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1、建筑物下软流塑地层浅埋暗挖隧道施工技术论文.freel,右线全长1064.094m,起止里程K10+337.7~K11+401.3,鼓楼站北端与玄武门站南端在道路两侧的房屋下穿过,其余地段在道路下方穿过;地面上3~7层的楼房有21幢,房屋基础为条基。有给水、雨水、污水、电力、电信等多种管线。在玄武门路站南端320.6m的隧道穿过软~流塑状淤泥质粉粘土地层,该地层具有“三高一低”特性(高含水量、高压缩性、高灵敏度、强度低)。此段位于玄武湖西侧,历史上曾经是玄武湖的一部分,覆土厚度约8m,地面上有2幢2层楼房、3幢5层楼房和一条Φ900污水管,如此复杂的施工条件在国内地铁史
2、上实属罕见。1.2地质概况区间地下水主要为浅层孔隙潜水,基岩孔隙、裂隙水,浅层孔隙水由大气降水和地表水渗入补给。软~流塑状淤泥质粉质粘土地层情况和土体物理力学指标:①-2b3-4粉质粘土~淤泥质粉质粘土:灰色、软~流塑,埋深1.4~9.2m,层厚4.8~12.2m。②-2b4淤泥质粉质粘土~粉质粘土:灰色、流塑,局部软塑,夹薄层粉土及少量腐植物。该层分布于河床两侧,具有高压缩性,高灵敏度,低强度,易变形等特性,厚度变化显著,层厚0.5~10.0m。2施工难点分析软~流塑状淤泥质粉质粘土具有高压缩性、高灵敏度、强度低,易产生蠕动等特性,开挖后自稳能力极差,易坍塌,地面沉降
3、难以控制。软流塑地层暗挖隧道施工难点主要表现在:(1)地质条件差,隧道上层覆土薄(仅8m),不能形成有效的承载拱,自稳能力极差,严重时可能发生涌泥现象,使施工无法进行;(2)土体中的地下水丰富,施工过程中,地下水极易流失,易引起地层收缩固结;(3)地面沉降难以控制,在道路区,过大沉降易引起路面开裂,甚至坍陷,影响交通安全;在管线和建筑物区,地面沉降过大,易造成地下管线破坏和建筑物开裂,危及建筑物安全。3软流塑地层隧道施工方案的选择软流塑地层隧道施工拟采用台阶分步开挖法,但必须采用适当的辅助工法加固地层。常用的辅助工法有注浆加固(大管棚+小导管超前预注浆+掌子面注浆加固)
4、、软弱围岩仰拱超前法、旋喷或搅拌加固、冻结加固等。各种工法简述如下。3.1大管棚+小导管超前预注浆长管棚结合小导管注浆和掌子面超前预注浆法,是在隧道拱部打设长管棚和小导管注浆,对拱部进行加固和超前支护,并对隧道掌子面的地层进行注浆改良,然后在管棚和加固拱圈的保护下进行开挖、支护与衬砌。该方法在浅埋隧道施工中也能有效地控制地面沉降,技术成熟。3.2软弱围岩仰拱超前法软弱围岩仰拱超前法是先开挖隧道的下部,在隧道中部打设长管棚和小导管注浆,对下导坑拱部进行加固和超前支护,并对隧道掌子面的地层进行注浆改良,开挖、施作下部初期支护;然后在隧道拱部打设长管棚和小导管注浆,开挖、支护
5、隧道上部,主要是为了避免初期支护拱脚落拱产生的沉降。3.3水平旋喷法采用水平旋喷桩加固,以改善地层物性。水平旋喷的原理同竖直旋喷,只是将钻杆水平钻进进行旋喷注浆。它利用钻机钻孔,然后把带有喷头的喷浆管放至地层预定的位置,用从喷水口喷出的射流冲击和破坏地层。剥离的土颗粒的细小部分随着浆液排除,其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力作用下,与注入的浆液掺搅混合,并按一定的浆土比例和质量大小有规律地重新排列,在土体中形成固结体。加固方法为:施作Φ600mm水平旋喷桩加固,并插入Φ42mm钢管作为超前支护。3.4冻结法冻结法是在洞周上层中降温,形成一个封闭的具有一定强度和稳定性
6、的冻土帷幕,然后在冻土帷幕保护下进行隧道开挖、支护与衬砌。通过综合比较,最后选择注浆加固(大管棚+小导管超前预注浆+掌子面注浆加固)。4技术措施软流塑地层隧道施工以“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”十八字方针为基本的指导原则;施工流程遵循“先加固,后开挖,先附属,后主体”的先后顺序;工艺控制以“动态管理、动态控制,加强量测、信息指导,总结经验、优化方案”作为控制手段。施工步骤详见图1。4.1大管棚施工4.1.1设计参数管棚参数:拱部150°范围设立管棚支护,注浆加固范围1.5m,大管棚采用40m长Φ108钢管,钢管打孔注浆,浆液采用水泥-水玻璃双液浆,大
7、管棚搭接长度4m,环向间距0.30m。注浆参数:32.5强度级水泥和水玻璃双液注浆,水玻璃浓度为Be25~350,模数2.6,浆液水灰比0.8:1~1:1(根据实施效果调整),水泥浆液与水玻璃的比例为1:1。大管棚施工方案见图2。4.1.2施工工艺(1)为方便管棚施工,必须首先施作管棚工作室。管棚工作室长6m,跨度约为8m,以便于架设钻机、安设钢管。工作室挖至区间隧道标准开挖轮廓线以外0.8m。(2)为防止40m长管棚偏离轮廓线以外较远以及侵入开挖轮廓净空,必须设置导向管以控制成孔方向。导向管长度不小于2.0m,采用Φ127mm无缝钢管加
