深圳地鐵老大區間(西段) 重疊隧道施工技術
摘 要:結合深圳地鐵老大區間隧道工程概況,針對該工程地質條件復雜等工程特點及接近施工動態力學關系,著重闡述了該區間重疊隧道施工中重點難點問題的施工解決方案,并提出了應對措施。
關鍵詞:重疊隧道,接近施工,施工監測
1 工程概況
老大區間隧道從老街站出站后,以不太明顯的“S”線型接入大劇院站。受沿線建(構) 筑物的限制,2 號豎井以東采用單洞雙層隧道,經2 號豎井進行結構變換后,往西約160 m 為上下重疊及過渡單洞分建隧道,以后兩洞逐步展開為左右線平面平行單洞分建隧道進入大劇院站。
1. 1 周邊環境雙洞重疊隧道從2 號豎井開始沿解放路先后穿越筆架山渠、寶安路,在地王大廈北側展開成平行隧道。線路兩側高樓林立, 地下各種管道、管線分布復雜,其中難度最大的是穿越寬16 m 、高6. 0 m 的筆架山大型排污渠,污水渠底板距隧頂最薄處僅為1. 4 m 。
1. 2 工程地質
重疊隧道從豎井開始前60 m～70 m 原生地貌為海沖積平原,上覆第四系全新統人工堆積層,礫砂層,礫質粘性土,下伏燕山期微風化花崗巖。重疊隧道過渡段原生地貌為臺地,上覆第四系全新統人工堆積層,礫質粘性土,下伏燕山期全風化花崗巖。
1. 3 水文地質重疊隧道所處地段地下水基本特征是:地下水位高,水源補給豐富,土層滲透系數大。
2 重疊隧道工程特點1) 隧道結構形式特殊,埋深淺,自成拱能力差,施工難度大; 2) 爆破震動速度控制較嚴; 3) 隧道有相當部分處在上軟下硬地層中,局部地段上覆飽水砂層,在隧道開挖過程中極易發生涌水、涌砂。且上下隧道均先后兩次通過巖土接觸帶,地下水非常發育; 4) 隧道與筆架山污水渠、重疊隧道之間均屬于典型的接近施工。
3 基本施工方案
雙洞重疊隧道施工總體上以下洞作為先行隧道(即先施工下洞),但為施工方便起見,在豎井開挖過程中上洞要先掘進一定長度(上導約10 m , 下導約6 m) 為其后續掘進創造工作面。上下隧道均采用短臺階開挖并嚴格按照新奧法原理進行施工。下洞掘進100 m 左右時,施作二次襯砌,下洞二襯作業面與上洞開挖作業面要拉開一定安全距離(30 m～50 m) 。對于地質復雜地段掘進前采用地表旋噴、深孔后退式注漿、小導管注漿等措施進行預加固。重疊隧道穿越筆架山污水渠關鍵是要控制沉降,防止渠體變形開裂。施工措施采取地表旋噴墻,洞內剛性超前支護(大管棚),圍巖注漿加固止水等綜合措施。
4 重疊隧道施工技術
4. 1 重疊隧道間的接近施工及應對措施重疊隧道在2 號豎井內上下洞基本重合,中線距離0. 37 m ,
開挖凈距1. 1 m , 以后上下洞隨線路逐漸過渡分離。接近施工是重疊隧道施工的基本特點和關鍵技術。重疊隧道上下洞室凈距較少,從1. 1 m～6. 0 m 漸變過渡,毛洞凈距遠遠小于2 倍洞跨, 甚至常規中5 m 圍巖保護層。兩洞所夾土體薄并且長達160 m , 靠豎井側30 m 為微風化花崗巖(W1) ,其余為礫質粘性土或全風化花崗巖。按日本的接近度劃分標準,屬于“限制范圍”,必須采取相應工程措施,防止影響結構的安定性。
1) 結構支護參數加強。重疊隧道洞口段上下洞初期支護鋼拱架均采用Ⅰ18 鋼,縱向間距50 cm , 其余地段采用格柵鋼拱架, 縱向間距75 cm , 為增強整體剛度,縱向連接筋環向間距加密至25 cm 。
2) 橫撐加強。考慮到重疊隧道洞口段空間效應明顯,在上下洞口部起拱線位置沿線路縱向5 m 施工18 鋼支撐。
3) 兩洞所夾巖體加固。a. 預注漿加固地層,對土質地層主要通過先行隧道拱頂注漿(小導管注漿、圍巖深層注漿) 及上洞仰拱基地注漿來加固地層;b. 圍巖錨固加固,在上洞邊墻腳部施作5 m 長錨桿,每側2 根～3 根,縱向間距50 cm , 石質地段采用<22 砂漿錨桿,土質地段采用WTD25 中空注漿錨桿。
4) 爆破震動控制。爆破震動過大對先行隧道結構及中間所夾圍巖都會造成極大的破壞,施工時,爆破震動速度必須控制在2. 5 cm/s之內。
5) 選擇合理的開挖方式。在重疊隧道施工中選擇合理的開挖方式對控制接近施工影響非常重要。施工時上下隧道均應采用短臺階開挖,特別是在洞口段上洞先行情況下,上下洞封閉成環越早,隧道本身的沉降及相互影響就越少。另外下洞二襯超前上洞開挖作業面30 m 也很必要。
4. 2 重疊隧道穿越筆架山污水渠施工
4. 2. 1 概況。平面上看,筆架山污水渠與重疊隧道上洞接近垂直交叉,隧道開挖穿越長度16 m , 渠底距隧頂最近距離1. 4 m 。污水渠內常年水深4. 5 m , 水位受海水漲潮影響略有變化。污水渠原址為排污明溝,渠頂板及邊墻為鋼筋混凝土結構,而底板結構卻不詳。
4. 2. 2 施工難點及作業流程。重疊隧道上洞穿越筆架山污水渠實質也是接近既有建筑物施工。施工難點重在“二防”:一防渠體沉降開裂,二防渠底滲漏涌水。
5 結語
1) 近接施工是本區間重疊隧道施工的基本特征,弄清其作用機理及動態力學關系,對指導施工大有裨益。重疊隧道結構特殊,施工中應科學地、創造性地制定施工對策。
2) 工程措施要到位,施工工藝要過關。比如爆破震動控制、深孔注漿、隧道開挖方式等等。重疊隧道施工中影響結構及周邊構筑物安定性的因素很多,哪種因素都有可能上升為主要矛盾, 因此,施工中要嚴肅認真,不可疏漏任何一個環節。
3) 施工監測是復雜隧道施工的關鍵點,是信息化施工不可分割的一環。科學的決策來源于及時、準確、有效的監測數據的計算和分析。
