文章摘要:大跨度不对称双联拱隧道在复杂地质条件下的施工技术
摘 要: 介绍广州地铁三号线番禺折返线工程大跨度不对称双联拱的设计与施工过程, 针对隧道结构特点进行受力分析, 采取一系列施工技术措施使工程顺利完工, 为今后复杂地质条件下同类结构施工积累了宝贵的经验。
关键词: 大跨度; 不对称双联拱; 区间隧道; 施工
1 工程概况
广州地铁三号线番禺折返线隧道西起番禺广场站, 沿清河东路向东, 穿过东环路跨线桥, 止于外经贸中心大楼, 该区间......
; 本隧道结构设计断面如图 3 所示。
3 施工方法
结合单、双线断面的施工方法, 该大跨度不对称双联拱的施工采取“中墙法+台阶法+CRD 法”施工技术, 先施工中导洞和浇筑中墙混凝土, 再进行单线断面和双线断面施工。
3.1 中导洞施工
中导洞按短台阶法进行施工, 上下台阶拉开步距 3~5m, 每循环进尺 0.5~1.2m。根据现场围岩情况,开挖前沿中导洞开挖轮廓外侧拱部环向布置超前注浆小导管, 采用 f 42 热轧无缝钢管, 壁厚 3.5mm, L=4.0m, 间距为环向 0.35m, 纵向 2.4m, 外插角约 10°。
开挖完成后及时初喷 C20 混凝土, 厚约 5cm,临时封闭掌子面, 以防止掌子面失稳而出现坍塌, 然后依次设格栅钢架, 间距 50cm, 挂设钢筋网喷射混凝土至设计厚度。钢筋网采用 f 6.5@150×150 钢筋单层铺设于格栅外侧, 喷射混凝土厚 20mm 以上。
上导喷混凝土完成后进行下导施工, 依次为开挖→立设格栅钢架→挂设钢筋网→喷设 C20 早强混凝土, 上下导保持步距为 3~5m, 然后几时进行中墙衬砌施工, 处理基面→铺设 PVC 防水板→浇筑C25 防水混凝土, 抗渗等级 S8。
3.2 单线断面台阶法施工
中导洞施工完成后, 应及时对中墙顶进行注浆,并回填拱部空隙, 待中墙混凝土达到设计值的 70%后方可进行单线断面施工。单线断面开挖前必须对中导洞右侧进行支撑, 以防中墙受偏压产生位移。单线断面仍按短台阶法施工, 上半断面环形开挖留核心土, 上下导拉开步距 3~5m, 每循环进尺 0.5~1.2m。按设计要求及现场围岩实际情况, 考虑到围岩情况, 即Ⅱ类围岩、全风化花岗岩, 与水溶解成泥状, 依次进行掌子面临时喷混凝土封闭, 超前小导管注浆加固围岩, 浆液采用 42.5R 普通硅酸盐水泥浆, 水灰比为1∶0.5~1∶0.8, 注浆压力 0.5MPa, 浆液强度为 20MPa。
单线断面的初期支护为格栅钢架喷锚支护, 格栅钢架间距为 0.5m, 喷射混凝土厚 30cm。然后及时进行二次衬砌, 需事先拆除中导洞侧墙格栅钢架及喷射混凝土, 格栅钢架拆除采用微差松动爆破技术,施工过程中注意保护中墙混凝土面以及中墙顶预留的 PVC 防水板不受损坏, 除在爆破中严格控制钻孔及装药量外, 爆破时还需对防水板采用薄铁皮包裹防护, 对中墙混凝土表面需用木板或竹耙进行遮挡。
3.3 双线断面 CRD 法施工
双线断面采用 CRD 法施工, 先施工右半侧上下导, 即工序③、④, ③、④与①、②的错开距离约 5m。根据围岩情况并考虑施工方便, 工序③施工前钻设超前小导管进行注浆加固围岩, 开挖时预留核心土呈环形开挖, 及时支立格栅钢架、临时隔壁及仰拱型钢, 挂设钢筋网并喷射 C20 早强混凝土, 厚度为格栅钢架 30cm, 临时隔壁和仰拱 20cm, 然后进行工序④施工, 拉开步距 3~5m, 仍按开挖土体→立设格栅钢架及临时隔壁型钢→钻设侧墙锚杆→喷射格栅及隔壁混凝土的顺序依次进行。
单线断面二次衬砌完成后方可进行双线断面即工序⑩、,⑾的施工, 仍采取短台阶法, 需拆除中导洞侧墙及拱部部分格栅, 并及时将临时仰拱型钢延伸至中墙混凝土面, 采用膨胀螺栓进行联接固定, 仰拱格栅应及时封闭成环。
根据“新奥法”原理, 双线断面挖支完成后及时布设沉降观测点进行拱顶沉降及收敛观测, 根据监测数据确定二衬施工时间。双线断面二衬施工时先进行工序⑿施工, 即先施工仰拱混凝土、轨底回填和拱墙混凝土, 需事先拆除临时隔壁竖向型钢至轨底回填面, 仰拱型钢拆除每次不大于 5m, 待仰拱回填后竖撑即可恢复, 仰拱施工后可进行工序⒀施工, 施工前先拆除临时隔壁及仰拱支撑, 每次拆除长度不大于 4.8m, 然后施作拱墙二衬混凝土。
3.4 双联拱防水施工技术
由于双联拱段纵环向施工缝较多, 结构复杂, 故成为防水施工的薄弱环节。防水施工遵循“以防为主、防排结合、因地制宜、综合治理”的原则进行, 对双联拱段采用外贴式 PVC 防水板实现全包防水, 防水板外侧设置单层无纺布作为缓冲层。双联拱纵环向施工缝中部埋设镀锌钢板止水, 每条环向施工缝外侧设置一道平蹼式止水带, 以实现分区防水的目的。双联拱全包防水施工如图 4 所示。
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