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浅埋暗挖法隧道施工在广州地铁五号线的应用
【摘要】广州地铁西场站站厅联络通道浅埋暗挖法穿越东风西路, 施工风险高, 难度大。本文讲述了通过该段隧道的施工方案、大管棚施工、小导管施工、全断面注浆施工等关键施工技术, 为类似工程施工提供经验。
【关键词】联络通道 大管棚 小导管 全断面注浆 监控量测
1. 工程概况
广州地铁五号线西场站呈一字型横穿东风西路下, 本站为明暗挖结合的岛式车站, 在南北两个站厅之间设一条横跨东风西路的过街联络通道, 通道为直墙拱形断面宽6.46m, 高6.535m, 通道顶距东风西路路面3.3m, 同时在东风西路南北两侧人行道范围分别有1.5m×1.9m人防洞埋深2.8m和1.5m×1.5m排污涵埋深2.8m, 距隧道拱顶为0.5m。
路面自上而下分别为人工填土、冲积～洪积中粗砂层、冲积～洪积土层、可塑或稍密～中密状残积土层、硬塑或密实状残积土层、红层岩石全风化带等, 其中冲积～洪积中粗砂层处于隧道拱顶, 隧道下部以可塑或稍密～中密状残积土层、硬塑或密实状残积土层为主, 局部有红层岩石全风化带。
2. 总体施工方案
由于隧道上部穿越中粗砂层, 地下水位较高,同时隧道下穿东风西路, 且两端隧道拱顶距人防洞和混凝土排水涵较近, 因此在选择施工方案时既要考虑如何保证隧道开挖时无水作业, 又要保证东风西路正常通车和人防洞、排水涵的安全。经过专家多次论证, 确定施工方案为:
(1) 利用南北站厅基坑做管棚工作井, 从南北两端沿隧道拱部环向间距400mm, Φ108mm超前大管棚对打并注浆, 从而提高拱顶围岩刚度, 减小地面沉降, 确保东风西路交通安全。
(2) 通道开挖过程中, 在隧道拱部和上部边墙设 置Φ42mm超 前 小 导 管 , 管 长3m, 环 向 间 距400mm, 纵向间距为1.8m, 并注浆加固, 确保隧道拱部围岩稳定, 防止施工过程中地面坍塌, 保障隧道施工在无水条件下作业。
(3) 隧道边墙范围打设Φ32mm注浆锚管, 管长2.5m, 按0.6m×1.0m菱形布置; 同时在边墙上部1.5m范围增设超前锚杆, 加强支护结构安全, 减少沉降。
(4) 隧道断面内<3- 2>、<4- 1>、<5- 1>地层段进行全断面注浆, 保证围岩稳定。
(5) 由于地面为交通繁忙的东风西路, 减少隧道开挖对路面的影响, 挖支采用CD法进行。
3. 施工技术
3.1 超前大管棚施工
隧道拱部采用超前大管棚进行注浆加固。管棚沿隧道开挖线外200mm布设, 管棚采用Φ108mm壁厚8mm无缝钢管, 外插角小于1°, 环向间距为400mm, 具体布孔见图1。
管棚施工的主要施工工序有: (1) 南北站厅明挖围护桩施工完成后, 开挖基坑, 边挖边撑。基坑开挖至适当位置施工管棚导向墙并预埋好管棚导向管。根据钻机型式及工艺设备的需要, 在适当位置施工钻机工作平台然后施工大管棚。(2) 从管棚导向管按设计钻孔, 采用间隔钻孔, 先两侧后中间的顺序, 利用钻杆的柔性在导向系统的监测下沿设计线路轨迹钻进, 到达目的地, 卸下钻头换上回扩器进行回扩孔, 拖管时将钢管随钻头一起钻入地层内, 当达到设计深度后停机。(3) 管棚安装完成后,安放钢筋笼, 在管棚钢管孔口用法兰盘连结上孔口管(Φ42mm壁厚4mm, 长500mm)。(4) 向管棚钢管内注浆, 注浆顺序先下后上, 全孔可采用一次性注浆。注浆浆液采用水泥浆,浆液水灰比: 0.6:1～1:1; 注浆压力拟采用0.6～1.0MPa。
为使钻孔定位准确, 在拱部设置导向墙, 导向墙中预埋!133mm、壁厚8mm、长120cm管棚导向管。钢管采用分节安装。管棚的分节长度为: 5.4m共5节, 每两节之间用丝扣连接, 丝扣螺纹段长大于150mm。相邻两根钢花管的接头要错接, 其错接长度不小于1.0m。注浆钢管上钻注浆孔, 孔径Φ10mm,孔间距200mm, 呈梅花型布置。钢管尾部( 孔口段)2.0m不钻花孔作为止浆段。为提高钢管的刚度和强度, 钢管内增设由4根Φ16mm螺纹钢筋和固定短环组成的钢筋笼, 固定环采用外径Φ42mm,壁厚8mm,长60mm的短管环,短管间距1m。
本工程管棚施工的关键控制环节为钻孔质量控制, 由于地下有管线、人防洞和排污涵等, 角度控制稍有差错将铸成事故, 此外由于钻进通过砂层容易出现塌孔及涌水现象, 因此必须做好泥浆系统、导向系统。
(1)泥浆系统
本工程地层为砂层、土层, 自稳能力稍差, 导向孔钻进及钢管回拖成功与否泥浆起到关键作用, 泥浆采用易钻膨润土, 并在膨润土内掺少量的聚合物, [1] [2] 下一页
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