深圳地铁老大区间(西段) 重叠隧道施工技术
摘 要:结合深圳地铁老大区间隧道工程概况,针对该工程地质条件复杂等工程特点及接近施工动态力学关系,着重阐述了该区间重叠隧道施工中重点难点问题的施工解决方案,并提出了应对措施。
关键词:重叠隧道,接近施工,施工监测
1 工程概况
老大区间隧道从老街站出站后,以不太明显的“S”线型接入大剧院站。受沿线建(构) 筑物的限制,2 号竖井以东采用单洞双层隧道,经2 号竖井进行结构变换后,往西约160 m 为上下重叠及过渡单洞分建隧道,以后两洞逐步展开为左右线平面平行单洞分建隧道进入大剧院站。
1. 1 周边环境双洞重叠隧道从2 号竖井开始沿解放路先后穿越笔架山渠、宝安路,在地王大厦北侧展开成平行隧道。线路两侧高楼林立, 地下各种管道、管线分布复杂,其中难度最大的是穿越宽16 m 、高6. 0 m 的笔架山大型排污渠,污水渠底板距隧顶最薄处仅为1. 4 m 。
1. 2 工程地质
重叠隧道从竖井开始前60 m～70 m 原生地貌为海冲积平原,上覆第四系全新统人工堆积层,砾砂层,砾质粘性土,下伏燕山期微风化花岗岩。重叠隧道过渡段原生地貌为台地,上覆第四系全新统人工堆积层,砾质粘性土,下伏燕山期全风化花岗岩。
1. 3 水文地质重叠隧道所处地段地下水基本特征是:地下水位高,水源补给丰富,土层渗透系数大。
2 重叠隧道工程特点1) 隧道结构形式特殊,埋深浅,自成拱能力差,施工难度大; 2) 爆破震动速度控制较严; 3) 隧道有相当部分处在上软下硬地层中,局部地段上覆饱水砂层,在隧道开挖过程中极易发生涌水、涌砂。且上下隧道均先后两次通过岩土接触带,地下水非常发育; 4) 隧道与笔架山污水渠、重叠隧道之间均属于典型的接近施工。
3 基本施工方案
双洞重叠隧道施工总体上以下洞作为先行隧道(即先施工下洞),但为施工方便起见,在竖井开挖过程中上洞要先掘进一定长度(上导约10 m , 下导约6 m) 为其后续掘进创造工作面。上下隧道均采用短台阶开挖并严格按照新奥法原理进行施工。下洞掘进100 m 左右时,施作二次衬砌,下洞二衬作业面与上洞开挖作业面要拉开一定安全距离(30 m～50 m) 。对于地质复杂地段掘进前采用地表旋喷、深孔后退式注浆、小导管注浆等措施进行预加固。重叠隧道穿越笔架山污水渠关键是要控制沉降,防止渠体变形开裂。施工措施采取地表旋喷墙,洞内刚性超前支护(大管棚),围岩注浆加固止水等综合措施。
4 重叠隧道施工技术
4. 1 重叠隧道间的接近施工及应对措施重叠隧道在2 号竖井内上下洞基本重合,中线距离0. 37 m ,
开挖净距1. 1 m , 以后上下洞随线路逐渐过渡分离。接近施工是重叠隧道施工的基本特点和关键技术。重叠隧道上下洞室净距较少,从1. 1 m～6. 0 m 渐变过渡,毛洞净距远远小于2 倍洞跨, 甚至常规中5 m 围岩保护层。两洞所夹土体薄并且长达160 m , 靠竖井侧30 m 为微风化花岗岩(W1) ,其余为砾质粘性土或全风化花岗岩。按日本的接近度划分标准,属于“限制范围”,必须采取相应工程措施,防止影响结构的安定性。
1) 结构支护参数加强。重叠隧道洞口段上下洞初期支护钢拱架均采用Ⅰ18 钢,纵向间距50 cm , 其余地段采用格栅钢拱架, 纵向间距75 cm , 为增强整体刚度,纵向连接筋环向间距加密至25 cm 。
2) 横撑加强。考虑到重叠隧道洞口段空间效应明显,在上下洞口部起拱线位置沿线路纵向5 m 施工18 钢支撑。
3) 两洞所夹岩体加固。a. 预注浆加固地层,对土质地层主要通过先行隧道拱顶注浆(小导管注浆、围岩深层注浆) 及上洞仰拱基地注浆来加固地层;b. 围岩锚固加固,在上洞边墙脚部施作5 m 长锚杆,每侧2 根～3 根,纵向间距50 cm , 石质地段采用<22 砂浆锚杆,土质地段采用WTD25 中空注浆锚杆。
4) 爆破震动控制。爆破震动过大对先行隧道结构及中间所夹围岩都会造成极大的破坏,施工时,爆破震动速度必须控制在2. 5 cm/s之内。
5) 选择合理的开挖方式。在重叠隧道施工中选择合理的开挖方式对控制接近施工影响非常重要。施工时上下隧道均应采用短台阶开挖,特别是在洞口段上洞先行情况下,上下洞封闭成环越早,隧道本身的沉降及相互影响就越少。另外下洞二衬超前上洞开挖作业面30 m 也很必要。
4. 2 重叠隧道穿越笔架山污水渠施工
4. 2. 1 概况。平面上看,笔架山污水渠与重叠隧道上洞接近垂直交叉,隧道开挖穿越长度16 m , 渠底距隧顶最近距离1. 4 m 。污水渠内常年水深4. 5 m , 水位受海水涨潮影响略有变化。污水渠原址为排污明沟,渠顶板及边墙为钢筋混凝土结构,而底板结构却不详。
4. 2. 2 施工难点及作业流程。重叠隧道上洞穿越笔架山污水渠实质也是接近既有建筑物施工。施工难点重在“二防”:一防渠体沉降开裂,二防渠底渗漏涌水。
5 结语
1) 近接施工是本区间重叠隧道施工的基本特征,弄清其作用机理及动态力学关系,对指导施工大有裨益。重叠隧道结构特殊,施工中应科学地、创造性地制定施工对策。
2) 工程措施要到位,施工工艺要过关。比如爆破震动控制、深孔注浆、隧道开挖方式等等。重叠隧道施工中影响结构及周边构筑物安定性的因素很多,哪种因素都有可能上升为主要矛盾, 因此,施工中要严肃认真,不可疏漏任何一个环节。
3) 施工监测是复杂隧道施工的关键点,是信息化施工不可分割的一环。科学的决策来源于及时、准确、有效的监测数据的计算和分析。
