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城市地下铁道连拱隧道群施工技术研究
摘 要 利用广州地铁三号线某一工程实例,对连拱隧道群施工工法进行探讨。在广州地铁施工中首次提出了将连拱隧道改为单洞隧道施工技术,并对单一式中墙和分离式中墙结构的技术方案进行了比选,得出了满足结构安全、施工安全和经济效益较好的技术方案,可为今后类似工程的设计和施工提供借鉴和参考。
关键词 连拱隧道群 单一式中隔墙 分离式中隔墙 施工技术
地铁隧道由于线路设计要求,产生多种隧道结构形式,其中由不等跨双连拱和三连拱隧道组成的连拱隧道段常用于正线和渡线的连接。本文结合工程实例,根据隧道所处地质条件、工期要求,通过比选提出了可达到快速施工和节省施工成本目的的最佳施工方案。
1 工程概况
广州地铁三号线体育西路站折返线为体育西路站站后折返线,结构形式复杂,在DK3+016.047~+037.157段设置了不等跨双连拱结构、三连拱结构等隧道群。不等跨连拱隧道开挖跨度为20.1m,开挖高度为10.076m,跨矢比为1∶0.5,小洞衬砌后跨度为5.2m,大洞衬砌后跨度为11.4m,中墙厚度为1.6m。三连拱隧道开挖跨度为19.9m,开挖高度为7.885m,跨矢比为1∶0.1。连拱隧道段的围岩自上而下有:人工填土层、冲—洪积砂层、冲积—洪积土层、河湖相沉积土层、可塑状残积土、硬塑—坚硬状残积土、全风化岩层、强风化岩层、中风化层和微风化层。隧道通过地层岩质较为均一,强度较高,承载能力强,稳定性好。隧道拱顶覆盖层厚度为15.5~18m,其中拱顶Ⅳ级围岩层厚度为5.6~7.6m。连拱隧道段地下水埋深为2.28~4.1m,主要是第四系孔隙水和裂隙水。
2 双连拱段施工方案比选
由于连拱隧道段结构比较复杂,隧道断面变化较大,施工工序繁复,施工难度高,施工周期长,所以选择一个好的施工方案对优质高效完成连拱隧道段的施工尤为重要。选择施工方案时主要考虑以下几个方面:(1)施工安全和结构安全;(2)施工难度;(3)施工周期;(4)经济效益。本着这四条原则,经过施工方案的研究和论证,选出下面两个施工方案进行比较甄选。
2.1 单一式中墙施工方案
该方案的主要施工步骤及措施如下:
(1)从右线双连拱小洞隧道内向折返线侧进行临时施工通道、双连拱和三连拱中墙施工,完成后中墙及时支撑,施工时防止偏压。
(2)中墙衬砌施工完成后,按照“先小后大、封闭成环”的原则,用台阶法进行右线施工,用CRD工法进行折返线大跨度隧道施工。
(3)当折返线侧施工到三连拱隧道中墙后,再按照右线中墙施工方法进行三连拱和双连拱中墙施工,这期间右线停止掘进,直到中墙施工完成。
(4)折返线侧中墙施工完成后,右线继续往前施工。
该工法为国内连拱隧道常规施工工法,广州地铁、南京地铁和北京地铁中均有应用,并能安全顺利地完成隧道群的施工。但是对以往的工程实例和施工技术的研究可以发现,该方案还存在不足和缺陷。
(1)本方案运用于本工程上,在短短的21.11m的连拱隧道内,隧道的初期支护和二次衬砌间将转换4次,转换过于频繁。
(2)中墙和边洞隧道衬砌涉及的防水层施工、钢筋工程、模板工程、混凝土浇注均需多次转换,施工周期长达2个月。
(3)衬砌完成后,中墙防偏压支撑和材料设备的投入,导致施工成本增高,经济效益降低。
2.2 分离式中墙施工方案
该方案的主要施工步骤及措施如下:
(1)将不等跨双连拱隧道改为两个单洞,变更为分离式中墙,先从右线单线隧道往前施工。
(2)对三连拱隧道先不施作中墙衬砌,按单线工况通过。
(3)对右线的大断面双连拱隧道按照CRD工法侧壁通过。
(4)折返线侧则按照右线相反的施工顺序进行施工。
采用本方案实际就是按照两条单线的施工方法进行,与上一方案进行对比后,具有如下优点:
(1)减少施工工序,加快工序的衔接转换。
(2)降低了施工难度,缩短了施工周期。
(3)降低了施工成本,提高了经济效益。
(4)变单一式中墙为分离式中墙,彻底地解决了连拱隧道结构的防水上的缺陷。
(5)三连拱隧道中洞后期施工,相当于大跨度隧道预留了核心岩体,有利于两侧双连拱隧道施工安全(表1)。[1] [2] [3] 下一页
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