文档介绍：复杂地质条件下大断面隧道施工技术
研究报告
评审技术文件之一
复杂地质条件下大断面隧道施工
技术研究总报告
中铁十二局集团有限公司
二○○六年十一月
一、概述
1、工程简介
。由花园东路站~八达岭高速站区间、八达岭高速站、八达岭高速站~熊猫环岛站区间三部分组成。设施工竖井3座。区间隧道均为暗挖,由于设计与16号线联络线、存车线和交叉渡线的需要,区间隧道断面复杂多变,共设计13种断面。其中花园东路站~八达岭高速站区间右线325m范围内集中设计11种断面形式(见表1)。复合式衬砌,大管棚和小导管超前支护,格栅钢架、钢筋网、喷混凝土初期支护,C30钢筋混凝土二次衬砌。
区间隧道断面结构尺寸表1
衬砌
类型
断面形式
结构尺寸
(宽×高 m)
长度
m
标准断面
单跨标准断面
×
左线1601、右线1210
1-1断面
三连拱断面
×
2-2断面
单跨大断面
×
3-3断面
单跨大断面
×
4-4断面
单跨大断面
×
5-5断面
双层框架结构
20×
6-6断面
不对称双连拱断面
×
7-7断面
不对称双连拱断面
×
8-8断面
对称双连拱断面
×
9-9断面
单跨大断面
×
10-10断面
单跨大断面
×
2、周边建(构)筑物
区间隧道埋深8~10m,穿越土城遗址公园,~,隧道经过地段下穿5处建构筑物:江南大夫第金榜梨园酒楼、瑞洁加油站、河湖管理所办公楼、大气物理研究所的索塔拉锚基础和小月河疏浚工程暗河。
3、地质情况
区间隧道地层主要为粉细砂层和粉质粘土层,根据铁路隧道设计规范,为Ⅺ级围岩,属于松土和普通土。
4、地下水情况
地下水有台地潜水和层间潜水,水位较高,接近自然地面。施工时采取降水措施,,确保隧道在无水状态下施工。
二、工程特点
1、区间设计断面多达13种,属典型的大断面洞群段落,采用6种施工方法,不同施工方法间转换多,断面间接口多。
2、区间1-1断面为三连拱隧道,埋深浅,,施工步序多,施工难度大。
3、区间下穿多种建筑物和管线,要求地面沉降量控制在30mm内,地表沉降要求严格。隧道隆起量控制在10mm内。
三、关键技术
1、地铁三连拱浅埋隧道施工效应分步模拟分析技术
区间1-1断面为三连拱隧道,结构扁平,处于浅埋粉细砂地层,施工中隧道结构所受荷载加大,结构应力集中比较单拱隧道更趋复杂化,隧道成型和围岩稳定性控制的难度增大,稍有不慎,极易造成围岩过度变形,威胁区间管线和地表建筑物安全,甚至坍塌,严重影响施工进度和质量,因此选择合理的开挖方式和支护参数,保证围岩和结构的稳定极其关键。采用弹塑性有限单元法,对三连拱不同施工阶段、不同荷载条件的受力特性和形变量进行模拟和分析,为确定合理的施工方案提供理论参考。
根据区间隧道地质情况,采用FLAK软件、显式有限差分方法进行分析。
2、水平定向钻进施工隧道长大管棚技术
本标段区间隧道在大断面施工、穿越地表建筑物时设计均采用φ108mm大管棚超前支护,累计数量达15213延米。大管棚施工速度和质量的好坏直接影响着施工进展。受竖井口和洞内作业场地施工空间的制约,普通管棚钻机具有移位困难、洞内作业需先扩挖工作室的问题,钻进过程中钻头的方向难于控制,棚管偏位严重是普通钻机管棚作业中的通病,并且在城市地铁扩挖工作室不利于对管线和建筑物的保护。本项目在钻机对隧道大管棚施工进行了研究和尝试。该方法在钻进过程中能准确测定钻头在地下的位置和方向,根据钻头在钻进过程中的位置和方向同设计轨迹的差异,利用能进行调节方向的楔型钻头改变钻头的钻进方向,从而按设计要求的角度完成各种大管棚的施工。具有一次连续钻进长、管棚精度高、水平钻机在同一断面中不需扩挖工作室等优点。
3、不同大断面施工及工法转换技术
区间隧道共设计10种大断面,并且大断面集中于花园东路站~八达岭高速站区间右线布置,属典型的大断面洞群段落。断面不同,采用的施工工法不同。根据断面情况分别采用CD法、CRD法、双侧壁导坑法、中洞法、侧洞法和双侧洞法等多种软弱地层隧道工法。相邻断面的施工工法转换是确保施工安全的关键环节
,必须采用技术措