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暗挖大跨地铁车站“洞柱法”施工沉降控制措施

2021-03-04杨国岭

中华建设 2021年2期
关键词:导洞纵梁拱顶

杨国岭

一、工程概况

广济街站为地下二层11m岛式站台车站,设计为单柱双跨拱顶直墙混凝土框架结构,全长208m,标准段宽19.9m,高16.73m,顶板覆土约10.4m,中心里程处轨面埋深24.51m。车站总建筑面积12563.32m2,主体为单柱双跨结构,采用“洞柱法”施工,附属结构以明、暗挖相结合的方式为主。

二、施工方法

1.施工步骤

(1)自横通道进洞,进行导洞拱部超前支护结构的施工,并通过注浆的方式对地层进行加固。台阶法开挖导洞,进行初期支护结构的施工时,台阶长度宜控制在3m~5m,对导洞D下方实施地基加固。导洞开挖时坚持“先上后下,先边后中”的施工选择,在上层导洞开挖达到10m~15m后,进行下层导洞的开挖作业,上层相邻导洞开挖面应尽量错开8m~10m,导洞开挖步距与钢格栅间距保持一致,并加强监控量测。见图1。

图1 施工步序图一

(2)在导洞A、B内进行边桩及冠梁的施工,并在中间导洞C内进行钢管挖孔护筒的施工,机械成孔桩采取跳孔施工的方式,隔3施1,导洞D拱部开孔时只需要将初支混凝土进行凿除,保持格栅钢筋的完整性。

(3)在导洞D内的底部进行防水层、底纵梁(底板)及条基的施工,并施工钢管混凝土柱,同时利用砂石将柱与护筒间存在的空隙进行紧密的填实。然后在导洞C内进行顶部防水层、顶纵梁(顶拱)的施工,并进行顶部回填及预埋钢拉杆的作业。

(4)施工洞室Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ、Ⅳ拱顶超前支护结构,通过注浆的方式对地层进行有效的加固;设临时中隔壁开挖洞室Ⅰ~Ⅳ,在标准段取消中隔壁,以临时竖向支撑代替。洞室开挖时应对称同步进行,保证前后错开至少2柱跨,但避免对初期支护结构造成破坏。

(5)洞室Ⅰ~Ⅳ开挖贯通后,从相邻横通道的中间位置逐渐向横通道方向后退,沿车站纵向分段凿除,但是每段不应大于一个柱跨,然后对车站主体顶拱二衬结构进行浇筑。

(6)当顶拱二衬结构混凝土强度达到设计标准后,沿车站纵向分段分层开挖土体至中板及中纵梁底标高。

(7)当中板及中纵梁、侧墙结构的混凝土满足设计要求后,继续沿车站纵向分段分层开挖土体,且确保每层不大于三个柱跨,逐渐开挖至基底。然后及时进行垫层,防水层及底板结构的施工,并对剩余的侧墙防水层、防水保护层及侧墙结构完成全部施工。

(8)待底板及侧墙结构混凝土强度满足设计标准后,进行钢拉杆的拆除工作,同时进行施工车站内部结构,如站台及轨顶风道的施工,从而完成整个车站的施工作业。

2.沉降监测的技术要求和测量方法

沉降监测的技术要求和测量方法具体如表1所示。

表1 沉降监测的技术要求和测量方法表(n为测站数)

四、控制沉降措施

1.环境、管线的保护

(1)管线周边含丰富的杂填土,该部分土层以松散状为主。对此,配备水泥浆液,采取钢花管注浆的方法,在浆液凝结后,有效防护管线,以免因施工而导致既有管线受损。

(2)项目周边的污水和雨水管线埋深较大,同时与主体结构的距离较近,该区域的土体具有疏松、含水饱和的特点,对此,沿管线和结构两侧5m范围内采取加固措施,即注浆加固。此外,辅以地面导流、管内防渗等相关辅助手段,以满足大直径污水管的处理要求。管内防渗施工中,使用到EVA柔性防水涂料(作业区域为管底和管壁)以及EVA刚性防水砂浆(作业区域为端头)。

(3)热力隧道断面尺寸为4.55m×2.8m,结合施工现场小室的实际情况,在隧道内加密小导管,同时对管线采取防护措施,定期抽排积水,以免因水的聚集而对管线造成不良影响。

2.洞内综合措施

(1)钢管柱与临时仰拱稳定连接,利用焊接的方法连接井字架与仰拱格栅及钢管柱,产生的空隙利用C30混凝土填充,在此基础上,组织中洞拱部4号洞的开挖作业。

(2)施工前做好准备工作,按要求开挖横导洞并制作联系梁,提前将大中洞底板连接,构成完整的整体,利用该装置抵抗围岩对洞体的压力,避免侧壁收敛、拱顶下沉等质量问题。中洞开挖前,严格检查洞底纵梁和顶纵梁与临时隔壁两侧的位置,在其空隙中合理架设支撑,若不具备支撑的条件,则用砂浆砌筑砖填充该部分空隙。

(3)中洞顶纵梁拉杆为不可或缺的受力构件,为充分发挥出其应用优势,在中洞扣拱开挖后,将顶纵梁、中洞拱顶进行有效连接,成为统一的整体,充分利用大中洞的功能承担顶部荷载的作用力,由此避免沉降速率过大的情况。

(4)对8号洞的边墙范围内采取加固措施,选用的是超前注浆的方法,用于改善该处的地层条件,以便后续可快速完成开挖作业,形成稳定、规整的工作面。

(5)衬砌施工期间,适当增加支撑,用于维持结构的稳定性。在全断面开挖支护工作落实到位后,取7号洞顶部最高点和9号洞底部相应位置,分别在两个区域沿纵向设置垫层、防水层及保护层,共同组成防护体系;配置油压千斤顶,利用该装置预加支撑力,确保支撑能够有效撑紧,此后再连接方木与仰拱。

(6)主动换撑后,有序拆除断面的仰拱,浇筑拱墙和拱顶,构成完整的全断面衬砌。在断面剩余的仰拱及临时隔壁被拆除,并在拱部混凝土的强度达标后,逐段换撑拆除,组织基面处理工作。

五、效果分析

通过多项措施的应用,隧道结构、衬砌均可维持相对稳定的状态;受地质不均的影响,地面和拱顶存在沉降现象,实测结果表明,累计沉降的最大值、最小值分别为112mm、82mm。在群洞效应、地面交通动载等因素的影响下,按群洞叠加计算累计沉降控制值,结果表明沉降控制效果较佳,可以满足要求。

六、结语

沉降是地铁工程中的关键控制指标,但在实际施工中,除了本文所提的沉降控制措施外,还需考虑到钢筋应力计、远程遥控等现阶段较为主流的变形监测手段。根据工程的实际情况合理应用方法,力争取得良好的沉降控制效果,可以保证暗挖大跨地铁车站的各项工作可顺利开展。

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