北京地鐵淺埋暗挖雙層風(fēng)道設(shè)計(jì)_工程管理

1、北京地鐵淺埋暗挖雙層風(fēng)道設(shè)計(jì)結(jié)合工程實(shí)例,介紹了雙層風(fēng)道的設(shè)計(jì)及施工方法,建立荷載結(jié)構(gòu)模型,使用SAP84程序軟件取代框架進(jìn)行平面計(jì)算,提出了設(shè)計(jì)中應(yīng)留意的關(guān)鍵點(diǎn),并利用監(jiān)控量測(cè)獲得信息指導(dǎo)施工,準(zhǔn)時(shí)實(shí)行相應(yīng)措施,確保施工平安。1 工程概況北京地鐵四號(hào)線新街口站東南風(fēng)道位于登禹路和西直門內(nèi)大街交口,地面交通路況繁忙。地下市政管線眾多,有污水、上水、市政管線等,因此風(fēng)道采納礦山法施工,設(shè)計(jì)為雙層拱頂直墻結(jié)構(gòu)。風(fēng)道埋深最深處約6m。風(fēng)道結(jié)構(gòu)底板穿過(guò)粉土-2層,屬于級(jí)圍巖;結(jié)構(gòu)頂板穿過(guò)的巖土層為粉細(xì)砂-3層、粉質(zhì)粘土層、粉土層,屬級(jí)圍巖,易發(fā)生坍落現(xiàn)象,穩(wěn)定性低,無(wú)法形成自然應(yīng)力拱。風(fēng)道結(jié)構(gòu)邊墻穿過(guò)

2、的巖土層為粉質(zhì)粘土層、卵石圓礫層、中粗砂-4層、粉細(xì)砂-3層、粉質(zhì)粉土-2層,邊墻下部以砂土和碎石土為主,圍巖土體的自穩(wěn)力量差,易發(fā)生坍塌現(xiàn)象。2 施工方法風(fēng)道采納交叉中隔壁法(CRD法),分4層8個(gè)小導(dǎo)洞施工,施工時(shí)嚴(yán)格根據(jù)“管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”的基本原則。導(dǎo)洞施工挨次見(jiàn)圖1,為削減拱部大面積開(kāi)挖后對(duì)地層的影響,施工實(shí)行分步開(kāi)挖,化大為小,增設(shè)臨時(shí)仰拱,準(zhǔn)時(shí)封閉的方法,詳細(xì)如下:1)施作拱部超前支護(hù),在豎井進(jìn)風(fēng)道處和車站進(jìn)風(fēng)道處各施作一排大管棚護(hù)頂以及施作小導(dǎo)管超前支護(hù)并注漿加固地層。2)分布開(kāi)挖導(dǎo)洞土體,封閉導(dǎo)洞初期支護(hù),上下臺(tái)階步長(zhǎng)5m,上導(dǎo)坑掌子面應(yīng)準(zhǔn)時(shí)封閉

3、。3)拆除部分底部豎向臨時(shí)支護(hù)(一次拆除長(zhǎng)度小于6m),施作防水層,部分底板。4)逐步拆除部分臨時(shí)仰拱和臨時(shí)支護(hù)(一次拆除長(zhǎng)度小于6m),準(zhǔn)時(shí)施做防水層及二襯。5)最終拆除臨時(shí)仰拱和豎向支撐,準(zhǔn)時(shí)封閉防水層和二襯。 <CENTER</CENTER3 初期支護(hù)參數(shù)初支采納C20早強(qiáng)噴射混凝土,小導(dǎo)管?42(3根/m)L=3.0m,打設(shè)角度10°15°,縱向步距1.0m一環(huán),鋼格柵由4根?25鋼筋焊接而成,每榀格柵間距500mm,鋼筋網(wǎng)為?6150mm×150mm,雙層布置,格柵間布置?22縱向拉結(jié)筋,環(huán)向間距0.7m沿主筋內(nèi)外側(cè)交叉布置。4 結(jié)構(gòu)計(jì)算4.

4、1 荷載組合1) 基本組合構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算;2)短期效應(yīng)組合構(gòu)件抗裂計(jì)算;3)抗震偶然組合構(gòu)件強(qiáng)度;4)人防偶然組合構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算。經(jīng)過(guò)試算,地震荷載和人防荷載作用下的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力對(duì)結(jié)構(gòu)斷面配筋不起掌握作用。這樣地震與人防設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是實(shí)行滿意規(guī)范要求的一些構(gòu)造措施。4.2 主要荷載取值1)結(jié)構(gòu)自重,鋼筋混凝土重度=25kN/m3。2)地層豎向壓力:本隧道覆土厚度為6m,為淺埋暗挖隧道,因此按計(jì)算截面以上全部土柱重量考慮;地層水平壓力:采納朗肯土壓力理論,施工階段外側(cè)取主動(dòng)土壓力,使用階段取靜止土壓力。3)活載:地面超載20kPa。4)偶然荷載:8度地震荷載,5級(jí)人防荷載。結(jié)構(gòu)計(jì)算采納荷載結(jié)構(gòu)模型,

5、使用SAP84程序軟件取代框架進(jìn)行平面計(jì)算。按初期支護(hù)與二次襯砌共同承載計(jì)算二次襯砌內(nèi)力,由于初支不考慮防水,因此由二次襯砌承受全部水壓力,而土壓力則作用在初支上,考慮到在長(zhǎng)期作用下,初期支護(hù)材料性能會(huì)漸漸退化,剛度會(huì)下降,二次襯砌擔(dān)當(dāng)荷載70%,經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)覺(jué):底部墻腳外側(cè)、底板跨中內(nèi)側(cè)、拱背外側(cè)及拱頂內(nèi)側(cè)為最不利掌握點(diǎn),通過(guò)對(duì)該部分掌握點(diǎn)進(jìn)行配筋計(jì)算,可以確定二次襯砌結(jié)構(gòu)斷面所需的鋼筋數(shù)量。5 主要技術(shù)措施施工方法只是依據(jù)斷面形式、圍巖級(jí)別、環(huán)境條件等關(guān)鍵因素確定,對(duì)于既有的結(jié)構(gòu)跨度,基本工法選擇是比較成熟的。但是打算著工程成敗和施工技術(shù)質(zhì)量凹凸的主要因素在于幫助工法的采納,以及各項(xiàng)掌握地層

6、變位措施的實(shí)施時(shí)機(jī)。本工程在設(shè)計(jì)中主要考慮以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):1)小導(dǎo)管注漿。小導(dǎo)管一般采納F42的鋼花管,長(zhǎng)度3m,其注漿加固體直徑500mm左右,超前加固注漿,是行之有效地保證地層自穩(wěn)的方法之一 。依據(jù)地層性質(zhì),采納不同的漿液。對(duì)于小導(dǎo)洞開(kāi)挖跨度不超過(guò)6m的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),加固圈半徑0.5m可以保證在初期支護(hù)完全達(dá)到承載力以前圍巖的自穩(wěn)。掌握注漿壓力或者掌握注漿量為注漿技術(shù)重點(diǎn)。2)鎖腳錨桿。依據(jù)開(kāi)挖跨度的大小,設(shè)置3m左右長(zhǎng)度的鎖腳錨桿并注漿,可以有效地保證支護(hù)結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生過(guò)度的整體下沉,特殊是采納上下導(dǎo)洞施工的結(jié)構(gòu)尤為重要。當(dāng)上導(dǎo)洞施工時(shí),不致使下導(dǎo)洞臨空。3)背后回填注漿。設(shè)計(jì)中考慮初支背后的空

7、隙存在,對(duì)于掌握地層變位是不利的。因此必需準(zhǔn)時(shí)有效地進(jìn)行回填。一般工序要求距離掌子面3m時(shí),必需進(jìn)行初支背后回填注漿,漿液為水泥砂漿。4)臺(tái)階長(zhǎng)度。每循環(huán)開(kāi)挖長(zhǎng)度為0.5m,與鋼格柵間距相適應(yīng),并且留核心土,臺(tái)階長(zhǎng)度不合適,可能造成地層變位過(guò)大,甚至地層失穩(wěn)。設(shè)計(jì)中提出了上下導(dǎo)洞間開(kāi)挖面距離為5m的要求。5)一次拆除長(zhǎng)度。對(duì)于采納CRD工法施工的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),一次拆除長(zhǎng)度,又是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)。為了不致消失因轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)而引起地層變位,理論及實(shí)踐證明,一次拆除段長(zhǎng)度必需小于1D(D為隧洞的直徑),本設(shè)計(jì)采納較為穩(wěn)妥數(shù)值,每次拆除6m。6 監(jiān)控量測(cè)利用監(jiān)控量測(cè)獲得的信息指導(dǎo)施工,這是淺埋暗挖法

8、施工中必不行少的一個(gè)組成部分。通過(guò)監(jiān)測(cè)對(duì)地層的穩(wěn)定性和支護(hù)系統(tǒng)的牢靠性做出推斷,準(zhǔn)時(shí)實(shí)行相應(yīng)措施,以確保施工的平安本工程將地表位移、拱頂下沉、隧道周邊收斂等量測(cè)項(xiàng)目定為監(jiān)控量測(cè)的必測(cè)項(xiàng)目,將土壓力、土體位移、支護(hù)應(yīng)力等作為選測(cè)項(xiàng)目。當(dāng)水平收斂變化率小于0.12mm/d,拱頂下沉變化率小于0.1mm/d,而且所測(cè)的位移值大于估計(jì)總位移值的80%時(shí),可以認(rèn)為隧道已達(dá)到基本穩(wěn)定。7 結(jié)語(yǔ)通過(guò)對(duì)北京地鐵新街口站東南風(fēng)道設(shè)計(jì),主要得到以下一些閱歷和體會(huì):1)由于風(fēng)道結(jié)構(gòu)施工對(duì)周邊圍巖存在著多次擾動(dòng),特殊是在中隔墻頂部存在著受力簡(jiǎn)單的塑性區(qū),因此,在設(shè)計(jì)、施工時(shí)應(yīng)特殊重視中隔墻的受力平衡及其穩(wěn)定。2)采納CRD工法進(jìn)行淺埋大跨結(jié)構(gòu)的暗挖施工時(shí),頂部分塊的大小將最終影響地面下沉量。實(shí)踐證明,頂部施工所引起的地面下沉值占最終地面總下沉量的60%70%。因此,