復(fù)雜條件下大斷面隧道開挖技術(shù)研究

1、<p>　　復(fù)雜條件下大斷面隧道開挖技術(shù)研究</p><p>　　摘要：基于機(jī)場線東直門站安全線開挖斷面大，頂部地層構(gòu)筑物復(fù)雜多樣，對施工沉降控制要求高等，進(jìn)行深入分析。這種技術(shù)在實(shí)踐中通過驗(yàn)證，對于同類工程具有普遍的指導(dǎo)意義 </p><p>　　關(guān)鍵詞：暗挖 安全線 大管棚 沉降控制 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)

2、： </p><p>　　北京市軌道交通機(jī)場線是連接?xùn)|直門至機(jī)場的新型軌道交通線路，其中東直門車站位于東直門外大街與東二環(huán)交接口處東直門橋東北角，站位受周邊構(gòu)筑物所限，車站部分區(qū)段采用暗挖。其中車站安全線采用暗挖單拱大斷面，頂部有2條既有地鐵通道、換乘方廳、9類13條管線及一條蓋板河。安全線能否順利穿越不僅關(guān)系到機(jī)場線東直門站施工安全，更牽涉到東直門整個(gè)交通系統(tǒng)安全。在復(fù)雜的地質(zhì)條件及環(huán)境條件下，對安全線施工提出

3、了更高的要求。 </p><p><b>　　1、工程概況 </b></p><p>　　機(jī)場線東直門站位于東直門外大街北側(cè)，東直門橋東北角，緊鄰城鐵13號(hào)線。整個(gè)車站由于受條件所限，車站結(jié)構(gòu)形式多樣，主要有大斷面單拱、雙聯(lián)拱、明挖結(jié)構(gòu)、平頂直墻下穿結(jié)構(gòu)。車站總長184.36米，車站工程分布圖如下： </p><p>　　1.1工程地質(zhì)及水文地

4、質(zhì)條件 </p><p>　　暗挖下穿安全線主要位于14.11～23.13m標(biāo)高處，埋深約16米。自上而下地質(zhì)情況如下：人工填土約2米、第四紀(jì)全新世沖洪積層、第四紀(jì)晚更新世沖洪積層。安全線隧道的拱部位于卵石圓礫層中，仰拱位于粘土層中。安全線位于承壓水位水頭上1米，穿越地層含兩層滯水，滯水層水源補(bǔ)充豐富，給施工降水及施工帶來比較大的麻煩。 </p><p><b>　　1.2環(huán)境條

5、件 </b></p><p>　　車站安全線附近地下管線和地下構(gòu)筑物非常復(fù)雜，影響范圍內(nèi)的主要管線有：φ1500污水，7800×1700暗溝、9100×4100蓋板河、φ1650污水、2200×1050熱力溝，1500×1600電力溝。 </p><p>　　主要的地下構(gòu)筑物有：地鐵2號(hào)線東直門車站的東北出入口通道及其與13號(hào)線東直門站間

6、的換乘通道及換乘方廳、地鐵13號(hào)線現(xiàn)有的兩層地下車站及東直門立交橋重力式橋臺(tái)。 </p><p>　　1.3工程設(shè)計(jì)概況 </p><p>　　安全線結(jié)構(gòu)型式為單拱大斷面，斷面寬12.5米，高9.02米。開挖超前支護(hù)采用Φ121mm大管棚和超前小導(dǎo)管，初期支護(hù)采用鋼筋格柵和網(wǎng)噴混凝土。隧道埋深約18米，全長28米。 </p><p>　　2、安全線關(guān)鍵施工技術(shù) &l

7、t;/p><p>　　安全線整個(gè)施工過程，不但要安全地完成施工任務(wù)，更重要的是對施工沉降的控制。開挖斷面上方的地鐵通道、各種管線都是沉降敏感帶，沉降控制成為施工中的一項(xiàng)關(guān)鍵點(diǎn)。 </p><p>　　2.1大管棚施工技術(shù) </p><p>　　大管棚作為超前支護(hù)的一種，其作用主要是防止開挖坍塌的。但根據(jù)地鐵很多施工現(xiàn)場的總結(jié)，大多管棚施工中都會(huì)引起沉降，最大的甚至能達(dá)到

8、20mm。這在東直門安全線施工中是不允許的。管棚施工方法特別是鉆進(jìn)方法選擇相當(dāng)重要，根據(jù)在北京市場多方調(diào)查，選擇了比較先進(jìn)的潛孔沖擊跟管鉆進(jìn)法，鉆孔機(jī)械采用HGT-100非開挖定向鉆機(jī)，其有以下特點(diǎn)： </p><p>　　潛孔沖擊跟管鉆進(jìn)法，鉆進(jìn)時(shí)潛孔沖擊器震動(dòng)沖擊中心鉆頭，中心鉆頭傳遞沖擊給套管鉆頭并帶動(dòng)套管鉆頭鉆進(jìn)，每根套管之間靠螺紋連接到鉆孔所需的長度，套管與回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭無連接。沖擊器與內(nèi)鉆桿聯(lián)接，內(nèi)鉆桿聯(lián)

9、接到鉆孔所需的長度通過聯(lián)接頭的內(nèi)螺紋與回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭聯(lián)接，回轉(zhuǎn)動(dòng)力頭通過聯(lián)接頭傳遞扭矩給套管和鉆桿。 </p><p>　　鉆進(jìn)時(shí)的排渣通過套管和內(nèi)鉆桿的間隙排出到聯(lián)接頭的排渣口。當(dāng)鉆進(jìn)到所需長度時(shí)反向旋轉(zhuǎn)內(nèi)鉆桿90度即可使中心鉆頭與套管鉆頭分離，將內(nèi)鉆桿全部提到空處，即可將套管留在孔內(nèi)（如圖）。 </p><p>　　潛孔沖擊跟管鉆進(jìn)法鉆進(jìn)過程中大管棚緊跟上成孔，防止已鉆成孔坍塌，鉆孔過程中

10、形成的灰渣通過管棚排出，具有一定土壓平衡性，不易造成大的沉降。如果是采用水鉆，大量的灰渣排出過程中也帶走了孔頭的土層，沉降量相對就比較大。 </p><p>　　管棚鋼管根據(jù)鉆進(jìn)需要作成2米、3米管或其它長度，管頭作成正反絲扣，隨鉆進(jìn)隨接長，管棚壁上每隔30cm鉆成φ8孔。管棚鉆進(jìn)一定數(shù)量后，再進(jìn)行管棚內(nèi)注漿。管棚口封閉好后，作成兩個(gè)孔，一個(gè)作為排氣孔，一個(gè)作為注漿孔。注漿完成后管棚具有良好的強(qiáng)度，管棚四周被注漿

11、材料固結(jié)，整個(gè)開挖斷面拱部有了良好穩(wěn)定層，為下一步開挖提供了良好的基礎(chǔ)。 </p><p>　　2.2安全線開挖施工技術(shù) </p><p>　　安全線采用側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)行施工，整個(gè)斷面被分成6個(gè)導(dǎo)洞，施工中嚴(yán)格按照暗挖的十八字方針“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測”進(jìn)行作業(yè)。 </p><p>　　施工中合理調(diào)整每班作業(yè)人員工作進(jìn)度，提高工作效率，縮短每

12、一環(huán)工作時(shí)間，減少暴露時(shí)間，合理安排施工步序，以下是開挖步序圖： </p><p>　　2.3施工注漿技術(shù) </p><p>　　安全線施工中，注漿對于加固地層及防止沉降有良好的效果。安全線注漿主要有以下幾個(gè)方面： </p><p>　　2.3.1大管棚注漿： </p><p>　　大管棚鉆進(jìn)完成后，管棚四周存在有一定的空隙，以及為保證管棚具

13、有良好的剛度，需對大管棚進(jìn)行注漿。大管棚注漿采用在管壁上按300mm間距梅花形布置φ8的出漿孔，將大管棚管口四周封閉密實(shí)，并將管口用鋼板封住作成兩小口，一個(gè)為注漿孔，另一個(gè)為排氣孔。向管棚內(nèi)注入1：1的純水泥漿直至排氣孔內(nèi)排出漿體后封閉排氣孔5至10分鐘直到注漿壓力表壓力不再上升為止。 </p><p>　　注漿完成后，開挖斷面以上土體固結(jié)良好，給開挖提供了良好的施工前提。 </p><p&g

14、t;　　2.3.2超前小導(dǎo)管注漿 </p><p>　　超前小導(dǎo)管注漿即是在開挖前對前方土體進(jìn)行有效的注漿加固，漿液采用改性水玻璃，改性水玻璃漿液優(yōu)點(diǎn)是凝結(jié)速度快，可以快速為下一環(huán)土方開挖提供條件，其缺點(diǎn)是風(fēng)化后，固結(jié)體很快會(huì)分解，開挖后應(yīng)及時(shí)裝上格柵進(jìn)行噴砼封閉。 </p><p>　　2.3.3初支背后回填注漿 </p><p>　　安全線上層導(dǎo)洞每前進(jìn)5米就必

15、須對已完成的初支進(jìn)行回填注漿，結(jié)合安全線地質(zhì)情況，注漿采用微膨脹注漿材料。注漿采用粉煤灰、白灰、水泥按1：1：1的比例進(jìn)行配比，注漿分多次反復(fù)進(jìn)行。 </p><p>　　3、主要技術(shù)措施應(yīng)用效果 </p><p>　　在現(xiàn)場施工中，大管棚、合理的開挖步序、注漿的綜合應(yīng)用，解決了安全線施工沉降問題，整個(gè)開挖區(qū)段影響范圍內(nèi)地面、通道、管線沉降數(shù)據(jù)最大值1.2mm，結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)。 <

16、/p><p><b>　　4、結(jié)論及認(rèn)識(shí) </b></p><p>　　暗挖過程，應(yīng)根據(jù)不同的地層、拱部構(gòu)筑物狀況，通過合理策化和精心組織，選用最佳的施工方案，在施工中加強(qiáng)監(jiān)控，控制好沉降，能有效保證施工安全。 </p><p>　?。ㄐ彰簵罟鈮?出生于1977年9月，性別：男，籍貫：四川省南充市 ，職稱：工程師，工作單位：中鐵電氣化局集團(tuán)西安鐵