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广州地铁五号线文冲站折返线暗挖段房屋保护方案设计
摘 要 文章主要论述广州地铁五号线文冲站折返线暗挖 隧道上方房屋保护的方案设计,采用合理有效的保护措施,以及运用有限元程序对其进行数值模拟计算指导设计,可为城市同类工程的设计与施工提供参考和经验。
1 工程概况
广州地铁五号线文冲站折返线工程,为明暗挖法结合区间 隧道,其中暗挖段由两条单线隧道和一条折返线隧道所组成,采用喷锚构筑法设计和施工。隧道埋深约10.3~11.8m,折返隧道拱顶位于硬塑残积土<5-2>、强风化层<7>中,下部位于中风化层<8>中,单线隧道位于中风化层<8>中。在距明挖竖井进口处约14~45m段暗挖隧道,分别下穿A4和A6房屋,其中A4房桩基础为1200人工挖孔桩,桩长6~10m;A6桩基础为1000人工挖孔桩,桩长6~10m,均为钢筋混凝土桩,共25根桩位于折返线隧道和单线隧道上方,A4楼房有5根桩进入到折返线隧道内约0.5~1m,其平、剖面关系如图1、2所示。 2 方案设计边界条件和难点问题
2.1 方案设计边界条件
由于A4和A6两幢房屋为当地农民私人住宅楼,其外部条件非常复杂,与户主之间协调比较困难,拆迁费用非常高,加之本段隧道为本区间的施工喉咙地段,工期压力大,最终认为拆迁方案无法实施;本段隧道为站后折返线,为满足行车的需要,线路坡度不得大于2%,线路无法进行调坡;如果地面考虑采用筏板基础加固,也只能在A4房采用(A6房楼底以下3m均为浆砌片石,地面以下3m才为桩基础,不能采用筏板),意义不大,地面加固可操作性差。基于上述条件,只能考虑洞内加固处理措施。
2.2 难点问题
由于本设计方案只考虑采用纯洞内加固处理,桩底荷载又比较大(750~1300kN),有5根桩侵入到折返线隧道,折返线隧道跨度大,断面高,拱顶又处于<5-2>、<7>地层,地质条件差,在折返线隧道开挖时,如何对侵入隧道内的桩基础有效保护,既保证隧道施工的安全,又保证上方房屋的安全,为本设计方案中应解决的难点问题。
3 工程难点设计方案和比选
针对本方案设计难点问题和边界条件,设计项目组作了全面深入的研究,提出了两个具体方案进行比选,现分述如下。
(1) 方案A
折返线隧道断面不变,采用超前大钢管和临时托架相结合处理方案。先施工没有桩基侵入隧道的一侧洞,待该侧洞初期支护半封闭后,对有桩基侵入的另一侧洞先在桩底打超前钢管,并在开挖时逐步架设托架,通过托架和拱顶以下钢管对桩基础进行临时保护,并将桩底逐步凿除,使隧道钢架全封闭后(即凿除一半桩,及时架设一榀隧道钢架,并喷混凝土封闭,再凿除另一半桩,再及时架设另一榀隧道钢架,并喷混凝土封闭),拆除钢管及托架,最后将切断后的桩底落到隧道衬砌上,施工步骤如图3所示。
(2)方案B
改变折返线隧道断面,根据桩侵入隧道1m以内,在不能调线路坡度的情况下,将折返线隧道断面高度压底,尽量压至能够绕开桩基。
①方案B1
将断面改为单洞微拱形式,即将拱顶压至极限,但由于该断面与桩底相距较近(只有200mm),在桩底打超前大管棚空间太小,只能打双排小导管,而且断面压低之后,隧道“拱”的作用明显变差,而隧道跨度大,隧道衬砌难以承受顶部桩基载荷。
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