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双线支断面CR恶D法施工双线汽断面蛮采用CR界D法施工，先撤施工携右半蔽侧上固下导辟，即宽先施原工③混④步劲，③聚④步饭与①竖②步沙错开讽距离宿为15m左右句。根缺据围祝岩情绝况并万考虑陪到施燥工方胜便，③步段施工前秩钻设超元前小导唉管进行胃注浆加衰固围岩型，开挖塌时预留辜核心土招呈环形忧开挖，及时稳支立格呼栅钢架皇、临时哀隔壁及铺仰拱型凑钢，挂罢设钢筋晃网，喷瓣射C20早强灿混凝姐土，子喷射使混凝窝土厚享度：独格栅段钢架辛为30叉cm，临时常隔壁及称仰拱喷狡砼厚度把为20锋cm。③棍步施辉工完贱成后姓进行兼④步齐施工蓝，③嚼步与绵④步欧拉开糕步距白为3～5m。④步请施工仍樱按开挖点土体——立设格意栅钢架主及临时哪隔壁型以钢——钻设净侧墙践锚杆——喷射泪格栅律及隔吴壁混铃凝土不顺序维依次朝进行织。图片2：临扛时仰背拱型染钢支塘撑图片3：临时厌中隔壁测型钢支宏撑单线裂断面朱二次秋衬砌舰完成乘后方墙可进胃行双润线断巩面⑩初、⑾替步的尚施工安，⑩荷与⑾更步施额工仍毒采取糖短台偶阶法温施工石，施键工中脂需拆殖除中刑导洞辱侧墙铁及拱州部部甚分格士栅，则格栅售拆除倦完成估后应梁及时电将临厉时仰量拱型立钢延恭伸至流中墙跪混凝众土面裹，并蹲采用狮膨胀害螺栓论进行河联接索固定号。仰欣拱格举栅应报及时好封闭殿成环差。根据燥“新毙奥法洁”原齿理，跌双线楼断面筋挖支送完成袍后，障及时谣布设善沉降买观测尺点进迷行拱旬顶沉思降及冻收敛棒观测尚，根方据监烛测数猎据确要定二饰衬施糟工时鱼间。双线智断面昨二衬德施工欢时先储进行拜⑿步随施工朋，再齿进行据⒀步零，即门先施服工仰耻拱混串凝土场进行损轨底扬回填剩后施郊工拱拉墙混兰凝土绘，仰赖拱混帆凝土场施工拦前需口拆除砖临时牙隔壁友竖向雅型钢丘至轨百底回鼠填面以，仰皂拱型亩钢拆眼除每练次不妙大于5m，待仰拱孝回填完哈成后竖气撑即可丽恢复。仰拱施吓工完成竿后可进齿行⒀步正施工，誉⒀步施国工前需耻拆除临拍时隔壁津及仰拱强支撑，刺每次拆独除长度敢不大于4.8巧m，然后讨施作拱静墙二衬器混凝土玻。图片4：CR矮D法③张步出义渣图片5：格栅勿钢架安右装3.泛4双联拱搭防水施锯工技术由于双破联拱段衡纵环向拔施工缝阔较多，偿结构复数杂，因辫此双联宣拱防水伏是防水抹施工的梁薄弱环讨节。防水施掉工遵循愤着“以卷防为律主、绿防排读结合铅、因捞地制包宜、在综合残治理仿”的原星则进虾行。街对双诸联拱占段的防水耳采用省外贴拴式PVC防水板纸实现全谅包防水，防伴水板宾外侧雹设置始单层真无纺亡布作摩缓冲像层。双联狭拱纵环向施为工缝中触部埋设吉镀锌钢惧板止水糖，每条影环向胀施工独缝外倾侧设缴置一裁道平蹼式托止水带密以实现责分区防蛋水的目跌的。双联害拱防特水施表工如姑下图躺。图5双联逝拱全傍包防但水施姜工图图片7：双捆联拱球防水改层及察衬砌烧排架图片8：已涂衬砌尤完成茄的双郑联拱轻中墙4.监控临量测根据本叉工程的状施工特平点及施板工方案额，在双烛联拱施庸工过程铸中，需拘对隧道刮结构以设及周围竟受影响燥的地面络进行戚沉降、收敛监寒测以及爆破尖震动某监测，以气确保蜜隧道岔结构庸及周翼围环青境安斜全。舍对监个测到符的各阴项数肤据及润时反乏馈，剃进行纱分析扛，各塞项数纤据互接相验兆证，连以确材保监咏测结劲果的蹲可靠败性。老根据津监测摇数据当预测筹发展预趋势羞，及喘时掌追握施捆工过辱程中钞结构精的受裙力状亡况以茶及对饥周围雷环境做的影钞响情券况，牵以便许及时旨调整度施工诸参数限及施砌工方跌案，崭根据叠实际参情况躁采取鞋应对恩措施窗，为先现场损施工纺安全啄提供凡服务园。现场者采用WRM皆-3收敛爷仪进行拱住顶位移栋以及内闯净空位脱移量测罢，挖支始完成后隶即布设谷量测点硬，每个霉测量断听面共设犬置拱顶掏下沉眉沉降览量测丽点3个（中导禁洞、单趣线断面叉双线断否面拱顶可各一个证），收敛念量测面测点4个（单线剪断面、御双线断映面最大差跨度处携各一个醒，中导旋洞起拱瓜线位置症左右侧宴各一个快）。双鼠联拱段斧按10米左静右设演置一愁个断岔面，疫共设葡置2个测量荒断面。具体量灭测结果趣如下表绍。根据量戏测结果子进行数印据处理,断面倾开挖格完成没后围抖岩一武般在12d内趋于苗稳定。所有临时支肯撑体系嚼在半月考内不应筒拆除，以防勤拱顶萄变形期过大阻造成尾破坏臣。表、监控量合测结果5.结束睬语(1)通过对炼结构进垒行受力稿模拟分另析，从奔而确定墙合理的当施工方棋法，实揉现了工叶程的顺恐利进行着，确保趟了施工支安全，挤可见中墙法+台阶法+C到RD法对大上跨度剥不对惕称双参联拱碎