地铁暗挖区间重叠交叉隧道施工与监测.docVIP

地铁暗挖区间重叠交叉隧道施工与监测 ? ［摘? 要］以深圳地铁太安站—怡景站区间重叠交叉双层隧道为研究对象，对复杂环境下的关键施工技术进行阐述与分析，利用 ABAQUS 建立有限元计算模型，对施工过程进行数值模拟计算，并与现场的实际监测资料进行对比分析，最终证明在城市地质条件较差的情况下，群洞重叠隧道借助超前小导管注浆加固的辅助施工方法，可实现上下重叠隧道错开一定开挖步距后同步进行开挖。 ［关键词］隧道工程; 浅埋暗挖; 重叠交叉隧道; 超前注浆; 数值模拟; 监测; 施工技术 ? ??????在重叠隧道的施工过程中，传统的施工顺序倾向于下层隧道开挖结束并施作二衬后，再进行上层隧道的施工，这样安全性比较高，但工期较长，对加快地铁建设与运营不利，深圳地铁太安站—怡景站区间隧道重叠段采取下层隧道开挖 25m 后即进行上层隧道施工。如何处理好施工影响范围内的土体稳定、地表沉降、建筑物沉降和地下管线等的相关问题成为该施工方案顺利进行的关键。 ? 1 工程概况 ????? 深圳地铁太安站—怡景站区间隧道包含地铁 5号线和 7 号线接入段，均为矿山法施工的暗挖区间隧道。在重叠隧道段，5 号线部分首先为 90m 的双连拱隧道，之后过渡为两条单洞小净距隧道; 7 号线部分为两条单洞隧道; 结尾段 5，7 号线均为 1 条紧临地铁车站的单洞隧道。重叠隧道所处地理位置如图 1 所示。 ????? 重叠隧道竖直净距为 0. 9 ～ 1. 4m，考虑初支净空外放后的最小间距仅为 0. 6m。5，7 号线位置关系如图 2 所示。 ????? 太安站—怡景站区间隧道穿越地质结构自上而下大致分为杂填土、粉质黏土、全风化混合岩和强风化混合岩 4 层，如图 3 所示。由图 3 可以看出隧道重叠段 7 号线主要穿越全风化段，5 号线主要穿越强风化段。根据地质详勘资料可知，全风化混合岩层含水量丰富，自稳性差，部分地段存在较大面积的砂层; 强风化混合岩层自稳性较好，含水量一般，但局部地段含有砂层。 ? 2 群洞隧道施工组织与施工工艺 2. 1 群洞段隧道总体施工组织????? 根据全线总体工期的要求，以及区间结构、周边环境的特点，重叠段隧道施工均由太怡区间 2，3号竖井进行施工组织，如图 4 所示。隧道开挖前，首先对重叠隧道间土体进行深孔注浆预加固，然后展开下层 7 号线隧道开挖，错开 25m 后随即展开 5 号线隧道开挖。 ????? 5，7 号线衬砌根据各自的施工进度及状态分别展开进行，由于 5 号线部分为制约全线工期的关键部位，结合现场衬砌资源的调配，工程中率先展开 5号线部分的衬砌。 ????? 在重叠隧道位置打设一处连通 5，7 号线的卸渣通道，将 5 号线隧道开挖及清底土方通过卸渣通道卸至 7 号线，再通过 7 号线运输至 3 号竖井吊出，缓解 5 号线 2 号竖井提升压力。 2. 2 注浆小导管超前支护技术 ????? 为保证上下重叠隧道同步开挖的安全性，在工作区域采用注浆小导管超前支护技术进行加固止水，减小围岩的扰动。 ????? 隧道开挖前，对 5，7 号线重叠部分进行超前深孔预注浆加固，如图 5 和表 1 所示。在 7 号线初衬前对其进行全断面注浆，抑制围岩松动区的发展，补充替代初衬的支护和止水作用，如图 6 所示。 ????? 为满足施工对工作环境的要求，采用水泥-水玻璃双液浆进行注浆，V水泥浆 V水玻璃= 1 1 ～ 1 0. 3 ( 水泥浆 W C = 0. 5∶ 1 ～ 1 1，水玻璃 25 ～ 40°Bé) 。注浆时应根据浆液的扩散程度、注浆量、注浆压力等因素在允许范围内调整注浆材料的配合比，注浆工艺如图 7 所示。 ????? 隧道初期支护完成后随即进行回填注浆，填充初期支护与围岩的间隙，减少围岩松动圈对支护的影响。二次支护完成后，对支护结构内存在的孔隙和微小孔洞进行二次注浆止水，保证支护结构长期的稳定和地铁的正常运营。 ? 3 数值计算与监控量测 ????? 利用 ABAQUS 有限元软件建立坐标 YSSK0 +687. 165 剖面的二维有限元模型，对群洞隧道施工引起的围岩及地表变形进行模拟研究，并与实测数据进行对比分析。 3. 1 计算模型的确立 ????? 为简化计算，将地质模型简化为 4 层平行地层，根据施工影响范围，建立计算模型的尺寸为 x( 90m) ，y( 80m) ，如图 8 所示。模型边界条件为: 侧边限制水平位移，底边限制垂直位移，上边界为自由边。超前预注浆和全断面注浆通过定义不同场变量，在相应分析步中激活以提高围岩参数来实现该施工工序的模拟。 3. 2 计算参数的选取 ????? 为尽可能实现仿真模拟，各层围岩的物理力学参数取现场试验数据( 见表 2) 。 ????? 支护材料计算参数通过试验和工程经验