| 相关介绍 |
|---|
|
[摘要] 随着城市的发展，城市地下空间的开发利用日趋重要。城市市政工程是利用地下空间的先驱，各种地下管线和隧道在地下交错叠合，新建隧道的施工环境变得复杂，同时对既有隧道的影响不可避免。本文以南水北调中线北京西四环段暗挖段穿越北京地铁1号线五棵松车站为工程实例，对城市近接隧道施工的风险进行了分析，同时对既有地铁隧道进行的自动化监测结合施工情况进行了分析。该工程的成功完成为今后类似近接隧道施工提供了有益的经验。 1 前言 随着我国城市的快速发展，城市基础设施建设的需求增加，同时地下空间的利用空前发展，新建隧道近接既有隧道施工的工程大量涌现。仅北京地区新建地铁穿越既有地铁近接施工就有多例。例如地铁5号线穿越2号线崇文门车站，地铁5号线穿越2号线雍和宫车站，地铁4号线穿越l号线西单站，地铁4号线穿越2号线宣武门站等。这其中包括了新建线下穿既有线，新建线上穿既有线和新建线侧穿既有线等多种近接施工情况。同时也获得了丰富的实践经验和研究成果。但关于输水隧道与地铁隧道近接施工的情况并不多，其中的施工风险和运营风险具有不同的特点。本文结合南水北调工程实例将输水隧道与既有地铁隧道近接施工的风险进行了分析，同时对既有地铁隧道的监测数据进行了分析与总结，以期为类似工程提供参考。 2 工程概况 南水北调双线暗涵在西四环段暗涵穿越北京地铁1号线五棵松段，且西四环中心线为南水北调总干渠中心线。左右暗涵中心间距为8．2m，且毛洞开挖的顶部距离车站底部仅为3．667m。 暗涵穿越北京地铁1号线五棵松站段，采用暗挖法施工，暗涵断面尺寸为5．2mX5．2m。既有的五棵松车站主体全长174．98m，宽19．5m，底板高程为46．767m，为三跨框架结构，设六个变形缝，将车站结构分为七个区段，每段大约25m长，各自相互独立。该站自1966年9月开工至1967年7月竣工。该站按照3级人防设计，顶板上方设有防爆层。本工程所处地层为第四纪全新统冲洪积物。地层土质概况为：表层为1．10m～1．80m厚的人工堆积层，即碎石填土①层，轻亚黏土填土①层；以下为第四纪沉积的卵石、圆砾②层，细、粉砂② 层，轻亚黏土、中亚黏土② ，粉砂、轻亚砂土② 层及粉、细砂② 层；于标高48．39m-50．94m以下为卵石③层，粉砂、轻亚砂土③ 层及轻亚黏土③，层；于标高40．02m-41．34m以下为卵石、漂石④层，局部砂砾④ 层及细砂④ 层。根据地质纵剖面图，输水隧洞主要穿越卵石③层及卵石、漂石④层，其中卵石③粒径最大为190mm，一般为90mm～140ram，亚圆形，级配好，亚砂土夹层，含砂量15％ ～30％ ；卵石、漂石④ 层粒径大为20 0mm，一般为140mm-160mm，亚圆形，级配好，细砂、卵石混亚黏土夹层，含砂量l5％-30％。潜水水位标高为38．69m～41．09m (埋深18．30m～21．10m)，地下水位基本位于隧洞穿越位置以下。 3 输水隧道的开挖 暗涵开挖渐变段进尺为每米3榀。所有施工段开挖施工严禁多榀一次开挖，开挖过程中保留核心土。 3．1 初支主要工艺 连接筋：采用 22钢筋，L=0．72m，环向间距lm间隔布设在格栅两侧，与格栅焊接牢固。搭接焊缝长度大于等于10D，焊缝高度不小于8mm。网片：采用巾8钢筋，网格@150×150，搭接1～2个网格，布设在格栅内外两侧。格栅拱架：采用中22、①l2钢筋加工制作，加工格栅拱架满足设计要求，并结合施工现场条件适当分节。运至施工现场进行现场拼装，拼装误差应满足规范要求。 3．2 开挖 首先破除封闭掌子面的混凝土，根据测量放线的断面轮廓在拱部接连①处开挖出30cm宽的 槽，将网片和拱部格栅放入；然后调整中线、标高和同步里程，保证精度后焊接筋固定拱部格栅。①部开挖后垫实拱架拱脚，然后依次开挖②、③部。开挖上部与下部之间保持一倍以上洞径距离。 4 工程施工风险分析 4．1 关于新建输水隧道自身风险分析 对于输水隧道在穿越既有地铁l号线五棵松车站段采用倒虹吸方案，这样在既有隧道两侧要进行渐变段开挖，增加了隧道的开挖难度，增加了隧道塌方的风险。另外，为了控制既有地铁的结构沉降，采用深孔注浆加固两隧道之间的夹心层土体，增加了土体扰动次数和时间，增加了地层变形过大的风险。为了实现深孔注浆，在既有地铁隧道两侧施做注浆室。这是复杂断面的浅埋暗挖施工，使围岩变形过大以致影响既有地铁的风险增加。这些不利因素直接控制了新建隧道的施工安全。 4．2 关于既有地铁隧道风险分析 地铁1号线五棵松车站已修建多年，已经完成了固结沉降，周围的土体处于应力平衡状态。但由于新建输水隧道的开挖打破了平衡，使得既有隧道结构产生变形。既有隧道结构可能发 生沉降、侧移、扭转等变形，当变形过大时可能出现结构裂缝，影响结构的耐久性。另外可能造成防水层的破坏影响隧道的使用。更为重要的是，如果结构变形过大，改变了轨道的形位，影响地铁的行车安全，将会造成巨大的灾难。因此，既有隧道的风险必须控制在承受范围内。 5 施工风险控制措施 考虑到以上风险的分析，对新建输水隧道的施工采取了特殊的施工辅助措施来控制风险的产生。在穿越既有线段加强了施工管理控制，严格按照“管超前、严注浆、短开挖、强支护、 早封闭、勤量测”的十八字方针进行，在施工工序上坚持“开挖一段，支护一段，封闭一段”的基本工艺。同时采用掌子面注浆，小导管注浆，大管棚加固，深孔注浆，初衬背后注浆等一系列加固控制措施。在施工过程中对输水隧道进行了施工监测，对既有地铁隧道进行了远程自动化监测。通过大量积极有效的措施，确保了南水北调输水隧道的施工安全同时也确保了既有地铁隧道结构安全和运营安全。 6 既有隧道远程监测 6. 1监测设计 监控量测是监视围岩稳定及判断设计与施工方法是否正确的重要手段，亦是保证安全施工、提高经济效益的重要条件，它必须贯穿施工的全过程。采用自动化远程监测技术，24小时 监控既有结构及运营轨道的变化，确保地铁营运的安全。地铁车站的监测内容有：地铁结构的沉降变形；变形缝开合度；结构裂缝宽度、深度、长度的发展；轨道几何形位检查等。监测目的是根据监测结果掌握地层稳定性规律，及时了解既有隧道衬砌力学行为的变化情况，预见事故和险情，为及时调整和修正支护参数及施工方法提供科学依据。 6．2 测点布置 自动化监测范围为隧道开挖影响的82m左右，且监测重点在下穿中心两侧8m范围进行，并在每条变形缝两侧的排水沟中心各设一个测点，具体布设如图5所示。隧道结构沉降及差异沉降监测点共计l8个(其中包括2个静力水准基点)。 7 结论 (1)城市近接施工使得施工环境复杂，通常的施工技术已难以满足安全施工的要求。在这种复杂环境下的近接施工必须进行风险的分析评估，确定施工方案的可行性。 (2)施工中应严格遵循浅埋暗挖法施工的“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的十八字方针。应加强预加固措施，如掌子面注浆、超前小导管注浆、径向注浆、密排钢格栅、初衬背后回填注浆以及管棚施工等措施能有效减少沉降量，减少对既有车站变形的影响。 (3)严格按信息化施工原则进行施工管理，对既有的地铁车站的变形进行自动化远程监测，进行有效地信息反馈。若既有结构变形达到控制标准值的70％发出预警，当达到80％时采取必要措施改进施工方案，避免位移继续发展。做到施工与监测及既有隧道的远程监测紧密结合，相辅相成。 (4)通过加固措施和远程监测的实施，使得城市隧道近接施工的风险大幅度降低。在类似的近接施工中，严密的施工管理和全面的加固措施及高精度的远程监测成为必不可少的方法和手段。 文/李东海 丁振明 崔晓青 牛晓凯 郑知斌 李冬冬 http://www.wenhaiw.com/ |
