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高粱桥梁下穿浅埋隧道施工方案分析

2019-06-27 10:24 作者:信游娱乐
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关键词:浅埋暗挖;地下通道桥;沙卵石;灌浆加固;数值模拟

1项目概述

高粱桥梁下穿浅埋隧道施工方案分析

西直门站至动物园站段隧道位于西直门外大街下方。区间起点里程为k13 + 902.747,右线为k13 + 903.000,终点里程为k15 + 125.853,左线为1224.066m,右线为1222.853m。隧道干线穿过站号为k14 + 000~k14 + 104的高粱桥基础,桥段设计为104m;高粱桥的上部结构为预应力简支T梁,跨度为23m×3;下部是一个厚度为2米的放大基础。分为两层,底部面积为5.5m×5.5m,上部面积为3m×3m,基础深度为4.874m。在扩张的基础上,有独立的桥墩,两个相邻的桥墩通过盖梁连接。垂直于截面斜面纵向的连续有4个基础,中心间距为11.546m;沿截面纵向的两排桥梁,间距为21m。隧道的埋深为17.9m,两条隧道之间的中心距离为8.0m,如图1所示。隧道结构通过两个基地中间靠近一排四个基础,两者之间的间隙结构的顶部和基础是11.66米。

剖面隧道的左右线都穿过砂卵石层。砂卵石层是典型的机械不稳定的地层。颗粒间的间隙大,内聚力小,点间力在颗粒间传递,地层反应敏感,扰动轻微扰动,容易破坏原有的相对稳定的平衡状态。坍塌引起围岩的大扰动,导致开挖面和空心墙不受约束和不稳定。筛选试验表明,地层为卵石圆形砾石层,粒径为20-70 mm,最大粒径为150 mm,砂含量为11%~30%,平均内摩擦角约为35 #,n值为27-50。施工期间遇到的最大卵石达到250mm。

2工程难点分析

砂卵石地层浅埋方法的施工存在以下困难。:

(1)预先建造小孔或注浆孔,施工速度慢;

(2)砂卵石层易塌陷,地层拱形不良,过挖开挖量大,工作面稳定性难以保证;

(3)由于没有地面降水条件,拱顶上方存在的上层积水可能导致砂体部分损失,增加了控制地层沉降的难度;

(4)在砂卵石地层中,浅埋暗挖隧道跨越桥墩桩基相对于其他地层,可能造成不均匀沉降。

根据北京地铁施工的有关规定,确定下梁桥的施工风险等级为一级,变形控制标准如下::基台的侧向变形差为5.0mm,纵向变形为10mm。根据项目的特点,参考《北京地铁施工监控量测试行稿》确定目标监控项目的监控控制值,见表1。3施工计划的确定

为了严格控制结构的沉降,通过对比试验,提出了适用于砂卵石地层的前期先进深孔注浆加固方案。

隧道由crd方法构建。根据分析,确定两个隧道以引导孔1,2,3,4和引导孔5,6,7和8的顺序构造,距离为10m。首先建造1号导孔。为了减少导孔之间的相互影响,在施工10m后,构造2号导孔并依次构造其他导孔直至完成(见图2)。具体的构造步骤如下:

第一步:是提供先进的支护,灌浆和加固地层,挖掘前后两侧的1号洞穴,并保留核心土壤作为初始支撑;

步骤2:继续挖掘前后两侧的2号洞穴,并申请初步支援。 1号和2号隧道的纵向间距约为10米;

第三步:是提供先进的支撑,在前后两侧挖掘第三个孔室,并保留核心土壤以进行初始支撑。第二和第三孔之间的纵向间距为10米;

步骤4:继续挖掘前后两侧的4号洞穴,并申请初步支援。左室和第三室之间的纵向间距为10米;

步骤5:挖掘左孔后,以相同的方式挖掘右导孔;

步骤6:根据监测情况,纵向拆除中间隔墙,暂时支撑,逐步完成侧孔底板的防水和二次衬砌,先做左孔,然后再做右孔;

4施工方案的数值分析

4.1计算模型描述

使用plaxis3d进行计算。计算范围的顶部取地面,左右两侧取50m,隧道轴取60m。隧道考虑小管道进行灌浆和加固地层;地层从上到下混合填充。层,粉质粘土,细砂层,砂卵石层。土壤层的参数如表2所示。整个模型由实体元素建模。土层采用Moor Coulomb模型,隧道结构采用弹性体模型。共划分了30,655个物理单元和48,960个物理单元节点(参见图3)。施工步骤:首先在左边建造隧道,然后在右边建造隧道;单隧道应按crd方法的1,2,3和4的顺序建造。计算条件:(1)不采取其他措施; (2)在码头和隧道周围采取加固措施: 1号码头和2号码头的扩大基础通过混凝土注入整体连接; 4号墩的扩大基础通过注入混凝土连接成一个整体。隧道拱和侧墙2m范围内的土壤是先进的深孔灌浆加固。

4.2计算结果分析

计算结果如表3和表4所示。从表3中的数据可以看出,在采取强化措施后,效果非常显着。当不进行加固时,墩基础的差异沉降分别达到10.95毫米和9.22毫米。灌浆加固土壤和墩身加固后,桥墩a和b的差异沉降为4.30mm;桥墩c和d的差异沉降为4.50mm,加固后的效果明显。为了便于施工期间的过程控制,表4给出了每个过程对结算的贡献。可以看出,导孔1和导孔2的沉降占总沉降的55%,因此有必要加强这两个步骤的施工管理。

5个主要结论

(1)对于梁下浅埋隧道的施工,为了控制沉降,必须对隧道的桥桩和周围层采取加固措施;

(2)间隔内两条隧道的施工顺序应按引导孔1,2,3,4和引导孔5,6,7和8组织;

(3)在单线隧道施工过程中,影响沉降的关键过程是导孔1,2和导孔5,6的施工。

(4)当错误距离为30m时,间隔的左右线的构造相互影响很小。为了加快施工进度,左右线隧道可以以相对合理的距离构造。

目前,左右隧道的间隔已安全越过高粱桥。工程实践表明,采取上述措施确保地表沉降控制在10mm以内,桥桩的横向差异沉降不超过5mm。

参考文献:

[1]吴波,等。城市地铁隧道开挖顺序优化分析[J]。中国铁道科学,2003,24(5): 23-28。

[2]高新强,邱文阁,吴健。重庆轻轨大坪隧道地下洞室段施工方法数值优化分析[m] //陈玉超。地铁新技术集。北京:中国铁道出版社,2003: 612-615。

[3]吴波,等。地铁隧道施工对地表沉降影响的优化控制分析[J]。现代隧道技术,2003,40(3): 42-46。



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