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大断面无降水暗挖施工技术,北京城建二建设工程有限公司2010年12月,轨道交通亦庄线下穿京津高速公路,目录,1、项目背景,本项目基于轨道交通亦庄线下穿京津高速公路暗挖工程，研究在不降水的情况下，采取全断面注浆止水，进行大断面暗挖下穿既有线施工，并采取一系列技术措施，控制暗挖引起的沉降。,1、项目背景,轨道交通亦庄线工程亦庄火车站出入段线区间暗挖工程下穿正在运营的京津高速公路，距现况台湖收费站东南侧约550m，起止里程右K22+947.025右K23+069.272，全长122.247m。,1、项目背景,在京津高速两端各设置一座施工竖井，1#竖井里程右K22+947.025右K22+963.728，顺线路方向长为14.5米，宽15.9米，深16.6米；2#竖井里程右K23+060.000右K23+069.600，顺线路方向长9.6米，宽14.8米，深16.24米。,1、项目背景,暗挖隧道起止里程为右K22+963.728右K23+060.000，长96.272m，隧道采用单洞大断面形式，断面尺寸为宽12.7m，高9.471m。设计初期支护厚度350mm，采用双侧壁导洞法分6导洞进行施工。设计二衬底板结构厚度650mm，墙顶结构厚度600mm，分6步进行浇筑，完成后结构净空宽10.8m高7.435m。,1、项目背景,工程所处位置地层按成因年代分为人工堆积层和第四纪沉积层两大层。主要为粉质粘土填土、粉土、粉细砂、粉质粘土。暗挖结构拱顶主要位于粉细砂层，侧墙及仰拱主要位于粉质粘土层，粉细砂3层局部侵入仰拱。,1、项目背景,此项目位于北京东部的通州台湖地区，地下水十分丰富，施工场区分布有四层地下水，类型分别为上层滞水（一）、潜水（二）、承压水（三）和承压水（四）。对于施工产生影响的主要是前三种。,1、项目背景,由于本项目下穿正在运行的京津高速公路，为避免对交通现况产生影响，道路产权单位要求施工中严禁降水，并提出路面差异沉降控制在15mm之内。根据京津高速产权单位要求，及对工程地质及水文地质条件的分析，决定采取全断面注浆止水的暗挖施工工艺。,1、项目背景,由于工程工期紧、难度大，采用全断面注浆止水方式进行大断面暗挖下穿既有线施工在全国范围尚不多见。为此，北京城建二建设工程有限公司组织项目组对“大断面无降水暗挖下穿既有线施工技术”进行研究、探索、实践，以确保工程安全、保质、如期完工。,2、项目重点、难点,结合本工程的实际情况，我们针对“止水”和“沉降控制”这两大问题进行了详细的分析与论证，并与北京交通大学等科研院所进行合作，采用先进的计算机模拟技术，预测与判断沉降发生的趋势和特点，采取有效措施，有针对性的进行重点和难点的控制。,2、项目重点、难点,竖井施工是暗挖的前提条件京津高速两侧设置两个施工竖井，其中1竖井与京津高速紧临，仅隔7m，竖井截面尺寸15.9m*14.5m，深度为16.6m。为避免对京津高速产生沉降影响，产权单位要求竖井施工不得进行基坑外降水，给竖井的施工造成很大难度，是暗挖成败控制的重点。,2、项目重点、难点,暗挖隧道拱顶穿越粉细砂层，且有上层滞水，施工风险大区间暗挖结构拱顶主要位于粉细砂层，侧墙及仰拱主要位于粉质粘土层，易发生拱部坍塌，且在粉细砂层及下方的粉质粘土层蕴含上层滞水及潜水，施工过程中存在涌水、涌砂的风险，是施工中重点控制内容。,2、项目重点、难点,大断面暗挖隧道下穿既有高速公路，地层沉降控制严格大本工程大断面下穿京津高速，设计施工断面宽12.7m，覆土厚度8.61m，上方高速公路受暗挖施工造成的土层沉降影响敏感。为保证高速公路正常、安全运营，京津高速产权单位要求路面差异沉降量控制在15mm以内，给暗挖施工提出了更高的要求。,3、技术关键及创新点,本项目以轨道交通亦庄线下穿京津高速暗挖工程为背景，对“大断面无降水暗挖施工工艺”进行进行了探索、实践，积累了一定的施工经验和施工工艺。技术关键及创新点主要有：,3、技术关键及创新点,采用止水帷幕坑内降水进行竖井施工竖井紧邻京津高速公路，施工中严禁降水，故在围护桩后施工高压旋喷止水帷幕，隔断地下水的补给，采用坑内水疏干的形式进行竖井施工。,3、技术关键及创新点,采用全断面注浆进行止水如何在不降水的情况下进行暗挖隧道施工？经过研究及多次专家论证，最终确定了全断面注浆止水，并针对砂层加密注浆的止水固砂方案。此项目所处位置地下水丰富，施工主要受上层滞水（一）、潜水（二）、承压水（三）影响。采用全断面深孔注浆措施对施工断面轮廓线外2.5m范围内的土体进行填充注浆，靠注浆压力有效排除滞水，浆液凝固后，隔断滞水的补给。区间暗挖结构拱顶主要位于粉细砂层，侧墙及仰拱主要位于粉质粘土层，施工过程中存在涌水、涌砂的风险。采用深孔注浆技术对拱部粉细砂层注水泥水玻璃双液浆进行化学加固及止水。,3、技术关键及创新点,全断面注浆范围为初支外扩2.5米，针对粉细砂层采取加密注浆的方式，注浆管间距加密到0.6米。,3、技术关键及创新点,第一循环全断面注浆,加密注浆,洞内注浆,砂层中形成的浆脉,注浆止水效果（一）,注浆止水效果（二）,3、技术关键及创新点,初衬完成后进行地面补偿注浆高速公路两侧坡脚位置设注浆孔，向高速公路路床结构下基础土层注水泥浆，控制沉降及差异沉降的产生。高速公路基础土层3.56米土层加固，使高速公路原基础3.5米以下土层用水泥浆液固化后，能出现一个2.5米左右厚的水泥浆固化的土层板块。隧道初衬施工后的高速公路不会出现下沉趋势。,3、技术关键及创新点,3、技术关键及创新点,优化二衬及初衬拆除施工方案为最大限度的避免在初衬拆除施工中引起的隧道上部土体沉降，初支拆除时要尽量减少初支截断次数。经过对初支拆除及二衬施工步序进行优化，本工程二衬施工时分别只拆除2次中隔墙，2次中隔壁，把初支拆除时产生的沉降量降到了最小。,3、技术关键及创新点,一、施作两侧仰拱衬砌1、各导洞洞通后施工防水层。2、绑扎2#及4#导洞仰拱钢筋3、立仰拱端头模板，灌注仰拱衬砌混凝土,二、施作侧墙衬砌1、分段拆除中隔板，清理初期支护面2、绑扎侧墙钢筋3、立侧墙模板，灌注侧墙衬砌混凝土,3、技术关键及创新点,三、施作拱部衬砌1、分段拆除临时中隔墙，清理初期支护面2、绑扎拱部钢筋3、支立拱部模板，灌注拱部衬砌混凝土,四、施作仰拱衬砌1、拆除全部中隔板、中隔墙，清理初期支护面2、绑扎仰拱钢筋3、支立仰拱端头模板，灌注仰拱衬砌混凝土。,3、技术关键及创新点,通过施工监测掌控施工的开展采用浅埋暗挖法进行施工的暗挖隧道,尤其是下穿高速公路,施工监测是必不可少的工序,只有进行施工监测,才能保证隧道和围岩的稳定,确保施工安全；通过对监控量测数据的分析处理和必要的计算与判断,可以预测和确定隧道最终稳定时间,指导施工工序和二衬的施作时间。,4、推广及应用,目前轨道交通建设在全国范围内如火如荼进行的大背景下，地下轨道线施工不可避免的涉及到穿越既有线路或复杂地层的情况发生，在相对狭小、人口密集的市区，采用全断面注浆止水暗挖施工，并采取有针对性的控制沉降措施，成为施工的关键。本项目研究了在不降水的情况下进行大断面暗挖下穿既有线施工的技术措施，并成功应用于亦庄线下穿京津高速暗挖施工。研究从无降水暗挖下穿既有线施工重点及难点出发，围绕着注浆止水及沉降控制，阐述了针对性的技术措施及控制的要点，积累了一定的施工经验和施工工艺。此项技术的应用不仅具有较高的技术和社会效益，而且具有较大的推广价值。,5、社会效益,确保了施工期间京津高速的正常运行通过采取暗挖隧道形式下穿京津高速，有效的保证了京津高速的正常运行，同时，采取全断面注浆止水代替大口井降水，避免了降低地下水对于高速公路路基沉降的影响，而地面补偿注浆又对局部沉降超标的位置进行了抬升与调整，确保了路面的平顺，将对高速的影响和对广大人们群众出行的影响降低到最小限度。,5、社会效益,保证了工程质量，确保了施工安全全断面注浆止水施工，对初衬周边土体也有固化作用，止水效果的显现，确保了导洞开挖及初衬格栅施工在无水的条件下进行