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1、地铁暗挖车站施工对下卧既有地铁的保护论文.freelm,隧道变形曲率半径必须大于15000m,相对弯曲变形必须小于1/2500。然而,当在既有地铁隧道上方进行新建地铁施工时,对既有隧道的顶部卸载会引起既有地铁结构的隆起变形。本文以北京地铁五号线东单站暗挖段施工为例,.freel。车站暗挖段断面尺寸为23.66m×9.83m,为单层一拱双柱复合衬砌结构型式,埋深5.5m,采用“中柱法”施工。既有线为双线单洞隧道,线间距16.8m,为复合式衬砌结构,断面为5.7m×6.1m,马蹄形断面型式。新建车站下卧部分的既有线
2、还含有两条迂回风道。暗挖车站与既有地铁隧道的关系见图1、图2。暗挖车站上半断面位于粉土层和粉质粘土层,下半断面位于细砂层,底板以下为厚4.0m的卵石圆砾层、厚2.2m的粉土层、厚3.7m的细中砂层、厚7.0m的卵石圆砾层。即既有隧道上半断面位于卵石圆砾层,下半断面位于粉土和细中砂层,底板以下为细中砂和卵石圆砾层。潜水含水层为既有隧道上半断面所处的卵石圆砾层,承压水含水层为既有线隧道下半断面所处的细中砂层。2隆起变形预测及影响因素在距离既有地铁隧道顶板仅0.6m处进行新建暗挖车站施工卸载,对既有地铁的安全运营构成
3、了威胁,需要预测既有隧道受卸载影响的纵向变形量,并对既有隧道纵向变形量的影响因素进行剖析以提出控制措施。2.1用三维有限元分析预测变形在三维地质建模和三维结构建模的基础上,以真实的洞室群造型和地质空间分布形状,实时建立三维有限元计算模型。以地质建议的岩体物理力学参数为前提,根据开挖和支护工艺程序对洞室群进行三维弹塑性数字模拟分析。经过模拟计算,在不采取保护措施的情况下,既有线隧道结构最大隆起为28mm。参照地铁保护技术标准中关于“地铁结构的绝对沉降量及水平位移量≤20mm”的有关规定,本工程既有隧道结构隆起量超
4、过了地铁要求保护的限值,需要采取专门的保护措施。2.2既有隧道纵向变形的影响因素既有隧道周边荷载变化会引起隧道纵向变形,但其内力分布、变形特性和影响因素非常复杂。以弹性地基梁理论为基础的解析方法概念明确,较符合隧道与土体共同作用的实际情况,可以对影响因素进行定性的分析。根据Pa。注浆加固的范围见图4阴影部分。(2)土体加固施工在距既有线6m处停止开挖,对既有线周边土体进行超前注浆加固。注浆加固既有线时采用二重管无收缩双液注浆技术,二重管钻机钻杆具有成孔和双液注浆功能,钻孔和注浆能连续、快速进行,确保注浆质量。根
5、据注浆压力、地质参数及现场试验综合确定扩散半径为0.3m,孔距采用0.5m,注浆时跳孔施工。采用后退式注浆,后退幅度为15～30cm。实行定量、定压注浆,使岩土层的空隙或孔隙间充满浆液并固化。注浆施工前必须核清既有隧道的准确位置,且不能采用过高注浆压力,以确保既有地铁隧道安全。3.3设置预应力锚杆根据分块开挖,发生开挖卸载及时补偿卸载的原则,在导洞初期支护完成后,开始在导洞内向下施工预应力锚杆。预应力锚杆群不但及时进行了部分卸载补偿,同时也起到了加固土层,改善土层性状的作用。(1)预应力锚杆设计参数在卸载影响范
6、围(注浆加固范围)内设置预应力拉锚,拉锚一端固定于初期支护底板上。锚杆呈梅花型布置,间距2m×2m,锚杆长为15m及10m两种,贴近既有一号线区间侧采用长锚杆。暗挖车站边缘锚杆为斜向外侧下方设置(与垂直方向夹角10°),其余为垂直向下设置。杆体材料2!32钢筋,锚杆全长均为锚固段,锚固体直径0.1m,锚杆轴向拉力设计值230kN。锚杆注浆材料为水泥浆,其抗压强度不低于30MPa(见图4)。(2)预应力锚杆施工由于洞内空间狭小,选用锚杆钻机时必须考虑到洞内尺寸,必要时可以对钻杆进行改装。在暗挖导洞内每开挖支护5m
7、施工一次锚杆,保证从开挖卸载到完成预应力锚杆补偿卸载之间尽可能小的时间间隔。3.4调整降水标高当隧道处在相对不透水土层中,水位的上升或下降如同对隧道的加载或卸载。新建车站开挖前,先降水在既有隧道的底板以下,相当于对既有隧道向下卸载,以平衡部分新建车站开挖时对既有隧道向上的卸载。同时,既有隧道周边的土体水疏干后,也提高了土体的抗剪强度,增强了抵抗卸载变形的能力。3.5采用远程监控量测在暗挖车站施工期间,必须对既有地铁进行全天候的实时监控量测,传统监测技术在高密度的行车区间内无法实施,且不能满足对大量数据采集、分析
8、以及及时准确的反馈,因此采用远程自动化监测系统对既有线的结构和轨道变形进行24h监控量测。该系统由在量测部位安装的测量元件、数据传输线、监控室的终端计算机组成。监测项目如下:(1)既有隧道结构变形监测结构沉降监测采用静力水准仪。以新建车站下33m长的既有隧道为重点监测区域,上、下行线共布设24个测点。以2个结构缝处为重点监测对象,在结构缝的两侧各布设1个测点。针对施工可能影响到变形缝之
