区间暗挖下穿人行天桥施工技术-耿志刚

2012年度优秀技术总结 北京地铁七号线六标区间暗挖下穿人行天桥施工技术第北京地铁七号线六标区间暗挖下穿人行天桥施工技术【内容提要】：本文对北京地铁七号线六标区间暗挖下穿人行天桥施工，施工过程前人行天桥原状调查，下穿人行天桥过程保护措施，沉降控制情况作了详细叙述和总结。【关键词】：区间暗挖、下穿、人行天桥1.工程简介1.1工程概况广渠门外站～双井站区间线路位于广渠门外大街上，道路交通较为繁忙，道路两侧多为住宅小区、商业等。线间距15m～17m，沿线下穿双井西人行天桥。在区间隧道左K12+578.206处设一防灾联络通道兼暗挖施工竖井。广渠门外站～双井站区间设计里程为：左K12＋015.200～左K12+946.800（短链0.173m），右K12＋015.200～右K12+946.800，左线长931.427m，右线长931.600m。双井西人行天桥：跨越广渠东路，于2006年建成。主天桥主桥跨径12.75m+19.5m+17.5m+12.75m，为全焊等截面钢箱梁，宽度3.3m，全长65m，桥下净空不小于4.5m。天桥两侧人行梯道（1：4）宽4m。天桥下部基础除梯脚处采用半埋式钢筋混凝土扩大基础外其余均采用钻孔灌注桩基础、墩柱、盖梁，主桥桩径D=1.2m，梯道桩径D=1.0m，墩柱及盖梁均为钢结构，墩底插入杯口承台基础。主梁及梯道下部各墩柱均垫有橡胶支座及滑动拉压支座。隧道与桥桩水平距离最近1.692m，垂直距离最近2.156m。1.2工程设计简介1.2.1结构设计参数此段为标准马蹄形断面，采用台阶法施工。区间结构支护型式采用复合式衬砌。1.2.2主要施工方法及步骤本区间采用暗挖法施工，施工坚持先支后挖的原则，隧道开始开挖前20天，对隧道范围采用井点降水措施，使水位保持在结构底板以下0.5～1m，保证了隧道在无水环境下施工。1.3地层岩性及水文情况根据地质详勘报告，地面标高在37.6m左右,隧道埋深22m。此段隧道穿越土层为:卵石层、中粗砂⑦1层、粉细砂⑦2层。地下水存在潜水、承压水。工程地质条件评价围岩分级均为Ⅵ级。2.人行天桥原况调查2.1天桥原状分别跨越广渠路左右幅主路和辅路，桥梁高度0.9m。主桥两侧共设4个梯道和1个坡道，均为0.4米高连续钢箱梁结构。天桥结构检测处于良好状态。2.2下穿前天桥核查人行天桥基础中心线位于区间隧道右K12+664.000，天桥上部结构为四跨连续钢箱梁，下部结构采用钻孔灌注桩基础。隧道与桥桩水平距离最近1.692m，垂直距离最近2.156m。天桥行人人流量较大。3.下穿人行天桥变形预测及控制要求3.1变形预测根据有限元数值模拟分析，隧道开挖引起的地表最大沉降值为11.0mm；天桥基础的最大沉降值为6.9mm，最大差异沉降为3.3mm。3.2变形控制要求根据天桥评估结果，天桥变形控制标准：①人行天桥主桥和梯道上部结构连续梁相邻墩柱基础竖向（纵向）不均匀沉降控制值为8mm；②主桥、梯道均匀竖向沉降控制值15mm；③主桥中、边墩、及梯道墩柱倾斜度不大于1/1000；④桥区相关道路路面沉降控制值为15mm（1/1000坡度），并与桥梁结构沉降监测值对比，结果不应出现异常。4.区间隧道下穿人行天桥保护措施矿山法区间隧道下穿该天桥的主要保护措施为采取台阶法+临时仰拱开挖施工，并在天桥前后10m范围内采用深孔注浆超前加固地层，地面采用钢管顶托支撑防止桥身下沉。4.1洞外措施4.1.1钢管桩支顶技术措施区间暗挖下穿人行天桥前，为保证地下暗挖施工及天桥上方行人通行的绝对安全，在隧道下穿人行天桥前，对人行天桥进行支顶，支顶的支撑体系采用钢管柱支顶，当天桥发生沉降时，即进行顶升恢复。a）交通导改由于施工期间，需进行地基处理、搭设作业平台等，要占用广渠门外大街进行施工作业，因此必须进行交通导改。交通导改严格按照交管部门的要求进行施工，设置各种警示标志。b）基础处理由于梁体自重较大，支顶系统基础下土体需进行注浆加固。注浆导管采用焊接钢管，注浆材料采用单液水泥浆，基础采用钢筋混凝土基础，基础内预埋钢管柱焊接钢板。c）支顶系统支顶系统采用钢管柱，钢管柱与预埋钢板焊接。在钢管柱顶部安装油压千斤顶，千斤顶上下均设3cm厚钢垫板。千斤顶与天桥主梁间设工字钢托梁。d）顶升施工（1）隧道下穿天桥施工前，根据设计要求设置千斤顶压力。并在隧道下穿天桥施工中，根据设计要求频率对天桥沉降进行监测，发现异常，立即调整千斤顶参数，以保证天桥的安全。图3-1人行天桥支顶体系示意图（2）施工前对天桥脱空支座进行处理；（3）施工过程中加强了对桥梁的监测，及时反馈信息，根据监测结果及时调整施工参数，确保桥梁安全；（4）施工中加强对桥墩沉降及墩周地面沉降进行监测，下穿期间每天监测1次。施工过程中，若天桥变形超过控制值，可根据需要，对天桥进行顶升处理；4.2洞内措施4.2.1深孔注浆超前加固措施(a）采用深孔注浆从洞内加固结构与桥梁基础间的土体，注浆后土体无侧限抗压强度为1.2～1.5MPa，透水系数：10-6～10-7cm/s。(b）深孔注浆超前加固断面范围为拱顶外2.5m、上台阶掌子面，初支完成后进行了径向注浆，注浆范围为初支外6m、左右线隧道间土体及天桥桩基底土体加固，注浆里程为天桥前后10m范围，共约24m。注浆范围详见图3-2、图3-3、图3-4。图3-2区间隧道下穿人行天桥深孔注浆范围图3-3区间隧道下穿人行天桥深孔注浆断面图图3-4深孔注浆示意图(c）在隧道开挖至天桥前10m时，封闭掌子面以防止注浆过程漏浆，C20喷射混凝土厚度0.3m，喷砼封闭范围为上半断面不包括核心土部分。钻孔注浆顺序由下至上依次施做，以防浆液下窜。(d）深孔注浆施工工艺深孔注浆工艺流程如图3-5所示：图3-5深孔注浆工艺流程①钻孔钻孔采用TXU-1000型钻机，注浆采用YZB-50/70型双液注浆机，采用后退式注浆工艺，浆液根据地层选用水玻璃化学浆进行止水和水玻璃水泥双液浆加固地层土体，注浆分两段进行，一次注浆长度为13m。钻进成孔：按注浆长度及注浆范围要求，要严格掌握钻杆深度，要慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定该地层条件下的钻进参数，密切观察溢水出水情况，若出现大量溢水时必须立即停钻，分析清楚实际原因后方可继续施工。退出钻杆：严格控制退出速度，每次退出不大于200mm，匀速后退．边退出边注浆，退出后的钻杆应及时清洗干净，以备后用。②注浆注浆管采用后退式注浆施工，分节钻孔，每节长度为2.0m，两节之间采用双孔专用接头和专用钻头钻孔，钻孔角度为9°～16°不等。③技术参数钻机参数：型号TXU-1500，立轴直径Φ44mm，钻孔深度150m注浆长度：每段12～14m；每次开挖长度：10～12m；（保证加固体长搭接不少于2m）；注浆浆液扩散半径：0.7m；注浆管环向间距：0.8m注浆终压：深孔注浆段注浆压力≤2MPa；凝固时间：1～2分钟，为速凝注浆；钻杆回抽幅度：约15～20cm；注浆速度：与地层孔隙及连通情况、地层密实度有关，因此注浆速度暂定为每分钟不大于10～20L；注浆结束标准：注浆量与注浆压力双控注浆，每根导管注入规定浆液，压力达到注浆终压，即可结束注浆。如压力长时间不上升，流量不减少，可能为跑浆现象，采用间歇注浆。(e）浆液配比根据地层情况选择浆液，以水泥水玻璃双液浆为主，水特别大时，用水玻璃化学浆液辅助施工，水泥水玻璃双液浆能够有效的加固地层，控制拱顶沉降，水玻璃化学浆液能够起到很大的注浆止水效果，故在含水量较大地层选用，进行注浆止水。①水玻璃化学浆液：为A液和B液的混合物，A液为稀释后的水玻璃，Ｂ液由固化剂、外加剂和水组成。外加剂主要是调节浆液的可灌性和混合液的凝结时间，因此在施工现场中，外加剂的添加应根据现场的实际情况进行适当的调整。两种浆液在注入之前必须搅拌均匀A液B液硅酸钠：411kg固化剂(磷酸)：64.5kg水：567.7kg乙二醇：32.3kg水：548.6kg②水泥－水玻璃双液浆：液为稀为A液和C液的混合物，A释后的水玻璃，C液由水泥、外加剂和水组成。外加剂主要是调节浆液的可灌性和混合液的凝结时间，因此在施工现场中，外加剂的添加可根据现场的实际情况进行适当的调整。C液各成分放入搅拌机的顺序依次为：水、外加剂、水泥，两种浆液在注入之前必须搅拌均匀，并经常检查混合后的浆液凝固时间是否适应现场施工环境。一般施工时配比如下，混合后浆液PH值7—7.5：A液C液硅酸钠：411kg水泥：198kg水：567.7kg外加剂：157kg水：282.9kg4.2.2开挖支护施工保护措施a）施工时：严格遵循“暗挖十八字方针”。先施工左线隧道，后施工右线隧道，前后拉开30m；b）对人行天桥前后10m范围里程K12+652~K12+676段隧道靠近桩体一侧打设径向导管；L=3m，环向间距0.5m*0.5m；c）对人行天桥前后10m范围增加临时仰拱，临时仰拱采用20a工字钢。侧墙及拱脚钢架连接点处设置锁脚锚管；d）施工时对上台阶采用环形开挖留核心土法开挖，施工中严格控制开挖进尺为0.5m，严格控制超挖；e）施工时，对天桥前后10米范围内应加强超前探测，各个掌子面探测不少于3个孔，探孔采用高压风枪吹孔，探测始终超前5米。施工时，如发现有空洞，水囊等，需立即停止施工，做好施工记录资料，并留好影像资料，及时上报相关单位，组织各方召开空洞或者水囊处理措施地会议，处理后方可继续施工。f）加强初支背后注浆，注浆分两次进行，第一次距开挖面3m，为低压注浆，浆液从掌子面冒出时即结束，第二次距开挖面8m，为饱压注浆，注浆压力0.5MPa，必要时进行再次补浆，并加强初衬、二衬之间回填注浆，严格控制注浆压力、注浆量。g）加强监测，及时反馈信息，出现大量预警点时，应立即停止施工，及时组织各方召开会议，分析预警出现的原因及处理措施，加固后方可继续施工。5.监测5.1监测内容5.1.1常规监测内容a）洞内及洞外观察：隧道开挖后观察地层及其稳定情况，观察已施工地段支护结构的情况，观察已施工地段地表和建（构）筑物状况；b）地表沉降监测：隧道上部地面布设水准观测点，定期量测地表变化情况；c）初支拱顶沉降监测；d）初支侧墙净空收敛监测。5.1.2天桥专项监测项目针对本风险工程，专门对过街天桥进行专门监测，监测桥墩沉降、倾斜及差异沉降，施工中加强对天桥开裂、支座脱空等进行现场巡视。5.2监测结果5.2.1天桥及道路路面沉降监测结果左右线隧道均通过天桥半个月后，天桥及道路路面监测结果如下①人行天桥主桥和梯道上部结构连续梁相邻墩柱基础竖向（纵向）不均匀沉降值为7.3mm；②主桥、梯道均匀竖向沉降值最大处为12mm；③道路路面沉降值最大处为14mm。结果