河流和桥梁下地铁隧道的施工案例分析 - 滑模施工|筒仓滑模|滑模公司

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	河流和桥梁下地铁隧道的施工案例分析

发布时间：2015.08.05 新闻来源： 浏览次数：

    1 工况介绍
    论文以某处地铁隧道工程为例，该地铁隧道穿越河流与桥梁，河流走向为自西向东，河床底部为素混凝土基础，宽15m，两侧有挡墙，为浆砌片石。而桥梁坐落在河流上，长45m，宽48m，中跨长15m，边跨长7.5m，其结构为宽幅T梁与石拱组合而成，基础为素砼，桥墩和桥台为水泥砂浆砌石块。地铁隧道的走向和桥梁基本一致，施工方法为浅埋暗挖，其断面为复合式衬砌标准形式，隧道拱顶和河流的最小距离为6.5m，与桥墩的最小距离为4.5m。隧道地质主要为粉质粘土和填土，由于穿越河流，地层范围内的含水量饱和，水位埋深为3.4～5.0m左右。
    2 施工技术难点分析
    在地铁隧道穿越河流与桥梁下的施工中，存在着三大难点，分别是环境条件复杂、地下水资源丰富、隧道稳定性差等，以下做简要的分析。
    1）环境条件复杂：地铁隧道工程穿越河流与桥梁下，而桥梁是当地重要的交通干道，每天通过大量的行人和车辆，而河流常年有水，自西向东流，地层含水量常年处于饱和状态。因而在地铁隧道的施工中，既要减少对桥梁地基的影响，还要预防河流渗水的作用，隧道线路的选择在规划时需要避开既有的结构线路。复杂的施工环境就要求施工中考虑更多的因素，如安全性、质量、耐用度、防渗水等方面，增加了施工的难度。
    2）地下水资源丰富：地铁隧道穿越的河流常年积水，水位深3.4～5.0m，隧道拱顶和河流的最小距离为6.5m，对于地铁隧道的施工而言，需要将渗水作为重要的预防目标。河流不但从上往下渗水，还会对隧道底部的地层进行补水。此外，隧道的断面为衬砌形式，形状为C型马蹄形，差不多都浸没在河水中，受河水作用非常明显，常年的使用难免受到渗水的作用，产生不良的反应。
    3）地层岩性差造成桥梁、地铁隧道的稳定性差：地铁隧道穿越的地层地质构造相对软弱，隧道受到各向的压力，容易引起周围土地的变形，造成桥基受力复杂，还会间接导致桩基的变形，产生内力影响。隧道开挖之后，周围的地质结构会发生一定的变化，如岩石松弛变形，严重的还会导致桥梁坍塌。当地铁隧道穿越河流时，由于此范围内的岩石时浸泡在地下水之中的，如果发生地质松弛或变形，会导致岩石失去原来的稳定性，变成流塑，随地下水流入隧道内形成大的坍塌涌泥，严重威胁施工安全和结构安全，因而要确保施工的稳定性，需要提前进行降水，防止大的坍塌和地基沉降。
    3 主要施工方法
    在施工中必须根据实际的情况，充分考虑施工的安全性和质量，研究针对性的施工方法，本研究案例的施工方法主要从四个方面着手。
    1）防止河流地下水浸透的施工措施：地铁隧道的拱顶和河流的距离非常小，地层构造也比较软弱，地质条件差，为了确保河流的通畅，并不影响桥梁的安全性与稳定性，需要防止水分渗透的影响。在地铁隧道开挖的前两个月，就要着手清淤、排水、降水等工作，主要是通过河道截流、管井降水等手段，防止河水直接不给地下。排水清淤工作完成之后，进行地层加固，并在河底铺设防水毯，这样可以起到疏干地层水、控制地质变形，并减少河流给地下补水的可能，保证了地铁隧道施工环境的无水化，而防水工作是地铁隧道施工的关键，决定着工程的成败。
    2）控制洞内围岩变形的施工措施：地铁隧道的建设过程中需要进行超前支护，而常用的方法包括长管棚、水平旋喷桩、深孔注浆、加密小导管注浆等，其中加密小导管注浆的施工成本最低，可以有效的控制地基的沉降，在这些方法中是最为有效的超前支护方式。长管棚超前支护的方案次于加密小导管，但从造价和施工的质量上看要优于水平旋喷桩。水平旋喷桩的造价较高，对地基的控制力较好，但有可能导致河底被击穿。施工效果最差的是深孔注浆。在本工程的施工中，采用加密小导管结合长管棚的方式，环间距为40cm，小导管每5m 一环，长管棚内设有三根钢筋笼。
    3）地面超载施工措施：超载有可能击穿河底，因而需要在施工之前进行模拟，如加固桥墩采用弹塑性本构关系实体单元进行模拟，加固初支、桥面和二衬采用弹性本结构壳单元进行模拟，采用塑性- 蠕变耦合本构关系实体单元模拟加固地层。
    4）施工结果分析：本案例中地铁隧道浅埋暗挖施工完成至河流、桥梁稳定时，河底沉降为9mm，地表沉降为25mm，拱顶最大沉降深度为28mm，桥基最大沉降深度为35mm，桥基最大纵向差异沉降深度为5mm。上述的数据都是在地铁隧道开挖稳定后测得的，具有代表性，各项数据在允许的技术范围内，确保了施工的安全和质量，但后期的监控测试仍需进行，以免出现安全隐患。