區(qū)間暗挖下穿人行天橋施工技術(shù)-耿志剛

2012年度優(yōu)秀技術(shù)總結(jié) 北京地鐵七號線六標(biāo)區(qū)間暗挖下穿人行天橋施工技術(shù)第北京地鐵七號線六標(biāo)區(qū)間暗挖下穿人行天橋施工技術(shù)【內(nèi)容提要】：本文對北京地鐵七號線六標(biāo)區(qū)間暗挖下穿人行天橋施工，施工過程前人行天橋原狀調(diào)查，下穿人行天橋過程保護(hù)措施，沉降控制情況作了詳細(xì)敘述和總結(jié)。【關(guān)鍵詞】：區(qū)間暗挖、下穿、人行天橋1.工程簡介1.1工程概況廣渠門外站～雙井站區(qū)間線路位于廣渠門外大街上，道路交通較為繁忙，道路兩側(cè)多為住宅小區(qū)、商業(yè)等。線間距15m～17m，沿線下穿雙井西人行天橋。在區(qū)間隧道左K12+578.206處設(shè)一防災(zāi)聯(lián)絡(luò)通道兼暗挖施工豎井。廣渠門外站～雙井站區(qū)間設(shè)計里程為：左K12＋015.200～左K12+946.800（短鏈0.173m），右K12＋015.200～右K12+946.800，左線長931.427m，右線長931.600m。雙井西人行天橋：跨越廣渠東路，于2006年建成。主天橋主橋跨徑12.75m+19.5m+17.5m+12.75m，為全焊等截面鋼箱梁，寬度3.3m，全長65m，橋下凈空不小于4.5m。天橋兩側(cè)人行梯道（1：4）寬4m。天橋下部基礎(chǔ)除梯腳處采用半埋式鋼筋混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)外其余均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)、墩柱、蓋梁，主橋樁徑D=1.2m，梯道樁徑D=1.0m，墩柱及蓋梁均為鋼結(jié)構(gòu)，墩底插入杯口承臺基礎(chǔ)。主梁及梯道下部各墩柱均墊有橡膠支座及滑動拉壓支座。隧道與橋樁水平距離最近1.692m，垂直距離最近2.156m。1.2工程設(shè)計簡介1.2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)此段為標(biāo)準(zhǔn)馬蹄形斷面，采用臺階法施工。區(qū)間結(jié)構(gòu)支護(hù)型式采用復(fù)合式襯砌。1.2.2主要施工方法及步驟本區(qū)間采用暗挖法施工，施工堅持先支后挖的原則，隧道開始開挖前20天，對隧道范圍采用井點(diǎn)降水措施，使水位保持在結(jié)構(gòu)底板以下0.5～1m，保證了隧道在無水環(huán)境下施工。1.3地層巖性及水文情況根據(jù)地質(zhì)詳勘報告，地面標(biāo)高在37.6m左右,隧道埋深22m。此段隧道穿越土層為:卵石層、中粗砂⑦1層、粉細(xì)砂⑦2層。地下水存在潛水、承壓水。工程地質(zhì)條件評價圍巖分級均為Ⅵ級。2.人行天橋原況調(diào)查2.1天橋原狀分別跨越廣渠路左右幅主路和輔路，橋梁高度0.9m。主橋兩側(cè)共設(shè)4個梯道和1個坡道，均為0.4米高連續(xù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)。天橋結(jié)構(gòu)檢測處于良好狀態(tài)。2.2下穿前天橋核查人行天橋基礎(chǔ)中心線位于區(qū)間隧道右K12+664.000，天橋上部結(jié)構(gòu)為四跨連續(xù)鋼箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。隧道與橋樁水平距離最近1.692m，垂直距離最近2.156m。天橋行人人流量較大。3.下穿人行天橋變形預(yù)測及控制要求3.1變形預(yù)測根據(jù)有限元數(shù)值模擬分析，隧道開挖引起的地表最大沉降值為11.0mm；天橋基礎(chǔ)的最大沉降值為6.9mm，最大差異沉降為3.3mm。3.2變形控制要求根據(jù)天橋評估結(jié)果，天橋變形控制標(biāo)準(zhǔn)：①人行天橋主橋和梯道上部結(jié)構(gòu)連續(xù)梁相鄰墩柱基礎(chǔ)豎向（縱向）不均勻沉降控制值為8mm；②主橋、梯道均勻豎向沉降控制值15mm；③主橋中、邊墩、及梯道墩柱傾斜度不大于1/1000；④橋區(qū)相關(guān)道路路面沉降控制值為15mm（1/1000坡度），并與橋梁結(jié)構(gòu)沉降監(jiān)測值對比，結(jié)果不應(yīng)出現(xiàn)異常。4.區(qū)間隧道下穿人行天橋保護(hù)措施礦山法區(qū)間隧道下穿該天橋的主要保護(hù)措施為采取臺階法+臨時仰拱開挖施工，并在天橋前后10m范圍內(nèi)采用深孔注漿超前加固地層，地面采用鋼管頂托支撐防止橋身下沉。4.1洞外措施4.1.1鋼管樁支頂技術(shù)措施區(qū)間暗挖下穿人行天橋前，為保證地下暗挖施工及天橋上方行人通行的絕對安全，在隧道下穿人行天橋前，對人行天橋進(jìn)行支頂，支頂?shù)闹误w系采用鋼管柱支頂，當(dāng)天橋發(fā)生沉降時，即進(jìn)行頂升恢復(fù)。a）交通導(dǎo)改由于施工期間，需進(jìn)行地基處理、搭設(shè)作業(yè)平臺等，要占用廣渠門外大街進(jìn)行施工作業(yè)，因此必須進(jìn)行交通導(dǎo)改。交通導(dǎo)改嚴(yán)格按照交管部門的要求進(jìn)行施工，設(shè)置各種警示標(biāo)志。b）基礎(chǔ)處理由于梁體自重較大，支頂系統(tǒng)基礎(chǔ)下土體需進(jìn)行注漿加固。注漿導(dǎo)管采用焊接鋼管，注漿材料采用單液水泥漿，基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)埋鋼管柱焊接鋼板。c）支頂系統(tǒng)支頂系統(tǒng)采用鋼管柱，鋼管柱與預(yù)埋鋼板焊接。在鋼管柱頂部安裝油壓千斤頂，千斤頂上下均設(shè)3cm厚鋼墊板。千斤頂與天橋主梁間設(shè)工字鋼托梁。d）頂升施工（1）隧道下穿天橋施工前，根據(jù)設(shè)計要求設(shè)置千斤頂壓力。并在隧道下穿天橋施工中，根據(jù)設(shè)計要求頻率對天橋沉降進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常，立即調(diào)整千斤頂參數(shù)，以保證天橋的安全。圖3-1人行天橋支頂體系示意圖（2）施工前對天橋脫空支座進(jìn)行處理；（3）施工過程中加強(qiáng)了對橋梁的監(jiān)測，及時反饋信息，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整施工參數(shù)，確保橋梁安全；（4）施工中加強(qiáng)對橋墩沉降及墩周地面沉降進(jìn)行監(jiān)測，下穿期間每天監(jiān)測1次。施工過程中，若天橋變形超過控制值，可根據(jù)需要，對天橋進(jìn)行頂升處理；4.2洞內(nèi)措施4.2.1深孔注漿超前加固措施(a）采用深孔注漿從洞內(nèi)加固結(jié)構(gòu)與橋梁基礎(chǔ)間的土體，注漿后土體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為1.2～1.5MPa，透水系數(shù)：10-6～10-7cm/s。(b）深孔注漿超前加固斷面范圍為拱頂外2.5m、上臺階掌子面，初支完成后進(jìn)行了徑向注漿，注漿范圍為初支外6m、左右線隧道間土體及天橋樁基底土體加固，注漿里程為天橋前后10m范圍，共約24m。注漿范圍詳見圖3-2、圖3-3、圖3-4。圖3-2區(qū)間隧道下穿人行天橋深孔注漿范圍圖3-3區(qū)間隧道下穿人行天橋深孔注漿斷面圖圖3-4深孔注漿示意圖(c）在隧道開挖至天橋前10m時，封閉掌子面以防止注漿過程漏漿，C20噴射混凝土厚度0.3m，噴砼封閉范圍為上半斷面不包括核心土部分。鉆孔注漿順序由下至上依次施做，以防漿液下竄。(d）深孔注漿施工工藝深孔注漿工藝流程如圖3-5所示：圖3-5深孔注漿工藝流程①鉆孔鉆孔采用TXU-1000型鉆機(jī)，注漿采用YZB-50/70型雙液注漿機(jī)，采用后退式注漿工藝，漿液根據(jù)地層選用水玻璃化學(xué)漿進(jìn)行止水和水玻璃水泥雙液漿加固地層土體，注漿分兩段進(jìn)行，一次注漿長度為13m。鉆進(jìn)成孔：按注漿長度及注漿范圍要求，要嚴(yán)格掌握鉆桿深度，要慢速運(yùn)轉(zhuǎn)，掌握地層對鉆機(jī)的影響情況，以確定該地層條件下的鉆進(jìn)參數(shù)，密切觀察溢水出水情況，若出現(xiàn)大量溢水時必須立即停鉆，分析清楚實際原因后方可繼續(xù)施工。退出鉆桿：嚴(yán)格控制退出速度，每次退出不大于200mm，勻速后退．邊退出邊注漿，退出后的鉆桿應(yīng)及時清洗干凈，以備后用。②注漿注漿管采用后退式注漿施工，分節(jié)鉆孔，每節(jié)長度為2.0m，兩節(jié)之間采用雙孔專用接頭和專用鉆頭鉆孔，鉆孔角度為9°～16°不等。③技術(shù)參數(shù)鉆機(jī)參數(shù)：型號TXU-1500，立軸直徑Φ44mm，鉆孔深度150m注漿長度：每段12～14m；每次開挖長度：10～12m；（保證加固體長搭接不少于2m）；注漿漿液擴(kuò)散半徑：0.7m；注漿管環(huán)向間距：0.8m注漿終壓：深孔注漿段注漿壓力≤2MPa；凝固時間：1～2分鐘，為速凝注漿；鉆桿回抽幅度：約15～20cm；注漿速度：與地層孔隙及連通情況、地層密實度有關(guān)，因此注漿速度暫定為每分鐘不大于10～20L；注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：注漿量與注漿壓力雙控注漿，每根導(dǎo)管注入規(guī)定漿液，壓力達(dá)到注漿終壓，即可結(jié)束注漿。如壓力長時間不上升，流量不減少，可能為跑漿現(xiàn)象，采用間歇注漿。(e）漿液配比根據(jù)地層情況選擇漿液，以水泥水玻璃雙液漿為主，水特別大時，用水玻璃化學(xué)漿液輔助施工，水泥水玻璃雙液漿能夠有效的加固地層，控制拱頂沉降，水玻璃化學(xué)漿液能夠起到很大的注漿止水效果，故在含水量較大地層選用，進(jìn)行注漿止水。①水玻璃化學(xué)漿液：為A液和B液的混合物，A液為稀釋后的水玻璃，Ｂ液由固化劑、外加劑和水組成。外加劑主要是調(diào)節(jié)漿液的可灌性和混合液的凝結(jié)時間，因此在施工現(xiàn)場中，外加劑的添加應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的實際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。兩種漿液在注入之前必須攪拌均勻A液B液硅酸鈉：411kg固化劑(磷酸)：64.5kg水：567.7kg乙二醇：32.3kg水：548.6kg②水泥－水玻璃雙液漿：液為稀為A液和C液的混合物，A釋后的水玻璃，C液由水泥、外加劑和水組成。外加劑主要是調(diào)節(jié)漿液的可灌性和混合液的凝結(jié)時間，因此在施工現(xiàn)場中，外加劑的添加可根據(jù)現(xiàn)場的實際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。C液各成分放入攪拌機(jī)的順序依次為：水、外加劑、水泥，兩種漿液在注入之前必須攪拌均勻，并經(jīng)常檢查混合后的漿液凝固時間是否適應(yīng)現(xiàn)場施工環(huán)境。一般施工時配比如下，混合后漿液PH值7—7.5：A液C液硅酸鈉：411kg水泥：198kg水：567.7kg外加劑：157kg水：282.9kg4.2.2開挖支護(hù)施工保護(hù)措施a）施工時：嚴(yán)格遵循“暗挖十八字方針”。先施工左線隧道，后施工右線隧道，前后拉開30m；b）對人行天橋前后10m范圍里程K12+652~K12+676段隧道靠近樁體一側(cè)打設(shè)徑向?qū)Ч?；L=3m，環(huán)向間距0.5m*0.5m；c）對人行天橋前后10m范圍增加臨時仰拱，臨時仰拱采用20a工字鋼。側(cè)墻及拱腳鋼架連接點(diǎn)處設(shè)置鎖腳錨管；d）施工時對上臺階采用環(huán)形開挖留核心土法開挖，施工中嚴(yán)格控制開挖進(jìn)尺為0.5m，嚴(yán)格控制超挖；e）施工時，對天橋前后10米范圍內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)超前探測，各個掌子面探測不少于3個孔，探孔采用高壓風(fēng)槍吹孔，探測始終超前5米。施工時，如發(fā)現(xiàn)有空洞，水囊等，需立即停止施工，做好施工記錄資料，并留好影像資料，及時上報相關(guān)單位，組織各方召開空洞或者水囊處理措施地會議，處理后方可繼續(xù)施工。f）加強(qiáng)初支背后注漿，注漿分兩次進(jìn)行，第一次距開挖面3m，為低壓注漿，漿液從掌子面冒出時即結(jié)束，第二次距開挖面8m，為飽壓注漿，注漿壓力0.5MPa，必要時進(jìn)行再次補(bǔ)漿，并加強(qiáng)初襯、二襯之間回填注漿，嚴(yán)格控制注漿壓力、注漿量。g）加強(qiáng)監(jiān)測，及時反饋信息，出現(xiàn)大量預(yù)警點(diǎn)時，應(yīng)立即停止施工，及時組織各方召開會議，分析預(yù)警出現(xiàn)的原因及處理措施，加固后方可繼續(xù)施工。5.監(jiān)測5.1監(jiān)測內(nèi)容5.1.1常規(guī)監(jiān)測內(nèi)容a）洞內(nèi)及洞外觀察：隧道開挖后觀察地層及其穩(wěn)定情況，觀察已施工地段支護(hù)結(jié)構(gòu)的情況，觀察已施工地段地表和建（構(gòu)）筑物狀況；b）地表沉降監(jiān)測：隧道上部地面布設(shè)水準(zhǔn)觀測點(diǎn)，定期量測地表變化情況；c）初支拱頂沉降監(jiān)測；d）初支側(cè)墻凈空收斂監(jiān)測。5.1.2天橋?qū)ｍ棻O(jiān)測項目針對本風(fēng)險工程，專門對過街天橋進(jìn)行專門監(jiān)測，監(jiān)測橋墩沉降、傾斜及差異沉降，施工中加強(qiáng)對天橋開裂、支座脫空等進(jìn)行現(xiàn)場巡視。5.2監(jiān)測結(jié)果5.2.1天橋及道路路面沉降監(jiān)測結(jié)果左右線隧道均通過天橋半個月后，天橋及道路路面監(jiān)測結(jié)果如下①人行天橋主橋和梯道上部結(jié)構(gòu)連續(xù)梁相鄰墩柱基礎(chǔ)豎向（縱向）不均勻沉降值為7.3mm；②主橋、梯道均勻豎向沉降值最大處為12mm；③道路路面沉降值最大處為14mm。結(jié)果