富水软弱地层地铁隧道浅埋暗挖施工技术
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深圳地铁盖挖顺筑法修建地铁车站和富水软弱地层浅埋大跨度群洞隧道施工技术【安徽省科技进步奖答辩资料】研究单位中铁四局集团有限公司中铁四局集团第五工程公司中铁四局集团设计研究院西南交通大学土木工程学院铁道第四勘测设计院二零零四年十月1、国内外在富水软弱地层修造地铁的技术现状及发展趋向1.1地铁车站施工技术现状目前地铁车站施工,大多采用明挖法,具有工程造价低、质量易保证、工期短的优点,但须封闭道路,影响环境。
只有在围岩稳定、干燥无水地区可用浅埋暗挖法(如北京天安门西站,见下图)。
在城市最繁华地区,一般都全部或部分封闭道路,维持有限行车(单行线或双车道通行)或改移道路。
有些地铁车站,穿越城市主干道,为维持主干道的行车通畅,在该穿越地段,采用局部的盖挖(逆作或顺作)。
明挖法施工本工程位于城市主干道-深南大道繁华路段路面下,要求基本保证原车流量,采用盖挖顺作法施工整个地铁车站,在国内还属首例。
国内在盖挖法中采用的临时路面系统,有钢筋砼柱、板结构和钢立柱,纵、横梁系统等,其施工需较长时间的封闭地面,对交通干扰大。
在富水软弱地层采用浅埋暗挖法修建地铁区间隧道时,大多采用降水技术,创造“无水”施工条件。
但降水施工一般会破坏或污染地面环境,造成交通拥挤或堵塞,并引起地面较大沉降。
在地面不容许采取工程措施施工而改用洞内加固方案时,大多采用大管棚技术、插板技术或冻结法。
目前国内、外在城市繁华地区修建地铁区间隧道越来越多采用盾构法。
但由于本区间隧道,设有渡线段和预留接口,给盾构法施工带来困难,因此,在软弱地层采用浅埋暗挖法修建地铁区间隧道特殊接口和群洞、大跨结构存在生存空间和发展的需求。
旋喷桩技术是水泥土搅拌法中一种用于加固饱和粘性土地基的方法,是将机械搅拌与高压喷射搅拌相结合,多用于地基处理,故一般是垂直的。
在隧道或通道施工中,采用水平旋喷桩进行土体加固时,由于旋喷桩须建于开挖轮廓线以外,故水平旋喷桩一般在洞外施钻或设立工作室,在开挖轮廓线以外水平旋钻。
浅谈地铁工程浅埋暗挖施工技术与应用摘要:城市地铁工程的建设一方面标志着城市化进程的加快,同时也体现着城市交通行业的迅猛发展趋势,地铁工程可以缓解城市路面的交通压力,同时也可以带动相关产业的发展。
为了保证地铁工程的施工质量,就要使用适宜的施工工艺,并可以根据当地具体的情况采取相应的质量保证措施,以延长地铁工程的使用期限。
浅埋暗挖的方法有利于地铁的日常施工控制,同时还可以有效解决在施工中遇到的各种问题,以促进地铁工程施工水平的提升。
关键词:地铁工程;浅埋暗挖;施工技术;具体应用1 浅埋暗挖施工技术概述1.1 暗挖施工原理浅埋暗挖施工主要是应用了岩体的力学理论,对围岩和支护的变形进行监控和测量,然后利用围岩自身的承载力来指导地铁的设计以及施工的一种方法。
在浅埋暗挖施工中,通过锚杆和喷射混凝土等手段,对软弱的底层进行加固处理,并及时的支护,改善和保护了围岩的性能,有效的利用了围岩自身的承载力量。
另外,该技术通过一定的监测手段,指导设计和施工的同时,还可以控制地表的沉降,保证施工的安全性。
1.2 浅埋暗挖法施工原理浅埋暗挖法沿用了新奥法(NATM)的基本原理,是新奥法原理在城市地下工程松散地层中的应用。
浅埋暗挖法是以多种辅助工法超前加固、处理软弱地层,保护围岩并改善围岩性能,充分利用围岩的自承能力;采用多种开挖方法,及时封闭成环(初期支护),使其与围岩共同组成联合支护体系;初支承担全部基本荷载,二衬作为安全储备与初支构成复合衬砌。
浅埋暗挖法是以施工监测为手段,指导设计与施工,保证施工安全,控制地表沉降。
2 浅埋暗挖施工技术暗挖隧道施工在明挖段基坑开挖到底后进行,总体施工方法为浅埋暗挖法,严格遵循“管超前,严注浆,短开挖,强支护,快封闭,勤量测”的十八字方针。
施工顺序为:施作大管棚并注浆→隧道全断面注浆→破除堵头桩、施作洞门→开挖→初喷混凝土→挂网→立钢架→打锚管→复喷混凝土→二衬施工。
2.1 大管棚超前支护施工暗挖隧道顶离地表只有11m,离高压电缆隧道底只有3m,超前预支护大管棚采用φ108mm,壁厚8mm钢管。
简析富水软弱地层浅覆土的盾构掘进技术1 概述伴随近些年来城市地下轨道交通的高速发展,国内多个一线城市形成了密集、便利的地下轨道交通网络,也因此给地铁隧道施工提出了许多关于上下重叠隧道、浅覆土盾构施工、地面环境复杂的隧道施工等技术难题,尤其是在地面交通量大、覆土厚度不足1倍洞径、覆土地层软弱而且含水量大的情况下,进行双线隧道长距离盾构施工,在国内城市轨道交通施工层面尚无经验资料可以参考。
深圳地铁11号线11301-1标福田站~车公庙站区间工程位于深圳市福田区深南大道沿线敷设,左右线隧道采用盾构法施工,盾构直径6.28m,衬砌管片厚度30cm,承担左线隧道施工任务的是德国海瑞克土压平衡盾构机,右线采用国产中铁装备土压平衡盾构机。
由于隧道与深圳地铁1号线购香区间分别在DK1+561.8和DK1+591.6处存在上跨交叉关系,左、右线盾构在穿越1号线既有区间之前一直处于连续上坡掘进,因此左线在ZDK1+337.404~ZDK1+500、右线在YDK1+344.3~YDK1+500处覆土厚度达到小于一倍洞泾的浅覆土状态,左、右线在浅覆土状态下掘进长度分别为162.6m和155.7m,而且在这段隧道掘进过程中同时面临着洞顶覆土软弱(围岩等级为Ⅵ级)、上覆隔水层不连续、透水性和富水性好等不良地质条件,从地面情况上分析由于隧道埋设位置位于深圳市深南大道路面以下,属于深圳市交通主干道,交通量达6万量/日,具有行车荷载大和塌陷后果严重等特点。
在以上一系列不利因素影响下开展浅覆土盾构掘进面临着路面沉降过大甚至塌陷、地面涌泥冒浆、周边建筑物基础变形等众多风险,因此在进行浅覆土掘进施工之前,承担施工任务的中铁六局盾构分公司组织多次技术讨论会和专家会,制定了降低和控制土仓压力,保证一定的掘进速度严格控制出土量,根据地面监测结果调整同步注浆量等措施最终达到平稳、连续掘进,地面沉降可控的理想目标,并且成功掌握了复杂状况下的浅覆土盾构掘进技术,取得了较好的社会经济效益。
软弱围岩浅埋富水地层条件下隧道施工技术摘要:文章主要结合具体的工程实例,针对工程地质情况,介绍了软弱围岩浅埋偏压隧道的开挖方式、支护手段、防水技术等一套行之有效的措施,提出一些问题供大家参考。
关键词:隧道软弱围岩施工技术;1、前言目前地下工程在软弱、松散、富水围岩中,多采用超前预加固辅助工法,在目前国内常用的超前预加固主要有超前小导管注浆、超前大管棚预注浆、深孔全断面注浆、水平袖阀管注浆;而水平旋喷桩、水平搅拌桩、超前冷冻等方法仅在城市地铁施工中有所采用,目前国内施工技术尚不成熟,在国内铁路隧道施工中鲜见采用。
我集团公司地下工程施工中,采用高压水平旋喷桩,整体在地表采用竖直旋喷桩、搅拌桩配合真空降水井的施工方法尚未有先例。
2、工程概况江门隧道为双线长大隧道,全场9185m,施工难度很大,有很多技术上的难点,如:暗挖段DK109+590~+640段位于采石场下,洞顶埋深最小埋深仅4米,暗挖段DK111+115~+210段上部为玉龙湖水库的泄洪道,洞顶埋深最小埋深仅3米,暗挖段DK111+735~DK112+470段上部为圭峰山国家公园、城市干道、红星运动俱乐部,为首次铁路隧道浅埋穿越城市地下施工,隧道暗洞开挖防下沉,防坍塌,防突水是本工程的难点。
3、施工方案的确定采用超前全断面注浆止水;超前支护采用φ108管棚套打φ42超前小导管;开挖施工采用双侧壁导坑法;初期支护采用工20a型钢钢架,纵向间距0.5m/榀,φ8钢筋网片,Φ22系统锚杆,φ50锁脚钢管,C25喷射混凝土联合支护。
1、在泄洪道内,隧道中线两侧各25米(即全长50米)范围内架设φ50钢管,横纵间距0.5*0.5米,交织成网状。
在钢管网上铺设防水板,使水流顺畅通过隧道顶部,减少地表水渗入量。
2、隧道下穿泄洪道段(DK111+135~DK111+160)在隧道内采用咬合水平旋喷桩超前预加固,改良隧道上方土体,形成一层拱形混凝土保护壳,进一步减少渗水量;3、洞内开挖施工暂定采用CRD工法,施工时根据围岩改良情况进行调整;4、初期支护按原设计施工。
富水软弱围岩浅埋隧道下穿建筑物施工关键技术梁金平(中铁十六局集团第二工程有限公司,天津300162)Vol.44,No.4 h) v f 讨 第44卷第4期April, 201 8___________________________Sichuan Building Materials ________________________2018 年 4 月摘要:结合厦门环岛路工程富水软弱围岩浅埋暗挖隧道下穿楼房施工,对隧道施工重难点进行了分析,通过总结施工 经验,确定施工方案,详细介绍了房屋基础及周边地表袖阀 管注浆、E S S 复合 前预注浆、超前大管棚导向跟管钻进法、C R D 工法等施工工艺和关键施工技术,对今后类似下穿 建筑物、道路及管线等的城市隧道施工具有一定的借鉴 意义。
关键词:浅埋暗挖隧道;下穿建筑物;袖阀管注浆;e s s复合型;C R D 工法中图分类号! U 455.49文献标志码:B文章编号:1672 - 4011 (2018) 04 - 0098 - 03D O I : 10. 3969/j . issn . 1672 - 4011. 2018. 04. 052&前言厦门环岛路(鳌山路-高 号路段)工程场地原始地貌位 陆 地段,隧道建设特点% 境 ,征,隧道埋,地下水位高,下穿道路、建物及 较 多。
,若在 建筑物及 复杂的条件下需在洞内或洞外 相应的加固措施。
本隧道围岩以砂质黏性土、 化花岗岩为主,地下水位高且临 岸,地下水发育丰富,围岩遇水软化崩解。
隧道采用超前 及小导管支护,形成梁拱效应,开挖采用性较高的C R D 工法。
在施工中通过研究 ,采用E S S 复合型化学浆液进行超前预注浆,止水固效 .好,控岩 ,对屋基础及 地 用袖注 固,有效地保障了地表建筑物及的 。
1工程概况!1 工程简介岛路(路 - 高号路 )工程 厦门 岛路合的一段,是极为重要的城市快速路。
富水软弱地层浅埋暗挖隧道施工技术浅埋暗挖施工技术在公路工程中的可行性很大,其施工效果也很好,尽管存在着不足之处,但随着科学技术的不断进步,还是可以改进的。
本文主要探讨富水软弱地层浅埋暗挖隧道技术,以供同行参考。
标签:软弱地层;浅埋暗挖;隧道施工技术前言:随着经济的发展,尤其是随着汽车工业的发展,私家车已经得到很大的普及,特别是在一些大中城市中尤为普及。
私家车的普及方便了百姓出行的同时,也对城市的交通造成了严重的考验,尽管各级政府也采取了各种措施来缓解城市道路的拥堵,但有一个不争的事实就是无论城市道路增长速度有多快,始终无法赶上车辆的增长速度,特别是一些大城市的交通压力更是日益严重。
因此加快发展公共交通便很自然的提上各级政府的日程。
城市公共交通中,轨道交通以运载量大、快速、准点等优点,受到了各级政府的青睐,因此近些年来轨道交通在我国的一些大城市中发展迅速。
目前在城市地铁施工中常用的施工方法有明挖法、暗挖法、盖挖法及盾构法,各种施工方法各有优缺点,通常是在施工前,根据施工现场的实际情况加以确定。
在繁华地段的闹市区(地铁车站多数位于这种路段)明挖、盖挖等方法受到地理条件的限制,因此必须采用暗挖法。
在繁华的城市中利用暗挖法修建车站,不可避免的要穿越地上地下各种构筑物,并且往往会遇到地质分布不均”变化万千,给工程带来很多的不确定因素。
如控制不当会对地面建(构)筑物造成安全影响,甚至造成较大的安全质量事故,特别是一些埋深较浅的地铁车站。
1、浅埋暗挖法概述1.1研究背景和现状浅埋暗挖方法是在特定的地质、土层湿度、地表温度的前提环境中研发出来的。
又随着几代人的不断摸索和改进,使得这一方法有了很大的改善,日趋成熟,并逐渐的被商业化和大众化。
我国最开始对于新奥法的使用,仅限于山岭隧道的修建,而随着施工工程难度的不断加大,相应的技术手段也不断地更新。
到了1986年的北京地铁复兴门折返线一段,我国首次在城市中进行施工,对此,浅埋暗挖法应运而生。
文章编号:1007Ο2993(2004)06Ο0295Ο04富水软弱地层地铁隧道浅埋暗挖施工技术黄 俊1 张顶立2 陈来生3(11中交公路规划设计院,北京100010;21北京交通大学隧道及地下工程试验研究中心,北京100044;31绍兴县建设工程监理有限公司,浙江绍兴312030) 【摘 要】 浅埋暗挖法在深圳地铁一期工程23标区间隧道施工中成功运用,其中地表降水、旋喷止水帷幕、天桥基础托换和地质超前预报等技术都在含砂、含水、软土地层中成功实施,隧道顺利通过富水软弱含砂地层及两座人行天桥,施工进度、安全性和施工质量都得到保证,并有效地控制了地表沉降,取得了很好的经济效益。
对各项技术措施、施工工艺及技术难点进行了分析,指出该技术在富水软弱地层中广阔的应用价值和前景。
【关键词】 浅埋暗挖法;地表降水;旋喷止水帷幕;地质超前预报;基础托换【中图分类号】 TU 941Shallow Tunnel Construction T echnology inW atery &Weak StraumHuang J un 1 Zhang Dingli 2 Chen Laisheng 3(11China Highway Planning and Design Institute (HPDI )Consultants ,INC , Beijing 100010China ;21Reaserch Center of Tunneling and Underground Engineering ,Northern Jiaotong University , Beijing 100044China31Consultant Ld 1Co of Shaoxing Construction Project ,Zhejiang Shaoxing 312030China )【Abstract 】 STCM is used successfully in 23Lot of Shenzhen Metro Phase ⅠProject and many technics have implemented inwater ,sandy &weak stratum ,such as ground precipitation ,jet grouting waterproof purdah ,geologic pre -predict ,base substitute and so on 1Tunnel passed two overbridge and sandy stratum safely with quick excavating speed ,good quality ,small ground settlement and large economy benefit 1Each measure ,technics and difficulty of this project are introduced ,and it is shown that STCM has a wide apply fonground in water sandy and weak stratum 1【K ey Words 】 shallow tunnel construction method (STCM );ground precipitation ;jet grouting waterproof purdah ;geologic pre Οpredict ;base substitute0 引 言浅埋暗挖法[1]是基于岩石隧道新奥法(NA TM )的原理在第四纪软土中开创出的新方法,已广泛应用于世界各国的地铁隧道建设。
北京、广州、南京和深圳等已建成或在建地铁工程都表明,与明挖法、盾构法相比,浅埋暗挖法有明显的优点,其可操作性、经济性以及对复杂多变地层的灵活性都无可置疑[2,3]。
浅埋暗挖法最初应用北京地铁是在第四纪地层、无水(在隧道开挖前可以进行超前降水)、地表无建筑物的条件下,采用了管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测的十八字方针成功应用的。
目前广州、深圳地铁第四纪地层富含地下水(不能实现超前降水,开挖在有水条件下进行),且伴有砂层,地表密集民房、埋深浅等复杂条件。
因此,对浅埋暗挖法的施工工艺和辅助工法提出了更高的要求,以确保地铁施工对周边环境的保护和施工安全[4~6]。
本文基于深圳地铁一期工程侨城东—华侨城区间隧道的施工难点和施工技术要点分析,明确了浅埋暗挖法在富水软弱地层中的应用价值。
1 工程概况深圳地铁一期工程侨城东—华侨城区间隧道始于侨城东站站后折返线终点,终于华侨城东端。
右线长8731161m ,左线长609165m (其中含短链31022m ),为两平行单线隧道,线间距1312m 。
隧道为两单洞结构形式,马蹄形断面,暗挖法施工。
衬砌采用复合式衬砌。
暗挖隧道埋深715~18m ,渗透系数为0105~20m/d 。
隧道上覆第四系全新统人工堆积层(Q ml4)、海冲积层(Q m +al 4)、坡洪积层(Q dl +pl4)、第四系残积层作者简介:黄 俊,1979年生,男,浙江金华人,硕士研究生,从事隧道与地下工程设计和科研。
第18卷2004年 第6期12月 岩 土 工 程 技 术G eotechnical Engineering Technique Vol 118No 16Dec ,2004(Q el4),下伏燕山期花岗岩(γ35),花岗岩内有辉绿岩岩脉侵入。
隧道穿越的地层主要为:砂质粘性土、砾质粘性土、强—微风化燕山辉绿岩和花岗岩,详见表1。
表1 隧道穿越地层地质情况调查表里 程地 质 情 况SK14+958~SK15+020隧道拱顶上覆砂层,穿越砾质粘性土SK15+020~SK15+150上半断面为砾质粘性土,下半断面为强风化花岗岩SK15+150~SK15+410隧道穿越强风化及中风化的燕山期辉绿岩及全风化至微风化的燕山期花岗岩SK15+410~SK15+470隧道大部分穿越砾质粘性土,有少量强风化花岗岩SK15+470~SK15+570隧道大部分穿越强风化花岗岩,有少量砾质粘性土SK15+570~SK15+831隧道穿越砾质粘性土 地下水埋深210~7177m,,水位变幅015~210m。
砂层中地下水丰富,为强含水透水层;砂质粘性土、砾质粘性土透水性一般;强风化燕山期辉绿岩及全风化燕山期花岗岩透水性较差2 工程难点及方案分析211 地层含水与地表降水从施工初期区间竖井及通道施工中实际揭露的地质条件看,区间隧道洞身部分地段穿越砾质粘性土和全风化花岗岩地层,该土层在无水或少量水条件下自稳能力及承载力较好,而在有水及施工扰动作用下,工作面自稳能力及承载力下降,易液化,上覆砂层地段甚至产生流泥、流砂现象;工作面暴露时间过长易失稳,并成流塑状,影响施工安全、进度,并引起地表较大范围沉降,施工风险较大,同时也存在安全隐患问题。
基于上述原因及深圳地铁其它标段的降水试验成果[5],且本标段具备降水施工的条件,同时考虑试验成果对地层的适应性,在大面积进行地面降水前,对1#竖井前后先布设了四口降水试验井,经抽水试验,井深、孔径、出水量等达到了预期的目的,从竖井开挖情况看,降水后效果很明显。
区间范围内实施降水方案。
结合区间隧道工程地质、水文地质条件、深圳地铁其它标段降水试验经验及本标段在新增施工竖井处的降水试验,降水井设计孔径为600mm,井点管采用内径围400mm的钢筋笼,钢筋笼四周外包两层滤网,内层为40孔/mm2细滤网,外层为5孔/cm2粗滤网,填充滤料为3~15mm砂石,滤层厚度为100mm。
降水井间距为13~16m,井深24~28m 之间。
212 地层含砂与旋喷止水帷幕从深圳地铁6标和3A标的情况[7]看,上覆砂层的存在对洞内施工存在很大的安全隐患:6标在没有采取措施前曾发生了洞内的局部涌水、涌泥,对应地表沉降达400mm;3A标则更严重,出现了大面积的波及地表的塌方,而且连续发生了两次,总结两者的共同点是砂层位置不采取措施无法隔断水源,且隔水层的汇水点位置是水量最大位置。
6标采用小管棚通过后初期支护仍然水量很大,从拱部的两榀格栅之间的微裂隙和注浆管里流出;3A标则采用地表垂直旋喷加固地层,从抽芯试验和开挖面看加固效果很好。
结合211的分析及本标段已采用的地表降水措施,在含砂地层段采用旋喷止水帷幕切断水源。
在区间范围内实施地表降水后,对隧道SK14+ 9581039~SK15+030段特别采用旋喷止水帷幕技术,隔断砂层的渗水通道,加强降水效果。
止水帷幕施工前,采用地质钻机在地面钻孔取样,探测砂层的具体位置、厚度、地下水位及与隧道关系,由此确定止水帷幕施工范围。
(见图1、图2)图1 止水帷幕横断面布置图图2 砂层段止水帷幕及井点布置平面图213 人行天桥基础托换暗挖隧道在C K15+438与C K15+731处穿越深南大道上两座钢筋砼连续梁结构的人行天桥,其四只桥墩落在隧道的正上方,施工时要对其进行加692 岩 土 工 程 技 术 2004年第6期固,且天桥加固必须与地表降水综合考虑。
同时比较洞内大管棚与地表跟踪注浆或旋喷桩结合方案和对天桥基础进行托换技术的安全性和可实施性。
大管棚施工占用隧道洞内空间,施工与开挖相互干扰,且施工中即使能保证隧道能顺利通过天桥基础,对基础的沉降仍难以保证,必须采取必要的措施(地表跟踪注浆或旋喷桩)分散桩基底部1500kN 的荷载;而采用桩基托换可以与隧道开挖同步作业,不耽误基础下的开挖工序,隧道可以快速通过天桥基础,施工安全质量有保证。
同时综合施工造价及深圳地铁已成功的桩基托换技术成果等因素最终采用桩基托换技术。
天桥采用托换梁永久加固(见图3),在隧道施工通过天桥基础后,由于土的压缩、地下水部分散失及开挖引起的地层应力释放,天桥基础下可能存在空隙,采用从地表或扩大基础上注双液浆的办法填充和加固地层。
图3 SK 15+731人行天桥基础加固断面图214 地质超前预报与施工监测反馈技术由于区间隧道地质调节较差,对施工中的超前预报技术和监测的及时反馈要求很高,由两者的结果调整施工工艺参数,并及时调整地表降水的速度,确定人行天桥加固的安全性、可靠性,保证隧道暗挖施工的顺利进行。
从以往的经验和深圳地铁其他标段的实施情况看,超前地质预报对地质条件较差地层施工中遇到的难点可以提前了解,在勘察资料的基础上对特殊地段的地层情况进一步了解,施工中做到有的放矢。
在地层条件较好的地段对工作面的地质描述是预报技术中最基本的方法;对地质条件比较复杂的地层除了前者外,还要采用铲探法、地质雷达探测、地质钻机取芯探测、间接判断法、触探法及物探法等进一步调查开挖面前方地质情况。