西安地鐵施工方法.ppt

1、西安地鐵二號線一期地下工程施工方法淺析,二0一一年七月.洛陽,中鐵隧道集團有限公司西安指揮部,1,內(nèi) 容 提 要,西安地鐵背景情況介紹 西安地鐵二號線沿線工程地質(zhì)及水文地質(zhì) 車站施工方法比選及適應(yīng)性簡析 區(qū)間隧道施工方法比選及適應(yīng)性簡析 施工經(jīng)驗教訓(xùn)及需進一步研究解決的問題,2,3,一、西安地鐵背景情況介紹,西安是世界著名的歷史文化名城，是歐亞大陸橋中國段和中西部的重要城市。是我國重要的科研、教育、裝備制造業(yè)及高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地。是全國中西部地區(qū)交通樞紐中心。西安有3100多年的建城史和1100多年的建都史，歷史上有13個王朝在此建都，與雅典、羅馬、開羅同被譽為世界四大著名古都。,4,按照國務(wù)院

2、批準的西安市城市快速軌道交通建設(shè)規(guī)劃，西安市總共建設(shè)6條地鐵線路，總長251.8公里。共設(shè)16座換乘站，150座車站（不含一號線東、西延伸段），10座車輛段，4座停車場，2處控制中心。軌道交通線網(wǎng)形成“棋盤+放射式”網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)布局，線網(wǎng)中一、二、三號線為骨干線，既滿足了城市東西向、南北向主軸線上的客運交通需求，又向外拓展了城市發(fā)展空間；四、五、六號線是軌道交通網(wǎng)的輔助線，主要滿足城市功能組團之間的交通需求，對線網(wǎng)進行加密完善。,5,西安地鐵規(guī)劃設(shè)計圖,6,二、西安地鐵二號線工程地質(zhì)及水文地質(zhì),西安市位于渭河沖積平原關(guān)中平原的中部，二號線呈南北向展布，貫穿城區(qū)，沿線地勢平坦開闊，東高西低，中間高南

3、北兩側(cè)低，平均坡降約25，局部黃土梁洼區(qū)，坡降較大。自北而南依次通過渭河沖洪積平原、黃土梁洼、潏河沖積平原三個次級地貌單元。 二號線線路通過不同的地貌單元，巖性及巖土組合也有較大差異。,7,二號線各車站、區(qū)間隧道主要修筑于第四系全新統(tǒng)、上中更新統(tǒng)風(fēng)積及沖積土層中，屬中硬場地土和中軟場地土兩類，前者主要分布渭河、潏河河床及階地區(qū)、后者主要分布于黃土梁洼區(qū)。 沿線地層以人工填土、黃土、黃土狀土、砂層、粉質(zhì)黏土為主。對二號線影響較大的地質(zhì)問題有地裂縫、飽和軟黃土、濕陷性黃土、液化砂層。此外西安市的人工填土不僅分布廣、厚度大，土層的產(chǎn)狀和厚度在平面上變化迅速，而且性質(zhì)十分復(fù)雜，人工填土在二號線廣泛分布

4、最厚處大于10m。,8,水文地質(zhì)方面：二號線主要行徑于潛水含水層系統(tǒng)中，渭河河漫灘及一、二級階地一帶水文地質(zhì)條件差，含水層厚，滲透系數(shù)大，其它地段均較好。環(huán)城墻護城河因渠道挖深大，也可能對其下通過的區(qū)間隧道產(chǎn)生滲漏。水質(zhì)對混凝土建筑材料不具腐蝕性，僅局部地段對混凝土中的鋼筋有一定腐蝕性。 2.4地震條件及評價 西安市位于高地震烈度區(qū)，抗震設(shè)防烈度為八度。二號線期工程地震動峰值加速度值為0.20g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.35s。,人工填土,飽和黃土,老黃土,粉質(zhì)黏土,粗砂,新黃土,古土壤,古土壤,4.710.7m,地下水位線,西安地鐵二號線區(qū)間地質(zhì)剖面圖,西安地鐵二號線站地質(zhì)縱剖面,西安地鐵

5、二號線區(qū)間地質(zhì)縱剖面圖,12,三、車站施工方法比選及適應(yīng)性簡析,地下車站施工方法的選擇，不僅受沿線工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、周邊環(huán)境條件、埋置深度和城市規(guī)劃等因素的制約，而且對線路的平縱斷面、工程的實施難度、工期、造價及施工期間的城市居民生活、經(jīng)濟活動和周圍環(huán)境等都會產(chǎn)生直接影響。因此必須通過對技術(shù)、環(huán)境影響和使用效果等綜合評價，依據(jù)下述幾方面的綜合比選確定：,13,3.1施工難度 選擇施工方法時應(yīng)考慮工程本身施工難度、施工前期準備工作實施的難易程度、施工安全等方面。具體應(yīng)從施工技術(shù)的成熟性、地面沉降控制、工期、工程造價、房屋拆遷、管線改移及處理措施等方面考慮。 3.2施工對環(huán)境的影響 施工對環(huán)

6、境的影響著重體現(xiàn)在對城市交通的影響、城市居民生活的影響、商業(yè)經(jīng)濟活動的影響以及環(huán)境污染等方面。特別是在交通繁忙地段的地鐵車站，如采用明挖法施工，其地面交通組織的成敗是關(guān)系到施工方案能否成立的關(guān)鍵。,14,3.3投資的影響 結(jié)構(gòu)型式與施工方法對土建投資起著決定性的作用。主要內(nèi)容有土建工程費、房屋拆遷費及安置費、管線遷改費等。 3.4施工工期的影響 車站的土建施工工期不僅受全線總工期的制約，同時也直接影響到機電設(shè)備安裝及裝修的工期。對于有盾構(gòu)始發(fā)、過站及終到要求的車站，車站土建工期還將影響區(qū)間的貫通工期。因此，根據(jù)相關(guān)工期要求，合理選擇車站結(jié)構(gòu)型式和施工方法十分重要。,15,根據(jù)國內(nèi)外在土層中修建

7、地鐵的經(jīng)驗，地下車站應(yīng)優(yōu)先采用常規(guī)的明挖法施工；當(dāng)不允許長期占用既有道路施工時，可采用蓋挖順筑法、蓋挖逆筑法；僅當(dāng)不具備明挖條件或當(dāng)車站埋置過深，采用明挖法施工很不經(jīng)濟時，方可考慮采用暗挖法施工。此外，對于樞紐車站或具有綜合功能要求的車站，一般也不宜采用暗挖法施工。根據(jù)上述原則結(jié)合西安地鐵二號線一期工程沿線工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、周圍環(huán)境等情況，經(jīng)綜合分析比較在地下車站埋置較淺，場地相對開闊且具備明挖施工條件的車站采用明挖法或蓋挖法施工。對位于明城墻內(nèi)中心城區(qū)核心地段的鐘樓站，由于站位地面商業(yè)繁華、交通飽和、人流密集，不具備明挖條件，考慮采用暗挖法施工。,16,另外，基坑工程是個風(fēng)險相對較大的

8、系統(tǒng)工程，具有工程量大，技術(shù)難度高，不可遇見因素多等特點。二號線是西安市修建的首條地鐵線，西安市具備類似地鐵的深基坑基本沒有先例，因此在調(diào)查西安市大量深基坑現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合地鐵工程的基坑特點，二號線地下車站圍護結(jié)構(gòu)采用混凝土鉆孔灌注樁、SMW工法、土釘墻、錨桿等支護型式。SMW工法在西安地區(qū)尚無使用的先例，需使用專用設(shè)備三軸型鉆掘攪拌機，掌握型鋼回收技術(shù)，對施工質(zhì)量要求較高，基坑較深時風(fēng)險較大，因此在出入口風(fēng)道等較淺基坑無土釘墻施做條件時考慮采用。在車站基坑較淺，地面環(huán)境開闊，地面和地下建(構(gòu))筑物少的地段，基坑圍護結(jié)構(gòu)采用土釘墻或放坡噴錨支護型式。,草場坡車站,全長180.8m，雙層三跨明

9、挖框架結(jié)構(gòu)，島式站臺，明挖法施工；附屬結(jié)構(gòu)包括2座風(fēng)井及風(fēng)道、4個通道及對應(yīng)出入口（其中一個為預(yù)留與待建的國際會展中心結(jié)合），明挖順筑法施工。 車站結(jié)構(gòu)型式：雙層雙柱三跨鋼筋混凝土箱形框架，底板埋深為16.57m。 車站圍護結(jié)構(gòu)：采用鉆孔灌注間隔樁（樁徑1.0m，間距1.25m，嵌固深度7.0m），樁間采用100mm厚C20網(wǎng)噴砼；樁頂設(shè)砼冠梁1.0*0.8m）。 內(nèi)支撐：600 鋼管支撐。 防水：底板及側(cè)墻防水層采用自粘防水卷材；頂板采用單組份聚氨酯涂料。,六、施工方案 明挖車站施工流程,降水井,鋼支撐,圍護樁,圍護結(jié)構(gòu)施工 圍護樁隔孔施作，旋挖鉆機鉆孔，人工制作鋼筋籠，吊車起吊，水下灌注砼

10、成樁；基坑開挖自兩端向中間進行，采用挖掘機接力開挖；人工配合吊車及時安裝鋼管支撐及鋼圍囹。 主體結(jié)構(gòu)施工 結(jié)構(gòu)按“水平分段，豎向分層，自下而上，順筑施工”原則施工，墻板采用碗扣式滿堂紅腳手架+大塊拼裝酚醛模板，汽車砼輸送泵澆筑砼，相應(yīng)邊墻與板一次施工，頂板澆筑砼前不得拆除中板腳手架，柱采用“井”字架支撐模板，斜管支撐定位，材料運輸采用龍門吊。 附屬結(jié)構(gòu)明挖順作施工，地基采用攪拌樁加固。,草場坡站施工方法,20,四、區(qū)間隧道施工方法比選及適應(yīng)性簡析,目前國內(nèi)地鐵區(qū)間隧道的施工方法一般有明挖法及暗挖法，暗挖法又可分為淺埋暗挖法（礦山法）及盾構(gòu)法。 4.1明挖法 明挖法施工工藝簡單、技術(shù)成熟、進度快

11、、質(zhì)量可靠、防水效果好、風(fēng)險小，適用各種不同的地質(zhì)條件。但明挖法對周邊環(huán)境、市政管線和道路交通有較大影響，適用于隧道埋深較淺，且地面有足夠施工場地地段。,21,明挖法施工，根據(jù)基坑開挖深度及場地條件可采用放坡開挖、土釘墻、排樁等圍護結(jié)構(gòu)型式。依據(jù)西安地鐵二號線沿線地面交通、配線布置、地裂縫分布、沿線建筑物分布等情況，在線路平縱斷面設(shè)計中進行統(tǒng)籌規(guī)劃。一期工程在線路北端出地面的過渡段及張家堡城運村區(qū)間，采用明挖法施工。因西安地區(qū)采用土釘墻作為基坑開挖的圍護結(jié)構(gòu)在技術(shù)上已比較成熟，所以推薦采用造價低、施工進度快、用料省的土釘墻作為主要的圍護結(jié)構(gòu)。由于此段區(qū)間已接近城市郊區(qū)，場地開闊，周邊建筑物較少

12、，降水方案可采用在基坑開挖前先進行管井井點降水。,22,4.2 礦山法 礦山法目前在我國軌道交通區(qū)間隧道建設(shè)中已廣泛采用。礦山法施工近年來在西安地區(qū)主要用于過街通道的施工，如鐘樓盤道、大雁塔地下通道等。 二號線區(qū)間隧道穿過的地層屬于典型的第四系黃土地層，隧道埋深位于地下水位以下，鉆孔資料顯示，隧道埋深范圍內(nèi)的土層飽和度大多為85%以上，液性指數(shù)基本大于0.30，隧道結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)的地層多處于可塑到軟塑狀態(tài)，加上地下水位附近有軟塑帶，而且地層的滲透系數(shù)較大，區(qū)間施工降水困難。,23,由于圍巖自身承載能力很差，為避免隧道施工過程中對地面和周圍建筑物造成破壞，需要嚴格控制地面沉降量。因此，要求初期支護剛

13、度要大，支護要及時。針對西安地層特點，在二號線部分區(qū)間有條件設(shè)置工作井，淺埋暗挖法是可以應(yīng)用的。對普通的單線隧道從施工的簡便性方面可以采用雙排小導(dǎo)管注漿，并采用初期承載力強的鋼支撐支護，并應(yīng)加厚噴混凝土的厚度。對雙線隧道應(yīng)采用長管棚壓注雙液漿，并加強初期支護剛度，支護要及時。,對策： 技術(shù)措施：根據(jù)不同斷面，采用數(shù)值模擬分析，研究施工順序、步距，確定合理分塊順序，適宜步距，全過程進行信息化管理，加強過程監(jiān)測，實施動態(tài)化施工。 分部分塊：標準斷面采用臺階法、大跨隧道采用CRD法、雙側(cè)臂導(dǎo)坑法施工、聯(lián)拱隧道采用中洞法開挖，分部分塊開挖施工、快速封閉完成。加強隧道超前支護及初期支護。施工二襯時，嚴格

14、控制一次拆除臨時支撐的長度，采取換撐措施，以策安全。,西安地鐵二號線區(qū)間設(shè)置斷面多（達到16種斷面）、跨度大（跨度最大19.9m）、形式多（單線單洞、雙線單洞、雙聯(lián)拱、三聯(lián)拱）、間距?。ㄗ钚艟?.17m）。如何合理安排工序轉(zhuǎn)換、快速施工、確保施工安全是工程的施工重點和難點。,超前支護：大跨斷面采用雙層小導(dǎo)管或者大管棚小導(dǎo)管進行支護，根據(jù)地層特點選擇不同的注漿材料，嚴格控制漿液配合比，檢查注漿效果；采取超前探測地層，根據(jù)地層特點動態(tài)設(shè)置超前小導(dǎo)管和選用合適的漿液。 資源保證：施工中配備充足勞動力、施工物資材料，經(jīng)常檢修設(shè)備，確保施工連續(xù)，同時成立以副經(jīng)理為組長的施工攻堅小組，在管理、技術(shù)、物資

15、設(shè)備上給予充分保證。 應(yīng)急響應(yīng)：為了保證施工安全，成立以項目經(jīng)理、總工為首的坍塌應(yīng)急處理小組，做好應(yīng)急準備，進行合理有序組織施工，確保人員、管線、結(jié)構(gòu)等安全，路面交通暢通。,采用復(fù)合式襯砌。 標準段斷面支護參數(shù)為：初支采用250mmC25S6網(wǎng)噴砼（格柵鋼架）；二次模筑為50mmC30、S8鋼筋砼。拱頂150范圍采用小導(dǎo)管注漿超前支護，環(huán)向0.3m，縱向1.5m布置。 停車線段斷面支護參數(shù)為：初支采用300mm C25、S6網(wǎng)噴砼（格柵鋼架）；二次模筑為600mm C30S8鋼筋砼。拱頂180范圍采用小導(dǎo)管注漿+89管棚超前支護，小導(dǎo)管環(huán)向0.3m、縱向1.5m布置。,單線單洞斷面圖,單洞雙線

16、斷面圖,西安地鐵二號線區(qū)間典型斷面圖,不對稱雙聯(lián)拱斷面圖,西安地鐵二號線區(qū)間典型斷面圖,區(qū)間雙聯(lián)拱斷面圖,西安地鐵二號線區(qū)間典型橫斷面,區(qū)間三聯(lián)拱斷面圖,西安地鐵二號線區(qū)間典型橫斷面,標準斷面臺階法施工。先拱部超前小導(dǎo)管注漿加固，再開挖上半斷面土體，預(yù)留核心土，掛鋼筋網(wǎng)、立上半斷面格柵鋼架、噴混，后開挖下半斷面土體，施工剩余初期支護，圍巖變形基本穩(wěn)定后，施工二次襯砌。 停車線段雙線單洞隧道采用CRD法施工；停車線雙聯(lián)拱隧道采用中導(dǎo)洞側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。 停車線段小間距隧道的施工步驟：先施工上行線單線隧道，后施工停車線段隧道；停車線隧道采用CRD法施工，上行線隧道采用臺階法施工，由于上行線施工較快，

17、當(dāng)上行線隧道開挖時，可同時開挖停車線遠離上行線側(cè)，完成后，在上行線隧道已襯砌段開挖近上行線側(cè)。,標準暗挖區(qū)間臺階法施工流程,超前小導(dǎo)管,上半臺階開挖,上半臺階初支,二襯底板,暗挖大斷面區(qū)間CRD法施工流程,暗挖區(qū)間雙聯(lián)拱隧道中洞法施工流程,暗挖區(qū)間雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工流程,暗挖區(qū)間三聯(lián)拱隧道中洞法施工流程,37,4.3盾構(gòu)法 盾構(gòu)法是暗挖隧道施工中一種先進的工法，近年來在軌道交通建設(shè)中也被廣泛采用。盾構(gòu)法施工具有良好的隱蔽性，控制地層變形能力強、能夠應(yīng)用于含水地層、結(jié)構(gòu)防水質(zhì)量好、施工引起的噪聲、振動的危害小，機械化程度高等優(yōu)點，對城市居民的生活影響小。盾構(gòu)法可適用于埋深較大，不宜采用明挖或暗挖法

18、施工的地段。隨著盾構(gòu)技術(shù)近年來的大量應(yīng)用，從廣州地區(qū)的微風(fēng)化巖層到上海地區(qū)的淤泥質(zhì)地層均能夠適用，且近年來盾構(gòu)技術(shù)發(fā)展迅速，各種先進的盾構(gòu)機的出現(xiàn)，如盾構(gòu)電子自動控制技術(shù)，各種輔助施工措施(如各種添加材料)、,38,盾尾同步注漿技術(shù)及地面監(jiān)測信息反饋技術(shù)的應(yīng)用，使盾構(gòu)隧道的施工已經(jīng)能夠非常有效的控制地面沉降或隆起，從量值上來講，已經(jīng)大大小于采用礦山法施工所引起的地面沉降值。二號線區(qū)間要通過國家級文物保護單位西安古城墻及鐘樓，施工中地面沉降和隆起的控制比一般地段更要嚴格，此因素也是采用盾構(gòu)法的重要原因之一，在盾構(gòu)機的選型中必須考慮到這樣的特殊要求。 依據(jù)二號線沿線地質(zhì)和交通現(xiàn)狀，在線路平縱斷面設(shè)

19、計和配線布置時對全線工法進行統(tǒng)籌，由于部分區(qū)間結(jié)構(gòu)基本位于地下水位以下的軟塑層中，若采用淺埋暗挖施工，,39,第一施工安全方面存在一定的風(fēng)險，第二存在地面沉降不易控制，地面建筑和地下管線會受影響的問題，第三存在淺埋暗挖法的通病，防水效果差的問題。由于淺埋暗挖法在西安的地層狀況中存在以上的缺點以及二號線工期非常之緊張，所以在區(qū)間工法的選擇上在有條件時首選盾構(gòu)法施工。二號線區(qū)間隧道主要穿過黃土及黃土狀土、上更新統(tǒng)飽和軟黃土（局部含有砂層），地層中地下水位較高，地鐵穿行于潛水含水層中，根據(jù)盾構(gòu)掘進穿越的地層土質(zhì)特點，特別是土質(zhì)飽和性、流塑性、可塑狀，兼顧到經(jīng)濟和安全兩大方面的考慮，選用封閉式盾構(gòu)較為

20、合適。,40,4.4沿線不良地質(zhì)情況及工程措施 二號線沿線的不良地址主要有飽和砂土液化、濕陷性黃土、飽和軟黃土。 4.4.1飽和砂土液化 二號線飽和砂土液化層的分布，呈星點狀分布特征，主要分布在渭河漫灘、一級階地及潏河一級階地，地震液化層厚17m，埋深35m，等級屬輕微中等液化。從其沿區(qū)間隧道的分布可以發(fā)現(xiàn)，受其影響的段落為YAK3+343以前的區(qū)間隧道，該段區(qū)間埋深較淺，采用明挖法施工對該段進行地基處理。,41,4.4.2濕陷性黃土 二號線經(jīng)過段落地表廣泛分布有濕陷性黃土，以級、級非自重濕陷性為主，少部分段落分布有級自重濕陷性黃土。濕陷性黃土主要分布于地表段，對占全線絕大多數(shù)段落的暗挖法施工

21、段在施工階段影響不大。濕陷性地層影響的另一個方面是對明挖基坑的影響。由于施工過程中雨水及工程用水的滲入，會引起基坑壁及周圍地面變形，具有潛在的安全隱患，施工過程中必須注意基坑一定范圍內(nèi)疏排水工作，做好場地硬化?；咏邓紤]對周圍環(huán)境的不利影響。,42,4.4.3 飽和軟黃土 二號線部分段落由于地下水位淺，部分黃土受地下水的浸潤及軟化，土體處于飽和狀態(tài)、濕陷性消失、承載力降低，位于特殊的工程地質(zhì)層，對工程修建影響較大。從飽和軟黃土的分布范圍可以看到，沿線幾乎所有的區(qū)間都會受到影響，從飽和軟黃土的縱向分布可以看出，沿線暗挖區(qū)間隧道的拱部和部分邊墻部位均位于飽和軟黃土層中，采取的工程措施是，在有條

22、件的情況下盡量采用盾構(gòu)法施工，在采用淺埋暗挖法施工的地段對拱部初期支護進行加強，采用小導(dǎo)管壓注水泥水玻璃漿液。在施工措施上盡量減少對地層的擾動，初期支護盡早封閉，二次襯砌緊跟。,43,五、施工經(jīng)驗教訓(xùn)及尚需進一步研究解決的問題,西安地鐵二號線2006年9月29日開始動工，將于2011年9月通車，其5年來的經(jīng)驗及教訓(xùn)值得認真總結(jié)。其曾在7個月內(nèi)連續(xù)發(fā)生4次事故。 2009年08月04日，西安地鐵1號線灑金橋站施工現(xiàn)場發(fā)生坍塌事故，2名正作業(yè)工人被埋身亡。 2008年12月30日，二號線長延堡站引發(fā)防水材料著火，所幸經(jīng)緊張施救，井下64名施工人員全部安全撤離，沒有造成人員傷亡。,44,2009年1

23、月2日，二號線鐘樓站右線隧道內(nèi)起火。 2009年5月26日,西安地鐵一號線再次發(fā)生市政施工引發(fā)著火，一人輕傷。其在下一步施工中尚需進一步研究解決的問題主要有： 地裂縫 西安市自50年代以來，發(fā)現(xiàn)地裂縫13條，大的地面沉降凹槽7個。二號線通過其中12條地裂縫，1個地面沉降凹槽（小寨沉降槽）。西安地裂縫是在西安正斷層組的基礎(chǔ)上發(fā)育起來的，由南而北，在黃土梁洼之間有規(guī)律排列，呈帶狀分布，走向為NE6080度，局部近EW，傾向SE，傾角7080度。,45,它們一般都由主裂縫及其下降一側(cè)的次級裂縫組成地裂縫帶，帶寬38m，局部可達2030m。地裂縫帶基本具有統(tǒng)一的三維空間運動變形特征，即南傾南降的垂直位

24、移、水平引張和水平扭動。其中以垂直位移量為最大，南北拉張量次之，而水平錯動量則很小。各條地裂縫帶大體呈等間距近似平行排列，間距為0.42.1km，平均約1km。地裂縫和地面沉降調(diào)查結(jié)果表明，西安地面沉降區(qū)與承壓水位下降區(qū)的分布位置相吻合，而地裂縫則出現(xiàn)在地面沉降槽邊緣的陡變地帶上，組成地裂帶的次級裂縫均靠近地面沉降槽中心的一側(cè)。西安地裂縫在剖面上的形態(tài)一般為上寬下窄的楔形，向下逐漸消失，最深達百余米。,對策： 動態(tài)設(shè)計：施工前進一步調(diào)查地裂縫的現(xiàn)狀，同設(shè)計單位及時溝通，加強相互的配合，對地裂縫段施工采取動態(tài)設(shè)計，快速施工。 技術(shù)保障：項目部專門成立地裂縫段施工專家小組，聘請地鐵設(shè)計、施工、科研

25、方面的專家和地質(zhì)工程的專家、西安市從事地裂縫研究和處理的專家共同組成科研攻關(guān)小組，并對施工過程進行現(xiàn)場指導(dǎo)。,地裂縫是西安地質(zhì)的一個突出特點，在二號線區(qū)間存在2條地裂縫，分別是F6/F6和F7，由于裂縫破碎帶不能形成自然拱，開挖時容易發(fā)生拱部坍塌；初支完成后由于地基承載力不足，可能造成初期支護的開裂，二襯防水層被破壞，砼結(jié)構(gòu)由于垂直位移、水平張拉及扭動，使成型的襯砌結(jié)構(gòu)破壞。如何保證隧道開挖初支順利通過地裂縫，確保二襯結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和防水效果是工程的難點。,地裂縫施工,超前探測：在施工到地裂縫前，對前方地層進行探測，根據(jù)探測到的地形情況對施工方案進行調(diào)整。 超前支護：根據(jù)設(shè)計要求采用159的管棚進

26、行超前加固，同時配合小導(dǎo)管超前注漿加固地層；拱墻配合設(shè)置砂漿錨桿。 加強監(jiān)測：應(yīng)成立專項施工監(jiān)測小組，施工過程中對于地裂縫段的地表、地面建筑物和隧道洞內(nèi)加密布設(shè)監(jiān)測點，且施工中增加頻率。將監(jiān)測信息反饋給設(shè)計和監(jiān)理單位，及時對監(jiān)測信息進行分析反饋。 F7地裂縫段位于區(qū)間聯(lián)絡(luò)線段，結(jié)構(gòu)斷面變化多，施工中按照先區(qū)間正洞再聯(lián)絡(luò)通道，施工完成一段及時進行二次襯砌，必須埋設(shè)預(yù)留結(jié)構(gòu)補償注漿管。 重視地裂縫地段防水板及沉降縫防水質(zhì)量。,單線單洞斷面圖,單線單洞過地裂縫處斷面圖,西安地鐵二號線區(qū)間典型橫斷面,49,西安地鐵二號線區(qū)間下穿既有建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)多，西安古城墻、鐘樓均屬全國重點文物保護單位，為了減少

27、施工及運營期間對文物的影響，必須采取可靠的工程措施。在地面、區(qū)間隧道和文物的關(guān)鍵部位安裝監(jiān)測設(shè)施，對施工及運營過程中地面變形，隧道結(jié)構(gòu)變形、文物基礎(chǔ)變形、文物本身變形進行嚴密監(jiān)測，確保施工安全及既有結(jié)構(gòu)的正常使用是重點之一。,下穿既有建（構(gòu)）筑物施工,對策： 施工前調(diào)查：對區(qū)間經(jīng)過線路影響范圍內(nèi)的建（構(gòu)）筑物進一步詳細調(diào)查，了解建設(shè)時期、地基基礎(chǔ)情況和結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀等，并輔助影像資料。 針對地面建筑物現(xiàn)狀，制定具有針對性的施工技術(shù)措施。加強監(jiān)測及地面觀查，在洞內(nèi)及洞外布設(shè)足夠的觀測點，即時進行數(shù)據(jù)分析，調(diào)整施工工法和支護參數(shù)；根據(jù)量測及現(xiàn)場觀察結(jié)果調(diào)整區(qū)間的施工工藝和支護參數(shù)，對地面建筑物或橋樁四

28、周進行跟蹤注漿、地下降水回灌等措施。,如草小區(qū)間在長安中路地下穿行，隧道穿越的既有結(jié)構(gòu)主要有南二環(huán)立交橋、環(huán)河蓋板河、人行天橋和路邊商鋪等，要保證這些建（構(gòu)）筑物的安全。引起地表下沉的原因主要有地下水土的流失、隧道施工時圍巖應(yīng)力釋放地層變形。如何減小沉降，保證既有建（構(gòu)）筑物安全是關(guān)鍵。,超前支護：預(yù)先控制開挖面前方土體的變形，必要時采用長距離、大剛度的大管棚+小導(dǎo)管注漿作為超前支護的主要手段。 控制拱頂土體下沉：為防止砼噴的過厚因自重回落，在鋼格柵架立完施噴前，用同標號砼墊塊將拱部格柵拱架與土體之間及大管棚之間的空隙墊實，然后施噴，并緊跟回填注漿。 控制拱腳下沉：施工時，在拱腳處打鎖腳錨管，

29、并注漿固結(jié)，同時為減小拱腳處的壓力，在下半斷面封閉前，安設(shè)臨時仰拱，增加受力面積，待下半斷面封閉后拆除。 必要時采取其它應(yīng)急輔助措施，諸如噴射早強砼、動態(tài)跟蹤注漿、架設(shè)型鋼鋼架、埋設(shè)臨時仰拱及改用CRD工法等。,對策： 堅持管井降水的優(yōu)化與動態(tài)監(jiān)控，管理方案優(yōu)化致力于適宜管徑、較小井距、多排布設(shè)等方面進行探索。 考慮地鐵為帶狀物而地層滲透系數(shù)較小，降水堅持分段管理，超前于開挖，并較一般情況超前進行。 要求洞內(nèi)排水溝底設(shè)隔水層并加大洞內(nèi)供水管線的巡查，避免擴大洞內(nèi)排水弱化影響基底承載力的范圍。 初支成型基面圓順，保證外包防水接頭質(zhì)量、保證二縫防水處理質(zhì)量，分區(qū)分片形成外包防水體系。 區(qū)間二襯及車

30、站主體結(jié)構(gòu)砼采用雙摻技術(shù)，嚴格按交底進行工序作業(yè)，確保砼自防水能力。,黃土的濕陷性不得帶水施工受制于地下水為孔隙水地層滲透系數(shù)較小管井降水保證功效難度較大，防、排水尤為重要。,濕陷性黃土施工,53,降水井施工 1）成孔 一般采用反循環(huán)鉆機或旋挖鉆機施工；對于施工場地狹小或者在交通主干線上成孔的，可以采用鍋鉆施工（人工加工半機械化，其工作原理基本同旋挖鉆機）。機械成孔時，如水位較低，可采用灌水法將護壁水位保持在地面下2m 內(nèi)，以保證不出現(xiàn)塌孔等不良現(xiàn)象；并在機械施工時，鉆錘要緩慢下落，防止碰撞井壁造成塌孔；施工時注意機械自身安全，要求施工前對各個部位的鋼絲繩、桿系、易磨損部位等進行詳細的檢查，發(fā)

31、現(xiàn)如鋼絲繩斷絲等現(xiàn)象需及時更換，發(fā)現(xiàn)磨損部位沒有黃油了，及時增加。施工作業(yè)人員每天做好相應(yīng)的成孔記錄。 2）成井 待成孔后，及時下無砂管，以防止塌孔。下完后要高出地面2030cm，為了使井管不出現(xiàn)斷開或錯位等情況，在井管外附著5根小竹竿，用12號鐵絲捆綁，用專業(yè)升降機緩慢下沉。,54,待井管下沉完畢，及時回填濾料，濾料采用26mm粗粒豆石，地面下5m反濾段填入黃土封井；回填濾料時，采用人工回填，4人均勻站在井邊四周，采用鏟子一鏟一鏟均勻下料，下料不宜過快，也不能出現(xiàn)四周下料不均等情況，特別注意不能傾倒下料，造成空洞后泥土堵塞無砂管，影響降水效果。注意在穿越砂層時，無砂管上下1m范圍內(nèi)需要包裹濾

32、網(wǎng)，以防止無砂管堵塞而影響降水效果，濾網(wǎng)采用眼孔1mm大小的鋼絲網(wǎng)，對于穿越細砂或特細砂層時，包裹兩層濾網(wǎng)。 3）洗井 回填濾料完成后，要及時進行洗井，防止井底沉渣厚度過大或無砂管孔隙堵死；洗井時間不少于3個臺班，要求基本達到水清。洗井結(jié)束后應(yīng)進行單井試抽水試驗，當(dāng)出水量小于預(yù)計水量時，應(yīng)采取其他處理措施以增大出水量，必要時應(yīng)重新施工降水井。,55,4）注意事項 施工注意事項：井徑誤差應(yīng)20mm，垂直度誤差應(yīng)1%； 所用濾料應(yīng)具有一定磨圓度，濾料含泥量應(yīng)3%，要避免填料速度過快或不均造成無砂管偏移及濾料在孔內(nèi)架橋現(xiàn)象，洗井后濾料下沉應(yīng)及時補充濾料，要求實際填料量達到95%的理論計算量；下管填料

33、完成后應(yīng)立即進行洗井，即使特殊情況間隔時間應(yīng)4h，采用隔離塞分段洗井，如果泥漿中含泥砂量較大，可先撈渣或采用清水沖散稀釋，再洗井；結(jié)構(gòu)開挖施工前1520d開始封閉抽水，前期采用大口徑、大功率水泵進行抽水，待降水深度趨于設(shè)計降深后，可以換用小功率水泵抽水，但是要隨時觀察降深的變化，并嚴格控制含砂量：粗砂含量1/50000，中砂含量1/20000，細砂含量1/10000。,56,降水井的封堵 對于暗挖隧道，待二襯施工完成方可停止降水；對于明挖車站施工，結(jié)構(gòu)混凝土澆注高度大于地下常水位以上，混凝土達到一定強度后方可停止抽水，并封堵降水井。降水井封堵措施及步驟如下： （1）將封堵降水井中水位降落。 （

34、2）切斷電源，提出水泵及水管電纜等，向井內(nèi)回填砂礫石，回填原地下水位面以上1.0m左右。 （3）往井內(nèi)澆筑速凝混凝土至井口，恢復(fù)原始地面。 降水保證措施 1）水位下降導(dǎo)致的地面沉降 由于區(qū)間開挖長度大，降水深度大，降水時間長，有可能引起周圍建筑物及地面不均勻沉降，原因來自兩個方面：水位下降引起地面附加應(yīng)力增加導(dǎo)致土體壓縮變形，特別是水位附近的飽和黃土；降水井反濾層失效導(dǎo)致地層顆粒流失過大，出現(xiàn)地面沉降。,57,降水過程中處于地下水位之下的土體，當(dāng)?shù)叵滤皇韪蓵r，浮力消失，所消失的浮力轉(zhuǎn)化為自重應(yīng)力，其自重應(yīng)力增加值相當(dāng)于浮力消失值，并可視等同于原始狀態(tài)下土體附加應(yīng)力增加值。土體在附加應(yīng)力作用下

35、產(chǎn)生壓縮變形與附加應(yīng)力成正比，附加應(yīng)力與水位下降深度有關(guān)。因此，應(yīng)分階段進行抽水，控制水位降落曲線，使之平緩下降，減小不均勻沉降。 降水分一般分三階段進行控制：第一階段降至自然地面下11.0m，第二階段降至自然地面下15.0m，第三階段降至隧道底部1.0m；降至階段控制水位時應(yīng)對周鄰建筑進行沉降觀測，待沉降基本穩(wěn)定后再進行下階段降水。 2）降水井反濾失效導(dǎo)致的地層土顆粒的流失 采用管井法的井點降水，如果降水井反濾層效果不理想時或砂層部位沒有處理好，將會使地層土顆粒隨降水水流流動而流失，隨著降水的時間延長，有可能導(dǎo)致地面沉降，進而破壞鄰近建筑物的基礎(chǔ)，導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生不均勻沉降。,58,采取以下措

36、施對此類影響加以有效控制：控制降水井施工時的濾料質(zhì)量，提高濾料的過濾作用；在抽水時，嚴格控制其含砂率，超標時及時查找原因。 為防止涌砂，對穿越砂層的透水管段，井管接縫處豎向3m 范圍內(nèi)采用60 目網(wǎng)包封，井底用預(yù)制混凝土底座封閉，并填入1m 后礫石，所用礫料及濾網(wǎng)應(yīng)滿足相應(yīng)規(guī)范規(guī)定。 變形監(jiān)測 應(yīng)在降水井周圍30m 范圍內(nèi)的建筑及構(gòu)筑物，在建筑及構(gòu)筑物角點設(shè)置沉降觀測點。沉降監(jiān)測基準點距降水井不小于150m。 監(jiān)測頻次：監(jiān)測項目在抽水前應(yīng)測得初始值，且不應(yīng)少于兩次。水位下降至設(shè)計深度期間每周觀測一次， 此后至停止降水前每月觀測一次。 監(jiān)測預(yù)警值：沉降變形最大值25mm，預(yù)警值20mm。 變形監(jiān)測應(yīng)由有監(jiān)測資質(zhì)的監(jiān)測單位獨立進行，每次監(jiān)測完畢應(yīng)提交中間資料。有異常情況（沉降加速） 或監(jiān)測達到預(yù)警值時應(yīng)立即上報，停止降水，立即啟動降水應(yīng)急預(yù)案，待沉降穩(wěn)定后方可繼續(xù)降水。監(jiān)測完畢提供完整的變形監(jiān)測報告。,59,地下結(jié)構(gòu)滲漏封堵措施： 一般情況下，施工質(zhì)量控制得當(dāng)、降水