暗挖轨道交通隧道

暗挖轨道交通隧道（精选6篇）

暗挖轨道交通隧道 第1篇

关键词：轨道交通,浅埋暗挖隧道,质量控制,预防处理

0 引言

浅埋暗挖法沿用了新奥法 (New Austrian Tunneling Method) 基本原理, 初次支护按承担全部基本荷载设计, 二次模筑衬砌作为安全储备;初次支护和二次衬砌共同承担特殊荷载, 提出了“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”18字方针, 突出时空效应对防坍塌的重要作用, 实现了浅埋暗挖技术的全过程控制, 有效地减小了由于地层损失而引起的地表移动变形等环境问题。目前浅埋暗挖法凭借其造价低、拆迁少、不受周围环境影响等优势, 已经在我国得到了广泛的应用。

地铁区间多数沿既有城市道路敷设, 两侧均为高层住宅楼或商业区, 施工中须严格控制施工质量, 减小施工对地表环境的扰动, 控制地表沉降, 确保地表各建筑的安全稳定。但往往由于施工测量、隧道开挖及支护、二次衬砌等原因, 在暗挖隧道施工中存在很多问题, 这些问题严重的影响施工安全和施工质量, 由此, 加强对暗挖隧道施工的质量控制是目前暗挖隧道施工的首要问题。

1 暗挖隧道施工中易发生的问题

1.1 测量方面

隧道施工测量方面易存在测量方案内容针对性、可操作性不强, 控制网复测频率不符合规范要求;桩点经常被破坏或丢失, 监控量测点不规范, 测点布设在不同平面, 收敛测点埋设不规范, 采用接触量测时, 测点挂钩未设置为闭合三角形状等问题;浅埋段地表沉降观测桩设置与方案不符等。

1.2 隧道开挖过程

隧道开挖过程容易出现开挖进尺超过设计要求、超欠挖严重、光爆效果差、擅自变更开挖工法或简化工艺, 爆破施工中孔位数量、布置、装药量、起爆方式与方案不符或未根据现场实际情况进行调整, 与设计及规范不符。

1.3 初支施工过程

主要存在超前小导管数量搭设不足及未按要求注浆、钢筋网片搭接长度不满足要求、拱架间距偏大且底部悬空、未及时封闭成环、拱架未进行有效的连接、喷射混凝土配合比未按试验参数进行配制、喷混初支厚度不满足设计要求且渗水严重、喷混表面不平整及养护不到位、锁脚锚杆未与钢架连接牢固、初期支护背后存在空洞未填充密实等问题。

1.4 防水施工过程

防水基面未处理即进行防水板铺设、钢筋焊接时防水板保护不到位出现烧伤、纵向中埋式止水带未居中埋设、二衬端部环向中埋式止水带与纵向中埋式止水带未进行有效连接或未成环、背贴式分区止水带未与防水板密贴或未成环、防水板搭接缝与二衬环向施工缝错开距离不满足要求、防水板焊接未及时进行气密性试验检测等。

1.5 衬砌施工过程

纵向水平施工缝浮浆、杂物未清除、矮边墙衬砌钢筋预埋偏位、衬砌钢筋焊接接头搭接长度不满足要求、钢筋焊接质量差、受力钢筋接头未错开、钢筋保护层垫块数量不足且无强度检测报告、二衬钢筋排距不满足设计要求、二衬混凝土施工过程中未进行有效振捣以至出现蜂窝麻面等情况。

1.6 沉降及施工安全步距

隧道开挖进尺长临空面大, 易产生沉降和发生坍塌、开挖后初期支护施做完成的时间长, 无支护的时间长, 易产生沉降、施工二衬及仰拱未及时跟进掌子面, 隧道左右线相对距离小, 互相干扰大, 隧道贯通时未及时进行有效的封闭处理。

2 暗挖隧道常见分项工程的质量控制措施

2.1 洞身开挖质量控制措施

(1) 为最大限度地保护围岩的自承能力, 隧道开挖采用光面爆破、预裂爆破以及机械辅助开挖的施工方法, 拱部采用光面爆破, 侧壁采用预裂爆破, 以减轻爆破开挖对围岩的扰动。

(2) 严格控制周边眼间距、光爆层厚度、钻孔中控制钻杆角度及利用空气间隔装药和小直径药卷, 最大程度地提高炮眼残痕率, 且硬岩残痕率应超过80%, 中硬岩残痕率应超过60%。

(3) 按设计施作底眼角度、深度和装药量, 以防止隧道欠挖, 控制超挖量。每一开挖循环后检查一次超欠挖情况。拱脚和墙脚以上1m范围内严禁欠挖;围岩完整、石质坚硬时, 岩石个别突出部分侵入衬砌应小于5cm。

(4) 地铁区间暗挖隧道断面较小且采用台阶法开挖, 为浅埋、超浅埋, 上断面开挖应采用预留核心土环形开挖方式起到一定的支撑作用, 增加开挖面的稳定, 避免开挖面大面积暴露增加坍塌风险。在确定上下台阶留置长度时, 应考虑地质情况及机械作业的要求。围岩稳定性较好或采取降水及全断面注浆措施后围岩稳定性改善, 可缩短台阶长度, 利于初期支护及时封闭。若土质软弱, 台阶留置过短, 在开挖过程中由于地下水的软化作用, 易出现下台阶失稳而导致预留核心土及上开挖面同时失稳的情况, 增加隧道开挖的安全风险。因此台阶长度宜保持在1~1.5倍洞径。

2.2 钢架安装质量控制措施

(1) 钢架在初喷混凝土后架设, 其尺寸、安装间距、安装数量等必须符合设计要求;钢架焊接不得有假焊, 焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。

(2) 必须在稳固的地基上架设钢架, 且施工中在钢架基脚部位预留0.15~0.2m原岩, 架立钢架时挖槽就位, 富水软弱地段在钢架基脚处设槽钢以增加基底承载力。

(3) 为保证钢架位置安设准确, 钢架架设前均需预先打设定位钢筋。严格依照相关规范标准进行钢架位置安设, 在安设过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙应设混凝土垫块或橡胶垫块, 钢架与围岩之间的间隙应采用喷射混凝土喷填密实。

(4) 钢架安装允许偏差应符合以下要求:钢架保护层允许偏差为-50mm;垂直度允许偏差为±2°;高程允许偏差为±50mm;钢架横向允许偏差为±50mm;钢架间距允许偏差为±100mm。

2.3 喷射混凝土质量控制措施

(1) 喷射混凝土前, 必须检查开挖面尺寸, 用高压水、高压风等手段清除待喷面松动的岩块及拱、墙脚处的杂物, 并自拱顶起每2m布设一个钢筋头标志, 以控制喷射混凝土厚度

(2) 喷射混凝土应分段分片进行, 喷射顺序应自下而上, 分段长度不宜大于6m;分层喷射时, 后一层应在前一层混凝土终凝后进行, 一次喷射的最大厚度, 拱部≤10cm, 边墙≤15cm。喷射混凝土终凝后3h不得进行爆破作业。

(3) 喷射混凝土厚度控制要求:喷层厚度有60%以上大于设计厚度;平均厚度大于设计厚度;最小厚度不得小于设计厚度的1/2, 且不小于3cm。

(4) 喷射混凝土终凝后, 及时养护, 养护时间不得小于14d。

(5) 喷射混凝土表面应平顺, 无裂缝及掉渣现象, 锚杆头及钢筋无外漏。

2.4 防水板质量控制措施

(1) 防水板的搭接宽度不应小于10cm, 允许偏差为-10mm, 焊缝宽度不应小于2cm。

(2) 在铺设防水板之前, 应检查净空断面是否满足设计要求, 清除喷射混凝土表面的外露钢筋头, 对于不平整地方补喷混凝土。

(3) 固定防水板时, 应视支护表面的平整度将防水板预留一定的富余量, 如此可有效避免防水板被混凝土挤破。同时最好保证防水板每环铺设长度应比衬砌长度长0.5~1m, 如此可有效保证防水板接头焊接良好。

(4) 在钢筋混凝土衬砌地段, 对已铺设的防水板, 如遇施工应采取有效措施进行保护。

2.5 止水带质量控制措施

根据设计及规范要求正确安装变形缝和施工缝止水带、止水条。止水带埋设位置应准确, 其中间空心圆环应与施工缝、变形缝重合;止水带应固定在挡头模板上, 先安装一端, 浇筑混凝土时另一端应用箱型模板保护, 采用钢筋夹具进行定位固定, 固定时不得在止水带上穿孔打洞, 不得损坏止水带本体部分;止水带应固定牢靠, 线性顺直、防止偏移或单侧缩短, 影响止水效果。

2.6 衬砌施工质量控制措施

隧道二次衬砌按照“新奥法原理”, 在围岩及初期支护变形基本稳定后进行施工。二次衬砌按照先仰供和铺底、后拱墙的次序施作, 墙、拱整体浇筑。二次衬砌施工时间在满足下列要求时即可施做:

(1) 一般情况下隧道衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定后施做, 特殊条件下 (如松散堆积体、浅埋隧道衬砌) 应在初期支护完成后及时施做。

(2) 钢筋接头应设置在承受应力最下处, 并应分散布置, 应符合以下要求:同一截面内受力钢筋接头的截面积, 焊 (连) 接在受弯构件的受拉区不得大于50%, 轴心受拉不得大于25%;绑扎接头在受拉区不得大于25%, 受压区不得大于50%;钢筋接头应避开钢筋弯曲处, 距弯曲点的距离不得小于钢筋直径的10倍。

(3) 衬砌混凝土模板台车及堵头模板必须稳固牢靠, 接缝严密, 不得漏浆。模板与混凝土的接触面必须清理干净并涂刷脱模剂。

(4) 混凝土浇筑应对称、分层浇筑, 分层捣固;捣固采用插入式振动器和附着式振动器。捣固时间宜为0.1~0.3min, 直至混凝土表面不出现气泡, 混凝土不显著下沉。插入式振动器快插慢拔, 不得在混凝土内平拖移动。

(5) 加强混凝土施工管理, 防止出现脱空。衬砌混凝土脱空的原因是二次衬砌混凝土浇筑时拱部未注满, 与初期支护间形成脱空;拱腰部分二衬混凝土脱空主要是防水板挂设时未与初支密贴, 在浇筑混凝土时防水板局部受力形成二衬与防水板及初支之间的脱空。一般应采用压力注浆进行处理, 主要通过隧道拱顶预留注浆孔注浆, 注浆采用从下向上方向的注浆方式, 控制注浆压力在0.5MPa左右。注浆压力要严格按设计要求控制, 避免破坏隧道已施作结构。

3 区间暗挖隧道质量事故分析及处理措施

3.1 掌子面坍塌

3.1.1 原因分析

(1) 开挖进尺过大, 未预留核心土, 与围岩等级不符, 初衬 (支) 未跟上或者初衬 (支) 未及时封闭;

(2) 开挖面未及时封闭, 暴露时间过长, 超前加固效果不佳, 地面车辆等震动影响;

(3) 局部含水砂层、局部软弱土、局部破碎带、局部空洞、溶腔;

(4) 雨、污水管渗漏, 下穿河、湖或近距河湖暗挖, 降雨后渗漏, 降水后地层残留水的影响;

(5) 马头门及断面变化处等。

3.1.2 掌子面坍塌的预防措施

(1) 加强超前地质预报, 采取多种手段探明掌子面前方地质情况。

(2) 采取各种手段调查扫描隧道沿线市政道路地下溶腔、管线、交通等状况。

(3) 严格按设计施工, 确保超前地层加固处理的效果, 及时引排地下水及地表水, 减少对施工的影响。

(4) 施工中控制开挖进尺, 必要时掌子面预留核心土开挖, 合适的台阶长度, 开挖后及时支护, 及时将初支底部封闭成环。

(5) 加强施工监测, 采用信息化指导施工。

(6) 针对特殊段施工, 须编制针对性的施工方案, 必要时经专家进行审核论证, 同时要做好应急机制的管理。

3.2 钢架安装侵入衬砌界线

3.2.1 原因分析

(1) 围岩压力过大;

(2) 拱脚未垫实, 预留沉降量不足;

(3) 拱架安装过程中质量控制不严。

3.2.2 处理措施

首先通过监控量测资料确定初支侵限范围。编制《换拱施工方案》, 经专家评审修订, 按程序报监理单位、建设单位审批后实施。换拱总体流程为, 开挖前需对侵限段及周边土体做注浆加固处理, 破除初支及开挖土体均采用人工方式, 每个循环按一榀钢架的间距进行施工, 当一循环段初支结束后方可进行下一段的钢架拆除及置换、初支, 直至换拱完毕。

4 溶岩隧道施工质量注意事项

4.1 溶岩隧道施工要求

对于喀斯特地貌及其发育, 地下岩溶管道、溶洞发育, 岩溶内泥质填充, 地质不均一, 变化快, 对轨道交通地下隧道的施工带来较大的影响。

(1) 岩溶发育隧道, 施工中应建立地震波法为宏观控制、超前钻探法为主, 其他物探法为辅, 红外线探测连续施测的综合预报管理体系;

(2) 开挖方法宜采用台阶法、双侧壁导坑法;

(3) 爆破开挖时, 应做到多炮孔、打浅孔、严格控制单孔装药量;

(4) 当隧道穿越堆积物时, 不得随意清理堆积体, 必须采用超前预支护加固前方的堆积体;

(5) 岩溶地区施工应遵循“有疑必探、先探后掘、不明不掘、物探先行、钻探取证”的施工原则。

4.2 高压富水充填性溶洞施工处理

(1) 探, 探清楚水压、充填物性质、隧道与溶洞的边界关系;

(2) 绕, 若遇到大型岩溶流水管道, 可迂回通过, 贯通后再处理溶腔;

(3) 填, 对于无水的溶洞, 采用管棚支护通过, 再进行填充注浆;

(4) 排, 做好排水, 必要时增设泄水洞;

(5) 施工处理原则:“探一段、注一段, 稳扎稳打;注一段、挖一段, 段段推进”。

贵阳市轨道交通一号线, 在施工过程中, 通过对各方面的质量控制, 按照ISO9001质量管理体系的标准, 控制施工的全过程, 科学组织施工, 合理配置资源, 出现质量问题本着“定人、定责、定时”的原则进行切实整改, 使各项分部工程施工衔接有序, 使本项目的资源利用充分, 施工成本节省了12%, 确保了总体施工计划的实现。同时贵阳市轨道交通一号线, 在施工过程中, 针对工程的实际情况, 本着可靠、经济、合理的原则比选施工方案, 并配备相应资源, 施工过程实施动态管理, 从而使工程施工达到既经济又优质的目标。按照ISO9001质量管理体系的标准, 控制施工的全过程。采用先进的量测仪器和软件进行信息化施工和管理;以优化施工工艺, 提高效率为原则, 降低施工成本, 使工期顺利按照要求完成。

5 结束语

暗挖隧道一直是工程质量问题和缺陷的多发区, 乃至影响后期隧道运营安全。所以施工质量控制是工程建设质量管理的重中之重。切实抓好暗挖过程中施工质量控制, 按照图纸及规范施工, 做到质量责任落实到人, 出现质量问题本着“定人、定责、定时”的原则进行切实整改。质量问题绝不过夜, 定期召开技术会议, 讨论并改进施工方案, 本着为人民负责的态度抓好施工质量, 才能保证隧道的安全使用, 确保轨道交通建设的顺利进行, 保证人民的生命安全不受侵害。

参考文献

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暗挖轨道交通隧道 第2篇

1 隧道施工现状

新奥法利用施工监控措施, 监测围岩变形和应力, 调整支护结构控制变形, 充分利用地层地质条件, 围岩本身自承能力得到最大限度的发挥。新奥法在隧道实践广泛应用并得以推广。理论对实践起到指导作用, 国内学者利用FLAC, ANSYS等分析软件对双孔重叠、交错、平行的实际工程项目进行了施工动态数值模拟, 同时借助于模型试验, 考虑近距离双孔平行、重叠、交错隧道开挖相互影响因素, 取得一定成绩。工程实践中, 施工方法可选择较多, 仅台阶法就有两台阶、三台阶、三台阶七部开挖等; 在软弱围岩中以中隔壁法 ( CD法) 、交叉中隔壁法 ( CRD法) 和双侧壁导坑法使用较多; 在城市轨道交通工程中大断面隧道开挖时交叉中隔壁法 ( CRD法) 使用较广泛; 结合工程实际, 特别是降水成功后, 三台阶预留核心土法相比更快速、更经济。

2 工程概况

南宁市轨道交通工程某土建标承建2 站+ 2 区间+ 出入段线工程施工任务, 其中百佛 ( 百花岭站至佛子岭站) 区间采用盾构法施工, 左线区间长度为1 116. 53 m; 右线区间长度为1 116. 36 m, 隧顶埋深15. 80 m ~ 30. 10 m。百佛区间东侧为出入段线, 其中出段线到佛子岭车站, 单线暗挖隧道长线412. 32 m; 入段线单线暗挖隧道长601. 35 m, 双线暗挖隧道长164. 98 m, 起止里程为RDK0 + 169. 550 ~ RDK0 + 334. 53, 为入段线折返线, 采用三台阶法开挖。折返线出百花岭站后北行与百佛区间盾构隧道并行, 隧道间净距2. 29 m ~ 4. 44 m, 轨面高差0 m ~ 0. 72 m。暗挖隧道与盾构隧道位置关系见图1。

由于多方面的原因, 在百花岭站北端头暗挖隧道不具备施工条件, 需在RDK0 + 334. 53 处增设竖井工作面, 存在暗挖隧道与盾构隧道并行施工。湖南科技大学采用隧道与地下工程专业有限元软件MIDAS/GTS, 选取里程RCK0 + 173. 445 ~ RCK0 + 193. 445 ( 对应百佛正线里程ZSK28 + 729. 306 ~ ZSK28 + 749. 306) 作为模型的纵向计算长度, 盾构机推力取1 000 t, 建立并行隧道施工模型, 分析计算得出: 盾构先行产生的围岩位移小, 结构轴力和弯矩极值小于矿山法先行方案, 建议采用盾构先行方案。

2. 1 工程地质

折返线洞身穿越岩层主要为⑦1-2, ⑦1-3, ⑦2-2, ⑦2-3及⑦4层, 各层特征如下: 泥岩、粉砂质泥岩⑦1-2层: 标贯击数31 击/30 cm ~50 击/30 cm, 单轴抗压强度为1. 25 MPa ~ 1. 59 MPa。泥岩、粉砂质泥岩⑦1-3层: 标贯击数大于50 击, 单轴抗压强度值2. 22 MPa ~6. 864 MPa。粉砂岩、泥质粉砂岩⑦2-2层: 标贯击数为30 击/30 cm ~45 击/30 cm, 单轴抗压强度值1. 02 MPa ~ 1. 23 MPa。粉砂岩、泥质粉砂岩⑦2-3层: 标贯击数大于50 击, 单轴抗压强度值1. 02 MPa ~6. 91 MPa。炭质泥岩⑦4层: 标贯击数大于50 击, 单轴抗压强度值0. 536 MPa ~ 2. 52 MPa。

2. 2 水文地质

沿线地下水主要有两种类型, 分别为上层滞水和基岩裂隙水。

1) 上层滞水, 位于沿线人工填土和坡积粘性土层中, 透水性、富水性弱, 因填料和压实程度的差异很不均匀。主要是受大气降水补给, 排泄主要为大气蒸发; 上层滞水的水位、水量、埋深受补给条件影响, 变化较大, 稳定水位埋深0. 6 m ~ 12. 0 m, 水位埋深标高为79. 05 m ~ 93. 13 m。2) 基岩裂隙水, 地下水主要赋存于下伏第三系半成岩泥质粉砂岩、粉砂岩⑦2-3层的裂隙中, 具承压性, 富水性差, 属弱透水层。稳定水位埋深2. 5 m ~ 12. 3 m, 水位埋深标高为74.25 m ~92.28 m。基岩裂隙水补给来源主要来自大气降水的入渗补给, 沿含水层渗流排泄。

3 盾构隧道先行施工方案

3. 1 临时封闭暗挖隧道掌子面

盾构机进入并行段掘进时, 立即停止暗挖施工并临时封闭暗挖掌子面。中、下台阶左右两侧初支跟齐并缩短台阶长度至5 m以内; 上、中台阶于拱架拱脚位置采用28b型钢作为临时横撑, 与初支拱架焊接牢固, 间距1 m; 取消核心土, 掌子面横向设置Ⅰ28b型钢, 间距1 m, 与原隧道初支拱架间采用螺栓连接, 同时增设22 砂浆锚杆, 间距1 m × 1 m, 锚杆与掌子面型钢焊接牢固。上中下台阶增设的28b型钢间均采用 Φ22 钢筋连接, 连接筋间距1 m, 内外两侧错开布置; 设 8 单层钢筋网片, 网格间距为150 mm × 150 mm; 临时横撑及掌子面均喷射360 mm厚C25 早强混凝土, 对暴露的岩土面实施全封闭。图2 为暗挖隧道临时封闭掌子面示意图。盾构区间左、右线盾构机均超前暗挖隧道掌子面20 m后, 按三台阶法恢复暗挖隧道开挖施工。

3. 2 盾构区间正线推进方案

在进入与暗挖隧道并行段的推进过程中, 严格控制推进参数, 推进参数如下: 1) 推力不大于1 000 t; 2) 速度控制在30 mm内; 3) 刀盘转速1. 3 r/min; 4) 注浆量5. 25 m3/ 环, 注浆压力不大于4 bar; 5) 严格控制出土量, 每环出土不大于65 m3。通过同步注浆及时填充管片后方空隙, 减少施工过程中的土体变形, 保证压注后强度上升得快, 及时进行管片壁后的二次注浆, 减少折返线复工后对成型盾构隧道的影响。避免大幅度的轴线纠偏动作, 盾构纠偏原则为“勤纠, 少纠”, 施工阶段隧道轴线偏离设计轴线不得大于 ± 100 mm。

4 具体加固措施

4. 1 地表注浆

暗挖隧道主要对穿过范围及隧道顶的填土层①2、泥煤层⑦4及粉砂岩层⑦2-2, 进行地面预注浆加固。注浆管采用 48 mm, 壁厚t = 3. 5 mm钢管, 注浆管间距为纵向1. 5 m, 横向1. 45 m, 错开布置。注浆加固平面范围为隧道外边缘线外扩1. 1 m ( 隔离桩段) , 隔离桩之外段2 m; 竖向范围为入段线隧道顶以上8. 6 m至⑦2-2砂岩层的底部。

4. 2 隔离桩

设计在折返线隧道与正线隧道间设置了 1 200@ 1 500 钢筋混凝土隔离桩, 长62. 45 m ( RCK0 + 169. 55 ~ RCK0 + 232. 00 段) , 隔离桩与折返线暗挖隧道净距为0. 5 m, 上、下桩端的嵌固深度均为6 m, 隔离桩先行完成施工。

4. 3 降水施工

为降低隧道拱顶及侧壁所受水压力, 确保隧道干作业环境施工。防止土体在开挖过程中发生坍塌, 方便洞内施工作业, 确保工程质量及施工安全, 在暗挖施工期间进行降水。在矿山法隧道两侧各设置一排纵向降水井, 降水井钻孔直径800 mm, 井直径400 mm, t = 4 mm, 其中RDK0 + 169. 550 ~ RDK0 + 300 段降水井深入隧道底下深度h = 15 m, 单侧降水井间距为10 m, 降水井沿隧道两排错开布置。RDK0 + 300 ~ RDK0 + 334 段降水井深入隧道底下深度h = 15 m, 单侧降水井间距为15 m, 降水井沿隧道两排错开布置。降水井外径为800 m, 中心抽水芯管为 400 mm壁厚4 mm钢管, 在管底上500 mm开 20 mm间距200 mm × 200 mm的圆孔, 交错梅花形布置, 管外包裹两层60 木镀锌铁丝滤网; 在钢管与孔壁间填充砾石滤水层, 滤料采用直径为10 mm ~ 20 mm砾石, 地面以下2 m用直径20 mm ~ 30 mm的风干粘土球夯实至地面。

4. 4 辅助措施

加强并行段的施工监测。当发现总变形量或变化速率超限时, 对暗挖隧道初支背后注浆, 对盾构隧道进行二次注浆并及时调整盾构机的推进参数。暗挖隧道临时封闭段自掌子面往后每隔5 m设1 个断面, 初支成环段按设计要求每10 m设1 个断面。临时封闭段拱顶沉降共3 个断面, 沉降观测点9 个; 净空收敛3 个断面, 收敛观测点5 组, 掌子面变形观测点9 个。地表沉降按原设计布置。盾构通过折返线时, 监测频率为2 次/d。盾构区间通过折返线暗挖掌子面20 m后, 折返线恢复施工, 盾构区间正线隧道对应折返线施工位置, 每10 环设置一个监测断面, 每个断面包括1 个沉降测点、1 组收敛测点及1 组水平位移测点, 监测频率为1 次/ d。加强降水管理, 对暗挖隧道未成环段, 在盾构机通过降水井位置后, 及时对降水井进行修复, 通过一口, 修复一口, 修复后立即实施降水。

5 结语

盾构法隧道与暗挖法隧道小近距并行施工, 相互扰动影响大, 安全风险高, 盾构隧道轴线控制难度大, 借助数值模拟高科技手段, 按照新奥法原理, 加强监控量测, 做好信息化动态施工管理, 采取适当的技术措施和辅助措施, 减小后施工隧道对先施工隧道支护结构的影响, 实现盾构隧道与暗挖隧道同期施工, 缩短工期6 个月, 节约施工成本300 万元, 产生显著的经济效益。在缩短项目工期的同时, 也缩短了施工对周边环境及周边居民生活的影响时间, 环保效益明显, 带来一定社会效益, 具有广泛的实用价值和应用前景, 具有广泛的推广价值。

参考文献

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暗挖轨道交通隧道 第3篇

苏州轨道交通1号线全长25.9 km, 设站24座, 全部为地下线。苏州乐园站塔园路站区间位于苏州高新区, 区间隧道自苏州乐园站以直线段沿长江路西侧向北前行, 从汽车西站东侧左右线分别以R=370 m、R=350 m的曲线半径穿过金山浜河转为东西方向, 再以直线段进入塔园路站。区间隧道近距离侧穿汽车西站、海威公司综合楼, 下穿新区中学食堂和一公司仓库, 区间上方管线密集。隧道线间距为13.0～15.5 m, 线路埋深约为8.8～14.0 m, 在最低点设1处泵房, 与联络通道和电缆竖井合建。左线长1 066 m, 右线长1 046 m。区间总平面图见图1。

2工程地质条件及评价

2.1沿线地基土特征

①填土层;③1黏土层, 硬塑;③2粉质黏土层, 软塑为主, 局部流塑;④1粉土层, 松散稍密;④2粉砂层, 中密为主;⑤1粉质黏土, 软流塑;⑤2粉质黏土, 流塑为主, 局部软塑;⑤3粉质黏土, 流塑;⑤4粉土夹粉质黏土, 稍密、中密;⑤4粉质黏土, 软塑为主, 局部流塑;⑥1黏土层, 可硬塑;⑥2粉质黏土层, 可塑软塑;⑥3粉质黏土层, 软流塑;⑦粉质黏土夹粉土层, 可塑;⑧粉质黏土层, 软流塑。

区间隧道洞身主要穿越④2粉砂层和⑤3粉质黏土, 隧底大部位于⑤3粉质黏土。

2.2水文地质条件

苏州市地处江南水网区, 区内地表水系极其发育。据区域水文资料, 苏州市历年最高潜水位标高2.63 m, 最低潜水位标高为0.21 m。

微承压水含水层主要为④1粉土和④2粉砂层, 为良好的赋水和透水地层。承压含水层为⑦粉质黏土夹粉土成, 埋深较大 (达35 m以上) 。

潜水干湿交替时对混凝土结构中钢筋有弱腐蚀性, 地下水对钢结构有弱腐蚀性, 场地土对建筑材料无腐蚀性。

3施工工法比选

3.1区间隧道施工工法的选择

施工方法的确定, 除考虑工法本身的优缺点外, 主要考虑对隧道所处的环境条件的适用性。从地质及水文条件来看, 本段隧道穿越的地层主要为粉质黏土层、粉砂层, 已进入微承压含水层。若采用矿山法施工, 难以确保开挖掌子面的稳定, 需要在隧道拱部进行注浆加固, 另外还需进行施工降水, 工程造价增加, 施工风险大, 质量较难控制。明挖法经济性较好, 施工速度快, 质量易于保证, 但对居民出行、交通疏解和房屋拆迁影响很大。且本区段部分位于刚刚修建完成的城市主干道下, 须考虑大量管线迁改、新修道路的破除与恢复, 明挖施工社会影响很大。

相比较而言, 盾构法具有施工中无需降水、沉降控制容易、工程可靠性高、施工速度快等优点, 而且, 在上海、南京等城市地铁建设过程中施工单位积累了此类地层的成熟施工经验, 采用盾构法施工是合适的。

3.2区间隧道盾构机选型

考虑本区间下穿建构筑物较多, 平面最小曲线半径为350 m等因素, 盾构选型原则如下:

1) 能适应工程所处饱和粉土、粉砂和粉质黏土的地层条件需要, 在易发生流砂的地层中能稳定开挖面, 并且在饱和砂性土中推进时, 将地层损失率控制到最小程度, 以保证盾构机施工安全和沿线临近建筑物及公用设施不受损坏。

2) 穿越建筑物及密集地下管线时, 能确保建筑物和地下管线的安全。地表沉降应根据沿线建筑物、管线允许变形情况及其与盾构的相对位置分析研究确定, 在一般情况下, 宜控制在10～30 mm。

3) 盾构应为铰接式盾构, 同时配备超挖刀, 以便在小半径曲线上顺利通过加固体。

4) 所有分区千斤顶均为全行程, 以适应封顶块改变位置的需要。

5) 施工设备具有合理的价格及良好的经济性, 要求施工每延米综合价格经济合理。

根据本工程的总体布置、工程及水文地质条件、沿线建筑设施及地下管线等环境条件、管片结构、施工条件及工期等多方面要求, 加泥式土压平衡盾构及泥水加压式盾构均适合。土压平衡盾构不需泥浆处理场, 施工占地少, 对环境的影响相对较小, 每延米综合价格相对较低。而泥水平衡盾构更适于粉砂地层, 特别是穿越河流时更为有利。但泥浆处理场需要较大的施工场地, 对周边环境影响较大, 且泥浆处理费用昂贵, 每延米综合价格相对较高。虽然土压平衡盾构在砂性地层中控制开挖工作面稳定性方面不如泥水加压盾构, 但土压平衡盾构在安装智能化土压控制系统后, 通过适量加入膨润土或泡沫保持工作面土压力稳定, 严格控制出土速度, 也能将地表沉降控制在允许的范围。国内地铁采用土压平衡盾构通过砂层甚至江河下砂层的成功经验很多, 从环境条件、施工条件、施工设备费用等多方面比较, 选用加泥式土压平衡盾构较为有利。

4隧道设计方案

4.1隧道结构及防水设计

4.1.1隧道衬砌结构

隧道内径根据5 200 mm的隧道建筑限界以及150 mm的余量, 确定圆形隧道净空内径为5 500 mm。关于衬砌形式, 根据现有工程经验选用钢筋混凝土平板型管片。

地铁盾构隧道管片衬砌环宽度一般在1 200～1 500 mm之间。环宽越大, 隧道结构的纵向刚度越大, 抗变形能力增强;接缝越少, 利于防水;连接件减少, 施工速度加快。但不便于管片制作、运输、拼装, 也不适用于小半径曲线的施工, 而管片环宽增大后会直接影响盾构机的灵敏度。本工程采用外径6 200 mm、内径5 500 mm、管片厚度350 mm、环宽1 200 mm的管片衬砌环。

采用6块模式, 即3块标准块 (A块) +2块邻接块 (B块) +1块封顶块 (K块) , 考虑管片拼装施工方便, 封顶块一般采用较小的体量。楔形衬砌环形式为标准环+左右转弯环, 管片间采用弯螺栓连接。

管片拼装方式主要有错缝拼装和通缝拼装, 错缝拼装能提高衬砌圆环的整体刚度, 且错缝拼装时纵、环缝呈丁字形相交, 而通缝拼装时呈十字相交, 在接缝防水上丁字缝较十字缝容易处理。但是, 错缝拼装弯矩大, 根据地勘资料计算的侧压力系数小, 对圆形结构的受力不利, 配筋量大, 需要结合工程检验地质参数的符合性以及考虑采用通缝拼装的可行性。

4.1.2盾构隧道防水与防腐

苏州盾构隧道管片混凝土的抗渗等级应≥P10, 衬砌管片外弧设置一道防水弹性密封垫, 弹性密封垫在管片张开量为5 mm时应能承受0.6 MPa的水压, 材质优先选用三元已丙橡胶。衬砌管片内弧侧预留嵌缝槽, 管片拼装完毕后在预留凹槽内采用密封胶进行嵌缝密封, 对每一个螺栓孔、注浆孔均设置密封垫圈。防水施工重点是做好管片接缝、隧道洞门、联络通道开洞的防水。

接缝外侧采用单道框形弹性密封垫, 密封垫以三元乙丙橡胶为材质, 断面为多孔特殊断面, 利用其特殊构造形式, 高压缩回弹止水。黏土地层采用三元已丙橡胶, 砂土土地层采用三元已丙橡胶和遇水膨胀橡胶嵌条复合型, 通过河、湖下时采用三元已丙橡胶和遇水膨胀橡胶面片复合型。接缝内侧采用嵌缝处理, 嵌缝材料为特殊齿形嵌缝条与遇水膨胀橡胶腻子。

盾构隧道与联络通道接口是防水的重点之一, 联络通道按全包防水做法进行处理, 在联络通道的两端接口部位采用背贴式止水带和预埋注浆管的方法进行刚柔过渡防水处理。盾构工作井或车站端头井与隧道接口防水是另一个重点。

由于地下水对混凝土结构没有腐蚀性, 防腐措施主要是对衬砌连接件、外露件进行浸锌或锌基络酸盐镀膜处理, 以防止连接件、预埋件的锈蚀。

4.2附属结构设计

4.2.1联络通道及电缆竖井设计

在区间最低点设一排水泵房, 与联络通道合建。同时为满足附近主变电所电缆接入地铁线路的需要, 将联络通道、泵房与电缆竖井合建, 把高压电缆引入地下。

联络通道的地层加固方法有地面旋喷或搅拌桩加固法、冻结法、注浆法、顶管法等。由于苏州轨道交通1号线联络通道基本位于粉土粉砂层和粉质黏土层中, 为保证加固效果, 防止管片与加固体之间涌水、涌沙, 联络通道均采用冻结法进行地层加固。该区间联络通道与电缆竖井合建, 不利于采用冻结法加固。经综合考虑和多方案比较, 采用地面三轴搅拌桩配合降水井加固, 同时在加固体外侧施做1圈三轴搅拌桩止水帷幕。联络通道、电缆竖井地面加固平面图见图2。联络通道及电缆竖井结构剖面图见图3。

联络通道处特殊衬砌环采用左右线隧道各2环混凝土管片和钢管片组合的衬砌环, 钢管片方便联络通道开洞处的拆除。

经过地层加固后自地面采用矿山法开挖电缆竖井, 边开挖边进行初期支护, 开挖至底部后向两侧开挖联络通道, 初期支护完成后进行钢管片拆除, 最后进行防水和二次衬砌的施工。

4.2.2端头加固

端头加固采取以下通用做法。

盾构始发端地基加固长度为9 m, 盾构到达端加固长度为8 m。搅拌桩采用ϕ850 mm@600 mm三轴搅拌桩, 加固体沿隧道线路方向分A、B区, A区搅拌桩水泥掺入量建议取20%, B区搅拌桩水泥掺入量建议取15%。旋喷桩采用ϕ800 mm@600 mm双管旋喷桩。

在端头井加固范围外应施做至少3口降水井备用。在盾构始发或达到前在洞门打 “米”字形探孔以核实旋喷桩的加固效果, 若出现探孔漏水、漏沙现象, 应及时开启备用降水井降水至盾构中心部位以下, 以确保盾构始发或到达时不发生涌水、涌沙。

4.3建构筑物保护

本区间由于线路自南北向转向东西向, 造成以350 m小半径侧穿或下穿多幢建筑物。采取盾构洞内同步注浆、及时二次注浆和地面袖阀管注浆相结合的办法对建筑物进行保护。

在盾构推进至建筑物影响范围之前对建筑物周边进行预埋注浆管, 并根据监测情况及时注浆。通过盾构施工的实际监测情况, 通过控制正面土压力、同步注浆等盾构施工参数, 盾构顺利安全地通过建筑物, 未造成建筑物裂缝及影响其正常使用等情况的发生。通过地表监测点反映, 地表沉降量均在-10 mm～+5 mm以内。具体地面监测典型断面见图4～图5。

轨道交通区间隧道防水施工技术研究 第4篇

施工过程中,如何才能达到设计要求,真正做到不渗不漏,是施工单位必须研究解决的课题。鉴于此,中铁隧道集团一处有限公司在重庆轨道交通三号线八标段火车客站—龙头寺站、龙头寺站—设计终点区间隧道施工过程中,大胆探索,努力钻研,总结出一套适合市政工程防水施工的措施,达到了不渗不漏,满足了设计目标。

1 工程概况

重庆轨道交通三号线一期工程八标段共有两座区间隧道,火车客站—龙头寺站区间隧道全长587.441 m,龙头寺站—设计终点区间隧道全长420.211 m。隧道断面变化形式多样,两区间隧道共有12种不同衬砌断面类型,且均为浅埋隧道。火龙区间隧道右侧毗邻天宫殿三八水库,地下水裂隙发育;洞顶覆土为农田,地表水量较为丰富,造成隧道开挖过水库段有大面积的渗漏水及少量涌水出现。龙终区间隧道纵向穿越两处鱼塘及一排水涵洞,地下水裂隙发育,存在较大面积渗水及滴水。

2 渗水产生的原因及治理方法

主体结构施工完成的隧道,一般来讲渗水主要出现在两个方面:1)衬砌施工先施作边基,再根据台车长度逐模进行混凝土浇筑,不同围岩类型、不同断面类型衬砌必须断开,这样不可避免的会存在多处混凝土二次结合的部位,我们通常称之为施工缝、变形缝等,这一施工缝隙易于发生渗水;2)衬砌结构混凝土施工过程中,振捣不密实造成的蜂窝、麻面,泵送不到位造成的背后空洞等,这样势必造成混凝土自身的防水性能被削弱从而导致发生渗水。

根据重庆市轨道交通较新线试用版施工技术规范,对隧道渗漏水的防治是按照“以防为主、疏排相结合,因地制宜,综合治理”的原则,施工中严格按照设计,同时根据现场初期支护结构实际渗漏水情况,动态进行防水施工。首当其冲要在防水上下功夫:1)要做好衬砌内防水结构;2)防各种“缝”的漏水;3)加强隧道衬砌混凝土本身的自防水性能,即防止衬砌出现蜂窝、麻面、空洞等现象,提高混凝土的密实度,使其抗渗性能能够真正得到发挥。

3 施工控制措施

3.1 优化爆破方案,提高爆破施工效果

隧道开挖主要采取钻爆方式进行开挖,开挖过程中遵循“短进尺、弱爆破”,尽量减少对围岩的扰动,爆破震动帧数控制在2 cm/s以内;针对不同围岩情况,采用不同的爆破方法,控制好隧道超欠挖。做好这两个方面对防水有两大好处:1)对围岩扰动小,降低了围岩裂缝出现的几率,也就可以减少围岩裂隙水的出现;2)开挖轮廓圆顺,初期支护喷混凝土面也圆顺,减少了凸兀不平的尖锐岩面(喷射混凝土面)对防水层的刺穿。通过采取了以上措施,火龙、龙终区间隧道岩面开挖超欠挖控制较好,喷混凝土岩面平顺,为下一步防水卷材的铺设打下了一个良好的基础。因此,提高爆破施工效果,尽量减少爆破震动对围岩的扰动,减少围岩裂隙、裂纹是隧道防水需要把握的第一道关口。

3.2 严格施作内防水系统,确保排水畅通

1)严把原材料质量关,严格执行抽样送检制度,确保产品合格。2)在防水卷材铺设之前,将初期支护施工中留在喷混凝土表面外的锚杆钢筋头,施工中用于挂设风水管道、电缆等植入的钢筋全部予以割除,对喷混凝土岩面部分存在较大凸起的周边用砂浆予以抹平,使防水卷材能够得以在平顺的岩面进行铺设。3)防水卷材采用新型的由无纺布缓冲层、防水板及高分子自粘性橡胶沥青组合而成的复合型防水卷材。为有效的保护防水卷材,采用无钉法进行铺设,搭接宽度15 cm;防水卷材的铺设适当预留松铺系数,避免因铺设过紧造成混凝土浇筑时胀破防水卷材。4)环向盲管采用ϕ75单壁双波纹打孔波纹管,纵向排水盲管采用ϕ116单壁双波纹打孔波纹管,盲管安装牢固,确保混凝土灌注过程中不偏位。纵环向排水管采用塑料三通进行连接,三通连接处外包无纺布;原设计全包防水未考虑横向排水管将衬砌背后渗水引入排水边沟,我部依据多年施工经验,并结合现场实际情况,在渗水量较大部位增设横向排水管,无纺布进行包裹,确保管内通畅,将衬砌背后渗水引入排水边沟。

3.3 施工缝、变形缝的防水

3.3.1 施工缝防水措施

施工缝防水不再采用原隧道施工经常使用的遇水膨胀止水条,取而代之的是新型工艺:单组分遇水膨胀密封胶+可全断面出浆的注浆管组合使用。注浆管6 m长一根,搭接环向布设,每处接头预留注浆孔至衬砌内,主体结构完工后如遇有渗水出现即通过注浆孔向整个施工缝进行注浆止水,如图1所示。

3.3.2 变形缝防水措施

变形缝防水采用背贴式橡胶止水带+中埋式钢边橡胶止水带+不锈钢接水盒的组合方式。背贴式止水带紧贴初支岩面进行布置;钢边止水带自重较大,且安装位置要求严格,施工中尤其注重对其安装的控制,使用ϕ6.5钢筋加工成卡环来固定钢边止水带的位置,卡环与周边钢筋连接牢固,确保其居中的准确性;衬砌内轮廓面设1 mm厚不锈钢板接水盒,同注浆管一样,接水盒起的作用也是预防今后如果变形缝出现渗漏水,可以通过接水盒排至隧道排水边沟中,如图2所示。

3.3.3 衬砌连拱段防水措施

c1,f1型断面出入线隧道分别与下行线、上行线隧道形成连拱隧道,这样致使连拱部位形成一个深V字形,如果照常紧贴初支铺设防水卷材,势必造成防水卷材褶皱严重,混凝土浇筑过程中极易将防水卷材挤压破坏,给今后的防水带来极大的隐患。考虑到此薄弱环节,我项目采取在深V字形部位,填充防水砂浆层,在增强了防水的同时,也使防水卷材能够以一个较平顺的方式进行铺设,如图3所示。

3.4 混凝土的自防水

1)轨道交通建设结构物的混凝土施工均由业主招标确定的商品混凝土生产厂家进行供应,施工过程中做好进场商品混凝土的检验,检验其坍落度、和易性,坍落度控制在16 cm～18 cm,入模温度不能超过28 ℃,重庆夏季炎热,商品混凝土路程较远,水分易蒸发,在施工现场可根据实际情况通过适量添加液体减水剂对坍落度予以调整,使混凝土能够顺利的进行输送,坚决不允许通过加水来进行坍落度调整。对不能满足设计要求的混凝土坚决予以退回。2)初期支护施工完成后,利用全站仪对整个初期支护断面进行断面测量,明确初支超欠情况,对测量结果显示存在侵入衬砌结构的部位,必须立即做出处理,确保衬砌厚度不受影响。保证混凝土衬砌厚度是提高抗渗性能的根本措施之一。3)在泵送混凝土的过程中,衬砌台车应就位稳固,不能因输送泵的振动影响衬砌台车的稳定。混凝土灌注过程中安排专人进行值守,确保整个灌注过程模板的稳固。混凝土表面蜂窝、麻面及背后空洞的消除将大大提高混凝土自身的抗渗性能。

4 结语

通过采取一系列有效的管理及施工技术的控制措施,我项目所施工的两区间隧道防水取得了很好的效果,未出现一处渗漏水,完全满足了业主及设计的要求,得到了较高的评价。防水施工要做得好必须从领导层至作业层均高度重视,合理的设计、施工现场的管理及技术措施的采取三者齐抓,缺一不可,这样隧道的施工质量才能得到提高,才能满足轨道交通百年工程的需要。

参考文献

[1]陈传德.公路隧道防排水施工技术[J].公路交通技术,2001(2):26-27.

[2]丁宇坤.防水型隧道防排水工程措施的研究[D].成都:西南交通大学,2006.

[3]金成军.关于铁路隧道防水的施工技术探讨[J].山西建筑,2009,35(2):327-328.

轨道交通站区间隧道中间井施工技术 第5篇

上海轨道交通10号线龙柏新村站龙溪路站区间隧道,为了满足区间隧道的人防要求而设置了中间井,成为上、下行线路的联络通道。中间井位于闵行区延安西路、程家桥路交叉口西南角。基坑西南侧是上海实业马利画材有限公司的2层厂房,离基坑最近距离为5.5 m;北侧是延安西路及高架桥,延安西路高架桥路幅宽度为25 m,为双向3车道,10 m7 m高架桥承台的桩基为方桩,桩底标高为-22.5 m,基坑距离承台约26 m,距离延安西路高架桥投影线约为18 m(见图1)。

中间井为地下两层结构,围护结构采用1.2 m厚地下连续墙,成槽深度为61 m,墙趾插入(8)2层粉质黏土与粉性土互层,接头采用十字钢板形式。

基坑平面基本为一梯形,平面外包尺寸为18.324 m(17.721 m)15.06 m,开挖深度为36.596 m。自上而下设7道混凝土支撑及1道双榀准609 mm钢管支撑(见图2)。

2 工程地质及水文

1)本场区地貌类型单一,位于上海地区正常沉积区内,属长江三角洲下游的滨海平原,地势平坦。经勘察实测,本场地85.55 m深度范围内,按成因类型、土层结构及其性状特征可划分为9层,各土层分布稳定,力学性质见表1。

2)场区浅部地下水属潜水类型,补给来源主要为大气降水与地表径流,水位动态为气象型。微承压水分布于(5)2砂质粉土夹粉质黏土层中,顶板埋深为23.2～24.2 m、顶板标高为-19.23～-19.55 m。承压水分布于(7)1黏质粉土层、(7)2粉细砂层及(9)粉细砂层中。(7)层为第一承压含水层,顶板埋深为30.0～30.8 m、标高为-26.03～-26.15 m,水头埋深为地表下8.57 m;(9)层为第二承压含水层,顶板埋深为68.8～71.3 m、标高为-64.83～-66.65 m。两承压水水头埋深一般在3～11 m,且呈幅度不等的周期性变化。

3 中间井施工技术

3.1 成槽设备选取

中间井地下连续墙厚1.2 m,深61 m,穿越(7)号土层进入(8)号土层约15 m,穿越该两层土达30.5 m。其中穿越(7)2粉细砂层约13 m。该层土质非常坚硬,标贯最高击数达40击,若采用常规液压抓斗工法施工,则闭斗抓土时会存在严重的斗体上浮现象,且成槽工效低下;必须选择德国利勃海尔HS855HD型成槽机进行开挖作业,以保证成槽效率,通过提高施工速度,可减少槽孔暴露时间、保证槽孔稳定。

3.2 采用钻孔辅助成槽工艺

针对穿越(7)、(8)土层较厚的区域,采取在反力箱的位置钻先导孔的技术措施。通过钻孔,可使液压抓斗的斗齿直接伸入孔内进行成槽,从而提高地下连续墙的成槽效率,并可确保成槽端头的垂直度要求。

钻先导孔选用GPS20型钻机正循环钻进,反循环清孔;反循环清孔时,要求将孔内泥浆全部置换成膨润土泥浆。钻进深度同地下连续墙深度,钻孔孔径为1.2 m,垂直度控制在1/500。

3.3 导墙处加设钢筋混凝土支撑

中间井的井内尺寸为15.843 m12.66 m,由于导墙的施工,将井内部与周围土体隔开,使井内部形成了“孤岛”,很不稳定,无论是重型设备行走、停置或者液压千斤顶顶拔反力箱时,“孤岛”都有可能发生沉降,给工程施工带来不利影响。因此,在导墙处加设钢筋混凝土支撑,见图3。钢筋混凝土支撑要根据施工顺序,设置在接头装置的外侧,既可以避免在成槽时挖掉支撑;又可以保证在顶拔反力箱过程中,导墙能够更稳定。

3.4 分阶段施工地下连续墙

为增加“孤岛”的稳定,采取分阶段施工地下连续墙的方法。在施工一边的地下连续墙时,另一边先用钢筋混凝土板将导墙两侧的路面连接起来;当一边的地下连续墙施工完成后,即该边地下连续墙混凝土进入导墙,将导墙和两边路面进行了连接,然后,再凿除另一边连接的钢筋混凝土板,并开始施工该侧的地下连续墙。

3.5 缩短槽段分幅

原设计地下连续墙分幅为4.25 m,转角位置最大达到了5.85 m。为了加快地下连续墙的施工速度、确保周边环境安全及有利于钢笼的起吊安全,故将先行幅幅宽改为2.3 m,其他分幅宽度在3.0～4.6 m宽度不等,由原有的14幅改为18幅(见图4)。通过缩短分幅,一方面,可有效利用槽段开挖后形成的土拱效应,减少槽壁坍方;另一方面,因分幅缩短,各道工序施工时间也相应缩短,有利于成槽的稳定,确保施工质量。

3.6 新型复合钠基膨润土泥浆

地下连续墙成槽深度达61 m,虽上部土层没有流变型砂质粉土,但地面以下30 m就进入(7)层土(该层土的硬度N值高),成槽困难,又容易径缩;因地下墙深,各道工序施工时间长,造成槽孔长时间暴露,容易引起沉碴增厚和槽段失稳等问题。

由于常规泥浆在地下连续墙施工中,尤其是在超深地下连续墙施工中,护壁性能、携碴能力、稳定性、回收处理等方面存在不足,因此,选用新型的复合钠基膨润土(优钻100)泥浆。该膨润土是一种高造浆率、添加特制聚合物的200目钠基膨润土,适合于各种土层。泥浆的性能指标见表2。

3.7 地下连续墙接头形式

地下连续墙接头采用十字止水钢板接头形式(见图5)。

由于基坑开挖到30 m深度,开始进入(7)1、(7)2层,一旦发生围护接缝渗漏水的险情,要进行堵漏极其困难,将对基坑安全和周边环境带来致命的影响。因此,对十字止水钢板接头施工进行了优化,即十字钢板和钢筋笼制作为整体进行起吊、沉放形式,确保地下连续墙接头质量。由于十字钢板存在,故使浇灌时的混凝土不和接头装置直接接触,确保反力箱安全起拔;十字钢板中间的止水板伸出的长度达50 cm,水的渗流曲线长,止水效果大大增加,提高了基坑开挖的安全度。

3.8 接头防渗处理

槽段超深,虽反力箱直接保护十字止水钢板,但超长反力箱和十字钢板很难完全紧密贴合,在浇灌混凝土的过程中,往往混凝土砂浆从反力箱和十字钢板夹缝内进入,与土体、石子混合、结牢,地下连续墙接头就形成了夹泥,成为基坑开挖后渗漏水的渠道。清除接头夹泥的措施有:

1)拔出反力箱后,立即紧贴十字钢板成槽,然后装上特制的液压抓斗铲刀,铲除十字钢板两仓混合附着物。

2)加强清孔力度,将含砂量多的泥浆抽除,降低泥浆中的含砂量。

3)保持泥浆黏度>30 s,使砂能较长时间悬浮在泥浆中,避免在浇灌混凝土过程中大量沉淀流向接头处,影响混凝土浇灌速度。

4)在泥浆系统中设置泥浆分离系统,回收泥浆均需通过泥浆分离系统中的震动筛和旋流器,将小颗粒的粉土分离出来,使回收分离后的泥浆含砂量<4%。回收除砂后的泥浆,经循环池调整成可使用泥浆。

4 渗漏处理

4.1 漏水情况

在超深地下连续墙施工中,虽然采取了多种技术措施,但当基坑开挖至第七道钢筋混凝土支撑下3 m处(距离地面约33 m深)时,在X-5、X-6地下连续墙接缝处突然出现漏水情况,且夹带大量泥沙。现场对漏水处马上进行封堵,却未见成效,后采取了回填土及回灌水措施。

4.2 钻孔取芯

由于发生漏水时水量过大,且无法准确把握漏水点的位置,为准确掌握漏水原因,并摸清漏点位置,用XY-4岩芯钻机在X-5、X-6幅各设置取芯孔(见图6,取芯深度分别为50、37.5 m),以进一步了解地下连续墙混凝土浇筑情况。取芯结果为:X-6孔芯样完整,整孔混凝土密实;X-5孔36 m以上部分芯样较完整,24～26 m段局部混凝土较疏松,36～48 m段有明显空洞,36～37 m芯样明显夹泥,37～48 m段没有取到芯样,48～50 m段未取到完整岩芯,但根据钻孔进尺速度判断,该段混凝土比较完整。

4.3 接缝加固

在地下连续墙X-5、X-6幅接缝部位进行准1 500 mm双高压旋喷桩加固(见图7),加固深度为28～53 m,其中1根直接布置在X-5幅的取芯孔位置,以修补混凝土缺陷;另10根呈半圆形布置,一方面用来止水,另一方面可以形成重力式挡土墙,抵抗水土压力;为预防其他幅接缝存在缺陷,考虑到东西两侧存在盾构进出洞加固区,故对南北两侧每幅地下连续墙接缝位置(除X-5,X-6地下连续墙接缝)各设2根旋喷桩加固,加固深度为28～50 m,地面至28m处以浆液填充。

4.4 井点降水

鉴于盾构进出洞加固区的旋喷桩仅为39 m,故基坑东西两侧地下连续墙接缝无法再采用双高压旋喷桩进行处理,只能采取设置降水井抽降(7)2层水的方案。设置在基坑外的4口降水井深度为47 m,在-29.5～-41.5 m范围内设置滤管,底部1 m设置沉淀管。

由于地下连续墙接缝不存在直接的水力沟通,开挖至30 m深度时,是不需要抽降坑外承压水的。在进行30 m至基坑底之间的土方开挖过程中,对存在轻微渗水位置,采取封钢板、快速水泥封堵、引流等措施;如果出现漏水情况,应立即开启降压井,以降低该土层的水头,同时采取坑内、坑外封堵措施。

5 结语

暗挖轨道交通隧道 第6篇

关键词：轨道交通区间隧道,结构渗水,速效堵漏剂,止水带,环氧树脂灌浆材料

1 工程概况

穗莞深城际轨道交通SZH-2标太平隧道沙厚区间, 西起过渡段, 东至厚街站, 总长约2 215 m, 基础埋深4~9 m, 区间隧道基本在菜地、鱼塘、灌渠下敷设, 采用矿山法施工。

隧道初期支护拱墙和仰拱均采用C25喷射混凝土, 厚度均为30 cm;二次衬砌拱墙和仰拱均采用C40、P8防水混凝土, 其中拱墙厚度45 cm, 仰拱厚度50 cm。

2 渗漏分析

2.1 现状

经检查发现, 太平隧道沙厚区间二衬施工后, 在DK40+761至DK40+960段, 结构出现多处渗水。渗水按部位不同可分为:环纵向施工缝渗漏、混凝土渗漏和伸缩变形缝渗漏。

2.2 渗漏特点

1) 渗水量小, 渗水无压力, 水量主要由地表补给, 混凝土表面有湿渍、无明水。

2) 渗水主要由于施工过程控制不当造成, 且多发生在水平纵向施工缝处。

3) 渗水形式以点渗、线渗居多。

2.3 原因分析

太平隧道DK40+761至DK40+960段主体结构渗水是由多方面因素造成的, 具体分析如下:

1) 二次衬砌拱墙与二次衬砌仰拱是分开浇筑的, 拱墙与仰拱纵向施工缝处凿毛不彻底。

2) 拱墙与拱墙间环向施工缝处凿毛不彻底。

3) 在拱墙混凝土浇筑过程中, 由于二衬钢筋过密, 致使振捣不充分, 导致施工缝处混凝土存在蜂窝或不密实。

4) 结构环向伸缩缝处防水层施工出现问题, 导致渗漏。

在上述因素的共同作用下, 水头压力水渗出了混凝土表面, 造成结构表面出现渗水湿渍。

3 渗漏处理方案

本区间隧道渗漏主要发生在矮边墙分缝处以及附近的混凝土面, 施工缝渗水主要由于凿毛不到位、振捣不密实所致。这类渗水裂隙较多, 主要采取注浆工艺, 通过压浆来填满混凝土间的缝隙。

混凝土表面渗水主要由振捣不充分引起, 出现墙面点渗、线渗和面渗这三种渗漏现象。此种情况, 点渗采用速效堵漏剂封堵, 线渗和面渗采用注浆和速效堵漏剂封堵相结合的施工方法。

变形缝、环向施工缝渗水是由施工过程止水带错位、扭曲引起的, 形成的渗水带往往是一条长长的裂隙, 处理时主要采用灌浆填补裂隙。根据实际情况, 还可采取在混凝土结构安装新止水带的方法, 与原止水带形成双道防水体系。

渗漏治理总体原则为:采用堵漏、注浆、不引流相结合的方法, 同时在施工过程中不得破坏既有的防水层。

4 堵漏施工工艺

4.1 速效堵漏剂堵漏

速效堵漏剂堵漏主要应用于点渗和无压渗水的情况, 混凝土表面的小范围渗水都可采用此法。这种方法简便、易操作, 堵漏效果好。

4.1.1 施工工艺流程

施工准备找出渗漏点的位置仔细观察并做好记录安放材料漏水处切槽清理 (洗净、吹干) 配制堵漏剂填补切槽并压实修复混凝土表面洒水养护至少7 d。

4.1.2 施工要点

1) 基面处理:将衬砌渗漏处表面的浮浆、灰渣、污渍等清理干净, 用干抹布吸干混凝土表面的水渍, 然后立即在漏水部位均匀撒一层干水泥粉, 逐渐出现水点或水线的地方即为出水点, 在混凝土表面做好对应的标识。

2) 切槽:沿衬砌渗漏线 (点) , 在需要设置预埋注浆管的位置, 用切割机或凿子切缝, 缝宽约3 cm、深3~5 cm, 长度大于渗水点处外边缘 (两端) 各20 cm, 以达到封闭材料所需的基面要求为准。若有蜂窝部位, 根据面积大小凿除混凝土表层, 深度最浅需3cm。图1为施工缝渗水切槽处理示意图。

3) 洗槽:凿槽后, 清除混凝土表面的浮渣、灰尘、油污等, 再用水或溶剂等冲洗干净。

4) 吹缝:用空压机压气吹风, 吹干净基面的水、溶剂、灰尘等。

5) 堵漏施工:浮渣处理完成后采用901速效堵漏剂进行堵漏 (初凝时间不大于15 min) 。堵漏剂在拌制时加入堵漏剂质量25%的水, 充分搅拌2 min, 使堵漏剂呈胶塑状浆体, 然后静置约5 min。切槽缝无慢渗水时, 可将拌制好的堵漏剂压实封堵到槽缝中;若有慢渗水, 可等堵漏剂表面发干、塑性减小、手触摸有微热感时, 将堵漏剂手搓成条状挤压进切缝中。

6) 养护:封堵完成检查无渗水时, 及时修复和养护, 洒水养护不少于7 d。

4.2 环氧树脂浆液堵漏

一般传统堵漏的方法, 是将裂缝或漏水处凿开, 进行表面堵漏, 但结果往往是堵住这里, 那里又开始渗漏了 (图2) 。此时, 可采取环氧树脂浆液堵水。

改性环氧树脂浆液具有优异的渗透性能和良好的粘结性能。根据这一特点, 可以用压力灌浆法将改性环氧树脂浆液压入混凝土裂缝内起粘合作用, 对多孔隙密集砂层及松散混凝土进行加固, 从而阻止水从混凝土缺陷处渗漏, 以使建筑物达到原先的设计要求 (适用于无压渗水及有压渗水段) 。灌浆根据压力和速度, 可分为高压快速灌浆法和低压慢速灌浆法。

4.2.1 施工工艺流程

施工准备找出渗漏点的位置仔细观察并做好记录安放材料漏水处进行钻孔清理 (洗净、吹干) 埋设灌浆嘴调制环氧灌浆材料用高压灌浆机灌浆恒压换孔灌浆直至一条缝全部灌完切除灌浆嘴修复混凝土表面。

4.2.2 施工要点

1) 表面处理

将衬砌渗漏处表面的浮浆、灰渣、污渍清理干净, 用干抹布吸干混凝土表面水渍, 然后立即在漏水部位均匀撒一层干水泥粉, 逐渐出现水点或水线处即为出水点, 在混凝土表面做好对应的标识。清理干净需要施工的区域, 凿除混凝土表面析出物, 确保表面干净、润湿。

2) 埋设注浆嘴

(1) 布置:沿渗漏点、线的走向, 详细检查和分析渗漏情况, 合理确定注浆嘴的位置及间距。不规则裂缝采用斜缝埋嘴注浆法, 施工缝、变形缝采用骑缝埋嘴注浆法, 在裂缝分岔处、交叉处也需要埋置注浆嘴。注浆孔布置见图3。

(2) 钻孔:使用电锤等钻孔工具沿裂缝两侧钻孔, 钻头直径与注浆嘴 (止水针头) 直径一致, 钻孔角度宜45°, 钻孔深度结构厚度的2/3, 钻孔必须穿过裂缝, 但不得将结构打穿 (壁后灌浆除外) , 钻孔与裂缝间距结构厚度的一半, 钻孔间距20~30 cm。

(3) 埋嘴:在钻好的孔内安装灌浆嘴 (又称止水针头) , 并用专用内六角扳手拧紧, 使灌浆嘴周围与钻孔之间无空隙、不漏水。

(4) 洗缝:用高压清洗机以6 MPa的压力向灌浆嘴内注入洁净水, 观察出水点情况, 并将缝内粉尘清洗干净。

(5) 封缝:将洗缝时出现渗水的裂缝表面用水泥基渗透结晶型防水涂料进行封闭处理, 目的是在灌浆时不跑浆;封缝时要注意将封缝表面尽量抹平, 做到不影响美观。

(6) 试缝:用溶剂或水、空气, 向灌浆嘴内试压, 观察封缝的效果。如果缝边出现渗漏, 要用粘合剂进行修补, 直至缝完全封闭为止。

3) 注浆施工

(1) 浆液:采用环氧树脂材料配制浆液, 根据现场工作量的多少、缝的大小调配环氧树脂浆液。调配时浆液会产生热量, 待温度降低后方可使用, 浆液要求当天用完。

(2) 灌浆压力:区间衬砌渗水大多为无压渗水, 可采用低压慢速灌浆法, 压力不需要过大, 根据现场试压确定, 一般控制在0.5 MPa左右。

(3) 注浆顺序:立面灌浆由下向上进行, 平面可从一端开始、单孔逐一连续进行, 灌浆由里到外、逐级封闭, 以保证被灌裂缝和空隙处充填密实。

(4) 注浆施工:注浆嘴埋设完毕并且封缝符合要求后, 使用高压灌浆机向灌浆孔内灌注环氧树脂浆液, 浆液的固化时间一般调节在24 h左右, 可以安装控制阀来调节压浆时间和压浆量。

(5) 单嘴注浆结束标准:从下至上逐级封闭时, 结束每孔灌浆前都需恒压一段时间, 使浆液能在一定压力下进行渗透。恒压10 min、压力表变化不大或相邻孔开始出浆后, 保持压力3~5 min, 即可停止该孔灌浆, 改注相邻灌浆孔。

(6) 效果检查:待完成灌浆并且浆液完全固化, 需检查注浆处的渗漏水情况, 若出现渗漏水现象, 还需进行修补, 直至完全无漏水为止。

(7) 拆嘴封口:所堵漏区域不再渗水, 灌浆达到要求后, 割除外露的灌浆嘴, 并用水泥基渗透结晶型防水涂料进行灌浆口的修补、封口。

(8) 对已完成灌浆的裂缝, 待浆液完全固化后, 可对表面进行修复, 清理干净已固化的溢出的浆液, 并将其表面修平。

(9) 定期对灌浆处渗漏水情况进行检查, 出现漏水则需进行修补, 直至完全无渗漏为止。

4.3 安装新止水带

环向施工缝、伸缩缝的渗水裂缝较长、较宽, 水量较大时, 采用速效堵漏剂和灌浆进行堵漏, 效果不是很明显, 此时可在原混凝土体上凿出一个止水带预埋槽, 用环氧树脂材料粘贴和螺栓铆固共同固定止水带。图4为设计变形缝、环向缝结构, 图5为施工缝渗漏处理示意图。

安装新止水带的施工要点如下:

1) 将渗水裂缝两侧的混凝土各凿出一道20 cm宽、10 cm深的凹槽, 并将表面用高压水枪冲洗干净, 用1∶2水泥砂浆将凹槽表面找平, 厚度不小于2 cm。

2) 待水泥砂浆强度达到50%左右时, 按钢带 (δ=5 mm、B=50 mm) 预留螺栓孔的位置, 钻出Φ10膨胀螺丝孔。

3) 配制缓凝型环氧树脂材料, 涂刷于砂浆表面, 用于粘贴橡胶止水带。

4) 安装止水带及钢压条, 用膨胀螺栓压紧钢压条, 以保证止水带与粘结面结合紧密。

5) 用同标号的细石混凝土补平墙体, 养护7 d后, 再向缝内灌注双组分聚硫密封胶。

6) 所配制的环氧树脂材料为缓凝型, 在膨胀螺栓压紧钢压条之前不能凝固, 止水带的安装也要平整顺直, 以保证粘结质量。

7) 对于施工完后发现止水带错位的环向缝、伸缩缝, 采用以上方法, 一方面可避免对原止水带处混凝土全部凿除后重浇而形成的施工缝漏水, 另一方面, 利用粘贴和铆固的双重作用, 使止水带与混凝土面紧密结合, 减少了渗水通道, 而且新增的止水带和原有止水带又能共同形成双层止水的效果, 是一种有效的漏水处理措施。

4.4 施工注意事项和安全措施

1) 注浆过程中要始终注意观察注浆压力和输浆管的变化。若压力骤增、注浆量减少, 多为管路堵塞或被注物不畅;若压力升不上去、进浆量较大, 应检查浆液黏度和凝固时间。

2) 注浆过程中出现跑浆、冒浆, 多为封闭不严所致, 出现此种情况应停止注浆, 重做封闭工作。

3) 注浆时注浆管附近严禁站人, 以防爆管、脱管伤人。

4) 施工过程中应戴好防护手套、护目镜, 避免皮肤直接接触堵漏剂。万一皮肤沾染堵漏剂, 要及时清洗干净;施工后充分洗手和漱口。

5) 堵漏剂为溶剂性材料, 施工时必须注意通风及远离火源;材料固化前, 施工区周围不得使用明火。施工现场应备有粉末灭火器和消防设备, 确定防火措施, 标注防火标志。

6) 对易燃易爆的危险物品应严加保护, 所有溶剂必须用密封容器包装。

7) 使用手持式电动设备时, 必须装有漏电保护器, 操作时必须戴绝缘手套。

4.5 堵漏施工外观要求

堵漏工作完成后, 应做到基面无渗水, 手触基面无水迹, 表面凿出部分修复平整。混凝土外观色差要基本一致, 若出现较大色差, 应采取以下处理措施:对其表面用砂轮机或砂纸进行全面打磨, 并用清水冲洗, 干燥后涂刷普通水泥浆, 涂刮方向同灌浆条带的长度方向, 且须一次涂刮完成, 自然干燥72 h后, 用砂纸进行整个表面的细部打磨并使表面光滑平整。

5 渗漏预防措施

1) 确保初期支护防水效果。喷射混凝土厚度、密实度要满足要求, 无空洞等现象;若初支完成后出现大量渗水, 应先进行注浆处理, 保证初支无渗水或初支面仅有湿渍无明水, 从而保证二衬结构的防水压力较小。

2) 确保所有焊缝焊点达到要求, 对于防水板破损的部位应及时修补, 形成有效的封闭隔离措施。

3) 加强施工缝处理, 环向及水平施工缝处混凝土凿毛必须凿至新鲜混凝土面的80%以上, 使混凝土与其上混凝土面充分胶结在一起。

4) 加强混凝土振捣, 混凝土施工中的振捣必须到位, 采用12台附着式振捣器和插入式振捣棒相配合, 使混凝土密实度达到抗渗的要求。

5) 拱墙浇筑时, 环向止水带需要加固牢靠;安排专人控制下料、振捣, 发现错位, 及时调整止水带, 防止止水带移位。