地铁工程车站及区间竖井联络通道泵站设计技术方案.doc

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1、地铁工程车站及区间竖井联络通道泵站设计技术方案本标段正线区间设置两处联络通道，其中一处为联络通道兼泵站。由于取消中间风井，因此以下仅对联络通道和泵站的设计进行说明。1.1 联络通道衬砌结构设计计算1.1.1 联络通道结构方案1）净空尺寸联络通道的净空尺寸，除满足建筑限界要求、联络通道及泵站的使用功能及施工工艺要求外，还应考虑施工误差（含测量误差在内）、结构变形及沉降等因素，给予必要的裕量。裕量应根据隧道所处的地层条件、施工方法以及隧道的使用性质来确定。杭州地区地层软硬均匀、但承载性较差、结构差异沉降较大，可考虑采用较大的裕量，该裕量对于浅埋暗挖法结构取100mm。该裕量由施工单位根据经验适量外

2、放，保证设计净空及结构厚度。联络通道通道宽2.5米，两端设两扇门宽1米的反向开启的甲级防火门，高2.1m。泵站有效容积由各相邻车站给排水提供。2）衬砌类型及支护参数本标段盾构区间联络通道和泵房均按锚喷构筑法进行设计和施工，联络通道和泵房结构为复合式衬砌。根据联络通道附近地质条件、周边地面环境、结构断面形式及尺寸，借鉴类似工程的经验，经工程类比初步拟定联络通道和泵房的结构支护参数。具体如下表所示：表1.1.1-1 联络通道及泵房支护参数表项目支护参数联络通道泵房初期支护砂浆锚杆22L=2.5m，10.5m，四周布置L=2.5m，10.5m，四周布置钢筋网8 0.150.15m，全环单层布置0.1

3、50.15m，全环单层布置喷射早强砼C25 厚度0.25m厚度0.25m四肢格栅钢架榀距0.5m榀距0.5m二次衬砌模筑钢筋砼厚0.35m，C35、P10 模筑钢筋砼厚0.45m，C35、P10 1.1.2 联络通道及管片接口计算联络通道处采用两环特殊管片，特殊管片为钢管片和钢筋混凝土的组合管片。本次投标对联络通道与特殊管片接口进行计算分析。根据最不利工况原则，为简化计算，联络通道、一般管片、特殊管片均采用砼壳体模拟，联络通道与管片相接处环梁采用梁单元模拟，采用荷载-结构模型进行计算，计算模型如下图1.1.2-1。从内力计算及配筋看出，由于接口处管片被切除，并与接口环梁相接，使环向的整体性受到

4、一定的破坏，而局部转化为纵向受力，因而接口处纵向筋和螺栓需作加强处理，而接口处环向内力比一般段小，可不需要加强。根据计算结果，设计的盾构管片、联络通道、接口能够满足结构的力学和变形要求。图1.1.2-1 整体模型图 图1.1.2-2管片横向弯矩图（KN.m/m）图1.1.2-3管片横向轴力图（KN/m） 图1.1.2-4管片纵向弯矩图（KN.m/m）图1.1.2-5管片纵向轴力图（KN/m） 图1.1.2-6 联络通道横向弯矩图（KN.m/m）1.1.2-7联络通道横向轴力图（KN/m）1.2 施工方法1.2.1 周围地层加固措施对设置于盾构区间联络通道（泵房），受盾构法隧道断面的限制，在联络

5、通道施工前需先破除部分已经拼装好的管片。为保证工程施工期间土体的稳定，在破除管片前必须对隧道周围的地层进行加固。目前常用的加固方法主要有三种：1）地面加固法地面旋喷加固，是一种技术较成熟、应用也比较广泛的工法，加固效果容易保证，费用也相对较低，但必须具备地面施工作业条件，对地面的环境有一定影响。根据地质条件不同，可采用旋喷加固法或深层搅拌加固法等。2）洞内注浆加固在盾构隧道即将开口部位打设注浆加固管，对周围地层进行加固，从目前的施工技术来看，对于饱和砂性地层，洞内注浆效果不稳定，质量不容易保证。3）采用冻结法加固地层冻结法在地下工程中得到较多的应用，在技术上是一种比较成熟的地层加固法，其加固对

6、象是含水介质，尤其适合于饱和砂层和淤泥等含水量高的不稳定地层。在北京、上海、广州、杭州地铁的施工中，冻结法都得以应用，基本上是成功的。这三种加固措施技术经济比较见下表1.2.1-1。表1.2.1-1 加固措施技术经济比较表加固方法比较内容地面加固法洞内加固法地层冻结法地层加固效果加固土体强度较低，但加固效果均匀，闭水性较好加固强度较高，但在两层界面处的土体加固不均匀，闭水性较差冻土强度高，冻土均匀，能够自立适用的地层粉细砂层、粘质粉土圆砾层粉细砂层、粉质粘土施工精度易保证不易保证易保证风险预防抗风险能力好抗风险能力一般抗风险能力好对环境的影响大小基本无影响成功工程实例有有有加固范围最大较大最小

7、施工设备单一较复杂复杂可靠性较可靠可靠可靠工期1个月左右2个月左右1.5个月左右地层加固费用高低一般本标段盾构区间联络通道通道埋深较大，地下水位高，所在地层为粘土，富水性、透水性均较高。根据现场条件，联络通道上方将建为城市主干道，地面加固基本无优势。为确保安全，开挖前需采取切实可行的加固措施，参考近年来上海、杭州、宁波等软土地区联络通道成功应用加固方法，推荐采用冻结法加固。冻结法加固优点：可有效隔绝地下水，其抗渗透性能是其它任何方法不能相比的，对于含水量大于10%的任何含水、松散，不稳定地层均可采用冻结法施工技术；冻土帷幕的形状和强度可视施工现场条件，地质条件灵活布置和调整，冻土强度可达5-1

8、0MPa，能有效提高工效；是一种环保型工法，对周围环境无污染，无异物进入土壤，噪音小，冻结结束后，冻土墙融化，不影响建筑物周围地下结构；冻结施工用于桩基施工或其它工艺平行作业，能有效缩短施工工期。1.2.2 联络通道加固1）管片加固正线隧道施工结束后必要时在隧道的联络通道开洞所在位置前后设置管片加固构件，可选取与管片相同的圆形结构形式，使用钢构件以便于制作、安装及拆除。通常采用抗拉、抗压以及抗弯性能良好的H型钢。如图1.2.1-1所示。 图1.2.1-1 联络通道处前后管片加固示意图2）土体冻结法加固在隧道内利用近水平管和部分倾斜管冻结加固地层，使联络通道外围土体冻结，形成强度高、封闭性好的冻

9、土帷幕。然后，在冻土中采用矿山法进行联络通道及泵站的开挖和构筑施工，地层冻结和开挖构筑施工均在区间隧道内进行。如图1.2.1-2所示。图1.2.1-2 联络通道冷冻管布置示意图水平地层加固和开挖构筑的主要施工工艺及顺序如下所述:（1）开孔钻进施工：开孔前在布孔范围内打若干小孔，探测地层稳定情况，若发现砂层，立即进行双液注浆，以提高孔口附近土体稳定性，然后进行开孔，采用双层特殊孔口管。在冻结管跟进钻进中采用强力水平钻机钻杆角度严格按照施工组织设计图进行，确保冻结范围。（2）冻结系统安装：在安装系统时尽量缩短冷冻管长度，使冻结能量尽量少损失。在系统安装完成后，先检查冻结管的密封情况，出现渗漏立即补

10、救，检渗完成后，安装保温层，并在上下行线安装冻结板，此时可以进行冻结。（3）冻结：注意每天溶液温度变化和气温变化，温度下降明显由大气温度降至-20，这一阶段78天，以后温度每天下降0515，到-30左右基本稳定，冻结到第45天后可以进行开挖前准备工作。（4）开挖构筑：联络通道开挖构施工程：开挖通道一挂网喷射混凝土一防水层布设一通道钢筋混凝土浇筑一开挖集水井一挂网喷射混凝土一防水层布设一集水井钢筋混凝土浇筑。开挖通道时冷冻处于围护冻结状态，冷冻机正常运行，开挖集水井时冷冻机停止。（5）停止冻结：一般在开挖集水井时由于许多冻结管在开挖范围内，因此需要停止冻结，由于冻土的蠕变性较好，冻土帏幕破坏前会

11、出现较大蠕变过程，因此结合监测数据观察冻土变形能够判定冻土是否安全。（6）注浆： 由于冷冻法施工土体受冻会膨胀，在融化中会沉降，注浆要及时，一般在拱顶部位放设注浆管，两侧墙身各一根，集水井底板放置一根。注浆管分板后注浆及壁后注浆两种，板后注浆管要在冻土融化前进行，填充冻土到支撑模板的空隙，从而控制土体沉降，而壁后注浆管应在混凝土强度达到85以上进行，填充拱顶混凝土与模板间的空隙。1.2.3 联络通道施工工序及注意事项1）施工工序盾构推进至拟建联络通道、泵站处应一一对应拼装特殊衬砌环衬砌。联络通道将施工时，按设计要求，先在特殊衬砌环中不开口部位安装临时支撑，支承板等，以控制施工时衬砌环变形。拆除

12、特殊衬砌环开口部分钢管片。分段施工临时支护层（由钢拱架和钢筋网、喷射混凝土或插入的背板构成），并及早施工该分段的现浇钢筋混凝土内衬。分段、分区完成初衬与内衬的复合结构，不得全部施工完临时支护后再施工内衬结构。采用分段向下挖土，先架设临时支撑，然后现浇内衬结构的方法施工排水泵站。2）施工降水施工前，应进一步查明场区内地下潜水位及其分布，并采取措施疏干上层滞水，保证施工安全。3）暗挖土方开挖土方开挖采用分部开挖法，初期支护紧跟开挖面架设，施工宜配备高效率装、扒渣土及运输机械。4）初期支护初期支护施作必须紧跟掘进工作面，并与周围地层紧密接触，以保证支护地层体系发挥整体作用，达到限制变形增长速度、避免

13、地层产生有害松驰的目的。5）二次衬砌地层变形较大，流变特性明显，应及早施作二次衬砌。二次衬砌灌注前，应将喷射层或防水层表面除去尘粉并洒水润湿，震捣二次衬砌时不得损坏防水层。6）有害气体施工前需探明有害气体的赋存情况，如发现有有害气体赋存应立即向业主、设计、施工和监理报告，共同协商采取可靠措施后方可施工。7）施工注意事项（1）施工工中应坚持“加固超前，短开挖、严注浆、强支护、快封闭、勤量测、及时反馈信息”，并应根据反馈信息，及时调整开挖、支护参数，修改施工工序，确保隧道施工的顺利进行和施工安全，应坚持以量测信息指导施工。（2）初支施工时预埋注浆管，每当初期支护闭合成环一定距离后，随即进行初衬的背

14、后注浆。（3）初支喷混凝土应严格按照工艺要求施工，尽量使初支喷射面平整，二衬钢筋施工时须采取有效措施确保防水层不被破坏。当二次衬砌时拱部应预埋注浆管，衬砌完成后应通过预埋注浆管对二次衬砌与防水层之间空隙（拱顶、仰拱、侧墙）进行回填注浆。（4）二次衬砌施工缝在续灌混凝土前应清除面层浮碴、表面凿毛、预埋缓膨型遇水膨胀止水条防水。（5）在施工中应做好地下水及地质超前预报，加强洞内防、排水工作及通风工作，确保洞内“三通”正常工作。（6）严格控制开挖循环进尺，一般不宜超过1.0m。（7）开挖后应及时进行初期支护或临时支护，工序紧扣、衔接，尽早施作抑拱，尽早封闭成环。掌子面稳定性差时，应随时喷射砼封闭工作面。（8）施工期间加强施工排水，必要时在掌子面下设超前钻孔局部排水，以保证开挖面处于无水状态，提高地层自稳能力。（9）联络通道施工应注意对已建成盾构隧道的保护，作好必要的辅助措施，以保证盾构隧道的安全。拆除钢管片时，应在已建成的盾构隧道内采取必要的加强措施，如架设临时支撑等，盾构环向宜在临时支撑与盾构管片之间加钢板垫环，确保盾构隧道安全。