一、工程概況
1.松山路站~陵西站區間設計起訖里程為K0+606.7~K1+875.100,全長1268.4m,為單洞單線圓形斷面,采用盾構法施工,線間距13~50m,區間線路縱呈"∨"型坡,隧道結構底最大埋深約30.12m(覆土厚度24.12m)、最小埋深14.98m(覆土厚度9.28m),區間隧道在設計里程K1+108~K1+700范圍下穿白山立交橋,白山立交橋上部結構為小跨徑(18m)鋼筋混凝土連續箱梁結構;基礎為人工挖孔樁。
按照《地鐵設計規范》第19.1.22條規定,本區間需設兩座聯絡通道。且聯絡通道間距不得大于600米。這樣2號聯絡通道就必然處于白山路立交橋長度范圍內,無法躲避。為了減小對橋樁的不利影響,二號聯絡通道布置在兩排橋樁之間。中心里程為K1+375.00, 此處為線路"∨"型坡的最低點因此與廢水泵房合建,該聯絡通道結構長度44.26m,(為沈陽地鐵1,2號線聯絡通道中最長的一條)斷面寬度3.6m,高度7.0m,主要位于泥礫層中,結構最大埋深32.14m,覆土厚度25.14m,采用礦山法施工。聯絡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層高混凝土框架結構的樓房;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.地質情況
二號聯絡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地質剖面圖。
水文地質
場區地下水為潛水,二號聯絡通道處地面標高52.06m,地下水水位標高38.188m,水位埋深13.87m,結構底板標高19.917m,穩定水位線至結構底板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。
該場地地下水的補給主要是大氣降水、地表人工河渠垂向滲透補給及渾河側向滲透補給,地下水水位季節性變幅在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,同時有少量的地面蒸發排泄。場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,滲透系數一般在50~110m/d之間,水力坡度約1‰左右。
二、工程難點
1. 聯絡通道長度較大,結構長度達到44.26m,主要是由于區間隧道為躲避白山路立交橋橋樁基礎造成的。
2.地下水位較深,地下穩定水位線至結構底板的地下潛水深度達到了18.27m。
3.聯絡通道兩側的橋樁基礎距離結構隧道外墻為7米。且橋樁上面的小跨徑(18m)鋼筋混凝土連續箱梁結構對不均勻沉降極為敏感,要求聯絡通道在施工過程中,造成的樁基沉降不能大于5毫米。
三、設計方案的比選
1.凍結法施工,由于本結構的長度較大,采用凍結法施工造價太高。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。是難于估算出來的。
2.旋噴加固法施工,即在聯絡通道范圍內,采用咬合旋噴樁加固,從而達到止水的效果,保證暗挖在無水狀態下施工。但通過實驗數據發現,旋噴加固體。在地面30米以下時,強度較低,無法達到止水效果,但30米以上強度尚可。若采用旋噴加固法施工,是無法保證無水作業的。
3.降水法施工,由于地下穩定水位線至結構底板為18.27m。降水深度較大。且根據水利坡度線來看,降水范圍也太廣,降水周期也會很長,降水時泥沙的流失造成的沉降,無法保證在5毫米以內。
4. 旋噴加固+降水法施工
通過旋噴加固體鉆芯取樣實驗,可以發現在地下30米以內的旋噴加固強度尚可。可以利用這點。在聯絡通道與橋樁之間打設高壓旋噴樁,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,有效控制聯絡通道周邊立交橋墩樁基礎的沉降;同時減少基坑涌水量,增強降水效果,節約降水成本。二號聯絡通道止水帷幕在降水井外側布置,采用三排φ550@400mm高壓旋噴樁。止水帷幕距離聯絡通道兩側立交橋橋墩1.3m,距離左線隧道東側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。利用工程鉆機鉆孔至設計加固的深度后,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,同時鉆桿(噴桿)以一定的速度邊旋轉邊提升,高壓射流使一定范圍內的土體結構破壞,并強制與固化漿液混合,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。達到阻止泥沙的流失,保護橋樁的作用,在旋噴樁與聯絡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:
由于工程場地地下水豐富、水位(水頭)高,停泵后水位恢復很快,因此降水期間必須確保抽水持續作業。一旦因供電系統發生故障不能持續供電,勢必會造成停止抽水地下水位迅速恢復,對聯絡通道結構的穩定性產生嚴重影響。因此為確保工程降水作業正常進行,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出現滲水線,這部分水若處理不好將帶出地層中大量細顆粒物質,使隧道土體擾動出現坍塌,引發安全事故。出現這種情況時,為了防止塌方,先放慢開挖速度,及時在富水區設盲管導流,并在底板挖水溝將水引至積水坑用水泵排走。導流管采用φ25mm塑料管,做成花管并纏80目尼龍紗網。排水溝寬300mm,深300mm,溝中填φ4-6mm礫石以防止水流將基坑底細顆粒物質帶走造成基底土擾動。
3.施工監測
⑴聯絡通道結構的施工監測
聯絡通道施工監測頻率表 表1
變形速度(mm)/天 |
測量斷面距離開挖工作面距離 |
測量頻率 |
>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測。
重點是對聯絡通道兩側的橋樁基礎沉降進行重點監測,
橋樁基礎沉降監測表(截至2011年5月12日)
監測點 |
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,節約了降水成本。并有效的約束橋樁周圍土體變形,達到了保護橋梁的效果。
參考文獻:
[1] 地鐵設計規范 (GB50157-2003)
[2] 白山路立交橋監測統計值。(中鐵十八局)