地铁浅埋暗挖施工沉降控制技术

来源:南粤论文中心 作者:张永文 发表于:2013-09-06 16:20  点击:
【关健词】浅埋暗挖;地铁;沉降控制
摘要:随着国内各个大中城市逐步建设地铁,城市地铁建设规模的逐步扩大,暗挖施工以其占地较小,对既有交通及周边环境影响小的优点突出,暗挖在地铁施工中所占的比重非常大,但暗挖工程施工安全风险大,对施工提出了更高的要求。地表沉降在地铁暗挖施工中属于多发事故。由于工程所处地段的特殊性,一旦发生沉降事故,影响将十分严重。所以,在城市地铁工程的施工中进行沉降控制是十分必要的。本文将根据北京地铁14号线施工中控制沉降的几个要点重点进行阐述。

   1 前言
  地下空间作为城市的重要资源,随着我国经济的快速发展,城市地下空间的开发利用和城市地下工程的兴建已经成为一种趋势。就地铁来说,现在许多大中城市都在修建地铁,我国的地铁建设已步人快速发展阶段。然而,在地铁工程的施工中,地表沉降事故发生的概率很高。对工程周围的建筑物以及地下管线产生了一定的影响,严重者造成地面坍塌,引起严重的工程施工事故,造成恶劣的社会影响。同时也影响了工程的进度,增加了工程的费用。
  所以,不论从工程进度、费用的控制方面考虑还是从工程质量安全方面来考虑,都要对地表沉降控制有足够的重视,从各个方面着手,来控制沉降,使之在可控的范围之内。
  2 工程概况
  北京地铁14号线工程土建施工12合同段位于北京市朝阳区内,十里河站~南八里庄站区间起迄里程右线为K25+723.000~K26+698.65,全长975.65米,区间线路隧道顶板埋深约为7.5~15m。区间线路自十里河站出发,向东北方向下穿东三环,并上穿M10号线盾构区间,然后向东沿弘燕路到达南八里庄站。弘燕路路道路规划红线宽30m。另外线路穿越范围内有众多管线。左线区间与京门综合楼B座净距约3.0m。楼房地上25层,地下2层,筏板基础。
  十里河站~南八里庄站区间采用暗挖法施工,在右线K26+164.500处设竖井及横通道一道,竖井为临时竖井,区间施工完成后进行回填,横通道为拱顶直墙复合式衬砌结构,与联络通道合建。竖井采用倒挂井壁法施工,横通道采用上下导洞法施工。
  3 地铁沉降控制技术
  3.1地面沉降发生的机理分析
  地面的岩层或土层在自然状态下处于应力平衡的稳定状态。在地铁施工中,要通过人工、机械等方式进行开挖。土石方的移除、孔隙水的排出,必然会改变土石地层的应力状态,当土层下部通过土石方开挖而失去支承,土体内部将发生应力变形。这种状态可以在短时间内或者经过较长的时间效应变化之后显现出来,出现坍塌、变形等现象,进而导致地面沉降。
  3.2沉降控制技术的机理
  施工中会造成地层的地层损失、原始应力状态变化、土体固结、土体的蠕变,同时还可能发生支护结构的变形等情况的发生。所以,进行地层沉降控制,其出发点是保持或者加强原有地层的稳定性,维持其稳定的应力平衡状态。
  3.3沉降控制技术
  资料表明,区间隧道施工引起地表沉陷的程度主要取决于:
  (1)地层和地下水条件;
  (2)隧道埋深和直径;
  (3)施工方法。
  其中,施工方法的影响更为明显。同样的地质条件和设计,不同的施工方法引起的地表沉陷会有很大的差异。因此,对地铁的施工方法进行对比分析是建设者必须首先论证的问题。
  地铁的施工方法主要有3种:明挖法、新奥法和盾构法。明挖法由于对地面交通干扰大,且因敞开作业对周围环境干扰、污染严重,现在已经较少使用。新奥法和盾构法对环境干扰小,是主要的施工方法。下面结合地铁14号线12标十里河站~南八里庄站区间暗挖隧道对施工沉降的影响因素进行分析。
  3.3.1、超前支护及注浆
  超前支护和地层加固是安全开挖的重要保证。根据北京地区的地质特点,一般在降水后采取超前管棚、小导管注浆、锚杆加固地层等方法。本区间断面尺寸为6.82×6.58m,设置临时仰拱,格栅间距为500mm,衬砌厚度为300mm,设置单层网片,网格尺寸为150mm×150mm;超前小导管采用φ42×3.25mm钢管,长度为2.5m,环向间距300mm,打设范围拱部130°,人防段断面尺寸为9.63×9.3米,设置临时仰拱及中隔墙,衬砌厚度为35cm,格栅间距为500mm,超前小导管长度为1.7米,纵向每榀设置。超前小导管注浆根据地层变化情况,采取不同的加固方式,并及时调整参数。如砂层应采用小导管注浆,注浆的浆液根据变化情况适时调整(浆液一般情况下采用水泥浆,有水情况下采用水泥一水玻璃双液浆);。在一般段落超前小导管隔榀打设,在过相邻建筑物及管线等一二级风险源处每榀设置超前小导管,超前小导管长度为2.5米和2.0米。另外,为保证掌子面稳定,必须保留核心土,且核心土的面积不小于断面截面面积的1/2为宜。
  
  
  图1暗挖施工台阶法施工步序图
  3.3.2、开挖后及时封闭
  这里的封闭有两层意思:一为开挖面的封闭;二为结构断面的封闭。
  开挖面的及时封闭就是尽可能减少开挖面的暴露时间。据统计,很多坍塌都出现在班组交接时,上个班组正在开挖过程中,下个班组未能迅速进人工作状态,秩序紊乱,延误了开挖面的封闭,从而造成坍塌。必须协调好工序及班组衔接。另外在特殊段施工时可以缩短开挖步距,以减少暴露时间,达到早封闭的效果。封闭后及时注浆回填,回填密实围岩和初支空隙。
  结构断面的及时封闭就是尽量让结构早封闭成环,形成闭合的结构体。一般台阶法施工上下台阶以5~8 m为宜,太长不利于控制沉降变形,太短可能造成整个掌子面失稳。
  3.3.3、背后回填注浆
  现场施工人员为了减少回填注浆作业对初衬施工的干扰,往往在成环隧道后面30~50 m处进行初衬背后回填注浆工作,也有些单位为了控制地面沉降,在隧道衬砌没有成环的情况下就进行回填注浆:注浆量多少也没有严格按照设计注浆。在注浆压力作用下,地面沉降不但没有被控制反而增加更多。事实表明:背后如不及时回填密实,隧道上部的自然降水及雨污水管线、积水的地下管沟和漏水的自来水管线等渗流形成的水流,就会通过一衬进入隧道。喷射混凝土和岩面之间因下层(下台阶)开挖引起的整体下沉、混凝土的干缩变形引起的缝隙或疏松层,成为一衬成型后地下水流的通道,如果不及时注浆填充,随着时问的延长,细小的土颗粒随着水流不断的流失,土体更加疏松,沉降变形增大,管线沉降和变形更大,渗流量也更大,最终随着大量的水土流失把管线的基础掏空,结构垮塌和土方坍塌类安全事故的发生就是必然结果。因此,一定要在成环隧道后5~10 m的地方及时进行回填注浆。为了减小回填注浆与暗挖开挖面的交叉影响。可以为注浆作业打设1个简易的门形操作台,其上进行回填注浆作业,其下可让运输材料和土方的车辆通行,以有效控制地面沉降变形,减少初期对管线以及最终对结构的影响。 (责任编辑:南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网)

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