1、目錄第一章 引言2第二章 工程概況2第1節 工程地質及水文地質條件2第2節 周圍環境狀況3第三章 區間隧道施工及其對樓群的影響3第四章 主要技術對策及施工方案4第1節 采用導洞、隔離樁方法確保樓房基礎安全4第2節 隧道開挖采取洞內水平井點降水5第3節 修正支護參數、改進隧道施工工藝6第五章 技術措施的應用效果及分析7第1節 地表下沉監測結果及分析7第2節 樓房基礎沉降觀測結果及分析8第六章 結論8引言北京西直門至東直門的城市鐵路是北京市規劃的第13 號快速軌道交通線,全長約40 km ,其中和平里至東直門為地下段,采用暗挖施工。該區段是13 號線的控制工程,能否順利修通將直接影響到全線是否能夠

2、如期通車。中鐵隧道集團承擔的第14 標段周圍條件極為復雜,尤其是要近距離穿越兩棟高層居民樓,在復雜地質環境下隧道施工必須確保居民樓的絕對安全,而且必須做到施工期間不擾民,因此,安全保障措施必須要絕對可靠,這對施工技術也提出了更高的要求。工程概況工程地質及水文地質條件第14 標段主要由人工雜填土、第四紀沉積層和圓礫層組成。雜填土厚度為0. 151. 00 m ,最大厚度為4. 2 m;第四紀沉積層厚度為0. 518. 7 m ,圓礫層最大厚度為3 m;粉細砂層稍密中密,飽和,厚度為2. 9 m;以下為粘土層。該標段范圍內,上層滯水水位埋深4. 0 m左右;潛水水位埋深在地面下7. 5 m ,高出

3、隧道開挖拱頂;承壓水水位埋深18. 8 m ,位于隧道鋪底以下0. 5 m ,對隧道施工無影響。區間隧道在粘質粉土和粉細砂地層中穿過,上層滯水和潛水已進入隧道斷面。周圍環境狀況北京城市鐵路東直門地下區間為雙跨連拱隧道,采用淺埋暗挖中洞法施工。典型斷面開挖寬度為12. 05 m ,開挖高度為7. 397 m ,支護形式為復合式襯砌。區間隧道在里程k39 + 505k39 + 585 之間,從兩棟y形高層居民樓中間下穿。兩座高層樓房地面以上22 層、66 m高,地下兩層,樓房基礎為現澆鋼筋混凝土箱型基礎(無樁基) ,箱型基礎持力層為2. 7 m厚的換填級配砂石,暗挖隧道外輪廓線距樓房基礎水平距離最

4、小為1. 6 m。隧道與高層樓群地平面及剖面關系分別如圖1 、圖2 所示。圖1 樓房與區間隧道的平面位置關系圖2 樓房與區間隧道的剖面位置關系區間隧道施工及其對樓群的影響由于暗挖隧道開挖跨度達12 m ,覆土僅為1 倍洞徑左右(712 m) ,上覆地層難以形成承載拱,上覆土柱荷載較大。設計采用中洞法施工,工況要求中隔墻形成承載能力后,方可進行側洞開挖,最后施作側洞襯砌形成雙連拱結構。由于區間隧道兩側為不對稱布置,基礎持力層位于隧道拱腰部位,樓房靜載和靜載偏壓可能對隧道施工安全和結構安全構成威脅。區間隧道采用雙連拱隧道施工對高層居民樓安全是不利的,主要表現在:(1) 區間隧道為雙連拱結構,采用中

5、洞法施工,施工步序多加之需降水,造成對樓房基礎地層的多次擾動,如沒有穩妥可靠的技術措施保證,疊加后可能產生超量的不均勻沉降,給樓房的安全帶來致命的危害。(2) 區間雙連拱隧道中洞、側洞為瘦高型結構,在初支施工過程中隨著開挖在樓房靜載作用下土層應力釋放,引起的土體水平位移,使樓房基礎產生不均勻沉降。(3) 相鄰地段的監測表明,僅中洞通過后最大累計沉降量即為73. 2 mm ,距中洞6. 0 m范圍內地表沉降量均在40 mm以上,沉降曲線拐點距中洞中線79. 7 m。類比可知高層居民樓區域中洞施工引起地表沉降量可達23 mm ,沉降曲率為3. 8 %?？梢?若不采取可靠的措施,將對樓房造成較大危害

6、。主要技術對策及施工方案采用導洞、隔離樁方法確保樓房基礎安全為確保樓房的絕對安全,用兩排鋼筋混凝土樁墻將樓房基礎與隧道隔離,以此對樓房進行防護。在高層居民樓南側已建成的1 # 豎井內開挖兩個小導洞,在樓房之間隧道上方通過。導洞開挖完成后,在兩個導洞內施作灌注樁,樁長14. 0 m ,錨入隧道底板深度為6. 0 m ,導洞與隔離樁連成整體高出隧道4. 2 m ,形成樁墻、帽梁將樓房基礎與隧洞隔離,如圖3 、圖4 所示。圖3 導洞及隔離樁法平面布置圖圖4 導洞及隔離樁法剖面布置圖導坑凈空高3. 0 m ,寬2. 5 m ,初期支護厚度300 mm ,采用上下臺階法施工。灌注樁直徑0. 8 m ,間

7、距1. 0 m ,樁長14. 0 m ,現澆c20混凝土。為在狹小的導洞內同時完成鉆機成孔、鋼筋籠搬運吊裝、混凝土灌注、泥漿外運等工作,分別采取了異型反循環鉆機成孔、擠壓鋼套筒連接以及卷揚機吊裝等措施。同時將防塌孔貫穿于每根灌注樁的施工過程中,控制泥漿護壁質量,以最快速度完成鉆孔,把隔離樁施工對樓房的影響減至最小。隧道開挖采取洞內水平井點降水過高層樓群段無水施工是控制沉降保證樓房安全的前提。從前期施工采取地表深井降水來看,在此段地層特殊分層情況下降水效果不理想,特別是隧道仰拱位于兩層粘土中間的夾層粉細砂層中,由于夾層粉細砂厚度較小,此處深井降水不能形成降水漏斗,仰拱處于含水粉細砂層中,開挖過程

8、中形成流砂,引起大量周邊土層流失,造成地表超量下沉,近樓段地表最大下沉量達到73. 2 mm。經認真分析研究之后,決定根據此段特殊地質情況采取水平降水方法,利用已施工中洞底板向下和向左右側洞方向開挖水平降水基坑,在水平降水基坑內用水平鉆機成孔,埋設水平降水管,將中洞和側洞范圍內地下水降至仰拱以下1. 0 m左右,確保無水施工。修正支護參數、改進隧道施工工藝4. 3. 1 增設臨時仰拱及時封閉步步成環雙連拱隧道中洞、側洞形狀為瘦高狹長結構,分部臺階開挖,設計中部施作i22橫撐,橫撐間距1 m ,從部開挖至部才能完成斷面封閉(57 天) 的客觀現實不利于掌子面的穩定,為控制拱頂及地表沉降,遵循淺埋

9、暗挖及時封閉步步成環的原則, 增設臨時仰拱, 技術參數為: c20 噴射砼(厚22 cm) ,布縱向拉結筋規格22 500、雙層鋼筋網片規格6 150 150 。4. 3. 2 仰拱基底換填碎石和注漿根據已施工地段仰拱情況來看,由于地質特殊分層情況,受降水時間限制仰拱部位有滯留地下水,基底粉細砂層浸泡和人工擾動后,造成基底液化軟弱,減小了地基承載力,使仰拱封閉后沉降仍不收斂。為控制沉降,在仰拱基底換填30 cm厚的碎石,噴砼封閉后及時回填注水泥- 水玻璃雙液漿。從量測資料反饋情況來看,基底換填有效控制了沉降,仰拱噴砼封閉后沉降很快收斂,確保了過樓段的施工安全。4. 3. 3 加密拱部超前管棚、

10、增設邊墻超前管棚加密拱部超前管棚,由原設計3. 0 m長、環向間距0. 3 m、縱向每兩米排設一次變更為2. 0 m長、環向間距0. 2 m、縱向每0. 5 m(每榀) 排設一次,增設邊墻超前管棚,原設計無邊墻超前管棚,為控制中洞、側洞每部開挖施工產生的沉降,在中洞、側洞邊墻排設2. 0 m長、環向間距0. 5 m、縱向間距0. 5 m的超前管棚。4. 3. 4 加強超前注漿和背后回填注漿拱部開挖前超前管棚間隔一個作為注漿管加強超前注水泥- 水玻璃雙液漿,噴砼封閉后滯后掌子面35 m進行拱部、邊墻、底部背后回填注漿,控制開挖面土層流失,使隧道結構與周邊土體密實,擠密隔離樁間土層和樓房基礎下土層

11、。技術措施的應用效果及分析地表下沉監測結果及分析地表沉降監測結果可以看出, 地表最大沉降量為- 45. 20 mm ,導洞施工引起沉降量平均為6. 45 mm ,中洞施工引起沉降量平均為18. 00 mm ,側洞施工引起沉降量平均為14. 58 mm ,地表最大沉降量發生在隧道中線位置,中洞施工引起沉降占總沉降量的46 % ,較側洞稍大。從沉降槽曲線來看,斷面沉降槽比較狹窄,寬20 m左右,沉降曲線變曲點(拐點) 至隧道中線距離大約6 m ,基本位于隔離樁之內,說明隔離樁隔離作用明顯。通過主斷面量測結果比較可以看出,改進的暗挖雙連拱隧道施工工藝有效控制了沉降。樓房基礎沉降觀測結果及分析樓房基礎

12、最大沉降值為18. 90 mm ,發生在東樓jn6 點,平均沉降為12. 70 mm ,初期降水和導洞施工引起沉降平均為3. 38 mm ,中洞施工引起沉降平均為6. 35 mm ,側洞施工引起沉降平均為2. 98 mm ,從以上數均分析,中洞施工引起樓房基礎沉降最大,占總沉降量的50 %。由上可見,在采用了既定的技術對策及施工措施后,成功實現了暗挖區間穿越樓群區的施工。結論(1) 北京城市鐵路東直門暗挖區間在地面條件受限制、地層構造復雜、富水的情況下,采取穩妥可靠的技術對策,安全通過淺基礎高層居民樓區,確保了居民的正常生活和高層建筑的安全,表明該工程施工是成功的,同時也拓寬了淺埋暗挖技術在復雜環境下的應用前景,為今后類似工程提供了有益的經驗。(2) 既有建筑物的基礎遮斷防護采用隔離樁,技術上是可行的。利用地下導洞施作灌注樁,是一種新的嘗試,有助于解決修建地鐵日益突出的施工與環境的干擾問題。(3) 加強超前管棚、超前預注漿和初支背后回填注漿是控制沉降重要有效的措施,是防塌、改善地層、防止地面建筑物破壞的關鍵環節。(4) 全過程監控量測并確定適宜的監測內容,是指導施工和控制地表下沉、監視土體及結構的穩定、保證施工安全的重要手段,為修正設計和變更施工方法提供了科