復雜條件下大斷面隧道開挖技術研究

1、<p>　　復雜條件下大斷面隧道開挖技術研究</p><p>　　摘要：基于機場線東直門站安全線開挖斷面大，頂部地層構筑物復雜多樣，對施工沉降控制要求高等，進行深入分析。這種技術在實踐中通過驗證，對于同類工程具有普遍的指導意義 </p><p>　　關鍵詞：暗挖 安全線 大管棚 沉降控制 </p><p>　　中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號

2、： </p><p>　　北京市軌道交通機場線是連接東直門至機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系到機場線東直門站施工安全，更牽涉到東直門整個交通系統(tǒng)安全。在復雜的地質(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>　　機場線東直門站位于東直門外大街北側，東直門橋東北角，緊鄰城鐵13號線。整個車站由于受條件所限，車站結構形式多樣，主要有大斷面單拱、雙聯(lián)拱、明挖結構、平頂直墻下穿結構。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、第四紀全新世沖洪積層、第四紀晚更新世沖洪積層。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筑物非常復雜，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>　　主要的地下構筑物有：地鐵2號線東直門車站的東北出入口通道及其與13號線東直門站間

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

7、t;/p><p>　　安全線整個施工過程，不但要安全地完成施工任務，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關鍵點。 </p><p>　　2.1大管棚施工技術 </p><p>　　大管棚作為超前支護的一種，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，大多管棚施工中都會引起沉降，最大的甚至能達到

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方法選擇相當重要，根據(jù)在北京市場多方調(diào)查，選擇了比較先進的潛孔沖擊跟管鉆進法，鉆孔機械采用HGT-100非開挖定向鉆機，其有以下特點： </p><p>　　潛孔沖擊跟管鉆進法，鉆進時潛孔沖擊器震動沖擊中心鉆頭，中心鉆頭傳遞沖擊給套管鉆頭并帶動套管鉆頭鉆進，每根套管之間靠螺紋連接到鉆孔所需的長度，套管與回轉動力頭無連接。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)螺紋與回轉動力頭聯(lián)接，回轉動力頭通過聯(lián)接頭傳遞扭矩給套管和鉆桿。 </p><p>　　鉆進時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。當鉆進到所需長度時反向旋轉內(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>　　潛孔沖擊跟管鉆進法鉆進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，隨鉆進隨接長，管棚壁上每隔30cm鉆成φ8孔。管棚鉆進一定數(shù)量后，再進行管棚內(nèi)注漿。管棚口封閉好后，作成兩個孔，一個作為排氣孔，一個作為注漿孔。注漿完成后管棚具有良好的強度，管棚四周被注漿

11、材料固結，整個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。 </p><p>　　2.2安全線開挖施工技術 </p><p>　　安全線采用側壁導坑法進行施工，整個斷面被分成6個導洞，施工中嚴格按照暗挖的十八字方針“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測”進行作業(yè)。 </p><p>　　施工中合理調(diào)整每班作業(yè)人員工作進度，提高工作效率，縮短每

12、一環(huán)工作時間，減少暴露時間，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 </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方面： </p><p>　　2.3.1大管棚注漿： </p><p>　　大管棚鉆進完成后，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，并將管口用鋼板封住作成兩小口，一個為注漿孔，另一個為排氣孔。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超前小導管注漿 </p><p>　　超前小導管注漿即是在開挖前對前方土體進行有效的注漿加固，漿液采用改性水玻璃，改性水玻璃漿液優(yōu)點是凝結速度快，可以快速為下一環(huán)土方開挖提供條件，其缺點是風化后，固結體很快會分解，開挖后應及時裝上格柵進行噴砼封閉。 </p><p>　　2.3.3初支背后回填注漿 </p><p>　　安全線上層導洞每前進5米就必

15、須對已完成的初支進行回填注漿，結合安全線地質(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的比例進行配比，注漿分多次反復進行。 </p><p>　　3、主要技術措施應用效果 </p><p>　　在現(xiàn)場施工中，大管棚、合理的開挖步序、注漿的綜合應用，解決了安全線施工沉降問題，整個開挖區(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，結構處于安全狀態(tài)。 <

16、/p><p><b>　　4、結論及認識 </b></p><p>　　暗挖過程，應根據(jù)不同的地層、拱部構筑物狀況，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：中鐵電氣化局集團西安鐵