浅埋暗挖隧道下穿高梁桥施工方案分析

1、浅埋暗挖隧道下穿高梁桥施工方案分析摘要：通过工程类比和数值分析，对北京地铁4号线浅埋暗挖区间隧道下穿高梁桥施工方案进行了分析。结果表明，采用地面桥墩加固和地下隧道周边注浆加固地层，能有效控制沉降。区间隧道前后施工对临近桥墩不同沉降影响甚微，为提高施工速度，可在合理错距后同时施工。关键词：浅埋暗挖；下穿桥梁；砂卵石；注浆加固；数值模拟1工程概况西直门站动物园站区间隧道处于西直门外大街下方。该区间起点里程左线为K13+、右线为K13+,终点里程为K15+,左线全长1m、右线全长为1mo隧道正线于桩号K14+000K14+104段穿太高梁桥基础，设计过桥段长104m;高梁桥上部结构为跨度23mX3的

2、预应力简支T梁；下部为厚2m的扩大基础，分两层浇筑,底层面积mXm,上层面积3mX3m,基础埋深m。扩大基础上为独立桥墩，两相邻桥墩上有盖梁相连。与区间遂道纵向相垂直方向一排上有4个基础，中心间距m;沿区间纵向有两排桥基，间距21mo隧道埋深m,两隧道中心间距为m,见图1所示。隧道结构从一排4个基础中的中间2个基础正下方周围通过，结构顶与基础底之间净距为mo该区间段隧道左右线全数穿越砂卵石地层。砂卵石地层是一种典型的力学不稳固地层，颗粒之间间隙大，黏聚力小，颗粒之间点对点传力，地层反映灵敏，略微受到扰动，就很容易破坏原来的相对稳固平衡状态而坍塌，引发较大的围岩扰动，使开挖面和洞壁都失去约束而产

3、生不稳固。通过筛分实验表明，该处地层为卵石圆砾层，粒径2070mm,最大粒径达到15()mm,含砂率11%-30%,平均内摩擦角35#左右,N值2750,施工中碰到最大的卵石达250mm。2工程难点分析在砂卵石地层中采用浅埋暗挖法施工，存在以下难点：超前小导管或注浆孔施工成孔难度大，施工速度慢；(2)砂卵石地层容易坍塌，地层成拱性差，超挖量较大，工作面稳固性难以保证；(3)由于没有地面降水条件，拱顶上方存在的上层滞水，易造成砂体的部份流失，增加地层沉降量控制的难度；(4)砂卵石地层中浅埋暗挖法隧道下穿桥墩桩基相对其他地层,容易造成不均匀沉降。按照北京地铁施工有关规定，确认下穿高梁桥施工风险品级

4、为一级，其中变形控制标准如下：桥台横向变形不同mm,纵向变形沉降lOmmo按照该工程特点，并参考北京地铁施工监控量测试行稿肯定了该标段监测项目的监测控制值，见表lo3施工方案的肯定为了严格控制结构沉降，通过对比实验，研究提出了适用于砂卵石地层的前进式分段超前深孔注浆加固方案。隧道采用CRD法进行施工，按照分析，肯定区间两隧道依照导洞一、二、3、4和导洞五、六、7、8顺序施工，错距10mo先施工1号导洞，为了减小各导洞之间的彼此影响，待施工10m后,再施工2号导洞，依次施工其他导洞，直至完成（见图2）o具体施工步序如下：第一步：施作超前支护，注浆加固地层，前后开挖双侧1号洞室,并预留核心土，施作

5、初期支护；第二步：继续前后开挖双侧2号洞室，施作初期支护，一、2号洞室纵向间距l（）m左右；第三步：施作超前支护，前后开挖双侧3号洞室，并预留核心土,施作初期支护,2号与3号洞室纵向间距1（）m;第四步：继续前后开挖双侧4号洞室，施作初期支护，左侧3号与4号洞室纵向间距10m;第五步：待左洞开挖完毕，再以一样的方式开挖右导洞；第六步：按照监测情形纵向分段拆除中隔墙，临时支撑，慢慢完成侧洞底板防水与二次衬砌，先作业左洞，再作业右洞；4施工方案数值分析4.1计算模型说明采用PLAX1S3D进行计算分析，计算范围顶部取到地面，左右双侧和底部各取5()m,沿隧道轴线方向取6()m,隧道均考虑小导管超前

6、注浆加固地层；地层由上到下依次为杂填土层、粉质粘土、细砂层、砂卵石层。土层的参数如表2所示。整个模型采用实体单元建模，土层采用摩尔库仑模型，隧道结构采用弹性体模型，共划分30655个实体单元,48960个实体单元节点(见图3)。施工步骤：先施工左侧隧道，再施工右边隧道；单个隧道依照CRD工法一、二、3、4顺序施工。计算工况:不进行任何加固办法;(2)对桥墩及隧道周围采取加固办法：将1号桥墩和2号桥墩的扩大基础采用注入混凝土的方式连接成整体；将3号桥墩和4号桥墩的扩大基础采用注入混凝土的方式连接成整体。隧道拱部及侧墙2m范围内土体实施超前深扎注浆加固。4.2计算结果分析计算结果见表3、表4。从表

7、3数据能够看出，采取加固办法后，效果十分显著。不进行任何加固时，桥墩基础的不同沉降别离达到mm和mm。采用注浆加固土体及桥墩连接加固后,A、B号桥墩的不同沉降为mm;C、D号桥墩的不同沉降为mm,可见加固后效果是显著的。为便于增强施工中进程控制，表4给出了各个工序对沉降奉献值。分析可见，导洞1和导洞2沉降占整体沉降的55%,因此增强对这两个步序的施工管理十分必要。5主要结论针对浅埋暗挖隧道下穿高梁桥施工，为控制沉降，必需对桥桩及隧道周围地层采取加固办法；(2)区间两隧道的施工顺序宜依照导洞一、二、3、4和导洞五、六、7、8顺序组织施工；单线隧道施工时，影响沉降的关键工序为导洞一、2和导洞五、6的施工；(4)在错距为30m时，区间左右线施工彼此影响甚微，为加速施工进度，左右线隧道可相对合理错距同时施工。目前，区间左右线隧道均已安全穿越高梁桥。工程实践表明，采取上述办法确保了地表沉降控制在10mm之内，桥桩横向不同沉降不大于5mm的目标。参考文献：1吴波，等.城市地铁区间隧道洞群开控顺序优化分析n中国铁道科学,20()3,24：23-28.2高新