暗挖地铁车站柱洞法施工方案优化策略

3.1总体施工顺序

安排并严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤测量、早封闭、控制沉降”的施工原则,采用柱洞法施工,分步实施安全推进。为保证地下开挖施工时整体结构的安全,车站地下开挖施工应在明挖主体结构施工完成后进行。对于粉细砂地层,超前加固和管棚洞口段预支护采用双管无收缩双液注浆,分别在明挖结构中板施工前后进行。明挖结构封顶后,地下路堑段进入洞内施工。明挖段结构预留开挖孔,每个开挖孔安装10t提升架垂直提升系统。采用柱洞法进行地下开挖时,需虑设计对开挖技术的要求。前期采用单向开挖。一是由东向西打柱孔先导孔。导洞初期支护结构完成后,同时进行通导洞的结构施工(地梁、钢管柱、顶梁)。柱导洞结构施工完成后,将进行跨中开挖和二衬结构施工。中跨结构完成后,对称开挖侧导洞,施工一次支护二次衬砌结构。

3.2近距离穿越管线段

对于地下开挖施工影响范围内的雨水管,应在非紧急情况下采取措施,确保管道内没有水;雨季应采取措施及时排出管道内的水。加强供水管道的监控,必要时关闭阀门。土建施工前应加强超前深孔检测措施。上部试运行隧道的先进检测措施是任意位置2 ~ 3孔,每次检测长度不少于10 m,纵向圆形长度不少于3 m。探空舱的高度必须超过加固后的拱环1m。对于砂层中的边界条件,应采用指定的高级管道的砂浆来加固。灌流管采用整流器公用输水管道,单长3m,直径1m;相邻管线间距为600mmx600mm,并依次排列。可根据层条件调整注料管的配置。前部的灌水材料采用改性水玻璃。注浆法是渗流。砂层注浆压力为0.2~0.5 MPa,可根据隧道周边岩石条件进行调整,以确保钢筋混凝土的自稳定时间不少于6-8h。同时,应挖掘断地面、地层、台阶的隧道结构,充分利用“时空效应”。

3.3优化对比方案提出

考虑到需要在拱坝混凝土施工前切断柱孔网架等临时柱,受力系统会立即改变,影响钢管柱的应力变形和接地。为了获得柱洞法对车站结构地基沉降和应力的影响,建议优化柱孔法部分施工方法的顺序。根据原有方案的常规序列,提出了两种优化的工艺方案。第一种方案是,中跨度上部试运行隧道开挖完毕后,进行中跨度系带拱混凝土施工,然后挖掘底部,最后挖掘双边试运行隧道,称为中跨度拱方案。二是中跨度上部先导隧道开挖完毕后,对称开挖侧导隧道,最后进行中跨度部分开挖,即中跨度后屈曲拱方案。

3.4采用辅助工法对粉细砂地层进行加固

洞口段10米以内,通过大管棚+深孔钻削+先进小管坯补偿加强拱度,而其余部分则通过深孔钻削+先进小管坯补偿加固。108 mm管棚(8mm壁厚)应铺设在弧形上,管棚高度应控制在1m左右。现场深孔灌注桩外推角接近水平,纵向加固面积为10 m2,圆形长度为3 m。第一排钻孔沿开挖轮廓线排列,环形间距为0.3m。:第二排环距为0.6m,第二排与第一排环距为0.35m;第三列环距为0.6m,与第二列环距为0.7m。灌浆材料为超细水泥水玻璃双浆料:水玻璃模量为2.2 ~ 2.8,水平为40℃;水泥的水胶比为0.8:1.0 ~ 1.5:1.0,两种浆料的比例为1: 1,实际注浆压力为1 ~2 MPa。在双液浆的作用下,管棚形成壳结构,不仅可以承载上部地层,还可以隔离下部地板,减少地板变形,从而控制管线变形。深孔钻削的凹槽脉水平分布,分为三层,可防止地面沉降,减少底层变形,最终使管线的应力和变形更加均匀。

3.5地裂缝带超前探测与监测应急

工程司专门设立了一个土建专家小组,指导现场施工过程,并借鉴其他单位在土建方面的成功经验,作出全面的施工安排。建立一个专门的施工监测小组,在施工前检测出裂缝,并根据检测到的裂缝调整施工方案。同时在施工前评估所有受地下开挖和路基影响的建筑物的现状。施工期间,监测点严密布置在地面、地面建筑物和隧道的室内部分,监测关键信息,对监测信息进行分析并及时返回。制定详细的应急计划,准备足够的应急材料和设备,并根据监测结果在地面建筑上进行必要的地面加固.

3.6仰拱衬砌施工

(1)在隧道底部施工的过程中,可以采用全幅分段的方法,并在其上加铺仰拱栈桥,按照2榀的范围对循环开挖长度加以控制,确保富水段隧道开挖施工有序进行。当隧道底部挖设完毕后,要及时将各种杂物清除干净并喷射混凝土,厚度控制在30~50mm,随后安装仰拱钢架,并对混凝土复喷,使其与设计厚度相符,从而保证隧道初期支护时能够封闭成环。(2)仰拱要在拱墙衬砌施工前完成,保证仰拱混凝土一次性浇筑成型,避免出现施工缝,若必须留设施工缝时,可按照设计要求设置止水带。仰拱施工完毕后,要按照规范要求开展质检验收工作,看表面是否平整、顺滑。在对仰拱处进行混凝土填充时,可对仰拱表面全面清洁,将其上的杂物全部去除干净。(3)富水段衬砌采用的是自防水混凝土,抗渗等级为P8,采用泵送的方法对混凝土现场浇筑。施工开始前,需对边墙的基础顶面进行清洗,涂刷界面剂,同时对输送泵全面检查,看性能是否完好,确认无任何问题后,再浇筑混凝土。

结束语

柱洞法的施工方法多种多样,受施工空间的限制。在施工过程中采用科学合理的施工方法和施工流程是关键,选择合适的配套工程机械保证工程质量。柱法是一种适用于浅埋大面积隧道的施工方法,可有效控制拱形和地面以上管道的沉降变形。在柱孔施工过程中,应采取优化施工流程等措施,加强柱孔开挖过程中的沉降控制,以减少整体荷载。同时根据监测测量数据动态调整施工方案,及时调整配套参数等,有效控制表面(管线)的沉降,确保满足设计控制要求。

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