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浅埋暗挖法

合式衬砌结构选用合理的开挖方式应用信息化测量反馈设计和施工以保证施工安全控制地面沉降

工艺流程图

适用条件

1浅埋暗挖法不允许带水作业如果含水地层达不到疏干带水作业是非常危险的开挖面的稳定性时刻受到水的威胁甚至发生塌方把地下水尤其是上层滞水处理好是非常关键的环节它直接影响浅埋暗挖法的成败大范围的淤泥质软土粉细砂地层降水有困难或者经济上不合算的地层不适宜采用浅埋暗挖法

2采用浅埋暗挖法要求开挖面具有一定的自立性和稳定性1997年日本学会曾提出开挖工作面土体稳定的定量判别标准土壤中的细颗粒74含量10且均匀系数Uc5的突然不具备自立性我国对土壤自立性提出了定性要求工作面土体的自立时间应足以进行必要的初期支护作业因此开挖面前方对地层的预加固和预处理是浅埋暗挖法的必要前提目的在于加强开挖面的稳定性增加施工的安全性

1浅埋暗挖法的十八子方针管超前严注浆短开挖强支护快封闭勤量测

1地层的预加固和预处理超前小导管和超前长管棚

2隧道开挖和初期支护强调随开挖随支护的基本原则选择适当的开挖方法做到利用土体有限的自立时间进行开挖和支护使土体开挖后暴露的时间尽可能短使初期支护尽早封闭成环开挖方法短台阶法带临时仰拱的长台阶法中隔壁法CD法交叉隔壁法CRD法侧壁导坑法眼镜法弧形导坑留核心土等初期支护具有足够的强度和刚度主要采用钢筋格栅主要有以下原因1钢筋格栅与喷射混凝土能紧密结合2钢筋格栅在拼装成环后具有一定的强度和刚度在喷射混凝土尚未具备足够强度前钢筋格栅可以单独承担来自土层的一部分荷载

3二次衬砌作用提高初期支护强度和刚度增强初期支护安全储备的需要也是支撑中间的防水隔离层承受水压力的需要

4监控量测量测数据对隧道支护的受力变形状态其者重要的监控作用量测数据的及时性和准确性应高度重视监控量测的项目地表位移拱顶下沉隧道周边收敛必测项目土压力土体位移支护应力选测项目

隧道稳定判据当测点位移时间曲线变化率呈明显收敛趋势隧道水平收敛变化率下于02mmd拱顶下沉变化率小于01mmd而且所测的位移值大于预计总位移值的80以上

2浅埋暗挖法隧道施工技术

浅埋暗挖法施工步骤是先将钢管打入地层然后注入水泥或化学浆液使地层加固开挖面土体稳定是采用浅埋暗挖法的基本条件地层加固后进行短进尺开挖一般每循环在0510米左右随后即作初期支护第三步施作防水层开挖面的稳定性时刻受到水的危胁严重时可导致塌方处理好地下水是非常关键的环节最后完成二次支护一般情况下可注入混凝土特殊情况下要进行钢筋设计当然浅埋暗挖法的施工需利用监控测量获得的信息进行指导这对施工的安全与质量都是重要的

施工技术

1超前大管棚施工隧道拱部采用超前大管棚进行注浆加固管棚沿隧道开挖线外200mm布设管棚采用108mm壁厚8mm无缝钢管外插角小于1环向间距为400mm

管棚施工的主要施工工序有1南北站厅明挖围护桩施工完成后开挖基坑边挖边撑基坑开挖至适当位置施工管棚导向墙并预埋好管棚导向管根据钻机型式及工艺设备的需要在适当位置施工钻机工作平台然后施工大管棚2从管棚导向管按设计钻孔采用间隔钻孔先两侧后中间的顺序利用钻杆的柔性在导向系统的监测下沿设计线路轨迹钻进到达目的地卸下钻头换上回扩器进行回扩孔拖管时将钢管随钻头一起钻入地层内当达到设计深度后停机3管棚安装完成后安放钢筋笼在管棚钢管孔口用法兰盘连结上孔口管42mm壁厚4mm长500mm4向管棚钢管内注浆注浆顺序先下后上全孔可采用一次性注浆注浆浆液采用水泥浆浆液水灰比06111注浆压力拟采用0610MPa为使钻孔定位准确在拱部设置导向墙导向墙中预埋133mm壁厚8mm长120cm管棚导向管钢管采用分节安装管棚的分节长度为54m共5节每两节之间用丝扣连接丝扣螺纹段长大于150mm相邻两根钢花管的接头要错接其错接长度不小于10m注浆钢管上钻注浆孔孔径10mm孔间距200mm呈梅花型布置钢管尾部孔口段20m不钻花孔作为止浆段为提高钢管的刚度和强度钢管内增设由4根16mm螺纹钢筋和固定短环组成的钢筋笼固定环采用外径42mm壁厚8mm长60mm的短管环短管间距1m本工程管棚施工的关键控制环节为钻孔质量控制由于地下有管线人防洞和排污涵等角度控制稍有差错将铸成事故此外由于钻进通过砂层容易出现塌孔及涌水现象因此必须做好泥浆系统导向系统

1泥浆系统

本工程地层为砂层土层自稳能力稍差导向孔钻进及钢管回拖成功与否泥浆起到关键作用泥浆采用易钻膨润土并在膨润土内掺少量的聚合物粘度在40秒左右PH值控制在8510泥浆采用机械搅拌并进行二次回收利用

2导向系统

本工程钻孔线路沿线有管线混凝土基础等对导向系统信号发射有一定干扰施工中采用美国DCI公司生产的ECLIPSE无线地下定位系统加强型探棒探棒发射信号强探测深度为198m加强型探棒电池采用DCI公司生产的专用锂电池导向系统确保了钻孔不破坏人防洞混凝土排水涵

2超前小导管及边墙注浆管施工

超前小导管施工隧道采用的超前小导管为42无缝钢管小导管单根长度为30m壁厚35mm布设于拱部和边墙上部范围外插角10环向间距04m纵向间距为18m超前小导管注浆施工工序包括封闭掌子面钻孔安设小导管注浆效果检查等小导管采用手持式凿岩机钻孔插管时采用风动锤振入注浆采用注浆泵边墙注浆管施工与超前小导管施工方法基本相同

3全断面注浆施工本站站厅联络通道施工时对

淤泥质砂

冲洪积土层

残积土层作全断面注浆加固处理

全断面注浆加固利用全断面打设超前注浆管进行注浆注浆前利用喷射砼封闭掌子面浆液采用水泥水玻璃浆液水灰比107511水玻璃浓度为35Be模数为26注浆范围为隧道开挖轮廓线外15m以内的

地层浆液扩散半径R065m注浆孔孔底间距为1m梅花型布置注浆采用长套管护壁后退式注浆工艺注浆顺序为先隧道周边后中间隔孔交替注浆注浆方法为在砂层中采用渗透注浆在土层中采用劈裂注浆

4隧道施工超前大管棚施工完成后即可进行正常的隧道施工隧道采用CD法开挖CD法施工工序及步骤包括打设小导管加固注浆分区土方开挖型钢支撑和钢格栅架设包括连接钢筋的焊接网片的搭接喷射混凝土封闭后回填注浆

根据地质条件及相关国内经验拟订设计原则

1超前支护是设计中的关键此工程地层属于淤泥质地层而该地道相对埋深较大土体自承能力优于福州路工程福州的经验表明采用108大管棚施作拱部辅以32小导管超前预支护可有效地控制沉降由于软土层较厚仰拱隆起在设计中也应重视因此在该过街地道支护设计中隧道拱顶及仰拱都采用108大管棚超前支护并辅以32小导管超前注浆比较拱部与仰拱侧壁由于土压力相对较小采用了32小导管密排方案这样就使得地道周围形成了一个具备一定刚度密闭的壳体可有效地控制开挖过程中引起的水土流失及开挖应力释放所导致的土体位移

2该设计为减小开挖对周围土体的扰动采用小断面短进尺的CRD工法开挖并及时采用

3采用有效的掌子面加固措施限制掌子面位移及水土流失具体设计参数如下竖撑与横撑增大支护刚度并根据经验选取格栅刚架间距为50cm

4了解浅埋暗挖法设计施工中的动态设计管理办法以及最新的浅埋暗挖法地下工程风险评估体系的建立和各个阶段风险评估指标的计算方法

5了解利用有限元对浅埋暗挖法施工方案可行性分析的方法及对有限元软件计算成果的分析应用