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上海地铁2号线西延工程施工安全控制分析

【摘要】:1)工程概况上海市地铁2号线西延伸工程威宁路站位于天山路北侧,西起威宁路东侧,东至上海市合成纤维研究所东,车站全长373.045 m,2座风道和4个出入口全部采用明挖法施工。结合该车站3#、4#出入口工程,将明挖法施工改为浅埋暗挖法施工。6)实施效果本工程在含水淤泥质地层条件下进行浅埋暗挖施工,建立了良好的预支护体系,采用大刚度、完整咬合的管幕提供大刚度的预支护,并较好地解决了管间止水问题。

1)工程概况

上海市地铁2号线西延伸工程威宁路站位于天山路北侧,西起威宁路东侧,东至上海市合成纤维研究所东,车站全长373.045 m,2座风道和4个出入口全部采用明挖法施工。其中,南侧3#、4#出入口通道横穿天山路,明挖法施工中不可避免对城市交通、生产和生活产生严重干扰。结合该车站3#、4#出入口工程,将明挖法施工改为浅埋暗挖法施工。

以3#出入口工程为例,出入口通道由过街水平段和出入口倾斜段构成,过街段全长46.22 m,明挖矩形断面尺寸为7.2 m×3.9 m(长×宽),厚60 cm的C30模筑钢筋混凝土结构,覆土埋深3.85 m,如图4-4所示。场区70 m深度范围内,按其成因类型、土层结构及其性状特征,可划分为8层,地层厚度及分布自上而下依次为:①人工填土、②1褐黄色黏土、③1灰色淤泥质粉质黏土、③2灰色黏质粉土、④灰色淤泥质黏、⑤1-1灰色黏土、⑤1-2灰色黏质黏土、⑤3-1灰色粉质黏土、⑤3-2灰色粉质黏土、⑦2灰色粉砂、⑧2-1灰色粉质黏土。地下水埋深0.8~1.1 m,承压水分布于⑦2层粉砂中,位于结构底板以下,其上4层地层柱状图如图4-5所示。

图4-4 出入口明挖施工平、剖面图

2)浅埋暗挖法施工方案

根据出入口通道功能要求及其周边环境及地质条件,保持通道平面及位置不变,因倾斜段已位于道路绿化带,具有明挖施工条件,故仅将过街段改为暗挖法施工。其施工竖井设在通道转角处,暗挖段横断面形式根据内净空要求和结构受力的合理性,如图4-6所示。

3)管幕超前预支护技术

图4-5 水文地质模型图

含水淤泥质地层中,小导管、大管棚等传统的超前预支护,因管间缝隙流泥、流水,难以实现控制水土流失和控制隧道施工地面沉降目标。借鉴城市市政工程中的顶管技术,沿隧道开挖轮廓线周边顶入,管间相互连接的钢管,管内灌注水泥砂浆以提高管幕刚度,如图4-7所示。在本工程条件下,采用φ250 mm无缝钢管,相邻两管间通过在其外侧焊接的互锁的连接件来实现管间咬合,并向管形连接件注入水泥浆或化学浆,以实现管间密封。

在本工程条件下,利用施工竖井作为管幕施工的工作坑,钻孔灌注桩合外侧旋喷桩止水帷幕护壁作为顶进、施工后座,采用RR-5020型千斤顶(外形尺寸φ127 m×733 m、顶力50kN、冲程51.1 cm)静压顶管,并设置具有定位装置和导向的顶进支架,支托千斤顶和管幕钢管。管幕钢管顶入就位后,采用螺旋钻或洛阳铲人工清孔,清孔后的钢管采用后退式注入水泥砂浆。管间连接管补充注浆采用分段后退式注浆,以加强连接效果和管间止水性能。因此,预支护管幕施工基本步骤为:反力座和推进装置准备→钢管推进→清孔→灌注管内水泥砂浆→封孔→工作面深孔注浆加固→隧道开挖。(www.chuimin.cn)

图4-6 出入口暗挖施工平、剖面图

图4-7 预支护管幕及构造

4)管幕超前预支护技术超前注浆加固与排水施工

本工程流塑状淤泥质地层孔隙率低、透水性差、灵敏度高,地层自稳能力差。为保证管幕预支护后隧道掌子面的稳定,即保持注浆加固体具有较高的强度,采用全长一次PVC塑料根管钻进成孔,劈裂后退分段式注浆。其中,注浆材料为超细凝水泥,水灰比为(0.6∶1)~(0.8∶1);最大注浆压力为1.2 MPa,注浆孔间距为1.0 m。由于咬合管幕良好的止水作用,仅存在工程区自身排水,隧道工作面区域结合掌子面深孔注浆综合布置三排6孔空孔,通过掌子面注浆挤压,排水孔排水,并疏干工作区地层的地下水。

5)隧道开挖与支护施工

暗挖段通道采用复合式结构,初期支护采用30 cm厚C20网喷混凝土结合格栅钢架的支护形式,格栅钢架为四肢φ25 mm矩形(20 cm×20 cm)闭合式,纵向2榀/m。二次衬砌采用35 cm厚C30模筑钢筋混凝土,双侧对称配筋,主筋φ20@125 mm。支护与二次衬砌之间布设EVA防水板和400 g/m2土工布垫层外包式防水。

针对流塑状淤泥质地层的特点,采用了大刚度的管幕预支护和掌子面深孔注浆后,采用台阶法开挖,开挖进尺0.5 m。因通道全长较短,待通道开挖支护完成后,铺设外包防水,绑扎钢筋,立模浇筑二衬混凝土衬砌。

6)实施效果

本工程在含水淤泥质地层条件下进行浅埋暗挖施工,建立了良好的预支护体系,采用大刚度、完整咬合的管幕提供大刚度的预支护,并较好地解决了管间止水问题。因此,在本工程施工阶段实现了洞内施工安全和隧道施工地面沉降地控制要求,有效克服了明挖法施工带来的对城市交通、生产和生活的严重干扰。在工程实施过程中,未出现事故,施工过程井然有序,取得了良好的示范效应。