CN108843333A - 湿陷性黄土地区暗挖双连拱隧道穿越既有铁路的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种湿陷性黄土地区暗挖双连拱隧道穿越既有铁路的施工方法，本发明首先开挖中导洞，在开挖左主洞的上部分和下部分，最后开挖右主洞的上部分和下部分，本方法采用中导洞和台阶法开挖，并及时施做初期支护和临时支撑，可以有效减小隧道上方的地层沉降，上台阶拱脚处打设锁脚锚管有效抑制地层下沉问题；施工过程中设置了隧道上方既有铁路的沉降测点和隧道断面的拱顶测点，实时监测地表沉降和隧道拱顶沉降，及时反馈指导施工，有效确保了施工安全。本发明结构明确，施工步骤合理，地层沉降控制效果明显，可以有效确保隧道穿越既有铁路施工的安全性。
Description
技术领域
本发明属于地铁隧道施工领域，具体涉及一种湿陷性黄土地区暗挖双连拱隧道穿越既有铁路的施工方法。
背景技术
地铁作为一种新型的交通方式，具有安全、快速、环保等特点，全国各大城市均开始了地铁建设。例如西安远期规划了十五条路线，目前已开通了三条线，随着地铁线路的不断完善成网，不可避免的会出现地铁穿越既有建筑物的情况，其中尤其以穿越既有铁路最为典型。既有铁路对路面沉降控制要求较为严格，如果地铁隧道开挖过程引起地表沉降过大，则可能造成既有铁路轨道不平顺，威胁列车运行安全。目前单线地铁隧道施工多采用盾构法进行，但对于双连拱隧道开挖断面特殊，无法采用常规的盾构法施工，且双连拱隧道开挖断面较大，施工对周边地层扰动较大，考虑到黄土地层的敏感性，如何确保黄土地区双连拱隧道开挖不会引起地表过大的沉降，保证既有铁路列车的运营安全是一个重要课题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种湿陷性黄土地区暗挖双连拱隧道穿越既有铁路的施工方法，确保地铁隧道施工不会对既有铁路列车运行造成影响。
为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：
步骤一，如果施工区段内水文地质复杂，施工过程中需采取降水措施，隧道开挖前对隧道范围采用井点降水措施，降水深度在底板以下1m，保持隧道在无水环境下施工；同时采取有效措施减少因固结沉降而产生的地面沉降值，保证隧道上方管线和建筑物的安全；如果施工区段不具有水文地质，则跳过步骤二；
步骤二，建立既有铁路的沉降监测点和隧道断面的拱顶监测点，实时监测地表沉降和隧道拱顶沉降；
步骤三，沿隧道掌子面上方150°范围内搭设超前支护，并进行超前注浆，提高隧道围岩的整体强度，控制隧道开挖引起的地表沉降量；
步骤四，开挖中导洞上部分，然后施做初期支护和临时支撑，继续开挖中导洞下部分并施做临时支撑；开挖左主洞上部分，施做初期支护，并在临时拱脚打设锁脚锚管，继续开挖左主洞下部分，施做初期支护；进而开挖右主洞上部分和下部分，并施做支护和缩脚锚杆，形成一个完整的施工进尺；
步骤五，拆除中导洞以及左主洞和右主洞之间的临时支撑，施做防水板，并整体施做二次衬砌，完成一个进尺施工；
步骤六，重复步骤一至步骤四，直到通过既有铁路段为止。
步骤五中，施工时纵向应顺接，控制拆撑长度，及时封闭钢架，做好锁脚锚管施工，减少拱脚下沉位移，对掌子面不稳地段采用网喷混凝土封堵。
步骤四和步骤五中，初期支护和二次衬砌采用背后压浆的施工工艺，施工过程中检验注浆效果，以保证注浆措施的有效性。
步骤三中，超前支护采用管棚，管棚采用钢管，管棚壁厚6mm，环向间距0.40m，外插角5°，浆液采用水泥砂浆，长度为穿越既有铁路后两侧各增加5m。
步骤四中，初期支护包括格栅钢架和钢筋网，格栅钢架和钢筋网外覆盖有喷射混凝土，喷射混凝土为C25早强混凝土，厚300mm，全断面支护；格栅钢架间距0.5m；钢筋网全断面设双层钢筋网，环纵向筋均为钢筋，初喷厚度为40mm的混凝土，挂钢筋网，网距150mm×150mm，钢筋网喷混凝土保护层不小于20mm。
步骤四中，每侧拱脚均设两根锁脚锚管，锁脚锚管采用钢管，长度为4m。
步骤五中，二次衬砌为C40防水钢筋混凝土，抗渗等级不低于P10，厚度为400mm。
施工前，对拟建场地进行普探，并对设计的坐标和高程进行复核测量，对施工影响范围内的建筑物、构筑物和地下管线的基础形式、埋深、结构现状情况进行调查、落实、分析、研究和评估，并作出合理的处理及采取可靠的保护措施；
与现有技术相比，本发明首先开挖中导洞，在开挖左主洞的上部分和下部分，最后开挖右主洞的上部分和下部分，本方法采用中导洞和台阶法开挖，并及时施做初期支护和临时支撑，可以有效减小隧道上方的地层沉降，上台阶拱脚处打设锁脚锚管有效抑制地层下沉问题；施工过程中设置了隧道上方既有铁路的沉降测点和隧道断面的拱顶测点，实时监测地表沉降和隧道拱顶沉降，及时反馈指导施工，有效确保了施工安全。本发明结构明确，施工步骤合理，地层沉降控制效果明显，可以有效确保隧道穿越既有铁路施工的安全性。
附图说明
图1为本发明中双连拱隧道截面图；
图2为本发明中地表沉降测点布置图；
图3为本发明中隧道拱顶沉降测点布置图；
其中，1为大管棚；2为中导洞；3为左主洞；4为右主洞；5为初期支护；6为二次衬砌；7为锁脚锚管；8为双连拱隧道；9为既有铁路；10为监测点；11为临时支撑。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明包括以下步骤：
步骤一，对拟建场地进行普探，并对设计的坐标和高程进行复核测量，对施工影响范围内的建筑物、构筑物和地下管线的基础形式、埋深、结构现状情况进行调查、落实、分析、研究和评估，并作出合理的处理及采取可靠的保护措施；
步骤二，如果施工区段内水文地质复杂，施工过程中需采取降水措施，隧道开挖前对隧道范围采用井点降水措施，降水深度在底板以下1m，保持隧道在无水环境下施工；同时采取有效措施减少因固结沉降而产生的地面沉降值，保证隧道上方管线和建筑物的安全；如果施工区段不具有水文地质，则跳过步骤二；
步骤三，建立既有铁路的沉降监测点10和隧道断面的拱顶监测点10，实时监测地表沉降和隧道拱顶沉降；
步骤四，沿隧道掌子面上方150°范围内搭设超前支护，并进行超前注浆，提高隧道围岩的整体强度，控制隧道开挖引起的地表沉降量；
步骤五，开挖中导洞2上部分，然后施做初期支护5和临时支撑11，继续开挖中导洞2下部分并施做临时支撑11；开挖左主洞3上部分，施做初期支护5，并在临时拱脚打设锁脚锚管，继续开挖左主洞3下部分，施做初期支护5；进而开挖右主洞4上部分和下部分，并施做支护和缩脚锚杆，形成一个完整的施工进尺；
步骤六，拆除中导洞2以及左主洞3和右主洞4之间的临时支撑11，施做防水板，并整体施做二次衬砌6，完成一个进尺施工；施工时纵向应顺接，控制拆撑长度，及时封闭钢架，做好锁脚锚管施工，减少拱脚下沉位移，对掌子面不稳地段采用网喷混凝土封堵；
步骤七，重复步骤二至步骤五，直到通过既有铁路段为止。
初期支护5和二次衬砌6采用背后压浆的施工工艺，施工过程中检验注浆效果，以保证注浆措施的有效性。
超前支护采用管棚1，管棚1采用钢管，管棚1壁厚6mm，环向间距0.40m，外插角5°，浆液采用水泥砂浆，长度为穿越既有铁路后两侧各增加5m。
初期支护5包括格栅钢架和钢筋网，格栅钢架和钢筋网外覆盖有喷射混凝土，喷射混凝土为C25早强混凝土，厚300mm，全断面支护；格栅钢架间距0.5m；钢筋网全断面设双层钢筋网，环纵向筋均为钢筋，初喷厚度为40mm的混凝土，挂钢筋网，网距150mm×150mm，钢筋网喷混凝土保护层不小于20mm。
每侧拱脚(包括临时仰拱处)均设两根锁脚锚管7，锁脚锚管7采用钢管，长度为4m。
二次衬砌6为C40防水钢筋混凝土，抗渗等级不低于P10，厚度为400mm。
监控量测是施工效果的直接反映，是地铁施工中对重要建筑物进行保护的重要手段。为保证施工过程中区间隧道本身以及既有铁路的结构和运营安全，施工过程中对区间隧道和既有铁路进行监控量测。监测范围为沿隧道的全长范围，在暗挖区间隧道施工会对既有铁路造成影响的范围内应加强监测，并在区间隧道施工到达既有铁路前50m(试验段)和施工通过后30m作为重点监测区。沿隧道轴向间距5m设置一个监测断面，进行拱顶沉降监测，监测点10设置在隧道拱顶处；沿既有铁路方向：在区间隧道两侧每侧扩展50m，在铁路路基上间距2～5m设置一个沉降测点10。
实施例(双连拱地铁隧道穿越西康铁路)：
1)施工前对拟建场地进行普探，并对设计的坐标、高程进行复核测量，对施工影响范围内的建(构)筑物、地下管线的基础形式、埋深、结构现状情况进一步调查、落实、分析、研究、评估、作出合理的处理及采取可靠的保护措施，
2)施工区段内水文地质复杂，施工过程中采取降水措施，隧道开挖前须对隧道范围采用井点降水措施，降水深度在底板以下1m，保持隧道在无水环境下施工。
3)施工前首先沿隧道掌子面上方150°范围内打设大管棚1，并进行超前注浆，提高隧道围岩的整体强度，控制隧道开挖引起的地表沉降量；
4)施工时第一步开挖中导洞2上部分，然后施做初期支护5和临时支撑11，继续开挖中导洞2下部分并施做临时支撑；开挖左洞3上部分，施做初期支护，并在临时拱脚打设锁脚锚管，继续开挖左洞3下部分，施做初期支护；进而开挖右洞5上部分和下部分，并施做支护和缩脚锚管7，形成一个完整的施工进尺。
5)拆除中导洞2和左右主洞之间的临时支撑11，施做防水板，并整体施做二次衬砌3。施工时纵向应顺接，控制拆撑长度，及时封闭钢架，做好锁脚锚管7施工，减少拱脚下沉位移，对掌子面不稳地段采用网喷混凝土封堵。严格执行初支5、二衬6背后压浆的施工工艺。经常检验注浆效果，以保证注浆措施的有效性。
6)施工中设计了西康铁路的监测点10和隧道拱顶沉降监测点10，实时监测地表沉降和拱顶沉降随施工进行的变化规律，若发现沉降变形异常，及时变更施工方法，确保施工即既有铁路的运营安全。
7)施工过程中及时核对管线、加强超前地质勘探和地质核对，及时反馈量测信息，如发现有异常或与设计不符，应及时通知监理、设计等有关单位共同商定处理措施。
8)一个进尺施工完毕后，重复上述步骤，直到安全通过既有铁路段为止。
Claims (8)
1.湿陷性黄土地区暗挖双连拱隧道穿越既有铁路的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，如果施工区段内水文地质复杂，施工过程中需采取降水措施，隧道开挖前对隧道范围采用井点降水措施，降水深度在底板以下1m，保持隧道在无水环境下施工；同时采取有效措施减少因固结沉降而产生的地面沉降值，保证隧道上方管线和建筑物的安全；如果施工区段不具有水文地质，则跳过步骤二；
步骤二，建立既有铁路的沉降监测点和隧道断面的拱顶监测点，实时监测地表沉降和隧道拱顶沉降；
步骤三，沿隧道掌子面上方150°范围内搭设超前支护，并进行超前注浆，提高隧道围岩的整体强度，控制隧道开挖引起的地表沉降量；
步骤四，开挖中导洞(2)上部分，然后施做初期支护(5)和临时支撑(11)，继续开挖中导洞(2)下部分并施做临时支撑(11)；开挖左主洞(3)上部分，施做初期支护(5)，并在临时拱脚打设锁脚锚管，继续开挖左主洞(3)下部分，施做初期支护(5)；进而开挖右主洞(4)上部分和下部分，并施做支护和缩脚锚杆，形成一个完整的施工进尺；
步骤五，拆除中导洞(2)以及左主洞(3)和右主洞(4)之间的临时支撑(11)，施做防水板，并整体施做二次衬砌(6)，完成一个进尺施工；
步骤六，重复步骤一至步骤四，直到通过既有铁路段为止。
2.根据权利要求1所述的湿陷性黄土地区暗挖双连拱隧道穿越既有铁路的施工方法，其特征在于，步骤五中，施工时纵向应顺接，控制拆撑长度，及时封闭钢架，做好锁脚锚管施工，减少拱脚下沉位移，对掌子面不稳地段采用网喷混凝土封堵。
3.根据权利要求1所述的湿陷性黄土地区暗挖双连拱隧道穿越既有铁路的施工方法，其特征在于，步骤四和步骤五中，初期支护(5)和二次衬砌(6)采用背后压浆的施工工艺，施工过程中检验注浆效果，以保证注浆措施的有效性。
4.根据权利要求1所述的湿陷性黄土地区暗挖双连拱隧道穿越既有铁路的施工方法，其特征在于，步骤三中，超前支护采用管棚(1)，管棚(1)采用钢管，管棚(1)壁厚6mm，环向间距0.40m，外插角5°，浆液采用水泥砂浆，长度为穿越既有铁路后两侧各增加5m。
5.根据权利要求1所述的湿陷性黄土地区暗挖双连拱隧道穿越既有铁路的施工方法，其特征在于，步骤四中，初期支护(5)包括格栅钢架和钢筋网，格栅钢架和钢筋网外覆盖有喷射混凝土，喷射混凝土为C25早强混凝土，厚300mm，全断面支护；格栅钢架间距0.5m；钢筋网全断面设双层钢筋网，环纵向筋均为钢筋，初喷厚度为40mm的混凝土，挂钢筋网，网距150mm×150mm，钢筋网喷混凝土保护层不小于20mm。
6.根据权利要求1所述的湿陷性黄土地区暗挖双连拱隧道穿越既有铁路的施工方法，其特征在于，步骤四中，每侧拱脚均设两根锁脚锚管(7)，锁脚锚管(7)采用钢管，长度为4m。
7.根据权利要求1所述的湿陷性黄土地区暗挖双连拱隧道穿越既有铁路的施工方法，其特征在于，步骤五中，二次衬砌(6)为C40防水钢筋混凝土，抗渗等级不低于P10，厚度为400mm。
8.根据权利要求1所述的湿陷性黄土地区暗挖双连拱隧道穿越既有铁路的施工方法，其特征在于，施工前，对拟建场地进行普探，并对设计的坐标和高程进行复核测量，对施工影响范围内的建筑物、构筑物和地下管线的基础形式、埋深、结构现状情况进行调查、落实、分析、研究和评估，并作出合理的处理及采取可靠的保护措施。
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