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地铁既有建筑物下浅埋暗挖大跨度洞室群施工
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内容提示：介绍了南京地铁既有建筑物下大跨度隧道洞群的施工技术,指出由于采取了有效的支护技术、开挖顺序、洞室转换技术和相应的监测手段,保证了地表建筑物的安全,为同类城市地铁工程施工提供了可借鉴的先例。
摘 要:介绍了南京地铁既有建筑物下大跨度隧道洞群的施工技术,指出由于采取了有效的支护技术、开挖顺序、洞室转换技术和相应的监测手段,保证了地表建筑物的安全,为同类城市地铁工程施工提供了可借鉴的先例。（参考《建筑中文网》）
关键词:浅埋暗挖,建筑物,城市地铁,洞室群
1 工程概况
南京地铁南北线一期工程鼓楼站—玄武门站区间为矿山法施工双洞单线隧道,左线全长1063.6m,右线全长1064.094m,起止里程K10 337.7~K11 401.3,由于区间多功能的需要,在鼓楼站北端设有333.586m停车线,停车线段三线大跨度结构尺寸为17.32m×11.53m(跨度×高度),洞顶覆土厚度8.0m。相邻隧道的最小间距只有28.0cm。大跨度渡线段地表建筑物、地下管线较密集且安全度较低。地表有4层建筑物5幢,5层2幢及众多安全度低的平房,建筑物最早年代为1947年;部分建筑已有多条裂缝。停车线段地表环境苛刻,围岩自稳能力差,施工工序多且干扰大,开挖易坍塌,地面沉降较难控制。
该区间停车线段洞室群由左右线单线隧道、正线与停车线及正线与渡线的双线隧道、正线与左右线渡线的三线隧道组成。断面大小变换频繁,断面宽度由6.138m到17.32m,左右线断面变换次数总计多达17次,施工方法也随之变换,台阶法→CRD法→三线眼镜法→CRD法→台阶法。而且工序复杂,施工较为困难。
隧道围岩为Ⅱ类,承载力200kPa~240kPa,节理较发育,地下水位埋深1.2m~4.5m,区间地下水主要为松散层的孔隙潜水和基岩裂隙水,水量较大。
2 总体设计情况
区间隧道以喷、锚、网、拱架等作为初期支护,初期支护承受主要荷载,同时作为永久结构的一部分。停车线断面支护参数:按不同断面宽度分别为250mm,300mm,350mmC20网喷混凝土(内埋钢格栅),二次模筑为350mm,450mm,550mm,600mm厚C30钢筋混凝土,抗渗标号为S8,具体初期支护参数见表1。
停车渡线段采用拱部小导管劈裂注浆进行超前支护,边墙设中空锚杆。施工方法按不同断面采用台阶法、CRD法、眼镜法施工;施工工法转变时,导洞纵向顺接,导洞开挖采用预留核心土的台阶法开挖,对局部掌子面不稳地段采用网喷混凝土封闭。
3 施工方案
停车线段相邻洞室多且间距小,相邻洞室间相互影响大,不仅存在施工上的干扰,也存在对地层扰动的相互影响和叠加,因此依据隧道断面尺寸、围岩地质情况及地面建筑、构筑物管线等情况,确定科学的开挖方法,合理安排各工序,控制地面沉降,确保地表建筑物、构筑物管线等不受较大的影响是施工的关键。
根据停车渡线断面尺寸、围岩地质情况及地表环境的实际情况,结合广州地铁公—纪区间大跨施工经验,参照理论分析和模型试验成果,确定总体施工方案为:左线从大断面隧道向小断面隧道施工,右线从小断面向大断面隧道施工,施工过程中工法转换采用封端封闭、分步封闭。断面过渡由小到大采用渐变扩挖,由大到小采用错台突变,总体遵循:“管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测、速反馈”的原则。
施工顺序为:先施工大断面隧道后施工小断面隧道,先左线后右线,采用工法依次为:台阶工法、CRD工法、眼镜工法,辅助工法为小导管超前注浆加固、大管棚加小导管超前注浆加固,加固范围拱部150°。
4 施工实况
左线施工:竖井及联通道施工完毕,开口进入左线施工,采用工法为台阶法,先进行左线鼓楼方向施工,待掘进10m后,开口进行左线玄武门方向施工,台阶法施工至CRD法分界前2m时,挂网喷混凝土封闭掌子面,开始变换CRD法。先施工CRD工法的左侧导坑上部,待左侧导坑上部施工5m后平行施工左侧导坑下部,继续施工3m,4m,5m再同时施工CRD工法的右侧导坑部分(左右侧以面向前进方向为准),纵向相邻各部独立封闭洞室之间距离依次为3m,4m,5m。
右线开挖:左线鼓楼方向开挖完毕后,通过K10 340横通道进入右线施工,右线施工先进行台阶法的上半断面施工,上、下断面相距3m~5m,进入右线K10 344后逐渐过渡为CRD工法所需断面尺寸,下半断面至封端面后,施工CRD工法右侧导坑的上、下台阶,右侧导坑将不停顿地施工,直至与右线玄武门方向掘进贯通,期间右侧导坑逐渐变化为眼镜工法的右侧导坑,再由眼镜工法的右侧导坑逐渐扩大为标准断面上、下台阶。右侧导坑施工5m后施工CRD工法的左侧导坑,在与眼镜工法分界里程之前2m渐变至眼镜工法所需的左侧导坑尺寸,继续向前施工至台阶法施工段之前2.5m渐变为台阶法施工所需尺寸,最后施工眼镜工法中部核心土,右侧断面分部变化参照左线。
5 施工期间的监测
停车线大跨度段从2001年11月30日开始施工至2002年9月6日止,初期支护已全部完成。综合这一段时间的监测数据如表2所示。
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、地下管线及南北向道路隧道均完好无损。
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。
从拱顶沉降来分析,上导施工累计沉降占总沉降的69%,下导施工占沉降量的14%,拱架封闭后的沉降量占总沉降的11%,侧导施工时的沉降占总沉降的6%。因此,拱架下沉量测量数据说明,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。
6 结语
大跨度洞室群的施工,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。南京地铁南北线一期工程鼓楼站—玄武门站区间停车线段洞室群按照既定的施工工序和施工工法施工,已经开挖成型,从现场施工的情况分析,地面建筑物和鼓楼南北向道路隧道没有出现异常反应。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32.3mm。由此可见,选择的施工顺序和施工工法是科学、合理的,能够保证既有构筑物的安全和隧道结构的稳定,可作为同类工程施工借鉴的先例。
参考文献:
[1]郭永军.矿山法浅埋暗挖施工对地下管线保护技术[J].山西建筑,2006,32(5):133-134.
[2]翟 可.软土地层浅埋暗挖通道方案设计[J].山西建筑,2005,31(15):63-64.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200807/8899.htm
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