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浅埋暗挖隧道下穿既有构筑物设计研究
浅埋暗挖隧道下穿既有构筑物设计研究
摘要:西安地铁二号线体育场~小寨区间采用浅埋暗挖法施工,须下穿南二环立交及环河盖板暗涵。本文根据下穿构筑物的沉降标准要求,制定了合理的设计施工方案,采取洞内和洞外的工程措施,并辅以有限元软件模拟,使隧道顺利安全通过了南二环立交及暗涵,为以后类似工程提供了参考。
关键词:浅埋暗挖法下穿南二环立交环河盖板暗涵
1工程概况
在闹市地区修建地铁隧道,往往不可避免遇到下穿既有地面或地下构筑物,对既有构筑物使用安全产生一定的影响。体育场~小寨区间为西安地铁二号线难点工程之一,本区间线路长894.148m,主要敷设在长安中路以下,长安中路为西安市南北向城市主干道,车流量很大。根据沿线的线路条件及地面交通情况,经各种工法比选后采用浅埋暗挖法施工。本文重点研究隧道下穿南二环立交及环河盖板暗涵的设计施工技术措施。
工程地质情况:自地表往下的地层顺序为:全新统人工填土(Q4ml);其下为上更新统风积(Q3eol)新黄土及残积(Q31el)古土壤;第一层古土壤下部在黄土梁区为中更新统风积(Q2eol)老黄土、残积(Q2el)古土壤及冲积(Q2al)粉质黏土、砂土等,在洼地区为上更新统冲积(Q3al)粉质黏土、砂土及中更新统冲积(Q2al)粉质黏土、砂土等地层。
南二环立交桥桥面总宽51.5m(包括护栏),其中两幅机动车道各宽12m,两幅非机动车道各宽6m,两侧人行道(包括护栏)各宽为5.25m,中央分割带宽2m,机动车道与非机动车道之间的分割带各宽1.5m。桥下净空:机动车道最小净高4.5m,非机动车道最小净高3.5m,桥梁跨径:上交四跨简支先张预应力空心板桥,跨径为10.2+13.5+13.,5+10.2(m),基础为扩大基础,下采用1.5m厚片石混凝土处理,隧道开挖拱顶距桥梁主跨基础底面为7.21m。隧道结构与南二环桥梁及环河盖板暗涵的相对关系图详见图1。
环河盖板暗涵为3m×8m(高×宽)钢筋混凝土结构,采用600mm厚钢筋混凝土底板,其下采用1.5m厚三七灰土换填。隧道开挖拱顶距桥梁主跨基础底面为9.2m。
图1南二环立交桥、盖板暗涵与隧道纵剖面关系图
2南二环桥及环??盖板暗涵的沉降控制标准
经过大量调查资料及多次专家的审查意见,并取得其的产权单位的同意,对于过南二环立交及环河盖板暗涵,其监控量测基准值如下:
1)地表沉降宜控制在30mm内。
2)桥墩、梁板的沉降,以及建(构)筑倾斜应保证结构安全和使用要求。
承台竖向沉降控制值不大于20mm,承台水平位移控制值:3.75mm;横桥向同一盖梁两个承台不均匀沉降位移差控制值小于5mm。(满足于桥面不返修)。
3)盖板暗涵沉降允许值一般要求应不大于15mm。不均匀沉降位移差控制值小于±5mm。
3隧道下穿技术施工措施
区间隧道左右线下穿南二环立交及盖板暗涵有80m长,该段隧道初期支护、二次衬砌均进行了加强。根据已收集到南二环立交桥的竣工资料,基底承载力为140kPa。立交基础为扩大基础,并且距离隧道有一定距离,因此主要立足于洞内解决,主要目的是尽可能减少暗挖法隧道施工引起的地面沉降,以及减小地面沉降槽宽度,以保护立交桥使用的安全。
3.1洞内处理措施
为保证隧道开挖顺利通过立交桥,尽可能的减少对桥梁基础的影响,控制地表下沉。在过立交桥段的隧道的暗挖施工中采取一系列必要措施,来确保桥梁及暗涵的安全。
(1)加强超前支护,注浆加固围岩
在施工该区段隧道时,除按一般区间隧道台阶法施工外,分别在此范围内对隧道周围土体进行超前预注浆加固,拱部为仰角1°~2°的大管棚超前预加固形成拱棚。开挖掘进时,用Ф42超前小导管注浆补充加固和止漏。隧道结构侧墙部位均设置超前小导管注浆,小导管环向间距0.3m,通过注浆加固桥基周围地层,减小隧道开挖的侧向变形。
(2)缩短开挖进尺,加强各工序之间的衔接管理,尽早封闭断面,及时形成封闭结构。
(3)加强初期支护
开挖时上半断面留核心土并设临时仰拱;隧道拱腰布置锁脚锚管;为防止掌子面涌塌,在开挖过程中,需短进尺施工,台阶法保留核心土,每开挖进尺0.5m,立即挂网喷射混凝土对掌子面进行封闭。
(4)及时进行初支及二衬背后的回填注浆处理,保证初衬与围岩、二衬与初衬的密贴,减少地层变形危及地面建筑物安全。
(5)根据测量监控数据,及时进行补充注浆;
3.2洞外措施
除洞内加强措施外,施工时加强监测,信息化施工,及时反馈信息修正设计,及时进行地面双液浆注浆等措施加固桥基。
双液注浆加固桥基土体,其施工为人工用重锤将φ60
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