复杂地质条件下超浅埋暗挖隧道施工

 

摘　要:结合广州地铁三号线北段矿山法隧道的施工,重点论述了隧道在通过广汕公路、元岗特大桥的情况下,采用摆喷墙、三管旋喷桩、钢花管桩等超前支护以及特大桥桩基托换的一系列施工技术措施,以保证隧道顺利安全地贯通。

关键词:摆喷墙,三管旋喷桩,钢花管桩,土体加固

 

1 工程概况

      本矿山法工程为天河客运站—华师站区间北段矿山法土建工程(支YDK+645.80~支YDK0+728.118),长度82.318m;地面高程为23.75m~24.83m,隧道埋深7m~7.8m。隧道为双线单洞矿山法隧道,有两种断面,即A型断面、B型断面,其中A型断面长约47.238m,B型断面长约33.776m。A型断面开挖尺寸宽×高=12.900m×9.308m,B型断面开挖尺寸宽×高=14.700m×10.007m,两种断面之间采用错台变换。本段隧道北端与天河客运站连接,南端与盾构始发井连接,地面上方有北环高速公路的元岗特大桥桥墩基础和广汕公路,其中北环高速元岗特大桥第51号桥基有六个桥墩位于隧道斜正上方,穿过桥基的隧道断面毛洞宽为12.9m的暗挖双线单洞隧道,隧道顶至条形基础底距离约为3.82m;广汕公路共12个车道,进出城各6车道,交通繁忙,人车流量大;地下管线较多,埋置深浅不一。

2 地质情况

      天河客运站至华师站区间北段矿山法隧道穿过花岗岩残积土层,隧道顶部为淤泥质土和砂层。砂层为主要含水层,透水性强。根据地质钻孔资料及始发井开挖揭露的地层情况知,杂填土:厚度3m~3.2m;淤泥质土:厚度为2.1m~2.6m;冲积—洪积砂层:厚度为2m~3m;砂质粘性土:厚度为6.6m~12.8m;<5H-2>砾质粘性土:厚度为6.6m~9.5m;全风化花岗岩:厚度为4.5m~8.3m;强风化花岗岩:厚度为7.5m~13.7m;微风化花岗岩:厚度为1.7m~2.4m。属花岗岩风化残积层区,其主要地层为花岗风化残积土和花岗岩风化带,遇水易软化崩解。地下水位较高,地面下1.5m为常水位,地震烈度为7度。

3 工程技术、难点分析

      1)地层中因道路施工,管线施工、迁改等原因,遗留许多松散、虚空土体,且长期受水浸泡,已完全呈流态存在,给施工造成极大难度。2)该线路段地下水丰富。隧道结构范围内管线渗漏水、居民排水沟内的积水等水源导致地下水补给不断,止水和降水施工难以隔断外来水系和排出上层滞水,且本场地存在深厚的花岗岩风化深槽,花岗岩残积土厚度大,且多为砂质粘性土及砾质粘性土,土质的均匀性较差,为隧道主要穿过地层。花岗岩风化残积土因含砂较多,为相对含水层,且透水性较好,尤其是残积土层遇水易软化,水浸泡易发生崩解和流砂,造成地表下沉,甚至塌方。3)隧道为双线隧道,跨度较大,开挖断面大,围岩软弱。隧道拱部处在砂层或软弱土层,整个隧道位于遇水易软化、崩解的花岗岩残积土中,围岩类别为Ⅰ,Ⅱ类。隧道为双线隧道,跨度较大,开挖断面大,围岩软弱,整个隧道采用双侧壁导坑,CRD法工艺施工, 分部多、跨度大,施工中应力转换频繁,对围岩造成多次扰动,对地表路面和特大桥基础影响较大。4)该隧道所处地理环境特殊,跨越元岗立交桥、广汕路和十余道给排水、通信及煤气等管线;在施工时容易由于地表沉降而引起路面、桥基础、地下管线的破坏。

4 主要施工措施和施工工艺

4.1 总体思路

      1)施工前对地表、元岗特大桥以及地下管线进行加固处理,改良受影响的周围土层,以提高其抵抗不均匀沉降所造成的破坏能力。采取摆喷墙的止水帷幕、采用旋喷桩和钢花管桩对地表进行加固,以及对元岗特大桥做临时加固和基础托换处理。2)在隧道开挖工作中采取措施,尽可能控制隧道开挖引起的地表下沉。

4.2 主要施工工艺

      1)地面摆喷墙加固管线。本区间隧道探明的地下管线较多,走向错综复杂。为保证地表的管线安全,现对管线周边土体进行摆喷墙施工。加固管线下方土体,以防隧道开挖后地表下沉所造成的管线破坏。摆喷孔布置间距1m,各喷射体之间形成120°夹角连接。摆喷墙采用三重管高压定喷,喷射角度120°,喷嘴作25°往复摆动,喷射墙体厚度约200mm,各喷射固结体之间竖向交叉搭接10cm~20cm,形成连续封闭的止水墙体。2)地表旋喷桩和钢花管桩加固土体。根据进洞前的开挖表明,该段的围岩自稳能力差,透水力强,施工期间又正值南方多雨季节,地表径流量大,渗透量大,地层软弱,对围岩土体起到较强的

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