近距离穿越大型雨水方沟地铁隧道施工技术.pdf

第4 O卷 第 3 1 期 1 9 2 2 0 1 4年 1 1月 山 西 建 筑 S HANXI ARCHI TECTURE Vo 1 ． 4 0 No ． 3 1 NO V ． 201 4 文章编号 1 0 0 9 6 8 2 5 2 0 1 4 3 1 - 0 1 9 2 0 2 近距离穿越大型雨水方沟地铁隧道施工技术 郑 立 钢 北京市轨道交通建设管理 有限公 司， 北京1 0 0 0 0 0 摘要 通过北京地铁 1 4号线土建施工0 4合同段大井站一七里庄站矿山法区间近距离下穿大型雨水方沟工程实例， 详细阐述了 施工中采取的一系列洞内加固措施， 并结合超前地质预报及监控量测技术进行穿越施工， 为今后类似工程积累经验并提供参考。 关键词 近距离穿越， 洞内加固， 超前地质探测， 监控量测 中图分类号 U 4 5 5 文献标识码 A 目前全国各城市轨道交通处于建设高峰期， 地铁设计线路一 般设置在城市主干路下方， 而城市主干路下方都埋有各种市政管 线， 大多地铁隧道设计埋深较浅， 隧道近距离下穿各种管线施工 成为了地铁施工的普遍风险点。城市道路交通繁忙， 如进行管线 改移或采用地面加 固措施对交通、 环境等影响较大， 洞内加固为 穿越施工提供了另一选择。本文从工程现场施工技术及经验出 发， 通过对下穿大型雨水方沟采取一系列洞内措施进行研究 ， 为 今后类似工程积累经验 ， 提供参考。 1 工 程概 况 北京地铁 1 4号线大井站一七里庄站 区间设计里程范围为 K 9 3 1 2 ． 6 0 1 一K 1 0 6 6 4 ． 7 9 6 ， 全长 1 3 5 2 ． 1 9 5 m， 采用矿 山法施 工， 衬砌形式为复合式衬砌， 开挖宽度为6 ． 2 m， 高度为6 ． 5 m。断 面形式见图 1 。 3 0 0 6 2 0 0 3 0 0 图 1 隧道标准断面支 护施工 图 右线隧道在 K 1 0 3 4 7 ． 2 0 4～K 1 03 9 9 ． 4 1 8共 5 2 ． 2 m范围 下穿雨水方沟。雨水方沟宽4 ． 0 m， 高2 ． 0 m， 管顶距地面5 ． 6 3 m， 管底距隧道拱顶 2 ． 7 m 见图 2 。该雨水方沟设计为一级风险 源， 砖混结构， 结构厚度为3 0 0 m m， 经与产权单位调查了解， 该方 沟为新建工程， 枯水期常年水位保持在 0 ． 3 m， 到雨季最大水位可 充满整个方沟， 区间下穿段方沟结构完整， 无渗漏现象。 隧道穿越地层由上到下依次为杂填土、 ⑤层卵石、 ⑦层卵石， 收稿 日期 2 0 1 4 0 8 - 2 9 作者简介 郑立钢 1 9 7 9 ． ， 男， 工程师 雨水方沟位于⑤层卵石内， 隧道位于⑦层卵石 内， 地下水隧道底 板 5 m以下， 不需要降水施工。 图 2 区间右 线隧道与雨水方沟位置关系平面及剖面 图 2 难点分析 1 雨水方沟设计为一级风险源， 为砖石结构 ， 断面较大， 底部 与隧道顶部距离为 2 ． 7 m， 属近距离穿越施工 ， 容易因不均匀沉降 引起剪切破坏 ， 影响管道的正常运行， 同时存在雨水渗漏的隐患 ， 影响隧道施工安全 ； 2 雨水方沟位于城市主干路下方， 车流量大， 交通繁忙， 如发 生管线沉降， 洞内塌方， 有可能会引起路面塌陷， 影响交通安全。 3主要措施 避免雨水方沟破坏的关键在于有效控制土体沉降变形， 通过 与设计、 产权单位沟通， 由于雨水方沟位于城市主干路下方， 车流 量大 ， 交通繁忙， 如采取地面加固保护措施对交通影响较大， 根据 现场实际情况并结合以往施工经验， 确定了洞内加固措施为主要 施工方案 ， 以减少对地层扰动快速通过为原则 ， 初支结构应做到 快封闭。采用缩短格栅间距、 增设临时仰拱、 加密超前小导管并 及时进行初支背后回填注浆的一系列措施； 利用超前地质预报手 段及时获取掌子面前方地质信息及雨水方沟的渗漏水情况； 结合 监控量测技术 ， 及时掌握雨水方沟沉降情况并指导施工， 在围岩 稳定的前提下 ， 动态调整超前小导管及注浆施工参数； 加强对雨 水方沟及隧道掌子面的巡视巡查 ， 必要时对方沟内进行铺衬施 工； 采取对雨水方沟内存水截流抽排的辅助措施， 保证下穿段的 无水作业 ， 雨季时密切关注天气预报， 编制汛期施工应急预案， 汛 期时封闭掌子面， 停止施工。 4施工 方法 4 ． 1 超 前 支护 1 超前小导管支护参数。超前小导管采用 3 2 无缝钢管 ， 每 榀打设 ， 环间距 0 ． 3 m， 内外交错布置。钢管壁厚 3 ． 2 5 m m， 单根 长 1 ． 7 5 m。小导管顶部加工成 1 0 0 m m长锥头型， 尾部焊箍 ， 管上 按梅花形布置小孔 ， 间隔 1 5 e m， 孔眼直径为 8 m m。尾端0 ． 5 m 爹 拿 l3 郑 立 钢 近 距 离 穿 越 大 型 雨 水 方 沟 地 铁 隧 道 施 工 技 术 1 9 3 不钻小孔作为预留止浆段。 2 成孔及安装施工。结合砂卵石地层的实际情况， 小导管采 用风镐结合高压风施工。通过高压风吹开、 松动砂卵石， 为风镐 成孔创造有利条件 ， 然后放入小导管， 通过风镐冲击成孔。在大 卵石 、 漂石不是很密集的条件下， 成孔效果较为理想， 在遇到大卵 石、 漂石异常密集 的情况下， 采取调整孔位、 角度的方式 ， 如打设 效果不理想， 为避免对岩层过大的扰动， 及时与建设、 设计、 监理单 位沟通， 结合监控量测数据制定专项措施， 动态调整小导管参数。 3 注浆施工。对注浆压力和注浆量现场经过实验后， 结合竖 井横通道及区间正线的施工数据确定。浆液采用单液水泥浆 ， 注 浆压力为0 ． 2 MP a～ 0 ． 5 MP a ， 浆液水灰 比为 1 1 。为增强注浆加 固地层效果 ， 注浆顺序 由下至上。采用搅拌注浆机组进行注浆。 遇窜浆或跑浆时， 则采取间隔一孔或几孔压注的方法。 注浆顺序 注浆时相邻孔位应错开 ， 交叉进行 ， 注浆顺序采用 由下而上间隔注浆。 封堵注浆管 停止注浆后， 先将小导管尾部橡胶软管的阀门 关闭， 防止浆液回流， 然后再拆除注浆管， 待浆液凝 固后， 再拆除 小导管尾部的橡胶软管及阀f - I ； 注浆完成后检查注浆效果 ， 并对 注浆薄弱部位进行重新补充注浆。 4 ． 2开挖 支护 隧道为复合式衬砌结构， 采用上下 台阶法施工 ， 人工进行土 方开挖， 预留核心土沿隧道中线对称设置， 环形核心土预留不小 于拱部断面面积的 1 ／ 3 ， 长度为 1 ． 5 m一 3 m， 高度为 1 ． 2 m， 宽度 为 3 ． 5 m， 核心土两侧与初支之间距离为 1 ． 0 m左右。土方开挖 进尺为0 ． 5 m， 台阶长度控制在 5 ． 0 m～8 ． 0 m。隧道支护形式为 锚喷支护结构， 即钢筋网 钢架 十喷射混凝土联合支护结构。格 栅 中心间距由原设计的0 ． 7 5 m缩减为 0 ． 5 m， 初支厚度为3 0 0 m m。 每榀格栅拱脚处采用 6 3 2 3 ． 2 5， L1 ． 7 5 m锁脚锚管加固， 每个 拱脚处打设两根。超前支护采用双排 , 3 23 ． 2 5超前小导管 ， L1 ． 7 5 m， 每榀打设， 环向间距 3 0 0 mm， 外插角 1 0 。 ～1 5 。 ， 拱部范 围内打设。超前小导管及锁脚锚管进行注浆。前后两榀格栅之 间采用 b 2 2钢筋连接 ， 环向间距为 1 m， 内外交错布置。格栅每个 节点处相对主筋间均加焊一根与主筋等直径的钢筋， 以加强节点 处的受力强度。临时仰拱分三节安装 ， 格栅安装后两侧拱脚处分 别安装临时仰拱两端的两节， 中间一节随核心土开挖将两端两节 连接， 快速使上台阶闭合成环。 4 ． 3 初 支背后 回填注浆 为减少穿越后管线的后期沉 降， 初期支护成环后 ， 及 时进行 初支背后回填注浆。注浆管采用 6 3 2钢焊管， 注浆管长0 ． 5 m， 拱 部及拱墙布置 ， 环 向间距 0 ． 5 m， 每榀打设， 前后两榀错开布置。 注浆浆液为水泥浆， 注浆压力为 0 ． 2 MP a 一 0 ． 5 MP a 。 5 超前地质探测及地质情况记录 穿越雨水方沟施工时， 先作好地质超前预报， 在水平距离管 线 1 0 m时开始在掌子面上钻探测孔， 提前掌握地层情况作好预 防。钻孔深不小于5 m， 每 5 m钻探一次。采用 0钢管插入探 测孔中， 探测管四周梅花形布置 8进水孔， 观察钢管内是否有水 流出， 确定前方地质中是否存在管沟渗水的情况。 竖井及横通道施工时做好水文地质记录， 为区间隧道施工提 供参考。标准段隧道施工时做好试验， 取得相关数据 ， 并做好施 工记录， 为下穿雨水方沟施工措施提供参考。 6 监控量测及数据分析 隧道施工至平面位置距雨水方沟 5 m时开始利用地表点对 方沟进行监测， 在管线上方布置沉降监测点 ， 纵向间距 1 0 m； 隧道 拱顶正上方布置地表沉降监测点， 纵向间距 2 0 m。具体监测项 目 见表 1 。 表 1 区间隧道下穿雨水方沟监测项 目 序 允许位移控 位移平均速率控 位移最大速率控 量测频率 口 监测项 目 制值 ／ i n l ll 制值／ m m d 一 制／ fl ／ m m d 一 次／ d l 雨水方沟沉降 3 0 2 3 1 2 雨水方沟倾斜 倾斜 率≤0 ． 0 0 5 l 3 拱顶沉降 3 0 2 3 I 4 净空收敛 2 0 l 3 1 施工期间， 监测采取黄色、 橙色、 红色三级预警制度， 对预警 情况及时召开专题会分析原因并及时制定专项措施， 通过监控量 测及对其结果的反馈处理 ， 及时调整开挖方法及支护参数 ， 确保 结构的安全与围岩稳定。施工期间管线沉降监测点 中最大累计 沉降值为7 ． 7 4 m m， 其他检测指标均在允许范围内， 洞内未发现渗 水等异常情况。 7结语 北京地铁 1 4号线土建 o 4合同段大井站一七里庄站区间近距 离下穿大型雨水方沟施工顺利完成， 在雨水方沟自身结构完整的 前提下 ， 通过采取超前支护、 格栅加密、 增设临时仰拱、 及时初支 背后径向注浆的洞内加固措施以及超前地质预报和监控量测技 术， 有效的控制了土体沉降变形， 避免了管线的破坏， 施工中各项 巡视、 监测指标均满足规范要求， 保证了安全、 质量和工期。超前 地质预报及监控量测技术在穿越施工中发挥了重要作用， 充分体 现了信息化施工的重要意义。整个穿越施工过程中， 配备 了精干 的管理人员和优秀的施工队伍， 全体施工人员高度重视 ， 统一思 想， 过程中进行严格的安全质量控制， 区间隧道成功的实现了穿 越施工， 为今后类似工程积累了一定经验。 参考文献 [ 1 ] 王梦恕． 北京地铁浅埋暗挖法施工[ J ] ． 岩石力学与工程学 报 ， 1 9 8 9 ， 8 1 5 2 6 1 ． [ 2 ] 关宝树， 国兆林． 隧道及地下工程[ M] ． 成都 西南交通大学 出版 社 ， 2 0 0 0． [ 3 ] 施仲衡． 地下铁道设计与施工[ M] ． 西安 陕西科学技术 出 版 社 ． 1 9 9 7 ． On c o n s t r uc t i o n t e c h n i q u e s o f c l o s e r a n g e c r o s s i n g l a r g e - s c a l e r a i n wa t e r b o x d r a i n s u b wa y t u n n e l Z HENG Li - g a n g B e ij i n g R a i l c C o n s t r u c t i o n A d m i n i s t r a t i o n C o ． ， L t d ， B e ij i n g 1 0 0 0 0 0， C h i n a A b s t r a c t A c c o r d i n g t O D a j i n g S t a t i o n - Q i l i z h u a n g S t a t i o n w i t h t h e m i n i n g me t h o d S e c t i o n c l o s e r a n g e l a r g e s c a l e r a i n w a t e r b o x d r a i n s u b w a y t u n n e l e x a m p l e a l o n g N o ． 0 4 C o n t r a c t S e c t i o n o f N o ． 1 4 B e i j i n g S u b w a y c o n s t r u c t i o n ，t h e p a p e r i l l u s t r a t e s a s e r i e s o f c o n s o l i d a t i o n i n c a v e s a d o p t e d i n t h e c o n s t r u c t i o n，a n d u n d e r t a k e s t h e c r o s s i n g t u n n e l i n g e n g i n e e r i n g b y c o mb i n i n g wi t h t h e a d v a n c e d g e o l o g i c al f o r e c a s t a n d s u p e r v i s i o n me a s - u r e s ， S O a s t o p r o v i d e s o me r e f e r e n c e f o r s i m i l a r p r o j e c t s ． Ke y wo r d s c l o s e - r a n g e c r o s s i n g，c o n s o l i d a t i o n i n c a v e s ，a d v a n c e d g e o l o g i c a l d e t e c t i o n，s u p e r v i s i o n an d me a s u r e me n t