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摘 要:大跨距暗挖地铁隧道,特别是城市浅埋的4线大跨距,在国内地铁隧道施工中尚不多见。如何在保证安全的前提下保质保期完成施工任务,是一个需要研究的课题。本文介绍的大连市地铁一期工程218标段红旗西路站~南松路站区间隧道工程的中导洞法开挖施工就是上述课题的一个典范,此隧道的成功施工对以后同等或类似难度的隧道工程有很好的借鉴意义。
关键词:大跨距;浅埋;地铁隧道;中导洞;中隔墙
中图分类号:TU74 文献标识码:A
一、工程概况
大连市地铁一期工程218标段红旗西路站~南松路站区间隧道工程在接近南松路站位置正线隧道与通往地面车辆段的出入段线隧道合建,最终形成最大跨度为28.5m、最大断面可达160m2的4线多跨浅埋暗挖地铁隧道。
该段跨度大、断面面积大、断面变化多,施工时工序转换频繁、施工难度大。鉴于其实际施工情况及地质条件,施工时采用中导洞法施工,即先施工中间的中导洞,开挖完成后施做中隔墙,然后开挖两侧的正线隧道,待结构完成后再开挖中间的出入段线,最终形成合建的4线大跨距大断面的地铁隧道。
在施工过程中,由于其浅埋暗挖、大跨度、大断面的复杂特性,遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的18字方针,将原有大断面硐室分解为5个小断面硐室进行分别开挖支护,待结构完成后再进入下一硐室开挖,这样有效地降低了施工风险。
二、技术工艺原理
该技术以其特有的中导洞法施工步骤,配合矿山法隧道施工要点和18字方针,实现了大跨距4线浅埋暗挖地铁隧道的施工。
(一)将160m2的大断面、28.5m的大跨距划分为5个基本等跨的小断面硐室并分步施工,化解了大断面大跨距一次性开挖的风险。
(二)在小硐室开挖时,遵循矿山法隧道施工要点和18字方针,严格拱顶超前和中间岩柱加固保护措施,做到信息化指导施工,确保小洞开挖支护的安全性。
(三)在小硐室初支成型隧道的掩护下,进行高于围岩强度的混凝土结构施工,分步完成结构柱墙和内衬施工,最终使得大跨距4线浅埋暗挖隧道完成。
三、施工工艺流程
施工准备——地质预报——测量放线——措施井及横通道施工——左、右中洞开挖支护——左、右中隔墙混凝土浇筑——左、中、右洞分别开挖支护——二衬混凝土施工
四、开挖施工主要步骤要点
(一)措施井及横通道施工
措施井位于4线隧道外侧,深39.5m,井口内径尺寸为5.3×8.4m,支护形式采用格栅钢架+锚网喷+超前支护的形式,无二次衬砌结构,施工完成后,对措施井进行回填处理。
措施井,该井施工完成后,施工措施横通道,把4线隧道横断面切开,提供左右开挖4线隧道的掌子面。措施横通道采用上中下三台阶法施工,型钢拱架+锚网喷+超前支护的形式,设置临时中隔板2道,二衬结构采用钢筋混凝土结构,结构施工完成,能充分抵抗上方岩土压力后,才能进行中导洞马头门的破除。措施横通道二衬结构同时作为运营时疏散和防火联络通道。
(二)中导洞施工
有序地组织破除左右线大小里程共4个中导洞的马头门,开始中导洞的开挖与初支施工,断面积31m2,施工時采用正台阶法施工,格栅钢架+锚网喷+超前小导管的支护形式。
由于中导洞法施工大跨距4线隧道的工法要求所分割的5个小硐室分别开挖支护和结构施工,故而中导洞开挖与支护施工是大跨距4线隧道的第一步。其中导洞开挖与支护的目的就为多跨隧道中间柱墙施工提供空间和掩护。
图1中导洞施工图
(三)中隔墙施工
中导洞开挖支护完成后,开始在中导洞洞内施工中隔墙。该步骤为中导洞法施工大跨距4线隧道工法的第二步,目的为浇筑中间柱墙结构,使之能支撑来自于隧道上方的土压力,为下一步两侧洞和中间洞开挖支护提供支撑,能有效的减少冒顶塌方危险和控制拱顶变形。
(四)两侧洞施工
中隔墙施工完成后,开始破除两侧洞正线隧道施工,合理有序的组织左右线大小里程共4个马头门的破除工作,进行正线隧道的开挖支护施工。施工时注意对已完成中隔墙采取保护措施,防止爆破作业对结构的震动伤害和内力传递导致中隔墙位移。采用弱爆破的方式减少爆破震动,然后在中隔墙靠中间洞侧架设型钢支撑,防止其位移变形和疏导爆破内力。开挖支护时掌子面一定距离外跟进拆除原中导洞初期支护结构,为侧洞施工提供便利。
(五)中间洞施工
两侧洞结构施工完成后,确保中隔墙和两侧洞结构连接为整体前提下,进行中间洞开挖支护施工。中间洞为单洞双轨,采用CD法施工,即将原双轨洞分为4块进行开挖支护,竖向中间设置临时中隔壁保护开挖面,开挖后施工拱顶初支,原中导洞初支和临时中隔壁一定距离外跟进拆除。施工完成后形成大跨距4线暗挖地铁隧道。
五、技术适用范围
本施工技术适用于地铁隧道、公路隧道、铁路隧道、地铁车站施工等工程领域地下结构的开挖和结构作业。特别是在地质条件差、地面环境复杂、地下管线密集、工期紧、安全要求高等不利工况条件下施工时,能更为有效地防止拱顶坍塌破坏,可靠地保护地下结构有序施工。
六、结束语
(一)由于直接从措施井向两端开挖,节省了业主一个工作面的投资和相应的安全措施费投资,确保了工期和安全。该项技术的应用与研究,可为类似大难度多跨多线隧道提供宝贵的施工经验,为类似工况多提供一种工法参考,这也将会为社会带来巨大的经济效益。
(二)大跨距4线暗挖地铁隧道中导洞法施工技术的成功应用,为在各类复杂地层中进行类似大跨距多线合建隧道施工提供了科学的依据和成功经验,将会在目前会经常遇到的类似复杂工况隧道施工中得到推广,为各城市轨道交通建设带来巨大的社会效益。
参考文献:
1、《浅埋大跨度地铁区间隧道的施工工法》,李永利,城市轨道交通研究,2003.
2、《铁路隧道施工规范》,TB10204-2002,中国铁道出版社,2002.
关键词:大跨距;浅埋;地铁隧道;中导洞;中隔墙
中图分类号:TU74 文献标识码:A
一、工程概况
大连市地铁一期工程218标段红旗西路站~南松路站区间隧道工程在接近南松路站位置正线隧道与通往地面车辆段的出入段线隧道合建,最终形成最大跨度为28.5m、最大断面可达160m2的4线多跨浅埋暗挖地铁隧道。
该段跨度大、断面面积大、断面变化多,施工时工序转换频繁、施工难度大。鉴于其实际施工情况及地质条件,施工时采用中导洞法施工,即先施工中间的中导洞,开挖完成后施做中隔墙,然后开挖两侧的正线隧道,待结构完成后再开挖中间的出入段线,最终形成合建的4线大跨距大断面的地铁隧道。
在施工过程中,由于其浅埋暗挖、大跨度、大断面的复杂特性,遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的18字方针,将原有大断面硐室分解为5个小断面硐室进行分别开挖支护,待结构完成后再进入下一硐室开挖,这样有效地降低了施工风险。
二、技术工艺原理
该技术以其特有的中导洞法施工步骤,配合矿山法隧道施工要点和18字方针,实现了大跨距4线浅埋暗挖地铁隧道的施工。
(一)将160m2的大断面、28.5m的大跨距划分为5个基本等跨的小断面硐室并分步施工,化解了大断面大跨距一次性开挖的风险。
(二)在小硐室开挖时,遵循矿山法隧道施工要点和18字方针,严格拱顶超前和中间岩柱加固保护措施,做到信息化指导施工,确保小洞开挖支护的安全性。
(三)在小硐室初支成型隧道的掩护下,进行高于围岩强度的混凝土结构施工,分步完成结构柱墙和内衬施工,最终使得大跨距4线浅埋暗挖隧道完成。
三、施工工艺流程
施工准备——地质预报——测量放线——措施井及横通道施工——左、右中洞开挖支护——左、右中隔墙混凝土浇筑——左、中、右洞分别开挖支护——二衬混凝土施工
四、开挖施工主要步骤要点
(一)措施井及横通道施工
措施井位于4线隧道外侧,深39.5m,井口内径尺寸为5.3×8.4m,支护形式采用格栅钢架+锚网喷+超前支护的形式,无二次衬砌结构,施工完成后,对措施井进行回填处理。
措施井,该井施工完成后,施工措施横通道,把4线隧道横断面切开,提供左右开挖4线隧道的掌子面。措施横通道采用上中下三台阶法施工,型钢拱架+锚网喷+超前支护的形式,设置临时中隔板2道,二衬结构采用钢筋混凝土结构,结构施工完成,能充分抵抗上方岩土压力后,才能进行中导洞马头门的破除。措施横通道二衬结构同时作为运营时疏散和防火联络通道。
(二)中导洞施工
有序地组织破除左右线大小里程共4个中导洞的马头门,开始中导洞的开挖与初支施工,断面积31m2,施工時采用正台阶法施工,格栅钢架+锚网喷+超前小导管的支护形式。
由于中导洞法施工大跨距4线隧道的工法要求所分割的5个小硐室分别开挖支护和结构施工,故而中导洞开挖与支护施工是大跨距4线隧道的第一步。其中导洞开挖与支护的目的就为多跨隧道中间柱墙施工提供空间和掩护。
图1中导洞施工图
(三)中隔墙施工
中导洞开挖支护完成后,开始在中导洞洞内施工中隔墙。该步骤为中导洞法施工大跨距4线隧道工法的第二步,目的为浇筑中间柱墙结构,使之能支撑来自于隧道上方的土压力,为下一步两侧洞和中间洞开挖支护提供支撑,能有效的减少冒顶塌方危险和控制拱顶变形。
(四)两侧洞施工
中隔墙施工完成后,开始破除两侧洞正线隧道施工,合理有序的组织左右线大小里程共4个马头门的破除工作,进行正线隧道的开挖支护施工。施工时注意对已完成中隔墙采取保护措施,防止爆破作业对结构的震动伤害和内力传递导致中隔墙位移。采用弱爆破的方式减少爆破震动,然后在中隔墙靠中间洞侧架设型钢支撑,防止其位移变形和疏导爆破内力。开挖支护时掌子面一定距离外跟进拆除原中导洞初期支护结构,为侧洞施工提供便利。
(五)中间洞施工
两侧洞结构施工完成后,确保中隔墙和两侧洞结构连接为整体前提下,进行中间洞开挖支护施工。中间洞为单洞双轨,采用CD法施工,即将原双轨洞分为4块进行开挖支护,竖向中间设置临时中隔壁保护开挖面,开挖后施工拱顶初支,原中导洞初支和临时中隔壁一定距离外跟进拆除。施工完成后形成大跨距4线暗挖地铁隧道。
五、技术适用范围
本施工技术适用于地铁隧道、公路隧道、铁路隧道、地铁车站施工等工程领域地下结构的开挖和结构作业。特别是在地质条件差、地面环境复杂、地下管线密集、工期紧、安全要求高等不利工况条件下施工时,能更为有效地防止拱顶坍塌破坏,可靠地保护地下结构有序施工。
六、结束语
(一)由于直接从措施井向两端开挖,节省了业主一个工作面的投资和相应的安全措施费投资,确保了工期和安全。该项技术的应用与研究,可为类似大难度多跨多线隧道提供宝贵的施工经验,为类似工况多提供一种工法参考,这也将会为社会带来巨大的经济效益。
(二)大跨距4线暗挖地铁隧道中导洞法施工技术的成功应用,为在各类复杂地层中进行类似大跨距多线合建隧道施工提供了科学的依据和成功经验,将会在目前会经常遇到的类似复杂工况隧道施工中得到推广,为各城市轨道交通建设带来巨大的社会效益。
参考文献:
1、《浅埋大跨度地铁区间隧道的施工工法》,李永利,城市轨道交通研究,2003.
2、《铁路隧道施工规范》,TB10204-2002,中国铁道出版社,2002.