地铁单洞双层暗挖隧道

地铁单洞双层暗挖隧道 监控量测技术 中铁十五局四公司深圳项目部 ]高边墙结构形式的地铁单洞双层重叠隧道。 [摘要 [关键词]重叠式隧道 地铁 监控量测 施工技术 1.前言 深圳地铁一期工程老街,大剧院区间隧道东段由中铁十五局集团施工，全长260m，为单洞双层重叠结构，边墙高，隧道地表为解放路，交通繁忙，且穿越布吉河及广深铁路桥、电影大厦地下连续墙，埋深9,14m，拱顶以上覆土为人工填土及海积层砾质性粘土及砾砂层，洞身大部分位于砾质性粘土和强风化层,微风化层花岗岩层中，属?,?类围岩。地下水水位高且与邻近的布吉河连通，受潮汐影响水位变幅大，局部承压。区间隧道采用暗挖施工，隧道开挖过程中受围岩应力二次分配作用、地面动载作用、地下水压力、地表结构物荷载等综合因素影响不但隧道本身受力复杂，而且在各种综合因素的影响下，隧道净空收敛、拱顶下沉对地表建筑物也带来不利影响。为确保隧道施工安全、地面交通安全及地表建筑物的稳定，须随时掌握施工过程中围岩应力变化、沉降收敛速率和支护力学动态参数，加强收集施工时的监测信息，并及时反馈到相关技术部门做到适时调整支护参数和施工方法。 2.概况 2.1工程地质概况 区间隧道工程范围内自上而下依次为:第四系全新统人工填土层(Q4ml)，海冲积层(Q4m+al)，及第四系中统残积层(Qel)，下覆太古代震 1 旦系花岗岩及燕山期花岗岩。 人工填土层主要包括:粉质粘土，中砂及碎石;海冲积层成份比较复杂，主要有:淤泥质粉土，粉质粘土，粗砂砾砂及卵石,以粗砂和卵石层为主,分布较厚，卵石层主要分布在与粘性土的交界面，厚度从0.5,1.0m不等。残积层以砾质粘土为主，本层土具有较高压缩性。花岗岩根据风化程度不同又可分为:全风化层，强风化层，中风化层和微风化层。 2.2水文地质情况 地下水埋深1.7,6.3米，水位高程1.3,-5.75米，地下水补给主要为大气降水和布吉河水，地下水流速快，局部为承压水。 2.3周边建筑物 地铁线路SK2+035,SK2+055地面有广深铁路桥，于SK2+184,+215，南侧有人民桥及茂业大厦，北侧有电影大厦。 2.4施工概况 老大区间单洞重叠式暗挖隧道严格遵循新奥法原理，遵照“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的施工原则，采用喷锚构筑法进行施工。开挖由上至下分四步台阶进行，为减少对围岩的扰动，通过科学施工，在改善围岩自承力的前提下，使用非爆破开挖或控制爆破技术。采用正台阶施工，左、右线开挖各分两个台阶，先进行上台阶超前支护，再进行开挖并及时进行初期支护， 上台阶循环进尺为0.5米。 隧道支护形式:超前小导管Ф32mm，长度为4.5米，间距150,200mm，布置在拱部120o范围;格栅钢架:主筋直径为Ф25mm;钢筋网片直径为Ф8mm，网格为150*150mm，双层网片，C25喷砼300mm厚，全断面注浆。 3.监测项目及测点布置 利用监控量测信息指导施工是浅埋暗挖施工工序的重要组成部分。施工过程中，确定下列监测项目为必测项目，其它监测项目视具 2 体情况选取。 3.1暗挖隧道监测项目.监测仪器及频率如表1 隧道施工监测项目、工具、方法 表1 说明: 1、本图尺寸除注明外，其余均以毫米计。 2、本图适用于单洞双层隧道地段施工，对于隧道通过桩基托换地段及临近建筑物时，监控量测根据桩基托换要求及现场具体情况进行，地下排水管上方应布设有观测点。 3、洞监测程序图 4(2监控量测数值处理 4 根据监控量测的各种变量及时绘制位移-时间曲线、应力-时间曲线、应变-时间曲线。根据曲线图可以很直观的看出各工序施工对隧道变形的影响。根据隧道周边位移(收敛)量测数据确定开挖支护净空预留量。根据位移随时间变化的量测资料进行回归 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，推算最终位移值，并以此最终位移值作为净空预留量。 根据位移-时间曲线，可以确定二衬施作时间。这一特点应反映: ?位移量及位移-时间曲线呈收敛趋势 ?30天内的平均位移变化速率小于0.3,0.5mm/d ?累计位移量达到设计总量的80%曲线图作为分析的第一手原始资料，是判断地层是否稳定的重要依据。 但是对推算最终变量，仅仅依靠散点图是不够的，还必须对原始资料进行回归分析。回归分析是研究相关关系的数学工具。工程测试的变量大部分属于一元非线性关系，因此常用一元非线性回归进行数据处理。 一元非线性回归分析的步骤如下: (1)根据测试值散点图的特征，先选用某一函数(常用的由对数函数，指数 函数等)，用选定的函数进行回归分析; (2)将上述选定的曲线函数进行变换，使其成为线性函数; (3)用一元线性回归 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 和方法求得该变换后的线性函数的系数a和b。将该系数代入替代公式，得到原定的曲线函数系数，即最后求得回归曲线; (4)如果选用的该曲线函数的剩余 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 离差比较理想，则回归分析结束，如不理想，则可改用另一个函数重新进行回归分析，直至满意为止。 5(信息反馈及对施工的影响 ?对最大允许位移值的控制。最大位移值与地质条件、埋深、断面大小、开挖方法、支护类型和参数有关。 5 ?二衬施作时间的控制。按 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 ，二衬一般是在初支变形基本结束后施作，可以减小围岩对二衬的作用力。如果初支变形达不到稳定，应进行补救，其措施为:对初支参数进行调整加强，立即施作二衬。 ?对工序转换的影响。监控量测信息给施工开挖循环进尺、初期支护参数、开挖轮廓边线预留、二衬施作的时间提供依据，为施工当中的每道工序的转换提供可靠的信息化施工，来确保施工安全。 6.施工过程监测及变化趋势 ?地表沉降监测 图3 地面沉降速率曲线图 当隧洞的埋深小于3倍洞径时，地表沉降动态时是判断周围地层稳定性的一个重要指标，其监测结果能反应隧洞开挖过程中围岩介质变形的全过程。因此，我们每10m为一个断面布设地面沉降监测点，测点布置见图，采用拓普康DL-101C数字水准仪监测。 由地面沉降率速曲线图可以明显的看出，地表沉降分为四个阶段。 ?掌子面掘进距监测断面2,3D(D为洞径)时，地表有下沉的趋势。 6 ?掌子面掘进到监测断面位置时，各测点产生沉降，由图3可见，沉降值中隧中位置最大，沉降范围超过开挖跨度，基本是在洞底边线作60?延伸至地面这一范围，沉降量约达到总沉降量的50%,60%。 ?当二台掘进到监测断面时，地表沉降相对小些，沉降量约达到总沉降量的20%,30%。 ?当掘进超过监测断面2,3D时，地表沉降变化很小，基本处于稳定状态。 通过对地面监控量测的手段可以看出;掌子面开挖时对隧道前方地表只有相对较小的影响，而在掌子面上方围岩变化趋势会相对增大，施工当中要及时施作初期支护，务必及时封闭成环，形成有效支护，防止围岩失稳，控制围岩的变化趋势增大，从而保证施工安全。边墙为高跨，二台阶施工通过时，围岩受到扰动，会有相对变大的趋势，施工过程中要短开挖，早封闭的原则，减小对围岩的扰动 和破坏围岩自身的稳定性。当隧道开挖过后，开挖轮廓面已经施工作完初期支护，封闭成环，变形速率减小，围岩趋渐稳定。 ?拱顶下沉 拱顶沉降监测的作用是判断围岩稳定性及进行位移反分析，为二次衬砌的施工提供依据，同时也是对收敛监测结果计算各点位移绝对量的验证。拱顶下沉监测在开挖初支过后8~12h内埋设测点并测得初始值，进行监测。采用拓普康DL-101C数字水准仪监测。 0.8mm/d,二台开 ?洞身在中风化层和微风化层中开挖二台时下沉速率为0.5, 挖封闭之后下沉速率趋渐减小，3,5/d过后基本稳定，在开挖三、四台时对拱顶下沉趋势相对较小。 ?洞身在砾质性粘土及砂层中开挖二台时下沉速率为1,2mm/d,二台开挖封闭之后下沉速率趋渐减小，5,7/d过后基本稳定，在开挖 三、四台时下沉速率为0.5,1m/md,三、四台开挖封闭之后下沉速率趋渐减小，4,6/d过后基本稳定。 7 通过对拱顶下沉监测的数据来看;洞身在中风化层和微风化层时，围岩及上部台初期支护受到施工爆破的扰动，及初期格栅钢架的底部落空，施工开挖过程中开挖当侧沉降会有一个突变，当二台初期施工完，封闭围岩过后，围岩变化渐趋稳定。洞身在砾质性粘土及砾砂层中开挖二台时，拱顶下沉变化趋势相对较大，由于围岩自身的稳定性较弱，再受到施工的扰动，在施工过程中如不及时封闭围岩，减小对围岩的扰动，正确的指导施工，将会造成围岩失稳，但施工过后，围岩没有受到破坏，沉降变化趋势趋渐减小。(施工过程中拱顶下沉趋势见图4) 图4拱顶沉降速率曲线图 ?洞内水平收敛 其作用是监控围岩的稳定性，保证施工安全并为二次衬砌的构造、施工的具体时间提供依据，进行位移分析为修改设计参数、优化结构和施工工艺提供依据，这项测试是最直观、最有效的监测项目，因而是每个遂洞中必须而且是最重要的监测项目。由于我们是单洞双层重叠高边墙隧道，在同一个断面布设三道测点(如图1)，每10m为一个断面进行收敛监测。收敛监测采用WRM型收敛计，分辨率为0.01mm。 ?洞身在中风化层和微风化层中开挖时收敛速率为0.2,0.6mm/d,开挖封闭12h之后基本稳定。当开挖采用爆破施工时，由于围岩受爆破的扰动，它相对有1,3/mm突变，爆破过后速率趋渐减小。 8 ?洞身在砾质性粘土及砂层中开挖时，由于围岩位于地下水中，自身的稳定性较差，又受到施工过程中对围岩的扰动和破坏，开挖过程中、开挖后支护前收敛速率较大，在没有封闭围岩之前，它的变化趋势趋渐增大，在施工过程中应尽量 的减少对围岩的扰动和破坏，并根据新奥法原理，遵照“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、 图5 水平收敛速率比较图 勤量测”的施工原则，正确的施工方法来控制围岩的变化趋势，从而保证施工安全。开挖封闭成环之后收敛速率略微减小些，但由于边墙是高跨，受侧压力的影响，变形速率没有稳定。为了有效的控制变形过大危及施工安全，施工过程当中采取了相应的措施，如多加设钢支撑及施作临时网喷仰拱，并加强监测频率，及时将监测信息反馈到施工现场，有效的控制了围岩变形，保证了施工安全。(施 ) 工当中采取措施前与后的收敛速率比较见图5 洞周允许相对收敛量 9 ?水平支撑内应力,围岩与喷层间接触压力 由于本隧道的高跨比较大，地下水比较丰富，且由于地面建筑物的缘故,以及地铁防水要求，施工中对于地下水处理措施主要是以堵为主。因此，侧向围岩压力和地下水对于初期支护的压力均比一般隧道要大，而且沿横断面地质情况为上软下硬，地层的工程常数较难准确的确定。因此，对水平支撑内应力及围岩与喷层间接触压力的监测是很必要的，它能直接观测支护受力及变形的影响，根据监测结果及时的调整施工步骤和对设计不足的参数进行修改，有效的确保施工安全。 ?洞身在中风化层和微风化岩层中由于围岩自承力较好，水平支撑(临时仰拱)内应力及围岩与喷层间接触压力比较小。当开挖采用爆破施工时，由于围岩受爆破的扰动，水平支撑内应力及围岩与喷层间接触压力会有些变化，爆破过后基本上稳定。 ?洞身在砾质性粘土及砂层中水平支撑内应力及围岩与喷层间接触压力变增加速率为0.2,0.6Mpa/d，累计水平支撑内应力及围岩与喷层间接触压力达到4Mpa，基本上趋于稳定。 6.结束语 深圳地铁一期工程老大区间东段地铁线路约有100m位于富含地下水的砂卵石层中，拱部距离地面只有十米左右，属于浅埋暗挖单洞双层重叠式隧道，地面及附近周边建筑物变形沉降控制严格。加固地层位于原布吉河老河床，为砂卵石层。地层结构复杂，土层性质纵横向变化快。地下水流速大、补给快、水位变幅大且受潮汐影响显著，给安全开挖带来极大的威胁。监控量测作为信息化施工的主要手段之一，在地下工程施工中发挥着越来越大的作用，冲击了严格按照设计施工 的思想，把被动施工转变为主动，适时掌握变化动态，并通过科学手段进行分析，对支护参数的选取变得直观主动，而不是一味照搬设计，硬套规范，直接指导现场作业，使地下工程施工更加可控。例如:原设计通过布吉河地段采用40米长φ108大管棚，而我部通过超前地质预报结合监控量测技术采用φ32小导管顺利 通过了该段，减少 10 了投入，节约了 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 ，缩短了工期。再如:通过冷冻法施工的广深铁路桥桩基托换地段，根据监控量测发现，解冻后在砾砂层和土层范围内的高边墙由于冻融失稳，出现水平应力突变，原设计的水平支撑发生较大变形。有造成净空不足以及整个支护体系破坏的严重后果。根据监控量测的结果并对数据进行分析，项目部果断变更了支护参数，加设水平支撑并进行网喷，确保了施工安全。而相邻标段则在类似施工中为此严重制约了工期，加大了投入，最后不得不改变了二衬的施工时间和工艺。以监控量测为主的手段进行信息化施工，使得单洞双层暗挖隧道洞身在采用传统作业方法进行的开挖施工当中，顺利的通过动载下广深铁路桥桩基托换地段，人民桥桩基托换地段及穿越布吉河河道地段，确保了施工安全及有效的控制了地面建筑物的变形，并创下了深圳地铁单洞双层隧道全断面开挖支护折合成洞43m的全线新记录，获得广泛赞誉。 11