北京地铁浅埋暗挖双层风道设计

1、北京地铁浅埋暗挖双层风道设计摘要:结合工程实例,介绍了双层风道的设计及施工方法,建立荷载构造模型,使用SAP84程序软件取代框架进展平面计算,提出了设计中应注意的关键点,并利用监控量测获得信息指导施工,及时采取相应措施,确保施工平安。关键词:地铁,荷载,构造自重,支护构造1工程概况北京地铁四号线新街口站东南风道位于登禹路和西直门内大街交口,地面交通路况繁忙。地下市政管线众多,有污水、上水、市政管线等,因此风道采用矿山法施工,设计为双层拱顶直墙构造。风道埋深最深处约6。风道构造底板穿过粉土-2层,属于级围岩;构造顶板穿过的岩土层为粉细砂-3层、粉质粘土层、粉土层,属级围岩,易发生坍落现象,稳定性

2、低,无法形成自然应力拱。风道构造边墙穿过的岩土层为粉质粘土层、卵石圆砾层、中粗砂-4层、粉细砂-3层、粉质粉土-2层,边墙下部以砂土和碎石土为主,围岩土体的自稳才能差,易发生坍塌现象。2施工方法风道采用穿插中隔壁法(RD法),分4层8个小导洞施工,施工时严格按照“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测的根本原那么。导洞施工顺序见图1,为减少拱部大面积开挖后对地层的影响,施工采取分步开挖,化大为小,增设临时仰拱,及时封闭的方法,详细如下:1)施作拱部超前支护,在竖井进风道处和车站进风道处各施作一排大管棚护顶以及施作小导管超前支护并注浆加固地层。2)分布开挖导洞土体,封闭导洞初期支护,上下

3、台阶步长5,上导坑掌子面应及时封闭。3)撤除部分底部竖向临时支护(一次撤除长度小于6),施作防水层,部分底板。4)逐步撤除部分临时仰拱和临时支护(一次撤除长度小于6),及时施做防水层及二衬。5)最终撤除临时仰拱和竖向支撑,及时封闭防水层和二衬。3初期支护参数初支采用20早强喷射混凝土,小导管?42(3根/)L=3.0,打设角度1015,纵向步距1.0一环,钢格栅由4根?25钢筋焊接而成,每榀格栅间距500,钢筋网为?6150150,双层布置,格栅间布置?22纵向拉结筋,环向间距0.7沿主筋内外侧交织布置。4构造计算4.1荷载组合1)根本组合构件强度计算;2)短期效应组合构件抗裂计算;3)抗震偶

4、然组合构件强度;4)人防偶然组合构件强度验算。经过试算,地震荷载和人防荷载作用下的构造产生的内力对构造断面配筋不起控制作用。这样地震与人防设计的重点是采取满足标准要求的一些构造措施。4.2主要荷载取值1)构造自重,钢筋混凝土重度=25kN/3。2)地层竖向压力:本隧道覆土厚度为6,为浅埋暗挖隧道,因此按计算截面以上全部土柱重量考虑;地层程度压力:采用朗肯土压力理论,施工阶段外侧取主动土压力,使用阶段取静止土压力。3)活载:地面超载20kPa。4)偶然荷载:8度地震荷载,5级人防荷载。转贴于论文联盟.ll.构造计算采用荷载构造模型,使用SAP84程序软件取代框架进展平面计算。按初期支护与二次衬砌

5、共同承载计算二次衬砌内力,由于初支不考虑防水,因此由二次衬砌承受全部水压力,而土压力那么作用在初支上,考虑到在长期作用下,初期支护材料性能会逐渐退化,刚度会下降,二次衬砌承担荷载70%,经过计算发现:底部墙脚外侧、底板跨中内侧、拱背外侧及拱顶内侧为最不利控制点,通过对该部分控制点进展配筋计算,可以确定二次衬砌构造断面所需的钢筋数量。5主要技术措施施工方法只是根据断面形式、围岩级别、环境条件等关键因素确定,对于既有的构造跨度,根本工法选择是比较成熟的。但是决定着工程成败和施工技术质量上下的主要因素在于辅助工法的采用,以及各项控制地层变位措施的施行时机。本工程在设计中主要考虑以下几个关键点:1)小

6、导管注浆。小导管一般采用F42的钢花管,长度3,其注浆加固体直径500左右,超前加固注浆,是行之有效地保证地层自稳的方法之一。根据地层性质,采用不同的浆液。对于小导洞开挖跨度不超过6的构造来说,加固圈半径0.5可以保证在初期支护完全到达承载力以前围岩的自稳。控制注浆压力或者控制注浆量为注浆技术重点。2)锁脚锚杆。根据开挖跨度的大小,设置3左右长度的锁脚锚杆并注浆,可以有效地保证支护构造不产生过度的整体下沉,特别是采用上下导洞施工的构造尤为重要。当上导洞施工时,不致使下导洞临空。3)背后回填注浆。设计中考虑初支背后的空隙存在,对于控制地层变位是不利的。因此必须及时有效地进展回填。一般工序要求间隔

7、 掌子面3时,必须进展初支背后回填注浆,浆液为水泥砂浆。4)台阶长度。每循环开挖长度为0.5,与钢格栅间距相适应,并且留核心土,台阶长度不适宜,可能造成地层变位过大,甚至地层失稳。设计中提出了上下导洞间开挖面间隔 为5的要求。5)一次撤除长度。对于采用RD工法施工的构造来说,一次撤除长度,又是一个关键的技术指标。为了不致出现因改变构造受力状态而引起地层变位,理论及理论证明,一次撤除段长度必须小于1D(D为隧洞的直径),本设计采用较为稳妥数值,每次撤除6。6监控量测利用监控量测获得的信息指导施工,这是浅埋暗挖法施工中必不可少的一个组成部分。通过监测对地层的稳定性和支护系统的可靠性做出判断,及时采

8、取相应措施,以确保施工的平安本工程将地表位移、拱顶下沉、隧道周边收敛等量测工程定为监控量测的必测工程,将土压力、土体位移、支护应力等作为选测工程。当程度收敛变化率小于0.12/d,拱顶下沉变化率小于0.1/d,而且所测的位移值大于预计总位移值的80%时,可以认为隧道已到达根本稳定。7结语通过对北京地铁新街口站东南风道设计,主要得到以下一些经历和体会:1)由于风道构造施工对周边围岩存在着屡次扰动,特别是在中隔墙顶部存在着受力复杂的塑性区,因此,在设计、施工时应特别重视中隔墙的受力平衡及其稳定。2)采用RD工法进展浅埋大跨构造的暗挖施工时,顶部分块的大小将最终影响地面下沉量。理论证明,顶部施工所引起的地面下沉值占最终地面总下沉量的60%70%。因此,进展施工方案设计时,应以快速掘进、快速封闭为原那么。3)在施工二次衬砌时,应分段撤除临时支护,一次不宜超过6,撤除过多会产生较大沉降变形。4)每段格栅钢架长度一般宜控制在24,过长过重运输即造成安装困难,过短将导致钢架节点多且浪费大。参考文献:1施仲衡,张弥,王新杰.地下铁道设计与施工.西安:陕西科学技术出版社,199