08紧邻既有建筑物的城市超大断面暗挖隧道施工技术.docx

08紧邻既有建筑物的城市超大断面暗挖隧道施工技术.docx

《08紧邻既有建筑物的城市超大断面暗挖隧道施工技术.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《08紧邻既有建筑物的城市超大断面暗挖隧道施工技术.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

08紧邻既有建筑物的城市超大断面暗挖隧道施工技术

紧邻既有建筑物的城市超大断面

暗挖隧道施工技术

中铁十三局集团第五工程有限公司曹平

内容提要：

西安市轨道交通二号线TJSG_18标段是我公司在陕西省西安市承建的第一个地铁工程项目，该工程具有工程量大、工序多、质量标准高、技术含量高等特点。

本文针对该工程区间隧道的重难点以及周边建筑物的保护等方面进行详细阐述。

关键词：

隧道工程建筑物施工技术

1工程概况

西安地铁二号线会展中心站后配线暗挖隧道位于陕西省自然博物馆东侧，区间隧道呈南北走向，全长97.1m。

隧洞采用中洞法+CRD法进行施工，暗挖段车站端断面宽22.5m，高10.628m；区间端断面宽24m，高11.778m。

为典型的城市超大断面浅埋暗挖隧道。

区间隧道东侧的长安南路为西安市南北交通的主干道之一；西侧为陕西电视塔群建筑。

陕西电视塔是西安市城市南北轴线上的重要标志性建筑，电视塔塔高246m，其基础为筏型基础，埋深为13.5m，基底比隧道拱顶还要高出1.8m，其边缘距暗挖隧道最近距离为32.5m。

图1区间隧道与电视塔平面位置示意图

图2区间隧道与电视塔剖面位置示意图

图3会展中心站全景图

图4电视塔与车站及区间隧道位置关系近景图

2工程地质条件

2.1地形地貌

工程所在场地内地形北高南低，西高东低，地面标高介于432.50～440.000m，高差达7.5m，场地周边有电视塔及陕西省自然博物馆等重要建筑物。

2.2地层岩性

本场地属西安市黄土梁，工程影响深度内主要地层为上更新统风积黄土、残积古土壤及中更新统风积老黄土、残积古土壤（老黄土与古土壤交替成层）、冲积粉质黏土（夹砂）。

详见图5:

右线地质纵剖面图。

图5区间隧道右线地质纵剖面图

3风险分析

3.1隧道上方为回填土，密实度及稳定性均较差

根据陕西省自然博物馆提供的数据及我单位现场实际调查的结果显示，区间隧道上方的小山包是自然博物馆绿化地的一部分，小山包本身为人工填土所成，没有经过类似碾压或其它方式的特殊处理，土体本身密实度及稳定性均较差，尤其是土体在遇水后，地表沉降非常明显。

3.2隧道断面大，工序繁多

后配线暗挖区间是大型的双连拱形隧道，由10个小断面组成，工序繁多、断面变化频繁，开挖断面跨度大，施工中需处理好各步格栅的连接，严格控制沉降；并且周边环境保护要求高，施工工作面较难展开，工期较紧。

3.3结构防水质量控制比较困难

本工程结构复杂，工程界面与接口多，不同的结构与防水材料有不同的工艺要求，任何环节的疏忽都将导致工程结构质量与防水层出现缺陷。

3.4区间隧道与电视塔距离过近

电视塔地基为天然地基，基础为环形钢筋混凝土基础，基础埋深高于地铁隧道埋深，通过调查，从运营至今沉降观测结果显示，电视塔略向西北倾斜，即远离隧道方向，但倾斜值在高耸建筑允许范围内，因此针对电视塔基础安全的预防措施就显得尤为重要。

纵观以上四个风险源，电视塔在区间隧道施工过程中的保护问题将成为这几项内容中的重中之重。

4施工措施

针对上述工程风险，在紧紧围绕施工总体部署的基础上，合理筹划和严密组织，结合暗挖隧道施工的重要技术环节，有针对性地采取有效措施，直接或间接地对电视塔进行保护，从而确保安全、优质地按期完成本工程施工任务。

具体措施如下：

4.1隧道本身施工的间接措施

由于隧道与电视塔距离过近，保证隧道及电视塔周边土体的整体稳定是实现两者安全的前提，因此，隧道本身施工时相应措施及工艺必须到位。

4.1.1加强隧道初期支护

（1）加强超前支护：

φ159mm超前大管棚注浆预支护，开挖过程中设φ42mm小导管注浆预加固。

（2）短进尺开挖，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）开挖时上半断面留核心土并设临时仰拱，同时采用型钢支撑、加快中隔墙及仰拱的施工速度，尽快封闭断面，减少对地层的不均匀沉降。

（4）及时进行初支背后注浆，保证初衬与围岩密贴，减少地层变形危及地面建筑物安全。

（5）根据测量监控数据，及时补充注浆，及时反馈信息修正设计。

（6）设置超前地质探孔，指导下步工序循环。

4.1.2严格按照施工工序要求进行施工

隧道开挖初支施工工序安排详见图6。

施工顺序如下：

①中导洞上导开挖II中导洞上导初支

③中导洞下导开挖IV中导洞下导初支

⑤中隔墙施工

⑥左右线外侧导坑上导开挖VII左右线外侧导坑上导初支

左右线外侧导坑下导开挖IX左右线外侧导坑下导初支

左右线内侧导坑上导开挖XI左右线内侧导坑上导初支

左右线内侧导坑下导开挖XIII左右线内侧导坑下导初支

图6施工工序图

经验及教训：

前期施工过程中，考虑到工期紧张，临时调整过施工工艺，调整的前提是在监测数据显示良好的情况下进行的，同时也征得了建设单位、设计单位以及监理单位的同意。

具体情况为：

中导洞开挖一段距离后，大约二倍洞径（22m）的时候，监测数据显示地表沉降为0。

为了加快施工进度，在中隔墙未跟进的情况下，左右线外侧导洞试探性的进行了开挖，在中导洞贯通（总计98.6m）、左右线外侧导洞进尺分别为40m及36m时，地表沉降仅为21mm，开挖边线以外15m处地表沉降仅为1mm。

基于此，左右线外侧导坑加快了施工进度，但刚好一个月后，问题出现了，在左右线外侧导洞进尺分别为60m和56m时，进洞35m位置地表沉降突然增大了41mm（累积57mm），已超出了警戒值，为了避免沉降继续增大，中隔墙加快了施工进度，由原来的单工作面单向推进变成了双工作面相向推进，虽然地表沉降最终得到了控制，但因抢中隔墙施工浪费了大量的人力、物力及财力，期间所幸未因地表沉降而改变电视塔原来的沉降变化趋势。

4.1.3加快衬砌施工及注浆工作

严格按照设计要求，在暗挖隧道结构环向、纵向施工缝部位及初支和二衬之间设置注浆管，对施工缝、拱顶等防水薄弱环节进行注浆封堵，注浆顺序按先注下部，后注上部实施。

最终目的实现隧道与电视塔周边土体的固结与稳定。

4.2电视塔保护的直接措施

4.2.1措施一：

设置止水帷幕

由于本段有饱和软黄土，考虑到工程降水是使建筑物发生沉降的主要因素，在旁施工时，设置止水帷幕，即暗挖结构靠电视塔侧打高压旋喷桩止水帷幕，延长地下水流通的距离，降低地下水的水力坡度，使建筑物处沉降不发生或使沉降值控制在允许的范围内。

本工程设计在毗邻电视塔侧设置双排φ800mm@650mm的高压旋喷桩作为止水帷幕，桩长为33.51m，其中实桩长度18m，空桩长度为15.51m。

纵向分布长度107m，与暗挖结构边线距离5.7～11m不等。

旋喷桩实桩深入隧道底以下5m。

见止水帷幕与电视塔剖面位置关系图。

图7止水帷幕与电视塔剖面位置关系图

图8止水帷幕施工过程照片图9止水帷幕完成后地面痕迹实景照片

4.2.2监测措施

隧道开挖产生的降水效应及开挖对周边土体的扰动均会使电视塔基础产生沉降及不均匀沉降，因此，在电视塔结构周边布置沉降观测点，塔身布置倾斜观测点，具体内容如下：

（1）监测沉降值：

电视塔上八角位置布设监测点，随时观测竖向位移值；

（2）监测倾斜值:

电视塔上布设测斜仪，随时观测倾斜值；

（3）结构裂缝的观测:

在施工前、中、后随时检查及观测其裂缝情况；

（4）暗挖施工通过电视塔时，加强监测频率为2次/1天；

（5）变形允许值：

暂定5～10mm，对于电视塔在施工前进行评估，根据评估结果监测施工。

4.2.3回灌措施

降水可能会破坏电视塔附近地基土的应力平衡，造成电视塔向东倾斜的可能。

另外，该段区间隧道围岩及路基基本均为<4-1-2>饱和软黄土，不利于土体稳定，特别机车运行时产生的振动等影响，为避免电视塔可能出现的倾斜，在该处降水施工中采用回灌法，在沉降区域施工回灌井，纵向间距40m，回灌井与降水井之间的距离＞5.0m。

详见回灌井平面布置示意图和回灌井及降水井剖面位置示意图。

图10回灌井平面布置示意图

图11回灌井及降水井剖面位置示意图

图12降水井及回灌井实景照片

5施工小结

目前本隧道施工已经结束，施工过程中几处重点总结如下：

5.1施工监测数据仅能指导施工

施工监测数据并不一定具有预见性，只能起到指导施工作用，绝不能因数据反映情况良好而更改隧道开挖的施工工艺。

5.2降水对黄土地层的沉降影响相对较小

在隧道开挖边线以外的15m处以及车站基坑外2m处布设沉降点的观测情况来看，最大沉降值未超过10mm。

5.3止水帷幕作用显著

止水帷幕对电视塔的保护确实起到了积极的作用，施工期间，所测水位基本在年变幅范围内。

同时，止水帷幕实桩与虚桩的设置更大限度地减少了工程造价及施工用时。

5.4回灌井未进入使用状态

在保证止水帷幕施工质量的前提下，回灌井可以不施作，虽然理论上可以促成地基土的应力平衡，但实际意义不大。

5.5主要监测数据显示如下

隧道范围地表沉降最大值为230mm，此为松散回填土、隧道开挖以及雨季降水共同造成的结果；隧道拱顶沉降最大值为59mm，超出允许值9mm，在隧道中线位置；隧道收敛最大值为21.41mm，未超出允许值23.50mm（0.005B）。

电视塔监测情况：

最小沉降为6.9mm，位置在靠近隧道侧；最大沉降为8.3mm，位置在远离隧道侧。

电视塔无裂缝及变形。

综上所述，隧道施工期间，由于采取了有效的间接措施与直接措施，电视塔未因隧道施工而受到影响，仍然保持原来姿态及速率向远离隧道方向倾斜。

作者简介：

曹平，2003年毕业于吉林省北华大学，本科学历，先后参加了长春一汽焊装厂房项目、广州地铁四号线新市区间项目、上海中环线A3.7标项目、甬台温客运专线项目、西安地铁二号线项目经理部、上海浦东国际机场北通道11标、西安地铁一号线项目的施工，现任五公司西安地铁一号线项目总工程师。