地下淺埋暗挖車站小間距雙向大斷面洞室間土體加固方案比選

1、地下淺埋暗挖車站小間距雙向大斷面洞室間土體加固方案比選1工程概況工程簡(jiǎn)介北京地鐵6號(hào)線南鑼鼓巷站主體明挖改暗挖段沿地安門大街南側(cè)設(shè)置，呈東西向布置下穿越火藥局胡同7號(hào)和3號(hào)。車站暗才g段全長(zhǎng)51.6m,拱頂覆土厚度約為10mb車站主體東端暗挖結(jié)構(gòu)為兩個(gè)分離的雙層單跨拱頂直墻結(jié)構(gòu)，北側(cè)結(jié)構(gòu)為設(shè)備用房，南側(cè)結(jié)構(gòu)為軌行區(qū)，通過(guò)施工橫通道聯(lián)絡(luò)，采用暗挖CRDLC法施工，設(shè)備用房區(qū)結(jié)構(gòu)初支內(nèi)凈空11.8X18.32m,軌行區(qū)結(jié)構(gòu)初支內(nèi)凈空9.98X18.22m,均為10導(dǎo)洞開挖。初期支護(hù)體系由350mm享白CC25格柵鋼拱架噴射混凝土+超前小導(dǎo)管（超前大管棚）+鎖腳錨管+格柵鋼拱架聯(lián)合組成。暗挖段平面布

2、置圖見下圖1-1所示。圖1.1主體暗挖段平面圖暗挖段地面環(huán)境車站軌行區(qū)東側(cè)垂直下穿火藥局胡同7號(hào)瓦房，距拱頂垂直距離約10m,設(shè)備區(qū)西側(cè)垂直下穿火藥局胡同3條3號(hào)，距拱頂垂直距離約10m,民房均為上世紀(jì)60年代危舊房屋，結(jié)構(gòu)質(zhì)量狀況較差。地面沉降控制要求高。車站暗挖主體西端與明挖主體基坑相接，暗挖開挖區(qū)域內(nèi)無(wú)地下管線，地上為明挖施工通道。下穿示意圖如下圖1-2、1-3所示，為保證兩側(cè)洞室之間超薄層土墻穩(wěn)定，開挖前及開挖后均需對(duì)此部位采取有效加強(qiáng)支護(hù)措施。通長(zhǎng)大管棚洞內(nèi)深孔注漿目地面林同火藥局胡同3條m號(hào)圖1-2暗挖段北側(cè)剖面通長(zhǎng)大管棚管洞內(nèi)深孔注漿行車段初支斷面設(shè)備段初支斷面2-2圖1-3暗挖

3、段南側(cè)剖面工程地質(zhì)水文、潛水（二）、層間潛水（三）。第四層為車站范圍自上而下分三層地下水，分別為上層滯水（一）層為其相對(duì)隔水層,第一層地下水為上層滯水，含水層主要為粉土層及粉細(xì)砂層，粉質(zhì)粘土1透水性相對(duì)較差。第二層地下水為潛水，含水層為圓礫-卵石層、中粗砂1層透水性好。第三層地下水為層間潛水（微承壓），含水層主要為卵石-圓礫層、粉細(xì)砂1層、中粗砂2層。本層地下水分布連續(xù)，滲透系數(shù)大，為強(qiáng)透水層。車站暗挖主體已進(jìn)入微承壓水約5.0m,為保證無(wú)水作業(yè)，車站需進(jìn)行降水施工。拱頂1、2號(hào)洞室位于粉質(zhì)粘土及粉細(xì)砂層中，容易出現(xiàn)土體塌方問(wèn)題，施工過(guò)程需加強(qiáng)支護(hù)及控制超挖和土體擾動(dòng)。暗挖段水文地質(zhì)情況見圖1

4、-4所示。1物質(zhì)粘土43口？3237.82粉質(zhì)玷土14粉細(xì)砂30.622,8222.478的質(zhì)粘土622方案擬定漿，側(cè)墻外側(cè)2m范圍深孔注漿；非火藥局胡同正下方洞室拱頂180。范圍打設(shè)通長(zhǎng)4127x8mm大管棚+。措施方案：開挖后為保證初支結(jié)卞穩(wěn)定，特別是保證中部4m寬土墻的穩(wěn)定，現(xiàn)擬定以下兩套加固方(1)加固方法根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和結(jié)構(gòu)變形初步分析，為確保安全，不影響下一步施工，橫通道和主體軌行區(qū)、設(shè)備區(qū)隧道內(nèi)在初支完成后，采用型鋼支撐支頂加固。利用I22工字鋼對(duì)撐起到有效控制結(jié)構(gòu)繼續(xù)變形和發(fā)展。工字鋼現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量加工，其間采用雙層C251000J筋連接牢固，工字鋼與初支結(jié)構(gòu)間采用豎向和水平設(shè)計(jì)方案：

5、兩側(cè)洞室下穿火藥局胡同部位拱頂1800范圍打設(shè)通長(zhǎng)。127X8mm管棚+外擴(kuò)2m深孔注42x3.25mm超前小導(dǎo)管；兩洞室之間土體采取深孔注漿。深孔注漿縱向加固長(zhǎng)度一次保證25mo案，從安全性、經(jīng)濟(jì)性以及快速性特點(diǎn)方面比選分析，得出最佳方案。2.1方案一：增設(shè)臨時(shí)型鋼支撐明露平以07車站產(chǎn)點(diǎn)6s09圖1-4暗挖段水文地質(zhì)情況暗挖段51.6m6S0846.5246.4746.32中圜理-卵石3粉質(zhì)玷土/ZZ44530.67(1)5工7、-71人工堆積層1;4!?3背肋支撐，支撐間焊接牢固，背肋與初支間采用2cm厚鋼板楔緊。1）橫通道加固范圍為1至5層，根據(jù)格柵間距豎向背肋設(shè)置4道，水平支撐設(shè)置3

6、道，每層加強(qiáng)環(huán)梁相應(yīng)位置架設(shè)工字鋼對(duì)撐。2）主體軌行區(qū)采用I22工字鋼對(duì)撐，中間部位穿過(guò)初支中隔壁以形成有效傳力，支撐采用24槽鋼背肋固定，背肋通長(zhǎng)布置，加固主要為2至5層，隧道內(nèi)對(duì)撐設(shè)置1道，水平間距為1.5m。現(xiàn)狀地面圖2-1主體橫剖面支撐加固圖圖2-2縱剖面圖（2）優(yōu)缺點(diǎn)：1）主體暗挖采用型鋼支撐簡(jiǎn)單方便，施工效率高，但后期拆除量較大，拆除過(guò)程增加安全隱患，且型鋼消耗大;2）支撐剛度大，利于觀察支撐體系的變化，安全可靠，施工可安排在每層導(dǎo)洞初支施工完成后進(jìn)行,不影響正常開挖;3）支撐占用主體隧道空間大，在二襯施工階段影響拆除臨時(shí)結(jié)構(gòu)，且支撐監(jiān)測(cè)精度不高，拆除存在安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)二襯工期和拆除

7、臨時(shí)結(jié)構(gòu)影響大，需要增加1-2次拆除和側(cè)墻二襯施工，工期增加1個(gè)月;4）工程造價(jià)增加約60.9萬(wàn)元。表2-1工程量及費(fèi)用增加估算表序號(hào)項(xiàng)目名稱單位單價(jià)/元工程量增加變更金額/元備注122a工字鋼t2800129.943638322240 x80 x9槽鋼t280022.056174032cm鋼板楔塊t28000.752100425螺紋鋼筋t500036.271813505合計(jì)609022橫通道7.9萬(wàn)主體53萬(wàn)圖2-3加撐后二襯施工步序圖2.2方案二：施打預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼筋錨桿（1）加固方法為方便施工，有效加固初支結(jié)構(gòu)，抵抗中間4m土柱的變形位移影響，確保安全的前提下，加快施工進(jìn)度，建議主體隧道初

8、支完成后及時(shí)采取預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼筋錨桿對(duì)中間土體及初支結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。根據(jù)類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，此方法具有施工簡(jiǎn)單靈活、施工效率高，所需鉆孔孔徑小，工藝簡(jiǎn)便、施工安全，錨桿與土體結(jié)合在一起、使圍巖土體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、通過(guò)高強(qiáng)鋼筋的張拉施加預(yù)應(yīng)力可有效控制結(jié)構(gòu)變形量等特點(diǎn)。建議施工參數(shù)：孔徑91mm間距1.0 x1.5m,2-5層導(dǎo)洞格柵間布置，每層導(dǎo)洞設(shè)置2道，鋼筋錨桿為32高強(qiáng)螺紋鋼筋，端頭采用相應(yīng)高強(qiáng)螺母鎖定，螺栓墊塊為3cm厚鋼板，單塊尺寸1x0.2m,注漿漿液為0.5:1水泥漿，注漿壓力0.1-0.3Mpa。詳見下圖2-4、2-6、2-6所示。施工機(jī)具：KZS-100潛孔鉆機(jī)，YCW-10的心式液壓千

9、斤頂，ZB4-500型油泵，JZB-110/12注漿泵。3cm壓板32高強(qiáng)螺栓C25賁射碎初支結(jié)構(gòu)初支結(jié)構(gòu)圖2-4錨具節(jié)點(diǎn)圖圖2-5高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿布置橫剖面圖2-6高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿布置縱剖面圖（3）優(yōu)缺點(diǎn)：1）操作靈活、簡(jiǎn)便，施工效率高；預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)強(qiáng)度高，安全、經(jīng)濟(jì)；2）預(yù)應(yīng)力錨桿在隧道初支完成后即可實(shí)施，對(duì)開挖不影響，有利于工期，通過(guò)錨頭和錨具的處理可不拆卸錨桿，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)收斂起到有效的控制，二襯和拆除對(duì)臨時(shí)結(jié)構(gòu)影響??；3）錨桿打設(shè)于土體中，不利于觀察，需通過(guò)增加應(yīng)力計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；4）錨桿、錨頭及錨具不影響二襯及防水施工，且錨桿起到加固結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)初支整體受力體系，且不影響二襯施工進(jìn)度，見圖“

10、圖2.-7錨桿支護(hù)后二襯施工步序圖”。5）工程造價(jià)增加約41.99萬(wàn)元，詳見表“表2-2工程量及費(fèi)用增加估算表”。表2-2工程量及費(fèi)用增加估算表fnI1序號(hào)項(xiàng)目名稱單位單價(jià)/元工程量增加變更金額/元備注122a工字鋼t280026.98755442預(yù)應(yīng)力錨桿m150158423760033cm鋼墊板t280033.91294954425螺紋鋼筋t50000.23111555噴射C25混凝土m349321.6106496合計(jì)419900圖2.-7錨桿支護(hù)后二襯施工步序圖3方案比選表3-1方案比選特性對(duì)比方案一方案二備注（型鋼支撐加固）（預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼筋錨桿）經(jīng)濟(jì)性成本高成本較低可操作性操作簡(jiǎn)單，施工效率高成孔簡(jiǎn)單、操作靈活方