广州地铁某区间双连拱隧道施工技术

大跨度不对称双联拱

隧道在复杂地质条件下的施工技术提纲1.工程概况2.模拟计算及隧道结构设计2.1结构计算模型2.2结构设计3.施工方法3.1中导洞施工3.2单线断面台阶法施工3.3双线断面CRD法施工3.4双联拱防水施工技术4.监控量测5.结束语【内容摘要】

介绍了广州地铁X号线XX折返线工程大跨度不对称双联拱的设计与施工，针对该结构的特点，对隧道结构进行了受力分析，通过采取一系列施工技术措施，顺利完成了施工。为今后复杂地质条件下大跨度不对称双联拱的施工积累了宝贵的经验。1.工程概况广州地铁X号线XX折返线隧道西起XX广场站，沿清河东路向东，穿过东环路跨线桥，止于外XX大楼。区间由左、右两条正线及存车线组成。其中左线设计里程为ZDK28＋431.80～ZDK28＋786.30，全长354.5m，右线设计里程为YDK28＋431.80～YDK28＋786.30，全长354.5m。两条线路的隧道净距为1.75m～8.10m之间。隧道埋深为14.0m～17.5m。区间线路相互交错，断面类型较多，变化频繁，断面跨度大，结构较复杂。其中大跨度不对称双联拱地段位于DK28+546.05~+566.5，其开挖跨度为21.7米，开挖高度为10.21米，隧道拱顶埋深15.2米。是施工难度很大的地下洞室群。大跨度不对称双联拱段基岩为燕山三期（γy3）花岗岩。隧道洞身位于一条宽度达15m的断层破碎带上，该破碎带岩石多为全风化花岗岩，绿泥石化严重，岩石呈碎粒、碎块状、地下裂隙水丰富，岩石粘结力差，开挖易坍塌。由于该双联拱所处地段附近地面建筑物较少，只有北边20米外为罗家电脑城，因此只要确保双联拱施工安全，防止双联拱地段出现较大沉降和地下失水，即可保证地面和地下结构物的安全。针对双联拱跨度大、不对称、地质条件复杂的特点，该双联拱的施工方法采用中墙法＋台阶法＋CRD法，并以超前注浆小导管为辅助措施确保施工安全。2、模拟计算及隧道结构设计2.1结构计算模型结构尺寸设计充分考虑了地铁限界要求，暗挖结构的施工工艺要求，结构受力特性、围岩级别、地表建筑等条件，经计算分析及优化，并类比同类工程而综合确定的。结构计算采用荷载—结构模型平面杆系有限单元法。计算基本假定衬砌为小变形弹性梁，衬砌离散为多个等厚度直杆梁单元；用布置于各节点上的弹簧单元来模拟围岩与衬砌的相互约束；弹簧只承受压力，弹簧受压时的反力即为围岩对衬砌的弹性抗力；初期支护在施工期间承受水土压力。正常使用期间二次衬砌承受全水头压力；排水措施作为安全储备，不在结构计算中考虑。隧道所承受的荷载主要有土压力、水压力、围岩抗力、混凝土的收缩作用力以及背后注浆压力等。考虑到大跨度不对称双联拱隧道为浅埋隧道，其荷载组合按作用基本组合和偶然组合进行分析，根据经验，作用偶然组合对截面设计不加控制，不作分析。荷载组合按作用情况分为：垂直压力和水平侧压力。垂直压力包括地面荷载和土压力；水平侧压力包括主体结构水压力和活载产生的侧压力。

采用SAP8450程序进行计算，可得出大跨度不对称双联拱隧道初期支护弯矩及轴力如图1、2所示。根据计算结果进行结构设计。图1初支弯矩图（单位：t..m）

图2初支轴力图（单位：t）通过计算得出挖支各步施工顺序及各步应错开的最小距离。各步施工挖支顺序如图示。图3大跨度不对称双联拱开挖顺序图①—中导洞上导挖支；②—中导洞下导挖支；③—双线断面右半侧上导挖支；④—双线断面右半侧下导挖支；⑤—中墙衬砌；⑥—单线断面上导挖支；⑦—单线断面下导挖支；⑧—单线断面仰拱衬砌及回填；⑨—单线断面拱墙衬砌；⑩—双线断面左半侧上导挖支；⑾—双线断面左半侧下导挖支；⑿—双线断面仰拱衬砌及回填；⒀—双线断面拱墙衬砌；开挖步骤前后错距（m）①与②3m①与③15m③与④3m③与⑩15m②与⑤15m⑤与⑥15m⑥与⑦3m⑨与⑩15m⑩与⑾3m2.2结构设计3.施工方法结合单线断面，双线断面的施工方法，该大跨度不对称双联拱的施工采取中墙法+台阶法+CRD法施工，先施工中导洞，浇筑中墙混凝土，然后进行单线断面施工，最后施工双线断面。各部施工方法如下。3.1中导洞施工3.2单线断面台阶法施工3.3双线断面CRD法施工3.4双联拱防水施工技术3.1中导洞施工中导洞按短台阶法施工，上下台阶拉开步距为3～5m；每循环进尺0.5～1.2m。根据现场围岩情况，开挖前沿中导洞开挖轮廓外侧拱部环向布置超前注浆小导管，导管采用ф42热扎无缝钢管，壁厚3.5㎜，单根长度为4.0m，环向间距0.35m，纵向间距2.4m，外插角约为10°。开挖完成后及时初喷C20混凝土，厚度约为5cm，临时封闭掌子面，以防止掌子面失稳出现坍塌。依次立设格栅钢架，间距为50㎝，挂设钢筋网喷射混凝土至设计厚度。钢筋网采用ф6.5钢筋，单层铺设于格栅外侧，网距为150㎜×150㎜，喷射混凝土厚度不小于20㎜。图片1：软弱地层双层超前注浆小导管上导喷砼完成后进行下导施工，依次进行开挖——立设格栅钢架——挂设钢筋网——喷设C20早强混凝土。上下导保持步距为3～5m。中导洞挖支完成后，及时进行中墙衬砌施工，处理基面——铺设PVC防水板——浇筑C25防水混凝土，抗渗等级S8。3.2单线断面台阶法施工中导洞施工完成后，应及时对中墙顶进行注浆，回填拱部空隙。待中墙混凝土至设计强度的70%后方可进行单线断面施工。单线断面开挖前，必须对中导洞右侧进行支撑，以防止中墙受偏压产生位移。单线断面仍按短台阶法施工，上半断面环形开挖留核心土，上下导拉开步距为3～5m；每循环进尺0.5～1.2m。按设计要求及现场围岩实际情况，考虑到围岩情况，II类围岩，全风化花岗岩，与水溶解成泥状，依次进行掌子面临时喷砼封闭，超前小导管注浆加固围岩，注浆浆液采用42.5级普通硅酸盐水泥浆，水灰比为1:0.5～1:0.8，注浆压力为0.5MPa，浆液强度等级为20Mpa。图片6：中墙临时支撑单线断面的初期支护为格栅钢架喷锚支护，格栅钢架间距为0.5m，喷射混凝土厚度为30cm。单线断面开挖支护完成后应及时进行二次衬砌。二次衬砌前需拆除中导洞侧墙格栅钢架及喷射混凝土，格栅钢架拆除采用微差松动爆破技术施工，施工中注意保护中墙混凝土面以及中墙顶预留的PVC防水板不被损坏，除在爆破中严格控制钻孔及装药量之外，爆破时还需对防水板采用薄铁皮包裹进行防护，对中墙混凝土表面需用木板或竹耙进行遮挡。3.3乌双线断面发CRD法恐施工双线断贫面采用哄CRD看法施工，先施工壮右半侧上神下导，即匹先施工③寺④步，③拌④步与①粗②步错开热距离为1胞5m左右老。根据围逆岩情况并计考虑到施控工方便，③步陷施工前紧钻设超伟前小导谷管进行匙注浆加亩固围岩牙，开挖艺时预留黄核心土亮呈环形梦开挖，及时颤支立格浴栅钢架扯、临时绸隔壁及匀仰拱型都钢，挂奶设钢筋挥网，喷魄射C2源0早强详混凝土连，喷射阔混凝土提厚度：副格栅钢皇架为3止0cm菊，临时升隔壁及否仰拱喷趋砼厚度严为20凶cm。托③步施尸工完成版后进行苍④步施妖工，③俘步与④宾步拉开捷步距为香3～5屋m。④寒步施工内仍按开委挖土体界——立寇设格栅畜钢架及守临时隔厌壁型钢差——钻变设侧墙始锚杆—购—喷射劲格栅及钩隔壁混万凝土顺饰序依次陶进行。图片2：刷临时仰拱疑型钢支撑图片3筒：临时耐中隔壁班型钢支症撑单线断面达二次衬砌肌完成后方督可进行双艇线断面⑩惭、⑾步的杰施工，⑩搜与⑾步施丹工仍采取僵短台阶法负施工，施第工中需拆驶除中导洞药侧墙及拱值部部分格痰栅，格栅谷拆除完成骄后应及时推将临时仰锄拱型钢延侮伸至中墙么混凝土面顷，并采用烧膨胀螺栓路进行联接车固定。仰密拱格栅应志及时封闭框成环。根据“穿新奥法肢”原理脉，双线围断面挖惜支完成遵后，及招时布设倘沉降观堵测点进眼行拱顶孤沉降及日收敛观盖测，根索据监测捧数据确宣定二衬西施工时古间。双线断田面二衬研施工时旁先进行族⑿步施密工，再辜进行⒀河步，即奴先施工药仰拱混戴凝土进考行轨底扔回填后顾施工拱队墙混凝狡土，仰勒拱混凝领土施工宵前需拆芒除临时容隔壁竖矮向型钢屋至轨底谅回填面半，仰拱输型钢拆廊除每次柴不大于愧5m，待仰拱蚕回填完庙成后竖倒撑即可聋恢复。仰拱施工绳完成后可姻进行⒀步瘦施工，⒀剖步施工前倡需拆除临贫时隔壁及巨仰拱支撑急，每次拆哭除长度不括大于4.勤8m，然鸟后施作拱调墙二衬混砍凝土。图片4：岁CRD法愿③步出渣图片5仿：格栅亚钢架安食装3.4耗双联渔拱防水拢施工技销术由于双联富拱段纵环阻向施工缝而较多，结脉构复杂，逼因此双联茂拱防水是盒防水施工芬的薄弱环吐节。防水施活工遵循浓着“以防为驶主、防排俘结合、因楚地制宜、骄综合治理负”的原则进染行。对双齐联拱段的防水采用胡外贴式P眠VC防水薄板实现全器包防水，防水板男外侧设置哪单层无纺隙布作缓冲询层。双联拱纵环向施捐工缝中幸部埋设蜓镀锌钢沉板止水胖，每条环倍向施工细缝外侧药设置一板道平蹼式止启水带以实美现分区防遇水的目的酷。双联拱防沈水施工如灿下图。图5太双联拱全沃包防水施势工图图片7：取双联拱防谨水层及衬失砌排架图片8愉：已衬拘砌完成汇的双联除拱中墙4.升监控量从测根据本吉工程的拒施工特馅点及施踪蝶工方案筹，在双令联拱施压工过程渗中，需怨对隧道球结构以类及周围视受影响妻的地面进斗行沉降、收敛监测以及爆破震动很监测，以确保谈隧道结构鼻及周围环炼境安全。光对监测到障的各项数是据及时反巡寿馈，进行嗽分析，各拒项数据互肢相验证，缠以确保监刘测结果的冶可靠性。饶根据监测错数据预测钟发展趋势狼，及时掌割握施工过绵程中结构触的受力状框况以及对诞周围环境童的影响情汇况，以便销及时调整橡施工参数幅及施工方距案，根据抚实际情况售采取应对成措施，为蛮现场施工怎安全提供腊服务。现场采窝用WRM狗-3收醒敛仪进行拱顶盾位移以及虎内净空位喝移量测，傍挖支完成忌后即布设族量测点，耳每个测量梯断面共设叶置拱顶下沉怖沉降量测苏点3个（中导凑洞、单观线断面蜂双线断饱面拱顶雅各一个杆），收敛量惕测测点码4个（单线断配面、双线买断面最大厚跨度处各伏一个，中湖导洞起拱妄线位置左闸右侧各一部个）。双柴联拱段按路10米左溜右设置一恐个断面，弃共设置2藏个测量断忌面。具体量测舌结果如下朽表。根据量隆测结果娱进行数忠据处理饶,断面开霞挖完成遮后围岩跟一般在奇12d闭内趋于怨稳定。所有临时支遵撑体系爪在半月朽内不应眼拆除，以防拱顶皱变形过大破造成破坏亡。表、监控量测阔结果5.稼结束语(1)旱通过赠对结构百进行受阅力模拟通分析，收从而确仙定合理主的施工诊方法，知实现了搁工程的撒顺利进冒行，确祥保了施敢工安全量，可见中墙法+粪台阶法+捡CRD法对大跨子度不对震称双联良拱的施胁工是合划理可行往的。(2)斥通过对现场地哄面量测斑、拱顶繁下沉和踢隧道的谣收敛监屋测结果旦进行分很析，该施工匹方法确蜡保了大及跨度双庙联拱的能结构安重全，有坐效地控摔制了地俘表沉降便和隧道仇结构变职形。另我外，超前注误浆小导尊管、预胸留核心姿土环型迁开挖等种辅助施卧工措施也为开消挖施工结安全提什供了有倾力的保参障。(3)顷大跨度