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浅埋暗挖法修建地铁区间隧道施工技术及安全管理

  
评论: 更新日期:2015年04月19日
前面已介绍了用短台阶的理由,但是有些工地运土车上了台阶以后,取消了人工翻土的作用,为了便于布置人力,往往将台阶拉得过长,台阶拉得过长,结果是: 
1) 未封闭成环的初期支护是一个不稳定结构,长时间隧道处于不稳定支护体系是危险的。 
2) 半拱初期支护基础支撑在土体上,土体不可能提供足够的支撑力,半拱牌悬臂状态,悬臂过长,羰头下沉,将会造成拱部拉裂,这在国外曾发生过中,造成严重后果。 
3) 台阶过长,拖后了中层土体开挖,也拖后了封闭仰拱时间,结果至少将导致隧道变形过大,地表下沉过大,由此,十八字决中“短开挖,强支护,快封闭”就是从这里提出来的。 3、长台阶施工方法: 
有些单位为便于施工组织安排,采用长台阶施工方法,这种施工方法也是允许的,但是必须及时施作临时仰拱。半断面初期支护封闭成环,拱脚支撑在临时仰拱上,拱部荷载由临埋仰拱承受,由于上半断面已形成独立的封闭环形稳定结构,它的长度将不受限制。 
问题是我们一些施工单位考虑施作临时仰拱投资过大,将来还要拆除,不认真施工临时仰拱,又不而及时进行施工监测,这样的长台阶施工是十分危险的,复八线上的几个工程的教训需要引起我们的注意。 4、小结 
1.采用超前小导管注浆是防止工作面失稳及控制地面下沉的重要措施,小导管必须与钢拱架联结。 
2.严格控制格栅钢架的安装质量,保证钢架平面垂直隧道中线,水平、高程、左右、误差应符合设计要求,在拱脚处应设轩能注浆的锚管,这是防止拱部垂直位移的关键。 
3.采用环形开挖,留核心土,可保证工作面稳定,核心土的尺寸在纵向要大于2m。对不良地层,要及时用喷射混凝土封闭工作面,做到开挖后,土体损失系数最小。4.严格控制每循环的进尺,一般为0.5~0.75m,因为拱部局部的坍塌高度一般是进尺长度的二分之一。 
5.控制台阶长度,充分利用地层纵向承载拱的作用。量测证明:对于软弱地层,台阶长度超过1倍洞径,就要及时闭临时仰拱。 6.及时进行初期支护,当开挖完成以后,必须及时架立拱架。拱架与地层之间要紧密接触,以防地层松驰。随后挂网、焊接。从开挖到施喷混凝土的时间不应超过土体的自稳时间。工序的拖长、工序的衔接不紧,是造成塌方、下沉的最大隐患。 
7.由于地层稳定性差,在喷层与地层间经常出现空隙。该空隙多发生在拱顶附近和拱脚处,所以背后充填注浆非常重要,该工序应紧跟工作面进行。 
8.系统地进行初期周围2~3m土体的固结注浆,是克服土壤长期流变引起地表下沉的最好方法。  
七、大跨度区间隧道施工技术 
1.大跨度隧道中隔墙施工法(CD法)和交叉隔墙(CRD法) 区间隧道受线路平面布置的影响,有些区段采用双线隧道方案。这时的隧道的净跨、将达到12m,净高达到8m。如果仍采用前面介绍的短台阶施工技术或并台阶施工技术,则台阶上部弧形导坑的弧度十分平缓,矢高比非常不合理,直接影响到拱部土体的稳定。平拱拱脚水平推力大,拱顶下沉过大,甚至坍塌。跨度越大问题越严重,所以跨度法叫CRD法,即交叉中隔墙法。大断面隧道分隔成小断面隧道,每个小隧道的初期支护都是封闭成环,都是稳定的。按一定顺序开挖支护好的小断面隧道最终汇成一个大断面隧道。临时隔墙与临时仰拱对大断面隧道的稳定起十分重要作用。 
二次衬砌施工时,需要拆除临时隔墙及仰拱,如何拆除,如何选择拆除顺序,如何确定拆除段长是十分关键的。中隔墙法或交叉隔墙法实施中需要注意几个问题: (1)临时隔墙及仰拱的施作质量。 
中隔墙及仰拱虽然都是临时结构,将来都需要拆除,但隧道的施工过程中,在隧道初期支护上未完全封闭前,是系统的重要受力结构的一部分。切不可认为是临时支护而草率施工,造成不良后果。 (2)二衬施工时要正确选择临时结构的拆除顺序及相应工艺,需要采用监测手段进行有效监控。有些施组中对此选择方案不当,采用通长拆除通长施作二衬,虽然施工便于安排,但危险性大。一般选择跳段拆除,跳段施作二衬。虽然施工麻烦一些,但利用空间拱效应对隧道的稳定有有利。 
(3)大断面隧道水平推力大,开挖支护后的背后地层注浆的及时性及充填密实是十分重要的,需要切实掌握。 2.侧壁导坑施工法(眼镜工法) 
由于区间设置渡线,一些渡线的隧道宽度达到14.5m以上,高度达到10m,在这种情况下,先用中隔壁法,或交叉隔壁法都不相适应,只有选用侧壁导坑法,或称之为眼镜工法先开挖两个侧洞,再开挖中拱,最后落底作仰拱,形成封闭的环形支护,大洞由多个小洞组合而成。每个小隧道的断面都不大,可以保证施工的安全与稳定,整个隧道的稳定性及沉降量就是可以控制了,当然这种施工方法比较麻烦。废弃工程量多,工程费用相对较高。但是对于超大断面的隧道,这种施工法是比较稳妥的。  
(1) 超前支护方案 
 由于本区间隧道处于软弱地层中,土体开挖后地层不稳定或自稳时间极短,支护结构初期承受压力大,变形快,如果控制不当,地层很快松弛。施工中必须选用适当的辅助措施对隧道周围地层时行超前支护或预加固。以实现控制地面沉降,防止坍塌的目的。 (2) 开挖支护方案的研究 
 浅埋暗挖法主要有台阶法、中隔壁法、眼镜法、中洞法,不同的施工方法具有不同的特点。为便于分析,现就上述各主要施工方法的特点、适用条件、沉降量控制效果、工期、造价等方面作一对比,见下表
 
工程的实施 
(1) 超前支护施工 
 通过对几种超前支护方案的比选,结全本区间所处地质条件,工程除在施工通道进入正线开口处采用大管棚超前支护外,其他地段均选择以小导管注浆作为主要超前支护手段。小导管注浆支护参数如下: 
小导管采用Ф42mm,长2.5~3.5m,外插角13~16度,环向间距25~33cm,搭接1.5m; 
浆液采用改性水玻璃材料,按不同浓度的水玻璃和硫酸配制,ph值为5~6,呈弱酸性; 
注浆区域为开挖轮廓线以外1.5m范围内; 注浆压力为1.3~0.5MPa。 (2) 区间折返线开挖支护的施工 
 根据区间折返线断面类型、地面沉降控制分析以及工期、造价比较,同时兼顾前后断面施工的衔接,施工确定采用如表
 
 
(3) 渡线段施工  加强支护措施 
①采用护墙小导管注浆,提高交叉口处土体的自稳能力。在开挖支护3-3、1-1、8-8断面时,在交叉口10m范围内的垂直于边墙打设Ф42mm护墙小导管,导管长3.5m,间距每米3根,自上而下呈梅花形布置,内注水泥、水玻璃双液浆,加固边墙。 
②适当加密格栅间距,增加初期支护的强度。将交叉口10m范围内的3-3、1-1、8-8籽面格栅间距每米1榀,改为每0.5m/榀,小导管由原设计单根长3.5m,改为2.5m,确保注浆效果。 ③增设纵向边接筋,提高整个结构的刚度,施工渡线段两个大断面时,纵向边接筋由原设计的每米1根,增加到每米2根。  
确保无水施工,重视地下管道漏水 
浅埋暗挖法是在十分不稳定的土体中进行暗挖作业,必须十分谨慎。人们采用小导管、管棚、深孔土体注浆都是提高土体稳定性的措施,其中必保的一条就是保持土体无水施工。这不但为方便施工所必须,也是提高土体稳定性的必须采用办法。诸多工程教训使同行们取得共识,无水施工是浅理暗挖法的前提条件。 采用浅埋暗挖法不可避免要在市政管理道下面进行施工,问题在于大多数上下水管道不同程度地存在渗漏水的情况。严重的渗漏导致管道周围的地层状况恶化,形成饱和水状态的软塑或流塑地层。当隧道开挖接近这一层时,流泥和流砂便会涌入隧道,管道下面土体被掏空,又会造成管道断裂,管道内的水(特别是有压上水)冲入隧道,对隧道形成第二次冲击。探明开挖面前方的工程地质和水文地质工作是非常重要的,一般采用红外线温度扫描仪或地质雷达等物探手段,查明上层滞水和管道渗漏水的情况,必须对制定相应对策提供可靠依据。 
如果发现有上层滞水和管道渗漏严重威胁隧道施工的情况,可以采取局部加密注浆,增设管棚等措施,必要时采用局部土壤冻结也是可取的,总之要把一般降水难以奏效的上层滞水和管道渗漏水对浅埋暗挖法的潜在威胁,在开挖面到达之前加以消除。 管理、经验、监测在浅埋暗挖法中的作用 
隧道采用浅埋暗挖法施工,施工安全取决于人们通过严格的管理和正确的工程实践,包括监控量测的反馈来控制施工作业,以减少风险。 
浅埋暗挖法的十八字决,尽人皆知,但是对它的理解和体会的深泩,实施中的坚决程度未必相同,严格的管理表现在对影响工作面稳定的因素始终紧抓不放,例如对地层预加固预处理的质量,对于地下水的警觉,对支护支跟开挖面施作的及时性,短进尺,快封闭的重要性,以及对补偿注浆的作用等,不仅有深刻的认识,而且有严密的施工工艺和质量控制作保证。此外,注意对施工人员的培训,提高技术素质。严格的管理还表现在,重视并关于利用不良地质超前预报和施工的手段,了解开挖面前言工程地质和浪漫主义地质条件的变化,了解支护受力变形状态的变化,及时发现危险征兆,采取有效的应变补救工作。   
围岩加固注浆与填充注浆 1、 
敞开式暗挖施工遇到下列情况,应采取注浆加固围岩措施: 
1) 穿越地层为砂或砂砾石 
2) 穿越地层为呈软塑或流塑状态土壤 3) 穿越地层为非原状土 4) 穿越有渗水的土层 2、 暗挖施工的隧道、管道结构与围岩间的缝隙,应及时注浆填充。 3、 
注浆的材料配比和控制压力等必须根据土质情况、施工工艺、
设计要求、通过试验确定,浆液材料应符合环境保护要求。 4、 
注浆前,注浆嘴与土壤或结构间的空隙,应用粘土或水泥砂浆
封堵。向竖井和隧道开挖面进行加固注浆时,应对井壁和开挖面采取喷射混凝土等支护措施。 5、 
在建(构)筑物附近进行加固和填充注浆时,应对建(构)筑
物进行变形、位移等监测。 6、 作业和试验人员应按规定佩戴安全防护用品,严禁裸露身体作业。

 7、 在室内、竖(斜)井和隧道内配制浆液,应采取通风措施。 8、 

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