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1、广州地铁五号线文冲站折返线暗挖段房屋保护方案设计摘 要 文章主要论述广州地铁五号线文冲站折返线暗挖隧道上方房屋保护的方案设计,采用合理有效的保护措施,以及运用有限元程序对其进行数值模拟计算指导设计,可为城市同类工程的设计与施工提供参考和经验。关键词 暗挖隧道 房屋保护 方案设计1工程概况广州地铁五号线文冲站折返线工程,为明暗挖法结合区间隧道,其中暗挖段由两条单线隧道和一条折返线隧道所组成,采用喷锚构筑法设计和施工。隧道埋深约10.3~11.8m,折返隧道拱顶位于硬塑残积土<5-2>、强风化层<7>中,下部位于中风化层<8>中,单线隧
2、道位于中风化层<8>中。在距明挖竖井进口处约14~45m段暗挖隧道,分别下穿A4和A6房屋,其中A4房桩基础为1200人工挖孔桩,桩长6~10m;A6桩基础为1000人工挖孔桩,桩长6~10m,均为钢筋混凝土桩,共25根桩位于折返线隧道和单线隧道上方,A4楼房有5根桩进入到折返线隧道内约0.5~1m,其平、剖面关系如图1、2所示。2方案设计边界条件和难点问题2.1方案设计边界条件由于A4和A6两幢房屋为当地农民私人住宅楼,其外部条件非常复杂,与户主之间协调比较困难,拆迁费用非常高,加之本段隧道为本区间的施工喉咙地段,工期压力大,最终认为拆迁方案无法实施
3、;本段隧道为站后折返线,为满足行车的需要,线路坡度不得大于2%,线路无法进行调坡;如果地面考虑采用筏板基础加固,也只能在A4房采用(A6房楼底以下3m均为浆砌片石,地面以下3m才为桩基础,不能采用筏板),意义不大,地面加固可操作性差。基于上述条件,只能考虑洞内加固处理措施。2.2难点问题由于本设计方案只考虑采用纯洞内加固处理,桩底荷载又比较大(750~1300kN),有5根桩侵入到折返线隧道,折返线隧道跨度大,断面高,拱顶又处于<5-2>、<7>地层,地质条件差,在折返线隧道开挖时,如何对侵入隧道内的桩基础有效保护,既保证隧道施工的安全,又保证
4、上方房屋的安全,为本设计方案中应解决的难点问题。3工程难点设计方案和比选针对本方案设计难点问题和边界条件,设计项目组作了全面深入的研究,提出了两个具体方案进行比选,现分述如下。(1)方案A折返线隧道断面不变,采用超前大钢管和临时托架相结合处理方案。先施工没有桩基侵入隧道的一侧洞,待该侧洞初期支护半封闭后,对有桩基侵入的另一侧洞先在桩底打超前钢管,并在开挖时逐步架设托架,通过托架和拱顶以下钢管对桩基础进行临时保护,并将桩底逐步凿除,使隧道钢架全封闭后(即凿除一半桩,及时架设一榀隧道钢架,并喷混凝土封闭,再凿除另一半桩,再及时架设另一榀隧道钢架,并喷混凝土封闭),拆除钢管
5、及托架,最后将切断后的桩底落到隧道衬砌上,施工步骤如图3所示。(2)方案B改变折返线隧道断面,根据桩侵入隧道1m以内,在不能调线路坡度的情况下,将折返线隧道断面高度压底,尽量压至能够绕开桩基。①方案B1将断面改为单洞微拱形式,即将拱顶压至极限,但由于该断面与桩底相距较近(只有200mm),在桩底打超前大管棚空间太小,只能打双排小导管,而且断面压低之后,隧道“拱”的作用明显变差,而隧道跨度大,隧道衬砌难以承受顶部桩基载荷。②方案B2将断面改为双连拱形式,即在满足隧道限界要求的前提下,改用双连拱隧道(图5),隧道较原隧道断面压低了1400mm,隧道顶部与桩基的最小净距有9
6、00mm,可满足打管棚的空间要求。先在桩底打超前大管棚,然后短进尺开挖,在纵向短距离形成“毛洞”时,大管棚对桩基础起到临时保护作用,在初期支护及时封闭并向前开挖一定距离后,由初期支护及洞内临时支撑对桩基础进行保护,逐步拆除洞内临时支撑(注意控制纵向拆除间距),浇注中隔墙及两侧二次衬砌,最终由隧道衬砌承受桩基础底部荷载,施工步骤如图4所示。通过综合比较(表1),把方案B2作为推荐方案。4房屋保护方案设计简介4.1地层沉降原因及对策措施(1)大管棚施工过程中对地层的扰动引起了地层沉降及基础下沉。措施:隔孔施工,并严格注浆。(2)开挖及支护过程应力释放和失水引起地层沉降及基
7、础下沉。措施:控制爆破或机械开挖,采用合理的开挖方法,适当加强支护结构、及时支护、及时封闭成环、掌子面及时封闭和临时锚固支护。(3)拆除临时支撑及施作二次衬砌引起地层沉降及基础下沉。措施:严格控制拆除支撑纵向间距,及时施作二次衬砌,并加强监测。(4)爆破震动引起地层沉降及基础下沉。措施:严格控制爆破震动速度。(5)衬砌后地层后期变形所产生的沉降。措施:拱部初期支护背后空隙及周边裂隙填充注浆,拱部初期支护与二次衬砌之间空隙填充注浆。4.2房屋基础加固处理具体措施(1)施工辅助措施对于折返线隧道和右线隧道拱部采用单排注浆超前大管棚,并辅以超前小导管跟踪注
