过铁路超浅埋大跨暗挖隧道施工技术

　　　　　　　　西部探矿工程seriesNo.97

2004年第6期WEST-CHINAEXPLORATIONENGINEERINGJun.2004

文章编号:1004—5716(2004)06—0090—02中图分类号:U455　文献标识码:B

过铁路超浅埋大跨暗挖隧道施工技术

彭振华,李代军

(中铁隧道集团,河南洛阳471002)

摘　要:杭州路隧道过沪杭铁路段的施工具有环境复杂、超浅埋超近距、大跨等特点,主要介绍本段浅埋暗挖隧道的施工方法,对类似的工程具有一定的借鉴意义。关键词:隧道;浅埋暗挖;施工

1　工程概况

复合式衬砌结构。以喷射钢纤维混凝土、钢架及锚杆为初期支护,模筑C30防水钢筋混凝土为二次衬砌。

4　隧道施工技术

杭州市路—新安江路连接线工程是杭州市西湖东进的重要配套工程,其中穿越沪杭铁路暗挖隧道起讫里程为K0+

629.4～670,左右两侧为明挖,隧道的线路与沪杭铁路呈80°夹

由于隧道距洞顶铁路地表<6m,为了确保隧道施工时铁路的行车安全,尽量减小施工时对行车的影响,必须在隧道施工前对沪杭线进行可靠的加固,加固的总体方案是采用D24定型便梁加固铁路股道,便梁基础采用C20钢筋混凝土桩基础及支墩承台,先加固左线洞身范围内的轨道,待左线施工完毕后移到右洞范围内进行加固。

首先在加固范围内施作挖孔桩和钻孔桩,直径为1m,挖孔桩长2m,钻孔桩长26m,桩身混凝土强度等级为C20。然后在左线便梁支墩处设置垫木,便梁加固轨道,完成后开挖支墩基坑,对素填土先进行注浆加固处理,然后施作尺寸为200mm×2500mm、混凝土强度等级为C20的便梁支墩。达到设计强度等级后,便梁在支墩上就位,加固左线范围内的轨道,左线隧道的轨道加固完毕,即可进行左线隧道的开挖,在左线隧道施工时,利用便梁施工右线隧道的一处便梁支墩,待左线隧道二衬达到设计强度并做好支撑后,可以进行右线隧道的加固。

4.2　管井降水

角,由上下行分防式小间距隧道组成,隧道采用三心圆内轮廓形式,内轮廓净宽10.628m,净高6.572m,隧道左右洞间距为

0.75m,拱顶距铁路地表约5.6m。2　地质概况

本工程场区在地貌上属于钱塘江冲积平原,沉积着较厚的砂质粉土,勘探揭露的场区内地层自上而下为:

(1)填土:湿,松散,成分杂,由碎石、块石及砂质粉土组成。

厚0.70～5.08m;

(2)砂质粉土:湿,中压缩性,层状,夹粉细砂薄层,厚0.60～11.05m;

(3)淤泥质粉质粘土:流塑饱和高压缩性,厚0.50～2.70m;(4)粉质粘土:可塑—软塑厚层状中压缩性,厚2.0～10.70m;

(5)粘土:软塑,厚层状,中压缩性,局部与粉质粘土及粉砂互

层,厚0.6～11.00m;

(6)圆砾:厚层状,中密,分选一般,厚0.70～11.00m;(7)卵砾:密实,厚层状,低压缩性。

(3)层内,场本段暗挖隧道主要位于粉砂性土层内,即第(2)、

本暗挖段毗邻贴沙河,水源补充丰富,地下水位较高,为了保证开挖时无涌砂涌水的出现,决定对该段进行深管井降水,根据勘察提供的地层资料,计算出该暗洞开挖范围内的涌水量为

300m3/天。在隧道结构线外侧4m处沿线路方向布置了8口深

区含水层的埋深在1.5m左右,其主要赋存于场区浅部人工填土及其下部粉砂性土层内,渗透系数经试验确定为2.75×10-4cm/s。

3　隧道施工方案的确定

管井,管井直径300mm。管井间距由于实际条件的,在

7.1～13.8m之间不等,井深为平均地表下21m。同时在隧道左

本暗挖隧道由于穿越沪杭铁路,又紧邻贴沙河,周边环境复杂,对开挖引起的地表沉降要求极为严格,加上开挖地层主要为富水的砂质粉土,其扰动易液化,所以施工难度较大。因此合理地安排方案至关重要,经过多方论证,最后确定的总体施工方案为:先采用便梁加固左线隧道洞身范围内的路轨,对地表进行深管井降水,待超前支护大管棚施工完毕后,进行左洞的开挖施工,待左洞的二衬施工完成,模筑混凝土强度达到设计要求并做好支撑后,加固右线路轨,完毕后进行右线的隧道施工。

隧道开挖采用浅埋暗挖法(CRD)工法开挖施工,二次衬砌为

右线中间及外侧布设了5个水位观测孔。

为了减小降水对地表沉降的影响,采取分阶段降水的办法,第一阶段降至地表下9m左右,第二阶段降至隧道底板下1m左右。

4.3　󰂡299大管棚超前预支护

为了更有效地控制地表沉降,保证列车运营的绝对安全,在隧道拱部150°的范围内,开挖轮廓线10cm处,布置了124根壁厚10mm,直径299mm的冷轧无缝钢管。

在K0+629.4处的明挖基坑开挖到管棚施作的高程时,平

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整场地,测量放样,铺设导轨,破除围护桩体,凿取400mm×

400mm×1000mm的导向孔,夯进采用德国TT350气动夯管锤

撑,施作仰拱。然后拆除(1)(2)(3)(4)部的临时支撑,每次循环

3m,拆除后铺设防水板,绑扎钢筋,施作模筑钢纤维混凝土,二衬

进行成孔夯管。夯管每根长10m,为防止夯管远端下沉,进尺方向设为隧道轴线方向成0.5°夹角。

夯进过程中要严格控制气压以减少夯管对周围土体的扰动,在夯管施工完成后,要封闭管口,并往管内注普通水泥浆液,以增加管棚的整体支护刚度。

4.4　暗洞施工4.4.1　开挖

混凝土的厚度为50cm。

4.4.6　施工监测

本方案的监控量测项目主要有线路加固支墩及轨面量测。隧道洞内外观测、拱顶下沉量测、周边收敛量测、地表下沉量测、围岩压力及支护拱架应力量测等。

支墩和轨面的沉降值如果偏大,则对加固便梁及时进行调整。若发生突然的沉降,则要暂停隧道施工,对施工措施工艺进行调整后方可继续施工。

暗洞开挖过程中,及时对量测数据进行分析处理。判断围岩的稳定性、支护的设计、施工是否妥当,并据此对设计施工参数的调整提供依据,科学指导施工程序,确保施工安全。

5　小结

一切准备工作完成后,即进行暗洞的开挖,先进行左洞的施工,施工采用CRD工法,人工分部开挖,手推胶轮车运土,每步开挖进尺0.5m后及时进行初期支护和临时支护,各部台阶的错距为3.0m,在施工过程中,严格遵守“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的施工原则,充分考虑到开挖支护的时空效应,实施动态管理,及时进行信息反馈。根据反馈的结果来调整循环进尺、台阶错距和支护参数。

4.4.2　支护

浅埋暗挖隧道穿越重要建筑物的施工技术在国内比较成熟,实例也较多,但是在高水位的粉砂地层及大跨双洞近距隧道穿越铁路的施工还没有实例,因此,对工程的施工进行研究具有积极的意义,它的成功施工不仅对类似工程有指导意义,而且还丰富扩展了CRD工法的应用范围。本文对路隧道穿越沪杭线的暗挖段施工作一介绍,主要体会有以下几点:

(1)根据在粉砂地层中施工浅埋暗挖隧道已有的经验,开挖

初期支护钢架和临时支护钢架由15片I16工字钢组成,钢架纵向间距为0.5m,钢架间用󰂡20钢筋连接,环向间距150cm,初期支护采用30cm的C30钢纤维喷射混凝土,临时支护采用

20cm的C20素喷混凝土。在(5)部外边墙及仰拱周遍设图强SD

中空注浆锚杆,锚杆长3.5m,按1m×1m梅花型布置。

4.4.3　注浆

中通常会引起地表较大的下沉,但沪杭线的安全运营对轨面的沉降提出了严格的,因此,线路的加固是保障铁路安全运行的重要措施,左右线路的分别加固和暗洞的分开施工也是减小地表沉降的安全措施。

(2)在暗洞开挖中,实施洞内外的联合降水是必要的。在本

本段隧道的注浆施工根据注浆材料的不同分为两个部分:掌子面固结地层注浆;周边超前支护小导管注浆。

掌子面注浆内注浆孔间距1m,梅花型布置,注浆采用󰂡42mm,长度为6m的注浆花管,注浆材料采用粘土水泥浆液,浆液水灰比1∶1,固化剂掺入量为每立方浆液1kg,超细TGRM灌浆料掺入量为每立方浆液224kg,采用0.1～0.3MPa的注浆压力,注浆的顺序采用由外到内、间隔注浆的方法。

周边超前小导管注浆沿隧道各开挖分部周边布置,超前小导管采用3.0m的󰂡38mmSD自进型中空钢花锚杆。注浆材料采用超细TGRM灌浆料,浆液水灰比1∶1,注浆压力控制在

0.1～0.3MPa。拱部及外边墙超前导管环向间距50cm,临时仰

地层中,地下水位高,开挖中易出现涌砂涌水现象,注浆效果并不能令人满意,但是实施洞内的轻型井点降水和地表降水能更有效地切断工作面内外的水力联系,为施工创造一个较好的工作环境。

(3)󰂡299大管棚的成功实施也对地表的沉降控制起了积极

的作用。由于洞顶的覆土极浅、围岩土体自稳能力差、无自身承载能力可利用,荷载为土体的自重加地面的火车动荷载,开挖后早期压力大,变形快,稍有不慎会引起地表的沉降,危及到铁路运营的安全。所以,󰂡299大管棚的超前预支护是强有力的措施,了地表的沉降,保证了洞内开挖的安全。

(4)根据监测信息反馈,及时调整开挖、初支参数,保证开挖

拱及中隔墙超前导管环向间距30cm,仰拱超前小导管环向间距

40cm,导管每1.5m一环,拱部及边墙受大管棚的影响,超前小导

管水平钻孔,其余的外插角20°～23°。

4.4.4　洞内轻型井点降水

的顺利进行,这在本地层中的施工也是非常重要的。

(5)过铁路超浅埋大跨暗挖隧道的施工是一项系统工程,需

由于本地层的复杂性,地表降水不能完全切断洞内外的水力联系,注浆也没有能防止掌子面上渗水、涌沙现象的出现,为确保开挖的顺利进行,在(3)(4)(5)(6)部的外侧插设了轻型井管,进行洞内降水,井管采用直径为42mm的塑料管;管长为6m,滤管长度为80cm,井管间距1m,外插角为5°,实行边开挖边降水。

4.4.5　衬砌

要各种辅助措施的积极配合。

参考文献:

[1]　浙江省工程勘察院.杭州路—新安江路连接线工程岩土工程勘

察报告[R].2002.

[2]　中铁隧道集团杭州项目部.杭州路过铁路段暗挖施工方案[R].

2003.

待拱顶下沉和洞内收敛测点值基本稳定后,开始拖作二衬,首先拆除(5)(6)部中间的临时钢架,拆除后防止拱顶下沉及时换

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