北京地鐵淺埋暗挖雙層風(fēng)道設(shè)計(jì)

1、北京地鐵淺埋暗挖雙層風(fēng)道設(shè)計(jì)摘要:結(jié)合工程實(shí)例,介紹了雙層風(fēng)道的設(shè)計(jì)及施工方法,建立荷載構(gòu)造模型,使用SAP84程序軟件取代框架進(jìn)展平面計(jì)算,提出了設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的關(guān)鍵點(diǎn),并利用監(jiān)控量測獲得信息指導(dǎo)施工,及時(shí)采取相應(yīng)措施,確保施工平安。關(guān)鍵詞:地鐵,荷載,構(gòu)造自重,支護(hù)構(gòu)造1工程概況北京地鐵四號(hào)線新街口站東南風(fēng)道位于登禹路和西直門內(nèi)大街交口,地面交通路況繁忙。地下市政管線眾多,有污水、上水、市政管線等,因此風(fēng)道采用礦山法施工,設(shè)計(jì)為雙層拱頂直墻構(gòu)造。風(fēng)道埋深最深處約6。風(fēng)道構(gòu)造底板穿過粉土-2層,屬于級(jí)圍巖;構(gòu)造頂板穿過的巖土層為粉細(xì)砂-3層、粉質(zhì)粘土層、粉土層,屬級(jí)圍巖,易發(fā)生坍落現(xiàn)象,穩(wěn)定性

2、低,無法形成自然應(yīng)力拱。風(fēng)道構(gòu)造邊墻穿過的巖土層為粉質(zhì)粘土層、卵石圓礫層、中粗砂-4層、粉細(xì)砂-3層、粉質(zhì)粉土-2層,邊墻下部以砂土和碎石土為主,圍巖土體的自穩(wěn)才能差,易發(fā)生坍塌現(xiàn)象。2施工方法風(fēng)道采用穿插中隔壁法(RD法),分4層8個(gè)小導(dǎo)洞施工,施工時(shí)嚴(yán)格按照“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測的根本原那么。導(dǎo)洞施工順序見圖1,為減少拱部大面積開挖后對(duì)地層的影響,施工采取分步開挖,化大為小,增設(shè)臨時(shí)仰拱,及時(shí)封閉的方法,詳細(xì)如下:1)施作拱部超前支護(hù),在豎井進(jìn)風(fēng)道處和車站進(jìn)風(fēng)道處各施作一排大管棚護(hù)頂以及施作小導(dǎo)管超前支護(hù)并注漿加固地層。2)分布開挖導(dǎo)洞土體,封閉導(dǎo)洞初期支護(hù),上下

3、臺(tái)階步長5,上導(dǎo)坑掌子面應(yīng)及時(shí)封閉。3)撤除部分底部豎向臨時(shí)支護(hù)(一次撤除長度小于6),施作防水層,部分底板。4)逐步撤除部分臨時(shí)仰拱和臨時(shí)支護(hù)(一次撤除長度小于6),及時(shí)施做防水層及二襯。5)最終撤除臨時(shí)仰拱和豎向支撐,及時(shí)封閉防水層和二襯。3初期支護(hù)參數(shù)初支采用20早強(qiáng)噴射混凝土,小導(dǎo)管?42(3根/)L=3.0,打設(shè)角度1015,縱向步距1.0一環(huán),鋼格柵由4根?25鋼筋焊接而成,每榀格柵間距500,鋼筋網(wǎng)為?6150150,雙層布置,格柵間布置?22縱向拉結(jié)筋,環(huán)向間距0.7沿主筋內(nèi)外側(cè)交織布置。4構(gòu)造計(jì)算4.1荷載組合1)根本組合構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算;2)短期效應(yīng)組合構(gòu)件抗裂計(jì)算;3)抗震偶

4、然組合構(gòu)件強(qiáng)度;4)人防偶然組合構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算。經(jīng)過試算,地震荷載和人防荷載作用下的構(gòu)造產(chǎn)生的內(nèi)力對(duì)構(gòu)造斷面配筋不起控制作用。這樣地震與人防設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是采取滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的一些構(gòu)造措施。4.2主要荷載取值1)構(gòu)造自重,鋼筋混凝土重度=25kN/3。2)地層豎向壓力:本隧道覆土厚度為6,為淺埋暗挖隧道,因此按計(jì)算截面以上全部土柱重量考慮;地層程度壓力:采用朗肯土壓力理論,施工階段外側(cè)取主動(dòng)土壓力,使用階段取靜止土壓力。3)活載:地面超載20kPa。4)偶然荷載:8度地震荷載,5級(jí)人防荷載。轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.構(gòu)造計(jì)算采用荷載構(gòu)造模型,使用SAP84程序軟件取代框架進(jìn)展平面計(jì)算。按初期支護(hù)與二次襯砌

5、共同承載計(jì)算二次襯砌內(nèi)力,由于初支不考慮防水,因此由二次襯砌承受全部水壓力,而土壓力那么作用在初支上,考慮到在長期作用下,初期支護(hù)材料性能會(huì)逐漸退化,剛度會(huì)下降,二次襯砌承擔(dān)荷載70%,經(jīng)過計(jì)算發(fā)現(xiàn):底部墻腳外側(cè)、底板跨中內(nèi)側(cè)、拱背外側(cè)及拱頂內(nèi)側(cè)為最不利控制點(diǎn),通過對(duì)該部分控制點(diǎn)進(jìn)展配筋計(jì)算,可以確定二次襯砌構(gòu)造斷面所需的鋼筋數(shù)量。5主要技術(shù)措施施工方法只是根據(jù)斷面形式、圍巖級(jí)別、環(huán)境條件等關(guān)鍵因素確定,對(duì)于既有的構(gòu)造跨度,根本工法選擇是比較成熟的。但是決定著工程成敗和施工技術(shù)質(zhì)量上下的主要因素在于輔助工法的采用,以及各項(xiàng)控制地層變位措施的施行時(shí)機(jī)。本工程在設(shè)計(jì)中主要考慮以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):1)小

6、導(dǎo)管注漿。小導(dǎo)管一般采用F42的鋼花管,長度3,其注漿加固體直徑500左右,超前加固注漿,是行之有效地保證地層自穩(wěn)的方法之一。根據(jù)地層性質(zhì),采用不同的漿液。對(duì)于小導(dǎo)洞開挖跨度不超過6的構(gòu)造來說,加固圈半徑0.5可以保證在初期支護(hù)完全到達(dá)承載力以前圍巖的自穩(wěn)?？刂谱{壓力或者控制注漿量為注漿技術(shù)重點(diǎn)。2)鎖腳錨桿。根據(jù)開挖跨度的大小,設(shè)置3左右長度的鎖腳錨桿并注漿,可以有效地保證支護(hù)構(gòu)造不產(chǎn)生過度的整體下沉,特別是采用上下導(dǎo)洞施工的構(gòu)造尤為重要。當(dāng)上導(dǎo)洞施工時(shí),不致使下導(dǎo)洞臨空。3)背后回填注漿。設(shè)計(jì)中考慮初支背后的空隙存在,對(duì)于控制地層變位是不利的。因此必須及時(shí)有效地進(jìn)展回填。一般工序要求間隔

7、 掌子面3時(shí),必須進(jìn)展初支背后回填注漿,漿液為水泥砂漿。4)臺(tái)階長度。每循環(huán)開挖長度為0.5,與鋼格柵間距相適應(yīng),并且留核心土,臺(tái)階長度不適宜,可能造成地層變位過大,甚至地層失穩(wěn)。設(shè)計(jì)中提出了上下導(dǎo)洞間開挖面間隔 為5的要求。5)一次撤除長度。對(duì)于采用RD工法施工的構(gòu)造來說,一次撤除長度,又是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)。為了不致出現(xiàn)因改變構(gòu)造受力狀態(tài)而引起地層變位,理論及理論證明,一次撤除段長度必須小于1D(D為隧洞的直徑),本設(shè)計(jì)采用較為穩(wěn)妥數(shù)值,每次撤除6。6監(jiān)控量測利用監(jiān)控量測獲得的信息指導(dǎo)施工,這是淺埋暗挖法施工中必不可少的一個(gè)組成部分。通過監(jiān)測對(duì)地層的穩(wěn)定性和支護(hù)系統(tǒng)的可靠性做出判斷,及時(shí)采

8、取相應(yīng)措施,以確保施工的平安本工程將地表位移、拱頂下沉、隧道周邊收斂等量測工程定為監(jiān)控量測的必測工程,將土壓力、土體位移、支護(hù)應(yīng)力等作為選測工程。當(dāng)程度收斂變化率小于0.12/d,拱頂下沉變化率小于0.1/d,而且所測的位移值大于預(yù)計(jì)總位移值的80%時(shí),可以認(rèn)為隧道已到達(dá)根本穩(wěn)定。7結(jié)語通過對(duì)北京地鐵新街口站東南風(fēng)道設(shè)計(jì),主要得到以下一些經(jīng)歷和體會(huì):1)由于風(fēng)道構(gòu)造施工對(duì)周邊圍巖存在著屢次擾動(dòng),特別是在中隔墻頂部存在著受力復(fù)雜的塑性區(qū),因此,在設(shè)計(jì)、施工時(shí)應(yīng)特別重視中隔墻的受力平衡及其穩(wěn)定。2)采用RD工法進(jìn)展淺埋大跨構(gòu)造的暗挖施工時(shí),頂部分塊的大小將最終影響地面下沉量。理論證明,頂部施工所引起的地面下沉值占最終地面總下沉量的60%70%。因此,進(jìn)展施工方案設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)以快速掘進(jìn)、快速封閉為原那么。3)在施工二次襯砌時(shí),應(yīng)分段撤除臨時(shí)支護(hù),一次不宜超過6,撤除過多會(huì)產(chǎn)生較大沉降變形。4)每段格柵鋼架長度一般宜控制在24,過長過重運(yùn)輸即造成安裝困難,過短將導(dǎo)致鋼架節(jié)點(diǎn)多且浪費(fèi)大。參考文獻(xiàn):1施仲衡,張彌,王新杰.地下鐵道設(shè)計(jì)與施工.西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社,199