北京城市铁路双连拱隧道防排水综合施工技术(编辑修改稿)

北京城市铁路双连拱隧道防排水综合施工技术(编辑修改稿)内容摘要：

难免会由于防水板的破损而出现漏水点 ,而且在注浆堵水处理过程中 ,经常出现这边堵水、那边漏水的现象 ,顾此失彼 ,无法找准出水点进行集中治水。 笔者认为 ,如果在地下工程的防水系统中增加分段封闭的措施 ,虽然会增加一部分投资 ,但不会出现防水系统“一点破损、全面失效”的后果 ,另外对以后的注浆堵漏也便于集中处理。 (2) 在本工程防水专题研 讨过程中 ,曾有些人提出可以取消排水系统 ,仅依靠防水系统完全实现堵水目的。 但是根据长期一线施工实践 ,由于目前从隧道施工工艺、防水材料可靠性、作业人员的实际操作水平来说 ,均还处于较低水平 ,笔者认为在以后相当长的时间内 ,还是要以“防排结合 ,多层设防、以防为主 ,适量排放”为原则来指导地下工程防排水系统的施工。 (3) 双连拱隧道在中洞天梁位置为 V 型结构型式 ,使该处形成人为积水区 ,是治水的极大隐患。 虽然在施工过程中给予了高度重视 ,采用中洞拱顶初期支护背后回填注浆的方法 ,使该位置 21 注浆后实际高于侧洞拱顶 ,目前效果尚好 ,但注浆量极为惊人 ,投入太大 ,而且由于加大了注浆压力和注浆量 ,在中洞初期支护破除过程中发现 ,大量浆液实际窜入中洞边墙部位 ,造成极大浪费 ,还增加了破除施工难度 ,而且天梁位置为结构最复杂、施工最困难、受力最薄弱位置 ,对于隧道各方面施工均不利。 笔者建议能否考虑取消这种双连拱结构型式 (除车站超宽断面以外 ) ,这样虽然增加了一定的开挖方量 ,但可以一劳永逸 ,从而彻底消除这个施工隐患。 (4) 本隧道初始设计时 ,认为排水盲管所排出的水量较少 ,考虑使其漫流到道床 ,自然风干 ,因此本工程采用的是在道床中央设置中心排水沟 ,主要排放 消防用水或其它废水 ,但实际上目前在少量盲管出水后 ,造成道床上水碱、水迹明显 ,个别部位还存在积水现象 ,极大影响了隧道整体外观效果。 我单位为顺利通过竣工验收 ,又重新组织人力、物力在已灌注完成的道床上凿槽埋入盲管 ,而如果在前期施工中即预留足够长的盲管 ,待道床混凝土灌注时予以埋设 ,并引入中心排水沟 ,则将事半功倍。 (5) 本工程在侧洞衬砌前需要先破除中洞初期支护 ,而此时中洞顶部、底板防水板和中隔墙衬砌均已经施工完成 ,为保护该部位的防水板 ,设计采用了在防水板上面预先设置一块厚 1 mm、宽 800 mm 的铁皮 ,但由于中 洞初期支护采用的是人工风镐破除和电焊割除钢筋的办法 ,极容易击穿铁皮 ,继而损坏防水板 ,尤其是基底的铁皮和防水板更是经常被拱部掉下的混凝土块砸烂 , 22 虽然在施工中制定了强硬的奖罚措施 ,还是无法杜绝。 笔者认为用铁皮保护防水板的思路是正确的 ,但铁皮过薄 ,而未起到有效的保护作用。 目录 第一章 引言 ..................................................................24 第二章 工程概况 ..............................................................24 第 1节 工程地质及水文地质条件 ............................................24 第 2节 周围环境状况 ......................................................25 第三章 区间隧道施工及其对楼群的影响 ..........................................25 第四章 主要技术对策及施工方案 ................................................26 第 1节 采用导洞、隔离桩方法确保楼房基础安全 ...............................26 第 2节 隧道开挖采取洞内水平井点降水 ......................................27 第 3节 修正支护参数、改进隧道施工工艺 ....................................28 第五章 技术措施的应用效果及分析 ..............................................29 第 1节 地表下沉监测结果及分析 ............................................29 23 第 2节 楼房基础沉降观测结果及分析 ........................................30 第六章 结论 ..................................................................30 24 第六章 引言 北京西直门至东直门的城市铁路是北京市规划的第 13 号快速轨道交通线 ,全长约 40 km ,其中和平里至东直门为地下段 ,采用暗挖施工。 该区段是 13 号线的控制工程 ,能否顺利修通将直接影响到全线是否能够如期通车。 中铁隧道集团承担的第 14 标段周围条件极为复杂 ,尤其是要近距离穿越两栋高层居民楼 ,在复杂地质环境下隧道施工必须确保居民楼的绝对安全 ,而且必须做到施工期间不扰民 ,因此 ,安全保障措施必须要绝对可靠 ,这对施工技术也提出了更高的要求。 第七章 工程概况 第 1节 工程地质及水文地质条件 第 14 标段主要由人工杂填土、 第四纪沉积层和圆砾层组成。 杂填土厚度为 0. 15～ 1. 00 m ,最大厚度为 4. 2 m。 第四纪沉积层厚度为 0. 5～ 18. 7 m ,圆砾层最大厚度为 3 m。 粉细砂层稍密～中密 ,饱和 ,厚度为 2. 9 m。 以下为粘土层。 该标段范围内 ,上层滞水水位埋深 4. 0 m左右。 潜水水位埋深在地面下 7. 5 m ,高出隧道开挖拱顶。 承压水水位埋深 18. 8 m ,位于隧道铺底以下 0. 5 m ,对隧道施工无影响。 25 区间隧道在粘质粉土和粉细砂地层中穿过 ,上层滞水和潜水已进入隧道断面。 第 2节 周围环境状况 北京城市铁路东直 门地下区间为双跨连拱隧道 ,采用浅埋暗挖中洞法施工。 典型断面开挖宽度为 12. 05 m ,开挖高度为 7. 397 m ,支护形式为复合式衬砌。 区间隧道在里程 K39 + 505～K39 + 585 之间 ,从两栋 Y 形高层居民楼中间下穿。 两座高层楼房地面以上 22 层、 66 m 高 ,地下两层 ,楼房基础为现浇钢筋混凝土箱型基础 (无桩基 ) ,箱型基础持力层为 2. 7 m厚的换填级配砂石 ,暗挖隧道外轮廓线距楼房基础水平距离最小为 1. 6 m。 隧道与高层楼群地平面及剖面关系 分别如图 1 、图 2 所示。 图 1 楼房与区间隧道的平面位置关系 图 2 楼房与区间隧道的剖面位置关系 第八章 区间隧道施工及其对楼群的影响 由于暗挖隧道开挖跨度达 12 m ,覆土仅为 1 倍洞径左右 (7～ 12 m) ,上覆地层难以形成承载拱 , 26 上覆土柱荷载较大。 设计采用中洞法施工 ,工况要求中隔墙形成承载能力后 ,方可进行侧洞开挖 ,最后施作侧洞衬砌形成双连拱结构。 由于区间隧道两侧为不对称布置 ,基础持力层位于隧道拱腰部位 ,楼房静载和静载偏压可能对隧道施工安全和结构安全构成威胁。 区间隧道采用双连拱隧道施工对高层居民楼安全是不利的 ,主要表现在 : (1) 区间隧 道为双连拱结构 ,采用中洞法施工 ,施工步序多加之需降水 ,造成对楼房基础地层的多次扰动 ,如没有稳妥可靠的技术措施保证 ,叠加后可能产生超量的不均匀沉降 ,给楼房的安全带来致命的危害。 (2) 区间双连拱隧道中洞、侧洞为瘦高型结构 ,在初支施工过程中随着开挖在楼房静载作用下土层应力释放 ,引起的土体水平位移 ,使楼房基础产生不均匀沉降。 (3) 相邻地段的监测表明 ,仅中洞通过后最大累计沉降量即为 73. 2 mm ,距中洞 6. 0 m 范围内地表沉降量均在 40 mm 以上 ,沉降曲线拐点距中洞中线 79. 7 m。 类比可知高层居民楼 区域中洞施工引起地表沉降量可达 23 mm ,沉降曲率为 3. 8 %。 可见 ,若不采取可靠的措施 ,将对楼房造成较大危害。 第九章 主要技术对策及施工方案 第 1节 采用导洞、隔离桩方法确保楼房基础安全 27 为确保楼房的绝对安全 ,用两排钢筋混凝土桩墙将楼房基础与隧道隔离 ,以此对楼房进行防护。 在高层居民楼南侧已建成的 1 竖井内开挖两个小导洞 ,在楼房之间隧道上方通过。 导洞开挖完成后 ,在两个导洞内施作灌注桩 ,桩长 14. 0 m ,锚入隧道底板深度为 6. 0 m ,导洞与隔离桩连成整体高出隧道 4. 2 m ,形成桩墙、帽梁将楼房基础与隧 洞隔离 ,如图 3 、图 4 所示。 图 3 导洞及隔离桩法平面布置图 图 4 导洞及隔离桩法剖面布置图 导坑净空高 3. 0 m ,宽 2. 5 m ,初期支护厚度 300 mm ,采用上下台阶法施工。 灌注桩直径 0. 8 m ,间距 1. 0 m ,桩长 14. 0 m ,现浇 C20混凝土。 为在狭小的导洞内同时完成钻机成孔、钢筋笼搬运吊装、混凝土灌注、泥浆外运等工作 ,分别采取了异型反循环钻机成孔、挤压钢套筒连接以及卷扬机吊装等措施。 同时将防塌孔贯穿于每根灌注桩的施工过程中 ,控制泥浆护壁质量 ,以最快速度完成钻孔 ,把隔离桩施 工对楼房的影响减至最小。 第 2节 隧道开挖采取洞内水平井点降水 过高层楼群段无水施工是控制沉降保证楼房安全的前提。 从前期施工采取地表深井降水来看 ,在此段地层特殊分层情况下降水效果不理想 ,特别是隧道仰拱位于两层粘土中间的夹层粉细砂 28 层中 ,由于夹层粉细砂厚度较小 ,此处深井降水不能形成降水漏斗 ,仰拱处于含水粉细砂层中 ,开挖过程中形成流砂 ,引起大量周边土层流失 ,造成地表超量下沉 ,近楼段地表最大下沉量达到73. 2 mm。 经认真分析研究之后 ,决定根据此段特殊地质情况采取水平降水方法 ,利用已施工中洞底板向下和向左右侧洞方向开 挖水平降水基坑 ,在水平降水基坑内用水平钻机成孔 ,埋设水平降水管 ,将中洞和侧洞范围内地下水降至仰拱以下 1. 0 m左右 ,确保无水施工。 第 3节 修正支护参数、改进隧道施工工艺 4. 3. 1 增设临时仰拱及时封闭步步成环双连拱隧道中洞、侧洞形状为瘦高狭长结构 ,分Ⅳ部台阶开挖 ,设计中部施作 I22横撑 ,横撑间距 1 m ,从Ⅰ部开挖至Ⅳ部才能完成断面封闭 (。