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地铁暗挖车站施工保护技术探究

2019-01-25蔡阳阳

智能城市 2019年11期
关键词:锚杆预应力土体

蔡阳阳

(合肥城市轨道交通有限公司,安徽 合肥 230000)

地铁的运营对城市社会经济发展起到了巨大的推动作用,地铁正以其环保、高效逐渐成为城市的主题,目前,交通堵塞现状进行深入分析,各个大型城市都开始实施地铁这种交通方式来缓解出行难的压力。现今,各个城市都在积极地进行地铁建设工作,人民群众对于地铁的建设发展情况也高度关注,并且要求充分、多样化的利用地下空间。城市地面建筑一般都比较密集,搬迁工作的难度比较大,因此进行地铁建设工作时一定要使用地铁暗挖工艺。进行地铁隧道的暗挖工作时,经常产生地铁网络交叉穿越问题,而地铁修建有关标准要求地铁隧道结构变形位移必须都要<20 mm,而且暗挖地下隧道的变形曲率半径值应该>1 500 m,对应的弯曲变形值则不应超过1/2 500。只有满足这些要求和标准,这样才可以很好地保证地铁运行的稳定性,下述针对地铁施工案例展开了详细的论述。

1 地铁项目概况

本次地铁工程为东西走向,在车站挖掘中使用了双向挖掘的方法,地铁中心穿过了街道,此部分采用了单层挖掘方法,开展暗挖工作时,由于1条线路已建设完成,因此中心区采用的是单层挖掘方法。这两者间隔为70 cm。实际施工期间,使用了“中柱法”开展施工。本地铁施工中,有双线单洞隧道结构,各线间隔达到15.7 m,为复合式衬砌结构,断面面积为5.6 m×6.2 m,切口呈现出马蹄形。不仅如此,在新的线路旁还存在相连的两个风道。

2 隆起突变问题及其影响

2.1 三维有限元方面产生的变形

以三维地质建模和三维结构建模为前提,根据洞室的群造型和地质状态来确定形状,并设计好三维有限元计算模型。工作时需要对岩体的物理力学参数有深入的了解,并结合开挖和支护工作开展来确定三维弹塑性数字模拟分析。完成这一分析后,若不采取相应的保护措施,则构造的最高位置是2.8 cm。根据地铁修建的有关标准,这一项目中结构隆起数超出了标准,因此需要有关机构采取相应的保护措施。

2.2 隧道竖向变形的影响因素

若项目周边受力产生变动,则会产生竖向变形的问题,但是确定其内力布局和变形特点有比较大的难度。在深入了解弹性地基梁的基础上确定解析方式,能够提高项目状态与土体的适应性,并更好地消除各种不良因素的影响。通过研究Winker的弹性地基模型理论不难知道,当隧道地基上存在无限长梁结构时,隧道的纵向变形、抗剪强度都会产生很大的变动,但通过对新车站周边的土地进行加固操作,则土体强度可以显著提升,还可以减少变形问题。施工地点水位的变化除了会使地基产生竖向变化,也会对抗剪力产生很大影响。所以,一定要处理好关键干扰压缩,这样才能够很好地解决竖向变形问题。在确定规模和高度等数值后,便可以通过替换底层和周边土质的方式来解决隆起问题。

3 保护技术的具体落实

3.1 科学确定衬砌建设流程

工程变形数的提升会导致工程上方卸载数有明显的提升,所以,在对工程变形数数值有一个准确的了解好,便能够取得十分明显的调节效果。实际进行地铁项目的施工时,一定要结合建设流程做好调节工作。

3.2 做好已有土体的加固工作

使用灌浆的方法能够实现新建车站底部的加固,加固过程中也不能忽略隧道附近土体的加固,这样才能够很好地提升新建车站底部以及隧道附近土体的抗剪强度指标值。一般条件下,需要结合设计好的土体加固参数和土体加固施工这两个方面进行加固处理。

土体加固设计参数主要是在本次地铁工程的4号线暗挖段导洞位置,需要对2号线上下行隧道位置以及土体和侧壁2倍洞泾区域内的土体都完成灌浆加固工作。分析暗挖车站下方和两边实际状况可以发现,2号线隧道加固的部分为5 m,暗挖站两侧长度为6.38 m,加固的深度通常要加深至车站底板以下9 m,所使用的注浆材料应为超细水泥—水玻璃双液浆,注浆压力应当控制在0.3~0.6 MPa的范围。

本地铁项目中进行土体加固操作时需要在5 m的位置停止开挖,而且需要对线周边土体完成超前注浆加固工作。进行注浆加固工作时最好使用二重管无收缩双液注浆技术,二重管钻机钻杆兼有成孔和双液注浆的功能,还能够保证钻孔和注浆工作连续、快速地开展,这一工作方式可以很好地保证注浆质量。

3.3 预应力锚杆的设置

进行预应力锚杆设置工作时应重点把握好以下两点,即预应力锚杆参数的确定和预应力锚杆的施工。确定预应力锚杆参数时,需要结合卸载的具体影响区域来确定。拉锚的一段应该固定在初期支护底板上,锚杆应呈现为梅花形,其间距为3 m×3 m,锚杆的长度为14 m和9 m两种。在原有二号线区间侧边位置需要采用长锚杆进行车站的暗挖工作,暗挖车站的边缘锚杆应当处于下向外侧的下方,其他锚杆应当是垂直向下设置的。杆体的材料一般为2φ32钢筋,锚杆总长都需要设置成固锚段,锚固体的直径为20 cm,锚杆轴向拉力值应为229 kN。锚杆注浆材料应为水泥浆,并保证抗压强度超过30 MPa。进行预应力锚杆施工时,施工作业面比较狭窄,所以开展锚杆钻机工作时,一定要结合洞的空间大小来进行合适的选择,有时可能需要对钻机进行改装以满足施工的要求。进行导洞的暗挖工作时,每开挖支护4 m便需要再进行锚杆施工,只有这样才可以使开挖卸载至预应力锚杆补偿卸载之间的时间间隔符合标准。

3.4 严格进行远程监测

进行远程监测工作一定要把握好两个重点,首先是要对隧道的构造变形进行深入研究,其次要认真研究变形轨道问题。采用静力水准仪检测结构沉降的方式能够更加高效、科学的分析隧道构造变形。要将新建车站下方34 m长度的已有隧道作为重点监测对象,还要在上、下行线设置23个测点。还应将两个结构缝位置作为重点监测对象,并在其每边设置一个测点。建设过程中许多因素会影响缝隙的胀缩,所以要使用测缝设备对此进行监测,每一缝隙中都应安装两个设备。进行变形轨道分析工作时,需要对走行轨道结构进行严格的纵向变形监测,而且要求监测设备有比较高的精度,这样才能够很好地保证排水沟测定的科学性。上、下行线应设置15个沉降测点,以实时监控下沉的问题。

4 结语

综上所述,要对已有线路上方及其附近的土体都进行加固操作,而且还要做好抗隆处理,这样才能够有效地降低变形问题的出现率。还可以借助自动化测试体系来确定变形状态,这样能够更好地保证测试体系运行的稳定性,为我国地铁行业的发展奠定坚实的基础。

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