梁曉紅
摘 要:以西安地鐵5號線10標南稍門站~文藝路站盾構(gòu)區(qū)間施工為例,隧道結(jié)構(gòu)拱頂與既有2號線區(qū)問隧道拱底最小凈距約2.52m。既有地鐵2號線區(qū)間隧道在五號線盾構(gòu)下穿時正常運行,環(huán)境風險等級為II級,針對近距離下穿、埋深淺、車流量大及地下部分管道距離主隧道較近等難題,詳細統(tǒng)計并分析并確定掘進參數(shù),確定科學性的施工方法,利用全自動化監(jiān)測、跟蹤監(jiān)測等技術(shù)措施,以確保盾構(gòu)機下穿既有2號線施工安全,降低風險,為以后類似工程的施工提供借鑒。
關(guān)鍵詞:小凈距;土壓; 推力;運營;保護;地下管線;地鐵二號線運營;自動化監(jiān)控量測
一般地鐵選址多處于城市交通量較大的繁華路段,因而其隧道結(jié)構(gòu)常常需要穿越城市干道眾多管線,但實際施工中交通、管線、地鐵2號運營影響、施工影響的難度較大,因此越來越多的隧道優(yōu)先采用盾構(gòu)法施做。本文以西安地鐵5號線10標南稍門站~文藝路站盾構(gòu)隧道施工為研究,通過優(yōu)化設(shè)計方案,增加安全措施,保證了暗挖通道施工的順利進行。
一、工程概況
西安地鐵5號線10標南稍門站~文藝路站盾構(gòu)區(qū)間起于南稍門站區(qū)間下穿既有2號線區(qū)間隧道,隧道結(jié)構(gòu)拱頂與既有2號線區(qū)問隧道拱底最小凈距約2.52m。既有地鐵2號線區(qū)間隧道在五號線盾構(gòu)下穿時正常運行,環(huán)境風險等級為II級。
二、工程重難點
(一)穿越段徑向距離過近
隧道結(jié)構(gòu)拱頂與既有2號線區(qū)問隧道拱底最小凈距約2.52m(小于一倍洞徑6m),在盾構(gòu)穿越2號線前要考慮下穿地層的穩(wěn)定性,避免較大的擾動是盾構(gòu)下正穿2號線掘進過程中需要解決的重點。
(二)隧道大縱坡段施工
區(qū)間隧道長距離處于-24.17‰大下坡掘進,施工風險較大,使得溜車風險增加,造成的后果十分嚴重。
(三)下穿既有2號線,地表沉降控制要求高、信息反饋速率快
盾構(gòu)下穿2號線運營隧道時,采用全自動化監(jiān)測+人工輔助監(jiān)測模式。全自動化監(jiān)測為24小時不間斷監(jiān)測,加上人工輔助監(jiān)測,同時間同頻率,及時進行沉降對比分析,指導下一步施工掘進。
(四)下穿段洞身范圍為全斷面粉質(zhì)黏土,渣土改良是控制的重點
正穿既有2號線洞身范圍內(nèi)土體為全斷面<4-4>粉質(zhì)粘土,掘進過程中易出現(xiàn)刀盤結(jié)泥餅現(xiàn)象,為了保護刀盤、防止正面土體坍塌以及保證盾構(gòu)螺旋出土機的正常出土,每隔一定距離在盾構(gòu)刀盤前及螺旋機內(nèi)壓注一定比例的泡沫劑或膨潤土進行渣土改良是控制的重點。
三、施工方案及措施
(一)南文區(qū)間盾構(gòu)下穿2號線下穿段施工。
(二)下穿段施工控制措施
盾構(gòu)區(qū)間穿越2號線運營線路作為區(qū)間重大風險源,對地表沉降要求極為嚴格,且本工程左右線先后下穿既有線,使盾構(gòu)掘進對地層的擾動進一步加大,本次下穿既有線施工進行分析,掘進參數(shù)的控制可以總結(jié)為“勻速、連續(xù)、均衡、飽滿”土壓為主,出土量為輔;施工過程中主要控制措施體現(xiàn)以下幾點:
1、土壓的控制:
根據(jù)理論計算及試驗段施工地質(zhì)情況等,在盾構(gòu)穿越過程中,根據(jù)地面監(jiān)測報表反饋的信息及時進行土倉壓力P值調(diào)整,調(diào)整范圍在±0.2bar之間。
2、推進速度及推力控制
掘進速度及推力的選定以保持土倉壓力為目的,根據(jù)施工的實際情況確定并調(diào)整掘進速度及推力。下穿段掘進速度為20mm/min,下穿掘進過程中推力為1000t。
3、掘進方向的控制
盾構(gòu)機水平方向( 平面) 的控制原則:一般情況下盾構(gòu)機的水平偏差可控制在±20mm 以內(nèi),出現(xiàn)較大偏差時可降低掘進速度,合理調(diào)節(jié)各分區(qū)千斤頂壓力;合理利用鉸接千斤頂,使盾構(gòu)姿態(tài)與設(shè)計線路更加吻合。
理論出土量:
V =π×D×L×S=π×3.085×3.085×1.5=44.82m?/環(huán)。
3.1同步注漿的注漿量和壓力的控制
每推進一環(huán)的理論建筑空隙為:1.5×[(6170/2)2*π-(6000/2)2*π]=2.43 m3實際注漿應(yīng)控制在理論值的130%~180%,即為3.16~4.37 m3,暫定注漿量4m3,注漿壓力控制在0.25Mpa地表沉降能夠得到有效的控制。
3.2二次注漿
掘進過程中,根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù),沉降量超限時及時進行二次注漿。二次注漿選用水泥、水玻璃雙液漿,水泥漿水灰比為1:1,水玻璃(40波美度)與水按1:3稀釋,注入時漿液與水玻璃體積比為:水泥漿:水玻璃溶液=1:1,初凝時間為20s,注漿壓力控制在0.3Mpa。
四、盾構(gòu)下穿過程中既有2號線保護
(一)既有2號線軌道保護
為防止影響2號線整體形變,減少沉降對車輛運營的影響,在運營2號線(與5號線交點前后各10m)范圍的原軌道鋼軌上加裝軌距拉桿,施工利用凌晨0:00~5:00列車安全停運后進行護軌安裝作業(yè)。軌距拉桿是用一根桿件在軌底將兩根鋼軌連接起來,以提高鋼軌的橫向穩(wěn)定性,提高軌道保持軌距的能力。
(二)運營地鐵行車控制
盾構(gòu)隧道拱頂距既有2號線隧道距離最短距離2.52m。在盾構(gòu)機掘進通過2號線前,向2號線運營部門充分了解行車計劃及間隔時間,降低下穿段列車運營速度在30km/h以內(nèi),減少行車震動對地層擾動影響。
五、盾構(gòu)下穿過程中既有2號線監(jiān)測
監(jiān)控制量是隧道施工中不可缺少的重要組成部分,根據(jù)本工程情況,建立了監(jiān)控量測體系,重點對既有2號線道床、拱頂沉降、、凈空收斂、地面表下沉等項目量測。
(一)地鐵2號隧道內(nèi)監(jiān)測
主要影響區(qū)域內(nèi)按5米間距布設(shè)一組監(jiān)測斷面,次要影響區(qū)內(nèi)按10米間距布設(shè)一組監(jiān)測斷面,每個斷面布設(shè)5個監(jiān)測點。
(二)監(jiān)測頻率
盾構(gòu)下穿2號線運營隧道時,自動化監(jiān)測頻率按照4h/次~8h/次控制,當施工影響較大或出現(xiàn)變形征兆時監(jiān)測頻次不得低于4h/次~8h/次。
五號線洞內(nèi)監(jiān)測頻次按照24h/次進行控制。
六、結(jié)語
在盾構(gòu)機下穿既有2號線施工中,通過合理的工法選擇,利用科學的監(jiān)測方法、增加安全措施,以信息化為指導,可以很好的克服地面及地下管線的影響,極大降低施工風險,保證施工安全。
參考文獻:
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