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摘要:本文结合青岛地铁13号线两河站~北京路站地下区间采用矿山法施工,探讨了小间距隧道施工的相关技术。
关键词:小间距;隧道;施工技术
1.引言
青岛地铁13号线两河站~北京路站地下区间采用矿山法施工,为单洞单线隧道。暗挖区间于里程右线:YSK22+480-YSK22+650(左线:ZSK22+490-ZSK22+652)段落,两线隧道净距最小为1.2m,为小间距隧道。本文结合本工程实例总结了一套比较完备的施工方法和施工控制措施,为类似小间距隧道工程积累经验。
2.工程概况
两河站~北京路站区间由两河站引出后,沿泰山东路向西方向铺设,轨面逐渐抬高至出地面,暗挖区间里程范围如下:YSK21+972.000~YSK22+650.00(ZSK21+968.505~ZSK22+651.954),左线全长683.449m,右线全长678m,断面为马蹄形,隧道覆土约4.6m~13.5m,采用暗挖法施工。暗挖隧道主体结构和附属结构均采用全包防水模式。其中YSK22+480~YSK22+650下穿泰山东路,隧道覆土约4.6~6.5m,双线净间距小于6m,围岩等级为Ⅵ级,地下水位处于地面下约1.5m。
3.小间距隧道施工方法和措施
3.1初期支护参数
①超前支护:拱部采用小导管超前预支护,并注水泥浆。
②开挖进尺:各分部开挖进尺为1榀钢架间距即0.5m。
③台阶高度:上台阶开挖高度4.0m。
④开挖工作面间距:环形台阶法:上下台阶开挖间距控制在3~5m,CDA法:左右侧导坑开挖掌子面间距10~20m,同侧导洞开挖间距为3~5m;左右线掌子面开挖步距不小于30m。
⑤施工支护措施:中隔壁临时支护采用I16a工字钢,初期支护维持原设计I22a不变。
⑥先开挖侧上台阶中隔墙拱脚处及边墙钢架拱脚处均打设两根L=3.5m、φ25锁脚锚杆。
3.2施工方法
3.2.1环形台阶法施工
1)环形台阶法开挖步序为:
a开挖隧道上台阶①部,施作上台阶初期支护;
b开挖隧道上台阶②部,施作上台阶初期支护;
c开挖隧道上台阶③部,施作上台阶初期支护;
d开挖隧道上台阶④部(核心土);
e开挖隧道下台阶⑤部,施作下台阶初期支护;
f铺设仰拱防水层,施做仰拱二次衬砌;
g铺设拱部及边墙防水层并施做二次衬砌。
2)环形台阶法开挖断面分块及台阶长度的控制
环形台阶法适用于机械开挖的区段,开挖循环控制在一榀钢架间距。环形台阶法施工在一般情况下,台阶长度控制在6~10m以内,核心土长度3~5m以内,在遇富水地层及围岩差的地层台阶长度适当缩短。
3.2.2CD法施工
5.2.2.1施工工艺流程见下图
3.2.2.2开挖方法
隧道分为左、右导坑进行开挖,每侧导坑又分为两步台阶。为保护好围岩,围岩尽量采用小型机械辅人工开挖,每循环进尺按每榀钢架间距0.5m,当围岩稳定性较差时,设置临时仰拱,以控制隧道变形。
3.2.2.3CD法施工步骤
开挖前,先沿初1部开挖轮廓线施打Φ42超前小导管注浆加固掌子面前方岩层,然后开挖1部上台阶土体,施作1部洞身结构的初期支护,中隔墙挂设钢筋网,架立I16工字钢钢架,并喷射250mm混凝土;待1部台阶施工至3-5m后,开挖2部台阶,接长钢架,施作洞身结构的初期支护及临时中隔墙支护;待1部台阶开挖10-20m后,施做3部超前小导管,开挖3部台阶,及时施作初期支护;相同工序施作4部。
3.2.2.4中壁拆除
(1)中隔壁拆除施工条件
中隔壁(CD)法各部开挖支护完毕后,初期支护封闭成环,初期支护体系可以承受围岩的全部应力,这时候中隔壁就可以拆除了。
加强拱顶下沉及周边位移量测,观测隧道封闭成环后隧道初期支护体系的变形情况,确定变形情况在正常范围内时,方可进行中隔壁的拆除。
(2)中隔壁拆除的施工步驟
在CD法中的一个关键问题是拆除中壁,中隔壁拆除时间应在全断面成环后,各部位位移充分稳定后,依据围岩监测数据稳定后逐段拆除,要求如下:严格控制临时支撑每次拆除长度,每次不超过9m,合理安排环形施工缝位置,减少纵向施工缝数量,并应根据现场监测情况进行适当调整。根据现场监测情况,若变形速率较大需迅速恢复支撑,浇筑拱部混凝土。拆撑同时按2小时一次的频率加强监测,监测控制值:变形速率达到2mm/d,拱墙中部净空收敛及拱顶相对下沉量根据《城市轨道交通工程监测技术规范》(GB50911-2013)确定。当监测发现异常应及时恢复支撑作用,必要时做换撑处理,严禁提前拆除支撑及支架。
3.2.2.5施工要点及技术措施
(1)严格控制隧道开挖的中线和水平,开挖轮廓要圆顺,防止超挖,局部欠挖处人工修凿,但要充分考虑施工误差及预留变形。
(2)当隧道围岩自稳能力较差时,应尽可能缩短开挖台阶长度,尽快使初期支护闭合。对于地质条件差的隧道,施工中视具体情况,采用4cm厚喷射混凝土临时封闭掌子面。
(3)钢架接头采用连接板和螺栓连接以方便安装。钢架安装位置要准确,各节点要对齐,连接要牢固,确保钢架可靠受力。
(4)每一步开挖后应立即初喷约40mm厚砼、然后挂网、架立钢架、打锚杆,钢架与喷层间隙应楔紧,架立钢架后,立即分层续喷砼至设计厚度。为防止格栅承载下沉。钢格栅下端设在稳固地层上,或设置在钢板上、混凝土垫块上,并及时打设锁脚锚杆。
(5)初支结束后及时回填注浆,浆液为单液水泥浆。
(6)开挖过程中必须加强监控量测,当发现拱顶、拱脚和边墙位移速率值超过设计允许值或出现突变时,应及时施工临时支撑或仰拱,形成封闭环,控制位移和变形。施工中应严格控制开挖进尺及爆破震速,加强监控量测,及时反馈信息,做到信息化施工。同时,应加快仰拱闭合,以减少临空时间,确保施工安全及控制地层沉降。
(7)根据地质超前预报,当发现围岩较破碎或地下水较多时,隧道正洞及各导坑应增设或改设超前注浆小导管辅助施工,以保证隧道施工及支护安全。
参考文献:
[1]龙东宏.小间距隧道施工技术[J].价值工程,2018(7):123-125.
[2]程广威.深埋软弱围岩平行对称小间距隧道施工技术[J].中国科技纵横,2017(9).
关键词:小间距;隧道;施工技术
1.引言
青岛地铁13号线两河站~北京路站地下区间采用矿山法施工,为单洞单线隧道。暗挖区间于里程右线:YSK22+480-YSK22+650(左线:ZSK22+490-ZSK22+652)段落,两线隧道净距最小为1.2m,为小间距隧道。本文结合本工程实例总结了一套比较完备的施工方法和施工控制措施,为类似小间距隧道工程积累经验。
2.工程概况
两河站~北京路站区间由两河站引出后,沿泰山东路向西方向铺设,轨面逐渐抬高至出地面,暗挖区间里程范围如下:YSK21+972.000~YSK22+650.00(ZSK21+968.505~ZSK22+651.954),左线全长683.449m,右线全长678m,断面为马蹄形,隧道覆土约4.6m~13.5m,采用暗挖法施工。暗挖隧道主体结构和附属结构均采用全包防水模式。其中YSK22+480~YSK22+650下穿泰山东路,隧道覆土约4.6~6.5m,双线净间距小于6m,围岩等级为Ⅵ级,地下水位处于地面下约1.5m。
3.小间距隧道施工方法和措施
3.1初期支护参数
①超前支护:拱部采用小导管超前预支护,并注水泥浆。
②开挖进尺:各分部开挖进尺为1榀钢架间距即0.5m。
③台阶高度:上台阶开挖高度4.0m。
④开挖工作面间距:环形台阶法:上下台阶开挖间距控制在3~5m,CDA法:左右侧导坑开挖掌子面间距10~20m,同侧导洞开挖间距为3~5m;左右线掌子面开挖步距不小于30m。
⑤施工支护措施:中隔壁临时支护采用I16a工字钢,初期支护维持原设计I22a不变。
⑥先开挖侧上台阶中隔墙拱脚处及边墙钢架拱脚处均打设两根L=3.5m、φ25锁脚锚杆。
3.2施工方法
3.2.1环形台阶法施工
1)环形台阶法开挖步序为:
a开挖隧道上台阶①部,施作上台阶初期支护;
b开挖隧道上台阶②部,施作上台阶初期支护;
c开挖隧道上台阶③部,施作上台阶初期支护;
d开挖隧道上台阶④部(核心土);
e开挖隧道下台阶⑤部,施作下台阶初期支护;
f铺设仰拱防水层,施做仰拱二次衬砌;
g铺设拱部及边墙防水层并施做二次衬砌。
2)环形台阶法开挖断面分块及台阶长度的控制
环形台阶法适用于机械开挖的区段,开挖循环控制在一榀钢架间距。环形台阶法施工在一般情况下,台阶长度控制在6~10m以内,核心土长度3~5m以内,在遇富水地层及围岩差的地层台阶长度适当缩短。
3.2.2CD法施工
5.2.2.1施工工艺流程见下图
3.2.2.2开挖方法
隧道分为左、右导坑进行开挖,每侧导坑又分为两步台阶。为保护好围岩,围岩尽量采用小型机械辅人工开挖,每循环进尺按每榀钢架间距0.5m,当围岩稳定性较差时,设置临时仰拱,以控制隧道变形。
3.2.2.3CD法施工步骤
开挖前,先沿初1部开挖轮廓线施打Φ42超前小导管注浆加固掌子面前方岩层,然后开挖1部上台阶土体,施作1部洞身结构的初期支护,中隔墙挂设钢筋网,架立I16工字钢钢架,并喷射250mm混凝土;待1部台阶施工至3-5m后,开挖2部台阶,接长钢架,施作洞身结构的初期支护及临时中隔墙支护;待1部台阶开挖10-20m后,施做3部超前小导管,开挖3部台阶,及时施作初期支护;相同工序施作4部。
3.2.2.4中壁拆除
(1)中隔壁拆除施工条件
中隔壁(CD)法各部开挖支护完毕后,初期支护封闭成环,初期支护体系可以承受围岩的全部应力,这时候中隔壁就可以拆除了。
加强拱顶下沉及周边位移量测,观测隧道封闭成环后隧道初期支护体系的变形情况,确定变形情况在正常范围内时,方可进行中隔壁的拆除。
(2)中隔壁拆除的施工步驟
在CD法中的一个关键问题是拆除中壁,中隔壁拆除时间应在全断面成环后,各部位位移充分稳定后,依据围岩监测数据稳定后逐段拆除,要求如下:严格控制临时支撑每次拆除长度,每次不超过9m,合理安排环形施工缝位置,减少纵向施工缝数量,并应根据现场监测情况进行适当调整。根据现场监测情况,若变形速率较大需迅速恢复支撑,浇筑拱部混凝土。拆撑同时按2小时一次的频率加强监测,监测控制值:变形速率达到2mm/d,拱墙中部净空收敛及拱顶相对下沉量根据《城市轨道交通工程监测技术规范》(GB50911-2013)确定。当监测发现异常应及时恢复支撑作用,必要时做换撑处理,严禁提前拆除支撑及支架。
3.2.2.5施工要点及技术措施
(1)严格控制隧道开挖的中线和水平,开挖轮廓要圆顺,防止超挖,局部欠挖处人工修凿,但要充分考虑施工误差及预留变形。
(2)当隧道围岩自稳能力较差时,应尽可能缩短开挖台阶长度,尽快使初期支护闭合。对于地质条件差的隧道,施工中视具体情况,采用4cm厚喷射混凝土临时封闭掌子面。
(3)钢架接头采用连接板和螺栓连接以方便安装。钢架安装位置要准确,各节点要对齐,连接要牢固,确保钢架可靠受力。
(4)每一步开挖后应立即初喷约40mm厚砼、然后挂网、架立钢架、打锚杆,钢架与喷层间隙应楔紧,架立钢架后,立即分层续喷砼至设计厚度。为防止格栅承载下沉。钢格栅下端设在稳固地层上,或设置在钢板上、混凝土垫块上,并及时打设锁脚锚杆。
(5)初支结束后及时回填注浆,浆液为单液水泥浆。
(6)开挖过程中必须加强监控量测,当发现拱顶、拱脚和边墙位移速率值超过设计允许值或出现突变时,应及时施工临时支撑或仰拱,形成封闭环,控制位移和变形。施工中应严格控制开挖进尺及爆破震速,加强监控量测,及时反馈信息,做到信息化施工。同时,应加快仰拱闭合,以减少临空时间,确保施工安全及控制地层沉降。
(7)根据地质超前预报,当发现围岩较破碎或地下水较多时,隧道正洞及各导坑应增设或改设超前注浆小导管辅助施工,以保证隧道施工及支护安全。
参考文献:
[1]龙东宏.小间距隧道施工技术[J].价值工程,2018(7):123-125.
[2]程广威.深埋软弱围岩平行对称小间距隧道施工技术[J].中国科技纵横,2017(9).