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由深圳地铁4A标段施工说开去 中铁十五局集团有限公司许建付 一 4A标段工程概况 深圳地铁1号线4A标段 老街至大剧院站区间东段 隧道由老街站起 沿解放路西行 穿越广深铁路桥 布吉河 电影大厦 在解放路SK2 260 000处与西段相接 本区间设计里程为 SK2 001 7 SK2 260 000 区间东段隧道总长为258 3m 马蹄形断面 除1 竖井外 其余均为暗挖法施工 由于受建筑物的限制 本段隧道结构为上下重叠型式 本标段有三部分组成 即广深铁路桩基托换 人民桥桩基托换和老大区间东段隧道施工 1 广深铁路桩基托换 本桩基托换工程位置处于地铁一期工程里程SK2 035 055处 地铁区间隧道直接穿越铁路桥22 桥墩左线承台下一根桩基和铁路桥21 桥墩右线及第三线承台下各4根桩基和接触网电杆一根 需将三条线路的21 桥墩和22 桥墩共6个基础进行托换 如广深铁路桩基托换平面图 桩基托换采用主动托换 用树根桩作为搭设临时支架的基础 临时支架支撑梁部部分恒载 以保证施工过程中的运营安全 2 人民桥桩基托换 人民桥桥面宽30m 为14m 20m 14m的普通钢筋混凝土连续梁 桥台为钻孔桩基础 区间隧道从桥北边经过 穿越多跨连续梁桥台东侧人行道下桩基1根 该桩底部1 0m长度处于隧道开挖范围内 托换结构由四根 1500钻孔灌注桩及两根托换梁组成 四根 1500钻孔灌注桩设于桥台背后 由其上的托换梁从被托换桩两侧伸入桥台帽梁以下托换旧桩 如图1 3 3 老街至大剧院区间 东段 隧道 该段工程包括1 竖井和老街至大剧院区间东段隧道 老街至大剧院站区间东段隧道全长258 3m 由老街站起沿解放路西行 穿越广深铁路桥 布吉河 电影大厦 在解放路SK2 260 000处与西段相接 线路位于曲线上 出老街站 过布吉河后拉开左右线间距 区间隧道拱顶距布吉河底约10m 线路最大埋深22 0m 代表性断面如图1 4 该段区间隧道范围内上覆第四系全新统人工堆积层 Q4ml 海积冲积层 Q4m al 及第四系中更新统残积层 Q2el 主要为粉质粘性土层 1 2 4 1m 粉 中 砾 砂层 0 6m 和残积砾质粘性土 0 19 2m 土层的构造和物理力学性质不均匀 在平面和纵向的变化较大 下伏基岩为燕山期花岗岩 53 布吉河床下12 0m左右即有微风化层出露 由于地处老部吉河道内 地下水位较高 渗流速度较大 4 地层加固 由于隧道通过地层软弱松散 开挖高度近14米 设计采用单管旋喷桩配合洞内小导管注浆加固 加固范围为开挖轮廓线以外4米 5 工程特点 工程位于深圳市繁华商业区 四周高楼林立 地面交通拥挤 车流量大 仅有约3000平方米的施工场地 实际是交通环岛绿地 且上有广深三条铁路线并行通过 地下各类城市 军用和铁路管线密布 1 竖井位于场地中间 与老街车站接头处 有一孔径为3米的钢质污水箱涵横过隧道 工程条件可想而知 通过以上介绍 很容易给大家形成这样一种印象 即这是一个技术含量很高 综合性强 施工难度和技术难度都很大的一项综合性工程 首先 单洞双层这种结构形式 在我国地铁建造史上 属首次应用 其次 动载条件下 要分别进行铁路和公路桥梁桩基础托换 特别是铁路桥梁桩基础托换 在国内也没有应用的先例 第三 高地下水位条件下 在含水砂层中进行一般地下工程施工 本身就是非常困难的 进行如此断面的地铁隧道施工 更是不易 第四 在深圳闹市区内施工 在组织管理 协调配合 管线改移 环境保护 污染防治 安全防护等方面本身 对我们就是一种考验 上述工作不仅是我们工作的重点 也是工作的难点 二 关键技术 这里所说的关键技术是指 为避免工程施工对工程本身或周围建筑物 地面及地下管线或构筑物造成危害 或把其影响控制在容许范围内 所必须采用的 起决定作用的技术措施 就本工程而言 关键技术有以下几项 单管旋喷地层加固技术 冷冻法加固地层技术 桥梁桩基础托换技术 单洞双层地铁隧道综合施工技术以及监控量测技术 1 地层加固技术 高地下水位条件下 在松散软弱围岩内进行地下工程施工 工程成败的前提条件是对围岩进行有效的加固 和对地下水进行有效的封堵 达到这个目的方法很多 比如注浆法 旋喷法等 如选用旋喷法 则由单管旋喷 二重管旋喷 三重管旋喷可供选择 各种方法的适应性 取决于被加固土体的结构和物理特性 在进行方法选择时 务必结合现场情况 否则 势必事倍功半 甚至造成严重后果 方法选定后 施工参数的确定 也是非常重要的 比如浆液的压力与配比 提钻的速度等 一定要通过现场试桩后确定 其他比如孔位的确定 垂直度的控制等也是非常重要的 本标段施工中就曾采用三重管补强 德国玛丽散堵漏 2 冷冻法加固地层技术 冷冻法加固地层在煤矿矿建中应用较多 近年来被越来越多地应用于地铁建设中 比如广州地铁 上海地铁 深圳地铁在本标段中也得到了应用 事实上 本标段原设计没有采用冷冻法 而是采用单管旋喷法 1 竖井向西破壁进洞后发现 单管旋喷加固地层的效果较好 但止水效果不理想 原因主要是地层中含有粒径较大的卵石 最大粒径500mm 地下水渗流速度大 采用同位素示踪法测定 地下水漫流时 该段的最大地下水流速达到15m d 成桩效果不理想 同时不能拆除的地下管沟 检查井等 造成旋喷加固出现盲点或死角 而竖井向东 即为广深铁路高架桥 其下地质条件较西端差 更有孔径3米的钢质污水箱涵斜跨地铁隧道 造成大范围的旋喷加固盲区 为确保广深铁路高架桥的安全 工程后期 征得业主与设计单位同意 该段采用冷冻法对地层进行加固 冻结法的核心技术是冻结帷幕设计 包括冻结孔深度和间距参数的确定 除此之外 还要考虑以下影响因素 盐水温度 冻结孔终孔间距 冻结壁平均温度和冻土强度 另外 积极冻结温度与维持冻结温度的确定也是非常重要的 需要说明的是 冻结站正常运转10d后 对12个测温孔分别在5m 10m 15m 20m 25m处进行测温 根据测温资料发现整个冻结段在8 12m深度段水平降温缓慢 其中A E线最不理想 远小于预期效果 每天降温仅为0 1 有时甚至温度回升 冻土平均发展速度仅有7 8mm d 远小于预期的22mm d 经分析系地下水位太高 流速过大所致 竟采取相应措施后 基本正常 这从另一个方面验证了单管旋喷对本地层的不适应性 本次冻结平面如图2 2 图2 2冷冻平面示意图 3 广深铁路桥桩基础托换技术 广深铁路桥桩基础采用主动托换 首先用以树根桩为基础的支撑体系 将梁托起 如图2 3 2 4 2 5 进行第一次手里体系转换 这个过程需要对铁路线路进行加固处理 接着 开挖托换梁基础 进行基底处理 施工托换桩和托换梁 托换桩施工时 须采取降水措施 托换梁底模支架体系 是这个环节的重点 托换梁强度满足后 即可进行第二次手里体系转换 将原承台 支撑于托换梁底模支架上 当托换梁与托换桩完成连接后 即可进行第三次手里体系转换 完成托换 托换的核心技术在于手里体系转换时 千斤顶的加力速度 以及全过程桥梁沉降的实时监控量测 特别注意 原桩断除 不能同时进行 4 人民桥桩基础托换技术 与广深铁路桥桩基础托换相比 人民桥桩基础托换要简单的多 如图2 5 2 6 当托换桩与托换梁施工完成后 通过顶入上钢板即可实现托换 5 单洞双层地铁隧道综合施工技术 图2 8 1单洞双层隧道开挖步骤图区间单洞双层隧道施工 根据新奥法原理 分四个台阶自上而下进行开挖 自下而上进行衬砌 按设计要求进行防水施工处理 这里不多介绍 施工中要注意的问题是 开挖时要进行超前钻孔 采用台阶法进行掘进 要遵循 先治水 管超前 弱爆破 强支撑 开封闭 勤量测 的原则 钢支撑的拆除应结合围岩变形量测结果进行 6 监控量测技术 结合工程实际 针对桥梁桩基础托换 隧道围岩变形量测 地表和周围建筑物沉降观测 我们制定了一套监控量测方案 开展了微空间高精度变形监测研究 取得了很好的效果 没有对地面交通及建筑物形成大的危害 地表沉降控制在允许范围内 这里不再赘述 三 成功的经验 由于业主 设计 监理以及深圳市政府和有关职能部门的正确领导 大力支持和默契配合 加上我们技术准备充分 组织保障有力 在这个复杂的 高度综合的 高技术难度的项目施工中 我们取得了铁 公 路桥梁桩基础托换一次成功 冷冻技术成功运用 单洞双层地铁隧道掘进正常进行 结构衬砌内实外美 不渗不漏 监控量测技术及时可靠 现场管理井然有序等成功的经验 四 失败的教训 由于多方面的原因 造成单管旋喷加固地层方案 虽经补强堵漏技术处理 仍然没有把握 最后改用冷冻法 既耽误了时间 又增加了投资 甚至造成危害 这是个值得总结和记取的教训 五 联想与体会 4A标段施工完了 深圳地铁1号线施工完了 但工程施工过程 给了我启发 使我时常陷入有关问题的思考中 今天 借此机会 把我的一些体会 拿出来与大家一同分享 欢迎各位专家批评指正 1 地下空间利用要有序 随着我国城镇化进程的推进 城市人口急剧膨胀 国家 鼓励汽车进入家庭 的政策 加速了我国汽车工业的发展 汽车保有量急速增加 由此带来了一系列问题 比较突出的是 城市功能恶化 地面交通拥挤 城市交通问题已经成为制约我国大城市发展的瓶颈 与此相对应的情况是 城市交通的发展与城市化不相适应 城市综合交通体系规划不健全 交通形式单一 城市轨道交通发展滞后 针对上述情况 国家正采取积极措施 大力发展城市公共交通事业 城市轨道交通正处于一个快速发展阶段 并迎着美好的发展前景蓬勃向前 这可以从以下的统计数字看出 自1965年北京地铁第一期工程开工 全国现有通车地铁线路总长约320km 除北京地铁1号线和环线约40km外 其余都是20世纪90年代后修建的 进入21世纪 发展势头更为迅猛 全国48个百万人口以上城市中 已有30多个城市开展了城市轨道交通的前期工作 在建的8个城市 17条线路 总长约360km 十一五 期间 全国城市轨道交通投入运营里程将达到1000km左右 2010年 2020年期间 又将新增1000km 2000km左右的城市轨道交通运营线路 所以 联合国的战略专家总结说 在土木工程领域 19世纪是桥的世纪 20世纪是高层建筑的世纪 21世纪将是人类利用地下空间 开发地下空间的世纪 城市轨道交通 在如此好的发展前景下 我们要做哪些准备 在目前我国建设管理模式下 从工程建设角度讲 建立相应的管理机制 规范地下空间开发利用行为 使地下空间开发利用科学 合理 有序 这里说的有序是指 在宏观上 地下空间的开发利用要与城市规划方案相协调 建设周期速度要与城市的经济能力相协调 中心城市与卫星城或郊区要统一规划 在微观上 城市在规划自己的地下空间开发利用方案时 充分考虑各部门 各行业的意见 除平面规划外 还要有统一的纵向规划 象航空部门实行空中交通管制那样 建立地下空间开发利用管制体系 使地下空间开发利用分层次 有秩序地发展 只有这样 才能避免建设冲突 打破部门或行业壁垒 避免前后工程不相照应 建好就挖 挖了再建 甚至前期工程成了后期工程不可逾越的障碍 必须花重金方可逾越的恶性建设循环 为国家节约建设资金 同时减少建设与施工单位组织协调的工作量 2 探索科学合理的新的施工承包方式 一方面 在建设项目施工招标前期工作中 标段划分时 除考虑正常的影响因素外 施工单位的经济承受能力 也要给予重视 特别是采用特殊方法施工时 更应该重视这个问题 比如 采用盾构法施工单线地铁隧道时 由于设备成本很大 一台盾构机大约6000万元 寿命周期约为10km 比较而言 标段长度相对较小 即便后续工程跟得上 由于各地方对断面设计要求 存在差别 往往需要对盾构设备进行改造 改造的费用也很高 停下来吧 也需要开支很高的保养维护费 这都增加了施工单位的经济负担 实际上 施工单位的经济负担 也是国家的经济负担 采用常规方法施工的标段 小标段 大投入的结果 工期提前了 施工单位的经济负担增加了 建设管理单位的管理难度增加了 而且容易引发质量或安全问题 留下后遗症 或引发其他方面的问题 因此 根据施工方法的不同 适当放大标段长度是必要的 另一方面 城市施工无小事 在城市进行地下工程施工 容易引发突发性事件 处理时 需要分秒必争 久拖不决 容易使事态扩大 造成严重后果 这就需要建立一个有效的快速决策机制 在目前的建设管理模式下 采用设计施工总承包的方式 更有利于快速决策 地下工程施工 每1米长度 地质条件可能存在着巨大的差别 设计变更是正常的 设计变更就是经过现场验证后的设计修正 但是 由于设计变更程序复杂 分层次管理 涉及的机构或问题较多 实施起来 问题很具体 特别是设计或施工方案的重大变更 往往是不到最后时刻 是不能做出决定的 而这时的决定 往往是 亡羊补牢 没有起到 预防为主 的作用 结果是本不该发生的问题 也发生了 通常情况下 这时发生的问题 大都具有溃坝效应 让人防不胜防 产生重大影响 造成重大损失 而且责任也难以区分清楚 所以 在目前建设管理模式下 采用设计施工总承包 可以有效减少中间环节 减少信息转递过程中的失真 有利于科学 快速决策 避免走弯路 但设计施工总承包 也存在