地铁区间隧道由横洞进入正洞施工方案比选

王爱国
中铁十四工程局

文章摘要:在地铁隧道需要由竖井，横通道向正洞的转换过程中，施工方案设计必须以保证施工安全和结构稳定，并能有效控制地层沉降为前提，同时考虑其易操作性，相对经济以及施工进度等，综合进行方案比选。
文章主题:地铁区间隧道 施工方案 横通道 断面转换

文章内容：地铁区间隧道由横洞进入正洞施工方案比选中铁十四工程局王爱国摘要在地铁隧道需要由竖井,横通道向正洞的转换过程中,施工方案设计必须以保证施工安全和结构稳定,并能有效控制地层沉降为前提,同时考虑其易操作性,相对经济以及施工进度等,综合进行方案比选.关键词横通道断面转换方案比选概述地铁区间隧道采用浅埋暗挖法施工时,常因地表建筑物的限制,需要采用竖井,小断面横通道,然后才能进入正线施工,所以存在从小断面到大断面的转换.根据现有的工程经验,断面转换由于多次扰动地层,常常导致较大的地表沉降.因此在进行断面转换的时候,既要考虑施工对环境的影响,又要考虑施工进度和经济效益,需对各种方案进行综合对比,选取合适方案.2工程背景广州地铁二号线赤岗站～客村站区间隧道的客村联络线岔口段工程,隧道长229,594,位于赤岗站～客村站左线区间上.该工程具有以下特点:(1)隧道埋深浅,跨度大,断面变化频繁;(2)隧道周围环境复杂,防护要求高;(3)隧道所处地层的稳定性差.本工程由竖井,横通道进入大跨度正线的示意图如图所示,横通道的高度为5.6,正线隧道高,跨度为15._]一一一…%'..一一甄!塞墨妻_=-§千三竖井!;彳'一一,一一-<>—一—…::—一4一图工程概况示意图3设计原则在施工通道与正线隧道的交叉处,施工通道断面逐渐加大,然后旋转9度进入正洞的施工转换过程,引起的地层效应和支护体??+一_一'===_'====卜…系的受力状态变化是一个极其复杂的力学转换过程,很难定量描述.施工方案设计必须以保证施工安全和结构稳定,并能有效控制地层沉降以保证地面建筑物和地下管线安全2为前提,然后考虑其易操作性,相对经济和施工进度等.4设计方案针对本工程地质软弱,开挖跨度大,埋深浅,地表沉降控制要求高的特点,拟定了三种施工方案供比选.4.1方案一采用拱部小导洞施做正洞拱部初期支护;底部小导洞施做正洞底部初支及仰拱;采用自拱部向下挖井的方法施做左线侧墙初期支护.初支闭合后逐段破除临时支护,先墙后拱衬砌.4.2方案二施工通道扩挖后,用矩形交叉中隔壁法())完成下半断面开挖与初期支护;用3导洞法施工上半断面的开挖和初期支护.初支封闭后先墙后拱衬砌.4.3方案三施工通道掘进至正洞后,弧形拐向正线方向,并按喇叭口状逐步扩大断面,向正线隧道断面过渡.随着开挖断面的逐步扩大,施工方法相应地依次采用台阶法,中隔壁法,双侧壁导坑法,直至扩大到正线断面尺寸,然后回头对喇叭口段进行扩挖处理65方案比选针对以上提出的三种设计方案,从施工操作难易,施工安全及对地面沉降控制,支护体系转换受力,工程经济性和工期角度进行综合对比,如表1所示.各案指标综合对比表1\项目支护体系方施工操作安全及沉和控制经济性工期\转换挖井施工工程量虽然不比较安全;但是由于拱部同时开废弃工工期较大,但施做较困难;正洞衬小导洞下方土体软弱,易挖规模程量相长.砌后,核心部分剩余的土整体下沉,拱项和地表沉较小,对对较少,挖除施工不便.降不易控制.围岩扰工程投动较小.人相对较低.上下半断面掘进掌子面相比较安全;底部基岩较硬,体系转废弃工工期较互错开一定距离后,可以先下后上施工整体沉降换均匀程量较短.平行作业.但是先下后上小,各小导洞及时支护并过渡,荷大,工程开挖,给上部施工造成不超前预支护控制拱顶下载连续造价较便,而且上下相互干扰.沉,预计总沉降量较小.平缓释古同0放.正向掘进工序衔接紧凑,比较安全;由于两次开挖,荷载分废弃工工期较易于施工,但反向扩挖高沉降量估计会超过正线双为掘进程较大,长.度大,施做困难,而且与正侧壁导坑法施工所造成的和扩挖工程造洞继续向前掘进干扰极沉降.两次释价较高.大.放.22(转第6页)段工程穿越北京四环路健翔桥区的施工应用.为了保证顶管施工不对桥梁产生任何不利的影响,采取了顶进限速,严格测量监控及减少工作竖井,加大顶进距离等措施.此段工程施工从健翔桥下成功穿过北四环路,管线全长218,路面交通未受丝毫影响.工程验收质量优良,最大沉降仅为4.通过工程试验和应用完成了02150顶管机在含水的粘性和砂性土层中试验考核,本次施工未遇砂卵石,但顶管机经受了绞碎土层中废弃水泵和切人砖混电力方沟的考验.工程试验和应用表明:顶管机设计思路正确,各部件的组合合理,零部件的加工或选型质量较好.顶管机刀盘整圆切削顶进,超挖量极小,控制地面沉降效果好.刀盘切削扭矩大,功率储备充裕,适应复杂地层施工.纠偏效果灵敏,采用可调支点的纠偏装置,用于排除故障十分有效.设备运行状态集中显示,控制灵敏有效.主顶装置及中继间顶力大,可满足长距离施工的要求.长行程,整体式主顶装置,减轻劳动强度,工作安全可靠.5社会,经济效益及产业前景分析开发长距离机械化顶管技术,替代目前北京市普遍使用的人工顶管施工法,是适应北京向现代化国际大都市迈进,应用现代科学技术进行市政管道和地下交通工程建设的必由之路.其经济社会效益十分显着.目前北京尚无机械化顶管施工定额,使得机械化顶管参与市场竞争有一定难度.此外,机械化顶管机的初期设备投入较高,但可通过标准化,专业化的不断改进,实现可变径,一机多用,实现配套设备和零部件的通用性和互换性等,可加快设备折旧,从而使施工成本大幅度降低.根据北京顶管施工的现况,随着城市建设的发展,对机械化顶管机的需求将会增加.充分发挥本地区设计,制造和施工组合的力量和优势,这将可能使得本地技术力量和制造能力生产的顶管机成为今后北京顶管机设备的重要来源.机械化顶管由于实现长距离顶进,可减少工作竖井,减少地面拆迁量;由于加快施工速度,可减少人工费用;由于提高了施工质量,可减少工程返修,维护费用;由于无需降水,可减少降水费用,以及避免了市区地面因降水出现的不均匀沉降等,带来的综合经济效益十分可观.由于减少对周边环境的干扰和破坏,改善工人的劳动条件等方面的优势,其推广应用在促进施工技术的进步,保护城市的生态环境等方面社会效益十分显着.6结语随着北京现代化大都市建设的不断发展和进步,对城市地下空间的开发需求日益加大,对城区施工