地铁既有建筑物下浅埋暗挖安全施工技术.doc

地铁隧道浅埋暗挖施工下穿既有建筑物施工技术李义军 中铁十一局集团 武汉 430000摘 要：介绍了沈阳地铁既有建筑物下浅埋暗挖隧道的施工技术，指出由于采取了有效的加强支护技术、开挖顺序和相应的监测手段，保证了地表建筑物的安全，为类似地铁工程施工提供一定借鉴的作用。关键词：地铁，建筑物，浅埋暗挖，施工技术一、工程概况沈阳地铁一号线南青区间为矿山法施工，双洞单线隧道，全长917.015m，起讫里程K14+281.175K15+198.25，由于地铁规划的的需要，在青年大街站前设联络线与2号线相连，其中联络线K0+060K0+145.680段下穿地表房屋（LK0+120LK0+144）及其影响范围，该段隧道埋深约16m。地表房屋总数2栋，分别为1栋民房（9层）和一座三盛源大酒店（10层），其中三盛源大酒店的基础形式因无法调查暂按筏板基础考虑。工程地质情况：从上至下分别为：杂填土、粉细砂层、粉质粘土层、砾砂层、圆砾层。隧道穿越地层上部为粉细砂层，中上部为粉质粘土层，中下部为砾砂层。此为上软下硬地层，极易造成塌方。地下水主要为孔隙潜水，埋深5.58.0m，具有承压性，含水层渗透性强，渗透系数一般在50-110m/d之间，水力坡度为1%左右。土壤最大冻结深度1.5m。周边管线情况：联络线上方管线有一条雨水和污水管线（污水管直径1500mm，埋深1.5m左右）；一条电力管线和一条光缆管线，埋深分别为1m和1.8m；一条大排水横向支管,补给充足；另有三个降水井侵入隧道。二、总体设计情况联络线下穿建筑物段为2-2断面，开挖尺寸为6.82m（宽）6.87m（高），采用台阶法施工；由于该段结构土体为上软下硬地层，极易造成塌方，为防止出现较大坍塌，危及到施工及地表建筑安全，将整个断面分为三台阶施工，同时延长上台阶的开挖长度并于拱脚处增设工字钢+喷射砼作为临时仰拱。其施工参数为：钢格栅间距50cm，超前小导管423.530cm，喷射混凝土25cm厚，钢筋网片6150150mm，临时仰拱：I20b工字钢+25连接钢筋+6150150mm双层网片+35cm厚喷射混凝土。三、施工方案(一)施工工序示意图图1 台阶法施工工序图工序说明：拱部双层超前小导管预注浆加固地层开挖拱部土体保留核心土施作拱部初支、锁脚锚杆开挖核心土施作临时仰拱开挖土体施作中台阶初支、锁脚锚杆开挖土体施作下台阶初支封闭成环。(二)开挖方法正台阶法施工是一般隧道开挖施工常用的方法，适用于开挖断面跨度较小的隧道，本标段区间隧道标准断面跨度均小于8m，适合采用正台阶法施工。一般情况下，分部施工台阶长度控制在2.53.5m以内，在岩层不稳定地段台阶长度可适当延长至5m左右，以保证隧道施工的安全，见“图2 正台阶法开挖示意图”。图2 正台阶法开挖示意图（三）过高层建筑物段施工方案1、超前小导管在区间过民房段及前后15m延伸范围格栅间距0.5m，开挖前首先进行超前双层小导管注浆支护，外层小导管423.25长4m，环向间距0.20.3m，纵向间距1.5m（每三榀一打），拱部180度设置；内层小导管423.25长1.8m，环向间距0.15m，纵向间距0.5m（每榀一打），拱部180度设置。 2、超前注浆依据目前掌子面情况,拱部砂层含水量大，注浆采用水泥水玻璃浆液，浆液配合比1：1。注浆压力0.6MPa0.8MPa。3、锁脚锚管为控制超量沉降，每个拱脚处排设两根锁脚锚管423.25，长4m，角度3045，与格栅主筋焊接牢固。4、临时仰拱为达到初支快成环的目的，减少沉降量，过民房段区间隧道增设临时仰拱，采用I20b工字钢，上下布置25连接筋800，6150150双层网片，喷射C25混凝土，厚度35cm。5、回填注浆初期支护完成后，与围岩之间存在空隙，必须回填密实。回填注浆采用32注浆管，管长3m，径向间距0.6m，纵向间距1m、垂直于基面埋设，落后掌子面2m4m进行回填注浆。（四）辅助施工方法1、洞内、地表跟踪注浆施工中根据监测资料，出现异常沉降后及时进行跟踪注浆。地表注浆采用32注浆管L=4m，间距1m，沿建筑物四周双排布置；洞内采用32注浆管L=2.5m，间距0.50.5m，梅花型布置；浆液采用水泥-水玻璃双液浆，注浆的范围及注浆压力根据地表沉降及洞内沉降、收敛数值确定，注浆过程中根据监测数据分析结果及时调整注浆参数。2、超前预警、预探对掌子面进行超前预探，可采用超前排管进行探测，超前排管在拱顶及拱腰各布设一根，长度6.0m。起到超前探测的作用，同时发现水囊，可利用三根超前探管进行注浆封堵。见“图3 过高层建筑段掌子面加固示意图”。图3 过高建建筑段掌子面加固示意图3、结构内注浆加固由于掌子面为粉细砂层，土质疏松，出现渗水后容易造成水土严重流失。掌子面采用32钢管10001000mm，L=3m，梅花型布设，如图3，采用厚10cm喷射C25砼+6150150钢筋网封闭掌子面，注水泥-水玻璃双液浆。（五）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，防止欠挖，局部欠挖处人工修凿。2、隧道开挖时保留核心土，待拱部初支完成后再开挖核心部分土体。3、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。4、避免格栅拱脚出现悬空引起下沉，钢格栅下端设在稳固地层上，或设在木板、混凝土垫块上，及时布设锁脚锚杆。5、初支结束后及时回填注浆。6、作好开挖的施工记录和地质断面描述，加强对洞内外的观察。7、严格控制注浆压力，防止出现压力过大造成地面隆起或压力过小未保证注浆效果现象发生。8、施工前，可采用在民房的裂缝上抹水泥砂浆和贴纸条的方法，每天对裂缝情况进行观察，根据监测资料和房屋裂缝的情况对房屋进行预注浆和跟踪注浆，以保证房屋的安全。四、监控量测下穿高层建筑物段除在洞内加强洞内拱顶和收敛监测外，还要加强地表监测。地表沉量及建筑物测值是反映建筑物安全和稳定的重要数据，是隧道安全与否最直接、最明显的的反映，易于实现量测信息的反馈。（一）监控量测项目及方法表一 监控量测项目及方法序号量测项目方法及工具测点间距量测频率控制值警戒值距开挖、模筑后时间1建筑物沉降水准仪、铟钢尺建筑物四周115天1630天3190天20mm14mm2建筑物裂缝裂缝观察仪建筑物四周3次/天1次/天3次/周不出现裂缝不出现裂缝3建筑物倾斜全站仪、水准仪建筑物四周3次/天1次/天3次/周1/25014mm4地表沉降观测精密水准仪地表3次/天1次/天3次/周30mm21mm5洞内水平收敛收敛仪拱腰3次/天3次/天3次/天20mm14mm6洞内沉降观测水准仪、水准尺拱顶3次/天3次/天3次/天30mm21mm（二）监控量测结果分析联络线从2008年4月10日开始施工至2008年7月5日止，初期支护全部完成。综合监测数据如表2所示。表2 监测数据 （mm）项目日最大变化值累计最大变化值拱顶沉降3.613.8净空收敛1.313.3地面沉降5.616.8房屋沉降3.012.5根据以上监测结果，从周边建筑物安全分析，到整个初支闭合完成后，所有的变形均在设计范围之内，并且整个隧道周边的地表建筑完好无损。从施工角度分析，拱顶下沉和地表沉降最能直观地反映洞室开挖引起的结构及周围土体的变形，尤其地表沉降能反映全部施工过程中各工序引起的土体位移，而拱顶下沉量测从开挖到初值读取期间的位移是无法读取的。而在量测结果中，同一断面拱顶下沉小于地表沉降也说明了这一点。拱顶下沉速率较快，稳定也较快，而地表沉降测点的数据稳定受上覆土体缓慢固结的影响，稳定时间较长。且一般上导洞沉降最大，如何采取措施，控制上导开挖过程中的沉降是控制沉降的关键。五、结论过高层建筑物隧道施工，关键在于超前支护和工序转换的控制，施工时还要特别注意开挖支护的时效性和监控量测的信息反馈。沈阳地铁南青区间下穿高层建筑物按照既定的施工方案，结构已全部成型，从现场施工的情况分析，地面建筑物未出现异常反应，洞内初期支护稳定，拱顶下沉和洞周收敛均在允许范围之内，地面监控量测的最大沉降值为16.8mm。由此可见，选择的施工顺序和施工工法是科学、合理的。参考文献1梅志荣,王建宇,高尔洋,郭文忠; 砂卵石地层浅埋暗挖法修建城市地下街通道技术工程实例 A;中国土木工程学会隧道及地下工程学会第八届年会论文集 C; 1994年2马天文，南京地铁南京站东井亭区间渡线段隧道施工技术 J;现代隧道技术; 2003年02期3 张德华,姚海波,陈浩; 城市地铁既有线下暗挖隧道施工安全及控制 A;城市地下空间开发与地下工程施工技术高层论坛论文集 C;