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1、北京地铁浅埋暗挖新技术论文.freel。2浅埋暗挖新技术的应用2.1降水技术2.1.1真空降水真空降水是将管井抽水(一般用潜水泵)与真空泵相结合,或将辐射井中的水平渗水井与真空泵相连接抽水。利用真空泵在管井或水平井内产生的真空,加速地层中的水向管内涌入,从而提高降水效果。真空降水一般用于黏土、粉土层以及粉细砂等渗透系数较小、但降水深度较大的地层。北京地铁十号线劲松站~折返点区间浅埋暗挖段含水层以粉土⑥2层、细中砂⑥3层为主,因渗透系数较小,采用常规管井降水,未能疏干弱透水层中的饱和水和含水层界面残留水,造成暗挖带水作业现象,给施工带来很大安全隐患。因此,采用了真
2、空深井降水(见图1)。从现场隧道掌子面施工情况来看,采用真空降水后,潜水含水层地下水完全疏干,粉土层水基本疏干,尤其是粉土层中的饱和水,明显要少于采用常规管井降水的相邻段的劲松站。通过沉降观测证明,真空深井降水引起的地面沉降与普通管井降水引起的地面沉降相当。2.1.2辐射井降水辐射井是在一眼大口径井内,把辐射管(渗水管)由内向外径向敷设于含水层内,地下水经过这些辐射状的水平渗水管汇集在大口井内,再由泵排出。由于水平渗水井是在大口井内施工并且在空间上调整范围很大,因此辐射井一般用于地面无降水井施工条件的地段。北京地铁五号线蒲黄榆站至天坛东门站区间隧道,采用浅埋暗挖
3、法施工,由于地铁区间在玉蜓立交桥桥区需要穿越南二环路、玉蜓桥、京山铁路及南护城河,环境复杂,用常规的降水方法,因没有布井场地,难以保证在无水条件下进行暗挖施工。为确保施工安全,同时把对城市环境、交通等影响降低到最低限度,经分析比选,在北京地铁施工中采用了辐射井降水技术。从现场隧道掌子面施工情况来看,掌子面保持无水状态,取得了较好的降水效果。经对抽水井取水样含砂量测试,测试结果符合《建筑与市政降水工程技术规范》要求。辐射井降水的成功实施,解决了城市复杂环境条件下施工管井降水的难题,为暗挖隧道开辟了新的降水途径。2.2地层改良与加固技术2.2.1Φ600管幕支护北京
4、地铁五号线崇文门车站从既有地铁环线崇文门站东端喇叭口式过渡段区间隧道下方通过,两结构净距仅1.98m。浅埋暗挖施工时,为了保证既有环线的正常运营,严格控制既有结构的沉降,采用了Φ600超前咬合管幕方案。超前管幕在新建结构拱部上方300mm处布置,全长36m,钢管直径Φ600mm,壁厚16mm,钢管之间采用工子钢、槽钢实现相互咬合,并在每根钢管上布置4根袖阀式注浆管,及时跟踪注浆,补偿由于管幕施工引起的地层损失。Φ600管幕在既有线结构和掌子面之间形成一道具有相当刚度和抗变形能力的超前支护,对既有线的安全和减小开挖引起的沉降起重要作用。2.2.2超长管棚支护北京地
5、铁蒲黄榆车站在国内首次采用大跨度单拱单柱双层岛式结构,浅埋暗挖法施工,最小埋深仅5.5m,超前支护采用单根长146.6m、Φ114×5mm的超长管棚,纵向贯通整个车站,共用103根管棚。这种超长管棚的支护形式在国内隧道施工中尚属首次应用,采用非开挖施工工艺一次性施作,避免了采用常规管棚需在洞内多次施作工作室的不利因素。从蒲黄榆车站施工的88根管棚来看,精度相对较好,最大管棚中心平均偏差为19.5mm,并较好地起到了减小沉降、控制坍塌的作用。与常规管棚相比,减少地表沉降约10mm。2.3工法研究2.3.1中洞法中洞法先开挖中间部分(中洞),在中洞内施作梁柱结构,然
6、后再开挖两侧部分(侧洞),并逐渐将侧洞顶部荷载通过中洞初期支护转移到梁、柱结构上。由于中洞的跨度较大,施工中一般采用CD法、CRD法等进行施作。具体施工顺序见图2。该工法的特点是初期支护自上而下,每一步封闭成环,环环相扣,二次衬砌自下而上施作,混凝土质量较容易得到保证。多在无水、地层相对较好时应用。该工法空间大,施工方便,但该工法施工引起的地面沉降和影响范围较大。北京地铁五号线蒲黄榆站、磁器口站、天坛东门站、崇文门站(下穿既有线段除外)等采用了中洞法施工。2.3.2侧洞法侧洞法是先开挖两侧部分(侧洞),在侧洞内做梁、柱结构,然后再开挖中间部分(中洞),并逐渐将中
7、洞顶部荷载通过侧洞初期支护转移到梁、柱上。具体施工顺序见图3。侧洞法对于单层多跨的大断面车站较为适用,地铁五号线的张自忠路站中间过街部分采用了此工法施工。2.3.3柱洞法柱洞法是按照“小分块、短台阶、早成环”的原则,将整个断面开挖横向分为侧洞、有柱的柱洞和中洞,共5个洞,每洞分上、中、下三层,台阶法施工。先自上而下对称施工柱洞初支,再由下而上施作柱洞二衬,建立起梁、柱支撑体系。柱洞完成后,施工两个柱洞中间的中洞初支和二衬,形成整个大中洞稳定体系。再对称自上而下施工两侧洞初支,最后纵向分段自下而上对称施作二衬,完成结构闭合。具体施工顺序见图4。柱洞法施工引起的地面
8、沉降量较小,安全度大,但
