一、工程概况
1.松山路站~陵西站区间设计起讫里程为K0+606.7~K1+875.100,全长1268.4m,为单洞单线圆形断面,采用盾构法施工,线间距13~50m,区间线路纵呈"∨"型坡,隧道结构底最大埋深约30.12m(覆土厚度24.12m)、最小埋深14.98m(覆土厚度9.28m),区间隧道在设计里程K1+108~K1+700范围下穿白山立交桥,白山立交桥上部结构为小跨径(18m)钢筋混凝土连续箱梁结构;基础为人工挖孔桩。
按照《地铁设计规范》第19.1.22条规定,本区间需设两座联络通道。且联络通道间距不得大于600米。这样2号联络通道就必然处于白山路立交桥长度范围内,无法躲避。为了减小对桥桩的不利影响,二号联络通道布置在两排桥桩之间。中心里程为K1+375.00, 此处为线路"∨"型坡的最低点因此与废水泵房合建,该联络通道结构长度44.26m,(为沈阳地铁1,2号线联络通道中最长的一条)断面宽度3.6m,高度7.0m,主要位于泥砾层中,结构最大埋深32.14m,覆土厚度25.14m,采用矿山法施工。联络通道与立交桥桥桩最小水平距离约7.0m,西边距离通道约7.0m有一座9层高混凝土框架结构的楼房;上方穿过的管线主要有路灯线、GD600×600线(埋深1.07m)、HS600(埋深3.92m)管线等。
2.地质情况
二号联络通道全部处于泥砾层中,其上部从上往下土层依次为1.524m厚杂填土层、9.131m厚粉质粘土层、4.236m厚中粗砂层、7.486m厚砾砂层和2.125m厚圆砾层,详见图3地质剖面图。
水文地质
场区地下水为潜水,二号联络通道处地面标高52.06m,地下水水位标高38.188m,水位埋深13.87m,结构底板标高19.917m,稳定水位线至结构底板18.27m。地下水主要赋存于浑河老扇冲洪积形成的砾砂、圆砾层中。
该场地地下水的补给主要是大气降水、地表人工河渠垂向渗透补给及浑河侧向渗透补给,地下水水位季节性变幅在0.50~2.00m,地下水的排泄主要为地下水向下游径流排泄和地下水人工开采。在枯水期地下水向浑河等地表水系的排泄,同时有少量的地面蒸发排泄。场地地下水径流条件良好,地下水流向基本是由东向西流,但由于市内有较多的人为开采,使得局部地下水流向有所变化。含水层渗透性强,渗透系数一般在50~110m/d之间,水力坡度约1‰左右。
二、工程难点
1. 联络通道长度较大,结构长度达到44.26m,主要是由于区间隧道为躲避白山路立交桥桥桩基础造成的。
2.地下水位较深,地下稳定水位线至结构底板的地下潜水深度达到了18.27m。
3.联络通道两侧的桥桩基础距离结构隧道外墙为7米。且桥桩上面的小跨径(18m)钢筋混凝土连续箱梁结构对不均匀沉降极为敏感,要求联络通道在施工过程中,造成的桩基沉降不能大于5毫米。
三、设计方案的比选
1.冻结法施工,由于本结构的长度较大,采用冻结法施工造价太高。且在施工完毕,解冻的过程中,造成的土体沉降能否控制在5毫米以内。是难于估算出来的。
2.旋喷加固法施工,即在联络通道范围内,采用咬合旋喷桩加固,从而达到止水的效果,保证暗挖在无水状态下施工。但通过实验数据发现,旋喷加固体。在地面30米以下时,强度较低,无法达到止水效果,但30米以上强度尚可。若采用旋喷加固法施工,是无法保证无水作业的。
3.降水法施工,由于地下稳定水位线至结构底板为18.27m。降水深度较大。且根据水利坡度线来看,降水范围也太广,降水周期也会很长,降水时泥沙的流失造成的沉降,无法保证在5毫米以内。
4. 旋喷加固+降水法施工
通过旋喷加固体钻芯取样实验,可以发现在地下30米以内的旋喷加固强度尚可。可以利用这点。在联络通道与桥桩之间打设高压旋喷桩,形成止水帷幕,人为减小降水影响半径,并约束立交桥桥桩周围土体,有效控制联络通道周边立交桥墩桩基础的沉降;同时减少基坑涌水量,增强降水效果,节约降水成本。二号联络通道止水帷幕在降水井外侧布置,采用三排φ550@400mm高压旋喷桩。止水帷幕距离联络通道两侧立交桥桥墩1.3m,距离左线隧道东侧4.0m。止水帷幕加固深度为地表向下40m,向上加固至地下水位线。止水帷幕采用高压旋喷咬合群桩,二重管工艺。利用工程钻机钻孔至设计加固的深度后,用高压泥浆泵,通过安装在钻杆(喷杆)杆端置于孔底的特殊喷嘴,向周围土体高压喷射固化浆液,同时钻杆(喷杆)以一定的速度边旋转边提升,高压射流使一定范围内的土体结构破坏,并强制与固化浆液混合,凝固后便在土体中形成具有一定性能的墙状水泥土止水帷幕。达到阻止泥沙的流失,保护桥桩的作用,在旋喷桩与联络通道之间布置降水井,局部降水的难度变小,周期变短,从而保证隧道在无水条件下施工。
四、施工中需注意的问题
1.降水存在的难点:
由于工程场地地下水丰富、水位(水头)高,停泵后水位恢复很快,因此降水期间必须确保抽水持续作业。一旦因供电系统发生故障不能持续供电,势必会造成停止抽水地下水位迅速恢复,对联络通道结构的稳定性产生严重影响。因此为确保工程降水作业正常进行,不能中断降水井的抽水用电,考虑采用备用电源问题。
2.潜水残留水处理:
由于受潜水含水层底板凹凸不平的影响,在局部粘性土夹层或潜水含水层底板处会出现渗水线,这部分水若处理不好将带出地层中大量细颗粒物质,使隧道土体扰动出现坍塌,引发安全事故。出现这种情况时,为了防止塌方,先放慢开挖速度,及时在富水区设盲管导流,并在底板挖水沟将水引至积水坑用水泵排走。导流管采用φ25mm塑料管,做成花管并缠80目尼龙纱网。排水沟宽300mm,深300mm,沟中填φ4-6mm砾石以防止水流将基坑底细颗粒物质带走造成基底土扰动。
3.施工监测
⑴联络通道结构的施工监测
联络通道施工监测频率表 表1
变形速度(mm)/天 |
测量断面距离开挖工作面距离 |
测量频率 |
>2 |
0~1B |
1~2次/天 |
1.0~1.5 |
1~2B |
1次/天 |
0.5~1.0 |
2~3B |
1次/2天 |
<1 |
>3B |
1次/7天 |
注:B为隧道开挖宽度。
⑵临近桥桩及建筑物及地下管线的监测。
重点是对联络通道两侧的桥桩基础沉降进行重点监测,
桥桩基础沉降监测表(截至2011年5月12日)
监测点 |
9-1 |
9-2 |
9-3 |
9-4 |
9-5 |
9-6 |
9-7 |
10-1 |
10-2 |
10-3 |
10-4 |
10-5 |
10-6 |
累计沉降值(mm) |
1.29 |
-0.93 |
-0.59 |
-0.89 |
-0.91 |
-0.75 |
-0.49 |
-0.84 |
-0.66 |
-0.89 |
-0.89 |
-0.63 |
-0.84 |
允许沉降值(mm) |
±5 |
±5 |
±5 |
±5 |
±5 |
±5 |
±5 |
±5 |
±5 |
±5 |
±5 |
±5 |
±5 |
结论:高压旋喷止水帷幕+降水法施工,人为减小降水影响半径,减少基坑涌水量,节约了降水成本。并有效的约束桥桩周围土体变形,达到了保护桥梁的效果。
参考文献:
[1] 地铁设计规范 (GB50157-2003)
[2] 白山路立交桥监测统计值。(中铁十八局)
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文章名称:
沈阳地铁二号线松陵区间2号联络通道设计
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