一、工程概況
1.松山路站~陵西站區(qū)間設(shè)計(jì)起訖里程為K0+606.7~K1+875.100,全長1268.4m,為單洞單線圓形斷面,采用盾構(gòu)法施工,線間距13~50m,區(qū)間線路縱呈"∨"型坡,隧道結(jié)構(gòu)底最大埋深約30.12m(覆土厚度24.12m)、最小埋深14.98m(覆土厚度9.28m),區(qū)間隧道在設(shè)計(jì)里程K1+108~K1+700范圍下穿白山立交橋,白山立交橋上部結(jié)構(gòu)為小跨徑(18m)鋼筋混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu);基礎(chǔ)為人工挖孔樁。
按照《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》第19.1.22條規(guī)定,本區(qū)間需設(shè)兩座聯(lián)絡(luò)通道。且聯(lián)絡(luò)通道間距不得大于600米。這樣2號(hào)聯(lián)絡(luò)通道就必然處于白山路立交橋長度范圍內(nèi),無法躲避。為了減小對(duì)橋樁的不利影響,二號(hào)聯(lián)絡(luò)通道布置在兩排橋樁之間。中心里程為K1+375.00, 此處為線路"∨"型坡的最低點(diǎn)因此與廢水泵房合建,該聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)長度44.26m,(為沈陽地鐵1,2號(hào)線聯(lián)絡(luò)通道中最長的一條)斷面寬度3.6m,高度7.0m,主要位于泥礫層中,結(jié)構(gòu)最大埋深32.14m,覆土厚度25.14m,采用礦山法施工。聯(lián)絡(luò)通道與立交橋橋樁最小水平距離約7.0m,西邊距離通道約7.0m有一座9層高混凝土框架結(jié)構(gòu)的樓房;上方穿過的管線主要有路燈線、GD600×600線(埋深1.07m)、HS600(埋深3.92m)管線等。
2.地質(zhì)情況
二號(hào)聯(lián)絡(luò)通道全部處于泥礫層中,其上部從上往下土層依次為1.524m厚雜填土層、9.131m厚粉質(zhì)粘土層、4.236m厚中粗砂層、7.486m厚礫砂層和2.125m厚圓礫層,詳見圖3地質(zhì)剖面圖。
水文地質(zhì)
場(chǎng)區(qū)地下水為潛水,二號(hào)聯(lián)絡(luò)通道處地面標(biāo)高52.06m,地下水水位標(biāo)高38.188m,水位埋深13.87m,結(jié)構(gòu)底板標(biāo)高19.917m,穩(wěn)定水位線至結(jié)構(gòu)底板18.27m。地下水主要賦存于渾河老扇沖洪積形成的礫砂、圓礫層中。
該場(chǎng)地地下水的補(bǔ)給主要是大氣降水、地表人工河渠垂向滲透補(bǔ)給及渾河側(cè)向滲透補(bǔ)給,地下水水位季節(jié)性變幅在0.50~2.00m,地下水的排泄主要為地下水向下游徑流排泄和地下水人工開采。在枯水期地下水向渾河等地表水系的排泄,同時(shí)有少量的地面蒸發(fā)排泄。場(chǎng)地地下水徑流條件良好,地下水流向基本是由東向西流,但由于市內(nèi)有較多的人為開采,使得局部地下水流向有所變化。含水層滲透性強(qiáng),滲透系數(shù)一般在50~110m/d之間,水力坡度約1‰左右。
二、工程難點(diǎn)
1. 聯(lián)絡(luò)通道長度較大,結(jié)構(gòu)長度達(dá)到44.26m,主要是由于區(qū)間隧道為躲避白山路立交橋橋樁基礎(chǔ)造成的。
2.地下水位較深,地下穩(wěn)定水位線至結(jié)構(gòu)底板的地下潛水深度達(dá)到了18.27m。
3.聯(lián)絡(luò)通道兩側(cè)的橋樁基礎(chǔ)距離結(jié)構(gòu)隧道外墻為7米。且橋樁上面的小跨徑(18m)鋼筋混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)對(duì)不均勻沉降極為敏感,要求聯(lián)絡(luò)通道在施工過程中,造成的樁基沉降不能大于5毫米。
三、設(shè)計(jì)方案的比選
1.凍結(jié)法施工,由于本結(jié)構(gòu)的長度較大,采用凍結(jié)法施工造價(jià)太高。且在施工完畢,解凍的過程中,造成的土體沉降能否控制在5毫米以內(nèi)。是難于估算出來的。
2.旋噴加固法施工,即在聯(lián)絡(luò)通道范圍內(nèi),采用咬合旋噴樁加固,從而達(dá)到止水的效果,保證暗挖在無水狀態(tài)下施工。但通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),旋噴加固體。在地面30米以下時(shí),強(qiáng)度較低,無法達(dá)到止水效果,但30米以上強(qiáng)度尚可。若采用旋噴加固法施工,是無法保證無水作業(yè)的。
3.降水法施工,由于地下穩(wěn)定水位線至結(jié)構(gòu)底板為18.27m。降水深度較大。且根據(jù)水利坡度線來看,降水范圍也太廣,降水周期也會(huì)很長,降水時(shí)泥沙的流失造成的沉降,無法保證在5毫米以內(nèi)。
4. 旋噴加固+降水法施工
通過旋噴加固體鉆芯取樣實(shí)驗(yàn),可以發(fā)現(xiàn)在地下30米以內(nèi)的旋噴加固強(qiáng)度尚可。可以利用這點(diǎn)。在聯(lián)絡(luò)通道與橋樁之間打設(shè)高壓旋噴樁,形成止水帷幕,人為減小降水影響半徑,并約束立交橋橋樁周圍土體,有效控制聯(lián)絡(luò)通道周邊立交橋墩樁基礎(chǔ)的沉降;同時(shí)減少基坑涌水量,增強(qiáng)降水效果,節(jié)約降水成本。二號(hào)聯(lián)絡(luò)通道止水帷幕在降水井外側(cè)布置,采用三排φ550@400mm高壓旋噴樁。止水帷幕距離聯(lián)絡(luò)通道兩側(cè)立交橋橋墩1.3m,距離左線隧道東側(cè)4.0m。止水帷幕加固深度為地表向下40m,向上加固至地下水位線。止水帷幕采用高壓旋噴咬合群樁,二重管工藝。利用工程鉆機(jī)鉆孔至設(shè)計(jì)加固的深度后,用高壓泥漿泵,通過安裝在鉆桿(噴桿)桿端置于孔底的特殊噴嘴,向周圍土體高壓噴射固化漿液,同時(shí)鉆桿(噴桿)以一定的速度邊旋轉(zhuǎn)邊提升,高壓射流使一定范圍內(nèi)的土體結(jié)構(gòu)破壞,并強(qiáng)制與固化漿液混合,凝固后便在土體中形成具有一定性能的墻狀水泥土止水帷幕。達(dá)到阻止泥沙的流失,保護(hù)橋樁的作用,在旋噴樁與聯(lián)絡(luò)通道之間布置降水井,局部降水的難度變小,周期變短,從而保證隧道在無水條件下施工。
四、施工中需注意的問題
1.降水存在的難點(diǎn):
由于工程場(chǎng)地地下水豐富、水位(水頭)高,停泵后水位恢復(fù)很快,因此降水期間必須確保抽水持續(xù)作業(yè)。一旦因供電系統(tǒng)發(fā)生故障不能持續(xù)供電,勢(shì)必會(huì)造成停止抽水地下水位迅速恢復(fù),對(duì)聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此為確保工程降水作業(yè)正常進(jìn)行,不能中斷降水井的抽水用電,考慮采用備用電源問題。
2.潛水殘留水處理:
由于受潛水含水層底板凹凸不平的影響,在局部粘性土夾層或潛水含水層底板處會(huì)出現(xiàn)滲水線,這部分水若處理不好將帶出地層中大量細(xì)顆粒物質(zhì),使隧道土體擾動(dòng)出現(xiàn)坍塌,引發(fā)安全事故。出現(xiàn)這種情況時(shí),為了防止塌方,先放慢開挖速度,及時(shí)在富水區(qū)設(shè)盲管導(dǎo)流,并在底板挖水溝將水引至積水坑用水泵排走。導(dǎo)流管采用φ25mm塑料管,做成花管并纏80目尼龍紗網(wǎng)。排水溝寬300mm,深300mm,溝中填φ4-6mm礫石以防止水流將基坑底細(xì)顆粒物質(zhì)帶走造成基底土擾動(dòng)。
3.施工監(jiān)測(cè)
⑴聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)的施工監(jiān)測(cè)
聯(lián)絡(luò)通道施工監(jiān)測(cè)頻率表 表1
變形速度(mm)/天 |
測(cè)量斷面距離開挖工作面距離 |
測(cè)量頻率 |
>2 |
0~1B |
1~2次/天 |
1.0~1.5 |
1~2B |
1次/天 |
0.5~1.0 |
2~3B |
1次/2天 |
<1 |
>3B |
1次/7天 |
注:B為隧道開挖寬度。
⑵臨近橋樁及建筑物及地下管線的監(jiān)測(cè)。
重點(diǎn)是對(duì)聯(lián)絡(luò)通道兩側(cè)的橋樁基礎(chǔ)沉降進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè),
橋樁基礎(chǔ)沉降監(jiān)測(cè)表(截至2011年5月12日)
監(jiān)測(cè)點(diǎn) |
9-1 |
9-2 |
9-3 |
9-4 |
9-5 |
9-6 |
9-7 |
10-1 |
10-2 |
10-3 |
10-4 |
10-5 |
10-6 |
累計(jì)沉降值(mm) |
1.29 |
-0.93 |
-0.59 |
-0.89 |
-0.91 |
-0.75 |
-0.49 |
-0.84 |
-0.66 |
-0.89 |
-0.89 |
-0.63 |
-0.84 |
允許沉降值(mm) |
±5 |
±5 |
±5 |
±5 |
±5 |
±5 |
±5 |
±5 |
±5 |
±5 |
±5 |
±5 |
±5 |
結(jié)論:高壓旋噴止水帷幕+降水法施工,人為減小降水影響半徑,減少基坑涌水量,節(jié)約了降水成本。并有效的約束橋樁周圍土體變形,達(dá)到了保護(hù)橋梁的效果。
參考文獻(xiàn):
[1] 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB50157-2003)
[2] 白山路立交橋監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)值。(中鐵十八局)