复杂条件下大断面隧道开挖技术探究

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1、复杂条件下大断面隧道开挖技术探究　　摘要：基于机场线东直门站安全线开挖断面大，顶部地层构筑物复杂多样，对施工沉降控制要求高等，进行深入分析。这种技术在实践中通过验证，对于同类工程具有普遍的指导意义关键词：暗挖安全线大管棚沉降控制中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：北京市轨道交通机场线是连接东直门至机场的新型轨道交通线路，其中东直门车站位于东直门外大街与东二环交接口处东直门桥东北角，站位受周边构筑物所限，车站部分区段采用暗挖。其中车站安全线采用暗挖单拱大断面，顶部有2条既有地铁通道、换乘方厅、9类13条管线及一条盖板河。安全线能否顺利穿越不仅关系到机场线东直门站施

2、工安全，更牵涉到东直门整个交通系统安全。在复杂的地质条件及环境条件下，对安全线施工提出了更高的要求。1、工程概况机场线东直门站位于东直门外大街北侧，东直门桥东北角，紧邻城铁13号线。整个车站由于受条件所限，车站结构形式多样，主要有大断面单拱、双联拱、明挖结构、平顶直墙下穿结构。车站总长184.36米，车站工程分布图如下：61.1工程地质及水文地质条件暗挖下穿安全线主要位于14.11～23.13m标高处，埋深约16米。自上而下地质情况如下：人工填土约2米、第四纪全新世冲洪积层、第四纪晚更新世冲洪积层。安全线隧道的拱部位于卵石圆砾层中，仰拱位于粘土层中。安全线位于承压水位水

3、头上1米，穿越地层含两层滞水，滞水层水源补充丰富，给施工降水及施工带来比较大的麻烦。1.2环境条件车站安全线附近地下管线和地下构筑物非常复杂，影响范围内的主要管线有：φ1500污水，7800×1700暗沟、9100×4100盖板河、φ1650污水、2200×1050热力沟，1500×1600电力沟。主要的地下构筑物有：地铁2号线东直门车站的东北出入口通道及其与13号线东直门站间的换乘通道及换乘方厅、地铁13号线现有的两层地下车站及东直门立交桥重力式桥台。1.3工程设计概况6安全线结构型式为单拱大断面，断面宽12.5米，高9.02米。开挖超前支护采用Φ121mm大管棚和超

4、前小导管，初期支护采用钢筋格栅和网喷混凝土。隧道埋深约18米，全长28米。2、安全线关键施工技术安全线整个施工过程，不但要安全地完成施工任务，更重要的是对施工沉降的控制。开挖断面上方的地铁通道、各种管线都是沉降敏感带，沉降控制成为施工中的一项关键点。2.1大管棚施工技术大管棚作为超前支护的一种，其作用主要是防止开挖坍塌的。但根据地铁很多施工现场的总结，大多管棚施工中都会引起沉降，最大的甚至能达到20mm。这在东直门安全线施工中是不允许的。管棚施工方法特别是钻进方法选择相当重要，根据在北京市场多方调查，选择了比较先进的潜孔冲击跟管钻进法，钻孔机械采用HGT-100非开挖定

5、向钻机，其有以下特点：潜孔冲击跟管钻进法，钻进时潜孔冲击器震动冲击中心钻头，中心钻头传递冲击给套管钻头并带动套管钻头钻进，每根套管之间靠螺纹连接到钻孔所需的长度，套管与回转动力头无连接。冲击器与内钻杆联接，内钻杆联接到钻孔所需的长度通过联接头的内螺纹与回转动力头联接，回转动力头通过联接头传递扭矩给套管和钻杆。6钻进时的排渣通过套管和内钻杆的间隙排出到联接头的排渣口。当钻进到所需长度时反向旋转内钻杆90度即可使中心钻头与套管钻头分离，将内钻杆全部提到空处，即可将套管留在孔内（如图）。潜孔冲击跟管钻进法钻进过程中大管棚紧跟上成孔，防止已钻成孔坍塌，钻孔过程中形成的灰渣通过管

6、棚排出，具有一定土压平衡性，不易造成大的沉降。如果是采用水钻，大量的灰渣排出过程中也带走了孔头的土层，沉降量相对就比较大。管棚钢管根据钻进需要作成2米、3米管或其它长度，管头作成正反丝扣，随钻进随接长，管棚壁上每隔30cm钻成φ8孔。管棚钻进一定数量后，再进行管棚内注浆。管棚口封闭好后，作成两个孔，一个作为排气孔，一个作为注浆孔。注浆完成后管棚具有良好的强度，管棚四周被注浆材料固结，整个开挖断面拱部有了良好稳定层，为下一步开挖提供了良好的基础。2.2安全线开挖施工技术安全线采用侧壁导坑法进行施工，整个断面被分成6个导洞，施工中严格按照暗挖的十八字方针“管超前、严注浆、短

7、开挖、强支护、早封闭、勤量测”进行作业。施工中合理调整每班作业人员工作进度，提高工作效率，缩短每一环工作时间，减少暴露时间，合理安排施工步序，以下是开挖步序图：62.3施工注浆技术安全线施工中，注浆对于加固地层及防止沉降有良好的效果。安全线注浆主要有以下几个方面：2.3.1大管棚注浆：大管棚钻进完成后，管棚四周存在有一定的空隙，以及为保证管棚具有良好的刚度，需对大管棚进行注浆。大管棚注浆采用在管壁上按300mm间距梅花形布置φ8的出浆孔，将大管棚管口四周封闭密实，并将管口用钢板封住作成两小口，一个为注浆孔，另一个为排气孔。向管棚内注入1：