建筑施工-项目管理-施工技术-“浅埋暗挖法”的技术在北京地铁建设中的应用0.doc
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1、双击此处修改或者删除页眉页脚信息 精品资源,临风文档。http:/ 摘要:全面总结了“浅埋暗挖法”的形成过程及其技术关键,介绍了“浅埋暗挖”在北京地铁车站工程中的应用及其配套技术。 关键词:地铁车站;浅埋暗挖法;注浆加固;大管棚护顶;挂网喷射混凝土;围岩监控测量 近十几年来,北京地铁及市政公用管线工程,越来越多的采用了“浅埋暗挖法”进行设计与施工。其使用范围之广,使用单位之多,发展速度之快,令国内外同行所瞩目。 刚刚建成通车的北京地铁“复-八线”全长12.7km,其中区间隧道长约7km,地铁西单站、天安门西站、王府井站、东单站等,均采用了“浅埋暗挖”技术设计施工。19941995年间,在北京长
2、安街下,用“浅埋暗挖法”还建成了20余条人行地下通道,建成了颇具名声的国家计委门前的大型地下停车库。近5年来,每年以数百公里计的各种市政公用地下管网,都采用了“浅埋暗挖”技术设计施工,可谓“浅埋暗挖”遍布北京市各个建设地区。 如今,这项技术已在全国各主要大城市,如广州地铁一号线、深圳地铁、郑州电力管线、徐州的地下通道等普遍使用。这项技术之所以发展很快,主要是因为我国地下空间的开发和利用历史不长,而“新奥法”的设计施工原理颇具新意,适于我国地下工程特点,其占地少、拆迁少、扰民少、影响交通少、污染环境少等特点,极其适合在城市,尤其是在城市中心区、旧城改造、繁华地带、交通拥挤地段进行各类地下工程建设
3、。目前,各地区结合自身的特点,利用“新奥法”原理进行设计、施工均有所发展,有所创造,通过不断总结,有所共识,并经过实践检验,形成了目前大家公认的所谓“浅埋暗挖”法原则。 但是,我们还应清醒地看到,该项按照“新奥法”原理兴起和发展的技术虽然已被广泛推广使用,仅就北京市的情况而言,并非所有的使用单位都真正地掌握了其真谛。无论在北京地铁工程中,还是在市政公用管线施工中,或因生搬硬套、或因片面性、或因配套技术不足,仅强调“只要会喷锚支护就会浅埋暗挖”的误导,造成坍塌、沉陷、渗漏、留下无穷后患的例子,也是常见的。因此,有必要对“浅埋暗挖法”设计施工进行深入的研究,综合分析,全面总结。本文仅就北京地铁“复
4、-八线”建设中,应用“浅埋暗挖法”设计施工主要战例概括性地进行分析总结。 1“浅埋暗挖”技术首次应用在北京地铁复兴门折返线工程 北京地铁复兴门折返线工程于1986年8月15日开工,1987年12月28日竣工。该工程主要是为了使苹果园至复兴门的地铁车辆,在复兴门底层站东端折返,从而使二环路下的北京地铁二期工程形成环线,使运输能力提高15倍以上。 鉴于该折返线工程处于繁华的长安街地下,显然,再按照过去北京一、二期地铁所采用的明开敞口、切断交通的施工方法已不可能。当时北京市地铁建设总指挥部和铁道部隧道工程局结合实际情况,利用“新奥法”的原理,研究了北京地表浮土610m以下暗挖设计施工的技术并得以实施
5、,即北京“浅埋暗挖法”产生了。这是北京地区进行地下工程设计施工的一次革命。 “新奥法”的基本原理是:在施工的全过程中保护围岩,调动和发挥围岩的自稳、自承能力,确保施工顺利进行,在工程竣工后,依靠围岩的固结和自承力,确保不塌不陷。这也是“浅埋暗挖法”的核心。从这一原则出发,可以根据地下工程的具体条件,灵活选择开挖方法、支护形式、喷锚技术、施作时机和辅助工程等。 复兴门折返线工程全长358m,包括南北区间正线隧道、渡线和各类别的洞室,共折合单线隧道长1098m,隧道断面31种,最大跨度为14.46m。全部折返线隧道工程埋深912m,穿过第四纪冲洪积砂砾层。隧道拱部穿过粉细砂层,边墙穿过砾石或砂砾层
6、,无胶结,松散、自稳能力差。 为了达到“地表沉降不大于30mm,不塌不陷、不渗不漏”的设计要求,确保工程质量,做到万无一失,边试验边施工,经专家认定,采用复合式衬砌法进行设计。初期支护的形式为网构刚架+钢筋网+C20喷射混凝土,厚30cm;二次衬砌为35cm厚的防水混凝土;在初期支护和二次衬砌间布设PVC防水板。通过研究实践,初步形成了一整套“浅埋暗挖”的设计施工技术。这里对3个主要技术环节简述如下。 1.1稳定地层,改造地层,提高松软地层的自稳能力 稳定地层的主要手段是用注浆加固隧道周边地层,用管棚加固隧道拱部地层。要根据地质和施工的具体情况确定注浆的范围、压力和材料,达到改善地层的物理力学
7、参数(E、C、),提高地层的自稳能力。 大管棚护顶,就是运用钻机沿洞室拱部轮廓线钻设DN115的钢管,布设范围为80140,每m布4根且管内注满水泥浆液。从开挖到进尺,整个洞室处于大管棚的支护之下。 小导管注浆加固地层,就是利用DN42mm的小型钢管,在洞室周围按3050cm间距布设,压注水泥或水玻璃浆液,填充砂砾层孔隙,使之凝固胶结成为具有一定强度的壳体,为施工创造一个安全的环境。当时,市政府曾拨专款,组成试验小组,在复兴门折返线粉细砂地层中注射改性水玻璃砂浆,试验固结效果,一举成功。 1.2开挖及初期支护是施作地下工程的关键 一般在单洞掘进时采用上下台阶法施工,在上台阶开挖中采用环行开挖留
8、核心土稳定掌子面的方法。同时,在上台阶开挖中,要紧跟下台阶的开挖支护,使初期支护一次成环封闭,增强围岩的承载能力。上下台阶开挖相错,视地质情况,以1.52.5倍洞室的跨度为宜。 初期支护是由钢筋格栅、挂网喷射混凝土构成。格栅的制作及布设必须保证刚度和工艺要求。应强调架立上台阶格栅时,要加大拱脚或拱脚锚固的力度,以防下沉。在上下台阶格栅连接时,要注意连接部位的拱脚,必须保持干净,清理回弹料。拱部环状开挖、钢筋挂网喷射混凝土作为初期支护,要求承受全部荷载。同时,应重视回填注浆,即初期支护和二次衬砌完成后,应紧跟拱部回填注浆,填实拱部土层、初期支护与二次衬砌的间隙,对确保结构安全和控制地表沉降十分重
9、要。还要指出的是,折返线暗挖施工中锚杆是被广泛应用的一种围岩支护加固的形式。因此锚杆的布设和安装质量也直接影响支护稳定围岩的作用。 1.3围岩的监控量测是暗挖施工中必不可少的保证措施 突出强调监控量测技术,是因为暗挖施工时要全力掌握整个施工过程中的力学变化动态,并力求全面掌握其规律。根据围岩支护衬砌的力学变化特性曲线,评价开挖和支护的安全度,在开挖步骤、支护参数、施工程序等方面及时进行调整,为整体工程的调控提供科学依据,使开挖和支护处于最佳的受控状态。 复兴门折返线已建成十几年,经过1989年坦克车连续通过的考验,证明其结构安全可靠,其基本经验是成功的。经市政府专家顾问组和市地铁建设总指挥部共
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