南京地铁二号线上-新区间隧道群洞施工过程分析

高 波

摘要:文章结合工程实际对南京地铁二号线上-新区间隧道群洞段施工的过程进行了分析与探讨,介绍了此施工项目的设计概况、施工重难点以及施工的关键技术等。

关键词:南京地铁二号线;隧道群洞施工;地铁施工

中图分类号:U455文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)10-0174-03

一、设计概况

上海路站-新街口站区间隧道为分离式单线隧道,沿汉中路向东与新街口车站相接,在金轮广场设临时竖井及横通道。横通道以东段,由三条小间距隧道组成,分别为区间左、右线隧道及新街口站1号风道,三条隧道平行布置。正线隧道为马蹄形断面,新街口站1号风道暗挖段为矩形断面,长度64.2m。

区间拱顶覆土厚度8.4m～9.1m,属浅埋暗挖隧道,左右线线间距16.2～17.2m。金鹰过街道与线路方向呈72°斜交,左右线隧道及新街口1号风道下穿金鹰过街道段约为13.5m。区间结构与金鹰过街通道底板净距约1.2m,其中左线区间隧道初期支护与金鹰过街通道外挂下沉式水泵房底板局部有位置冲突,如图1、图2所示:

图1 区间隧道及新街口1号风道平面布置

图2 隧道群与金鹰过街通道相互关系剖面图

二、施工重难点

1.地质条件差、地下水复杂。区间隧道向新街口站方向穿越②-2b4软流塑地层,同时下穿金鹰过街通道,根据隧道开挖揭示地层以及探孔分析,该段土体富含地下水,土体经多年浸泡形成软流塑状,同时存在管线渗漏、积水补给,以及不明地下渗水通道等,土层自稳性极差,易发生涌泥、涌水、坍塌现象,在该地层组织暗挖隧道施工尤其是隧道群的施工,难度相当大。

2.地理位置重要。金鹰过街通道地处闹市中心,是来往行人重要通道,上面为交通繁忙的汉中路和王府大街的十字路口,地理位置和社会地位十分重要。

3.破桩施工对沉降控制不利。金鹰通道部分围护桩伸入隧道3.98m,开挖需逐根破除,考虑破桩施工掌子面暴露时间长,金鹰过街道两侧变形缝紧邻隧道,地层沉降更加明显,破除前必须对通道进行有效加固,降低施工风险。

4.土体扰动次数多,控制沉降难。原金鹰过街通道施工对原地层已有干扰,破坏了原有软流塑地层结构,左右线隧道施工形成二次扰动,地层应力释放更为明显,地层变形造成的沉降比其它地段更加敏感,同时考虑区间完成后进行新街1号风道施工再次扰动,该段地层控制沉降难度极大。

5.管线密集、渗水多。

三、施工关键技术

(一)大管棚施工

金鹰过街通道东西两侧围护桩将横通道以东段截成了三段,因此大管棚的施工也要分成三个部分来考虑。

利用已经施工的横通道空间施作第一循环大管棚,管棚直径?准121,采取跟管钻进方式,管棚顶到金鹰过街通道西侧围护桩即可。

第二循环管棚利用管棚工作室从西往东钻进施工,管棚直径?准140,采用金刚钻头开孔破金鹰过街通道西侧的围护桩,开孔后采取跟管钻进,管棚同金鹰过街通道东侧围护桩相切即可终孔注浆;水泥浆液初凝后,进行洗孔作业,为下循环管棚套打做准备。

因过街道底板与隧道拱顶净距很小,无法设置管棚工作室;因此第三循环管棚采取套打方式,从第二循环?准140管棚管口套打?准121管。

(二)全断面劈裂注浆施工

为了有效控制金鹰过街道的注浆隆起和施工沉降,通过改进浆液性能和注浆工艺两个方面来采取措施。普通段采用普通水泥水玻璃双液浆,下穿过街道段12m范围采用超细型HSC注浆材料。主要是利用该注浆料可注性强、结石率高(≥98%)的特性,在相对较小注浆压力下(≮0.4Mpa)便可形成为放射状劈裂效果,来充分改良待挖土体的性能。另采取多开孔、小浆量的注浆工艺(如图3所示),通过加密掌子面布孔、减少单孔注浆量,来解决单孔注浆量偏大易引起过街道隆起而不能有效改良地层的问题。

图3 隧道劈裂注浆布孔示意图

表1 HSC注浆参数表

(三)群洞段径向注浆

区间横通道至新街口站范围,在左右线隧道中间设新街口1号风道,风道与隧道间土柱厚度仅为3.1m,左右线隧道先于风道施工。考虑淤泥质软流塑地层中施作1号风道,需防止左右线已完初支结构不受1号风道开挖影响出现变形开裂或渗水现象,同时又保证左右线隧道施工扰动后的液化土层中施作1号风道安全,在左右线隧道施工完毕后,对1号风道间土体进行注浆加固,减少群洞效应对土体多次扰动。

金鹰过街通道段径向注浆在该段初支结束后先进行施工,利用径向注浆在隧道内对金鹰过街通道下方土体进行加固,并对因隧道开挖引起的土层含水流失进行注浆补偿,防止由于地下水流失引起土层沉降,避免通道结构下沉影响隧道和通道安全。

根据浆液效果对比和前期注浆经验,选用流动性大、结实率高、无收缩、强度高的HSC超细水泥浆液。

左右线隧道分两次进行注浆,均由区间横通道向新街口方向依次施作,每循环注浆管环向按奇偶编号,第一遍奇数孔注浆,左右线注浆结束后进行第二遍偶数孔注浆,分阶段进行加固止水,提高注浆效果,避免地下水出现串流现象;

加固注浆压力不宜过高,防止地表及过街道结构变形。注浆时,拱部注浆压力宜控制在0.6MPa,边墙及下部注浆压力控制在0.8Mpa以内。

(四)金鹰过街道段截桩施工

在隧道开挖掘进过程中,金鹰过街通道钢筋砼围护桩侵入隧道净空最大为3.985m,需进行破除。为防止破除桩基影响上部结构安全,保证结构受力稳定并达到快速施工目的,现场采用型钢拱架代替格栅,型钢紧贴密排,在破除桩体时形成连续纵梁结构,完成过街通道桩体受力转换,防止破除桩体后发生桩底失稳危及过街道安全。具体如下:

1.根据设计图纸明确过街通道每根桩体与隧道位置关系,施工至该里程段加强检查,防止施作前桩体受到破坏。

2.由于金鹰过街道围护桩与隧道斜交,受力传递对隧道格栅不利,通过对过街道围护桩前后各0.5m范围内施作型钢拱架托换(如图5所示),拱架密排,避免型钢纵梁结构过短未能有效达到桩基托换目的。

3.隧道开挖遇到围护桩结构时,不得一次性破除,采取边破除边架设的原则,在桩体破除出拱架宽度,架设拱架封闭,再进行下一段破除;型钢拱架利用纵向连接筋形成整体,确保纵梁刚度。

4.拱架在桩体范围内连接筋加密,被破除桩体两侧各1m范围内连接筋间距调整为30cm,达到拱架该部位托换桩底受力目的。

(五)左线过泵房段施工

1.泵房与隧道关系。区间左线在K13+466.719～K13+470.019里程段与过街通道泵房结构斜交,泵房底板侵入隧道51mm,影响区间隧道3.3m范围。泵房净空尺寸为4.0m×2.5m,为外挂下沉式结构,钢筋混凝土构造,外包防水层,边墙厚度40cm,底板厚度70cm,设计要求施工中严禁破坏泵房结构。

图6 泵房与隧道剖面图

2.下穿泵房段钢拱架加强处理。由于泵房一角侵入隧道结构,且该段是最为薄弱地段(如图7所示),缺少管棚超前支护,同时泵房为外挂结构,若按格栅加大间距跳过该段方法,形成泵房结构悬空,对下沉和变形控制不利,易导致开裂、渗漏情况,出现异常难以及时处理。

在该段拟采用改善格栅结构、密排拱架的方法,开挖时根据泵房位置调整格栅局部厚度,改为凹状结构,泵房段拱架间距30cm。

图7 过泵房段格栅示意图

在过泵房段两侧各延伸1榀范围拱架加密,对泵房形成有效支托,同时加密隧道靠泵房范围连接筋(间距调整为30cm),在该区域无法利用大管棚超前注浆加固情况下,形成永久支撑体系,防止结构下沉。

四、结语

上新区间隧道群洞段地质条件差、埋深浅、管线密集,且下穿金鹰地下通道,施工难度很大。通过大管棚超前支护、全断面劈裂注浆及小导管径向注浆等技术措施,对施工范围内不良地质进行改良加固,保证了群洞施工过程中隧道及周边紧邻结构的安全。希望能够为类似工程施工积累经验。

作者简介:高波(1982-),男,山西运城人,中铁隧道集团二处市政一公司助理工程师。