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1、铁 道 建 筑20RailwayEngineeringSeptember,2006文章编号:100321995(2006)0920020203复杂分层地质条件下大型地铁竖井的设计与施工杨宏伟(中铁十三局集团有限公司,长春 130033)摘要:广州地铁三号线某竖井深281502m,净空2217m×1613m,地质条件复杂。结合超大型地铁竖井施工设计与施工实践,阐述解决在复杂地质条件下超大型竖井设计与施工的重点与难点技术。关键词:分层地质 超大型竖井 设计 施工中图分类号:U45518 文献标识码:B 竖井东侧地质剖面如图1。图中地
2、层从上至下依1 工程概况次为〈:1〉人工填土层、〈2〉淤泥或淤泥质土层、〈521〉红111 工程概况及特点层可塑状残积土、〈6〉红层全风化岩层、〈7〉红层强风化广州地铁三号线番禺广场站折返线区间隧道由岩层、〈8〉红层中风化岩层、〈9〉红层微风岩层。左、右两条正线及存车线组成。隧道全长34415m。两岩层出露深度西南角-816m,东北角-1918m。条线路的隧道净距为1175～7114m。隧道埋深为12～竖井坐落在岩层的大斜坡之上。1515m。全区间设施工竖井一座,作为隧道施工的通本区间隧道结构抗震裂度为Ⅶ度。道。在招标设计中,为了
3、减少大跨度隧道的施工难度,112 任务的提出将竖井坐落在整个渡线范围内,井深为281502m,竖井工程招标设计竖井结构为密排挖孔桩。为了降低内净空尺寸为2217m×1613m。造价,缩短工期,经过初步比较(见表1),拟采用钢格竖井所处地层从上而下分别为:软土淤泥及淤泥栅喷混凝土设计。质土、残积砾质及砂质粘土层、燕山三期花岗岩。根据其不同的成因类型及工程地质特性,分别为:竖井井身表1 施工设计比较表从地面以下0～1417m范围位于土层及全风化岩层设计围护方式造价P万工期Pd井内支撑施工难度密排挖孔桩 450100钢围檩,钢支撑每根
4、桩皆入岩中,地面以下1417～281502m范围位于燕山三期花岗钢格栅喷混凝土32080钢筋混凝土隔墙围护结构深16m岩中。竖井处地下水主要为第四系含水砂层孔隙水和基岩裂隙水,第四系含水砂层厚度薄,并呈断续分布,竖井设计在充分了解地质的情况下,以荷载2结构属中～强透水层,地下水量较丰富;基岩裂隙水不太丰模式对钢格栅锚喷支护竖井结构进行分析计算。满足富。地下水对混凝土无腐蚀性,对钢筋有弱腐蚀性。规范要求。竖井施工属于基坑类,地铁领域区间暗挖隧道的施工竖井一般较小(如7m×8m),车站明挖基坑规模很大。本工程竖井与一般小型竖井的区别在
5、于有更强的整体性施工控制的要求,与大型基坑的区别在于它开挖与围护同时进行,施工中地层由支撑锁口梁和井壁对结构提供承载力。本工程竖井边开挖边支护施工要穿过软弱地层,不同步入岩。必须落实分区、分步,监控量测实现信息化施工。2 竖井设计211 竖井结构图1 竖井位置地质剖面示意图(标高:m,其余:mm)根据我部投标方案的优化设计,将原密排人工挖2006年第9期复杂分层地质条件下大型地铁竖井的设计与施工21孔桩围护竖井结构变更为:竖井锁口梁、分隔墙采用钢表2 地层的物理及力学指标筋混凝土,竖井由三道隔墙将竖井分为六个井区,井身地层厚度天然
6、重度粘结力内摩擦角四壁喷射混凝土,内设格栅钢架,隔墙采用厚度35cm类别PmγP(kNPm3)CPkPaφP(°)C25现浇钢筋混凝土。井口一次浇筑完成整体结构;12.521.420.227.7地面以下1417m处设一道圈梁(断面尺寸为110cm×22.520.038.030.760cm),以加强井臂。52110.719.716.822.9根据地质情况,将竖井分为四部分:地面以下0～811.524.12160.034.54155m,采用Ⅰ型钢架,C20喷射混凝土厚度为50cm,钢架间距55cm。地面以下4155～1210m,采用Ⅱ
7、型钢架,间距50cm,<22砂浆锚杆支护,锚杆长度为310m,间距为110m×115m,C20喷射混凝土,厚度为50cm。地面以下1210～161203m,采用Ⅲ型格栅钢架,间距50cm,<22砂浆锚杆支护,锚杆长度为310m,间距为110m×115m,C20喷射混凝土,厚度为50cm。地面以下161203m～井底,采用钢筋网锚喷支护,钢筋网采用<615@150mm×150mm,<22砂浆锚杆支护,锚杆长度为310m,间距为112m×112m,C20喷射混凝土,厚度为20cm。竖井井壁转角处及井壁与中隔墙连接处设置腋角。212 检
8、算结果图2 竖井四分之一结构单元网格划分21211 竖井计算模型及参数选择分析模式采用荷载2结构模式,即竖井作为空间结弹性分析。构承受水平向主动土压力作用。根据结构及荷载的对21212 竖井各部分受力和位移情况称性,为简化计算,取四分之一结构进行分
