所屬欄目:城市規劃論文 發布日期:2014-06-05 15:09 熱度:
在城市地鐵建設過程中,從既有人行天橋、高架橋等各類市政橋梁基礎旁邊穿過是不可避免的,若地鐵施工在已建市政橋梁附近區域,很有可能會因為土方開挖時的地層移動或變形而導致鄰近橋梁基礎沉降的發生,同時也會受到不均衡附加應力的影響。
摘要:文章根據沈陽地鐵二號線崇岐暗挖區間段穿越崇山東路立交橋施工和北京地鐵五號線蒲天暗挖區間穿越玉蜓橋施工的實際經驗,結合相關理論知識,論述了相關暗挖地鐵穿越橋梁成功經驗,可為類似城市隧道施工提供參考和借鑒意義。
關鍵詞:城市規劃論文,暗挖施工,旋噴加固,地層加固,沉降控制,樁基托換
情況嚴重時會造成橋梁新損傷產生或舊損傷加劇,從而對橋梁正常功能的發揮產生影響,甚至是引發安全問題。因此,地鐵施工時對鄰近橋梁的安全控制非常重要。文章根據具體工程實例施工經驗,對相關施工技術進行總結和分析,可為類似工程的施工實踐提供借鑒。
1工程概況
1.1蒲天區間
蒲天區間全長1691.40m,區間隧道覆土深度約為14~18m。區間線路從標段起點(里程K3+100.6)以線間距14.8m的兩個單洞形式下穿蒲黃榆路并向北延伸,在玉蜓橋前線間距逐漸變大分叉經玉蜓橋立交橋(K3+350~K4+000)兩側左線隧道在K3+775~+830段穿越南護城河,需截斷護城河橋三排共4根樁。護城河橋為簡支梁結構,共有三排12根摩擦樁,樁徑800mm,埋深約19.5m(自河床底)。地鐵隧道位于河床底下8.8~17.0m,隧道上方土層從上自下為粉土4.0m和砂層4.8m,隧道開挖高度8.2m。
此地段降水采用輻射井技術,隧道上方土層砂層較多,為達到無水施工要求,采用全斷面帷幕注漿方式。另外為了保證橋梁設施滿足正常使用,通過“先加固,后托換”方法來減少使用期間橋梁與地鐵隧道之間的相互作用,主要包括橋梁地面和地下隧道兩項加固措施。
1.2崇岐區間
崇山路站~岐山路站區間暗挖段沿北陵大街呈南北走向,起于北陵大街與崇山路交口,止于北陵大街與寧山路交口,設計起右線起訖里程為K4+997.800~K5+547.690,區間右線總長549.89m,區間線路在崇山路站站前設折返線,折返線后設存車線。
崇岐區間隧道在右線HZK5+63.940從崇山路立交橋下穿過,為保護橋梁基礎,采用高壓噴射注漿法來加固地層,選用二重管法旋噴方式。
崇山路立交橋修建于1994年,道路寬60m,車流量大,是沈陽市重要的交通樞紐之一。該橋墩和區間結構位置關系如圖1、圖2、圖3所示。
橋臺處地下基礎為3根鋼筋混凝土樁,直徑2m,兩樁之間的距離為5m,凈距為3m,樁深為8m;橋區處地下基礎為2根鋼筋混凝土樁,直徑2.4m,兩樁之間的距離為8.5m,凈距為6.1m,樁深為10m。樁基施工工藝為人工挖孔樁,從受力形式來分為摩擦樁,樁底標高為35.555。
2樁基托換工藝
2.1施工前的準備
輻射井降水、護城河圍堰導流和帷幕注漿是施工前的準備工作。為了確保地鐵施工安全,本工程地段除了在穿越護城河段地鐵隧道施工范圍采用降水施工外,還對護城河實施了圍堰導流,并在地鐵施工段將護城河水導入鋪設在河床上的封閉管道。帷幕注漿可起到兩方面作用,一是對隧道附近樁基范圍內的地層起到加固作用,從而縮小由于隧道開挖而引發的周圍土體變形,對橋樁沉降起到了較好的控制效果;二是達到注漿止水效果,實現無水和安全施工。
2.2樁基托換施工
樁基托換可分為洞內托換和地上托換兩種形式,也可以兩種方式相結合進行托換,地上托換是施工風險較小,可以將原來的樁基進行擴大,達到增大受力面積,分散荷載的目的。洞內托換施工風險較大,是將橋樁的受力支撐點轉移到隧道的結構上去,這就需要施工速度快、隧道的設計初期支護和二次襯砌的強度較大,并且還要增加對地層加固的輔助措施。
本工程采用的是洞內托換的方式,具體步驟主要包括:
①將樁體首先和隧道初支結構做可靠連接。本工程是通過標準斷面外擴950mm為植筋提供施工空間,初支厚度400mm,在外擴的空間里向樁內植筋,所植鋼筋焊接牢固形成整體,并在初期支護中架設臨時仰拱和豎隔壁。植筋采用Ф25螺紋鋼,孔深600mm,孔間距150mm,上下兩層(與格柵內外主筋對應)。在橋樁斷面隧道格柵不能封閉成環部位,可施作環向植筋將橋樁與格柵連接起來,同時加強橋樁兩側2.0m范圍內的格柵縱向連接筋。
②切除隧道范圍內的樁體。完成植筋和初期支護后,施作切樁,鑿除橋樁外層混凝土,保留300mm核心樁,與樁體周邊鋼筋焊接,澆注450mmC30混凝土。混凝土滿足設計強度后,鑿除隧道襯砌范圍內樁體部分,模筑
300mmC30襯砌混凝土,完成橋樁荷載向隧道外層支護體系的轉換。
3旋噴加固施工工藝
3.1施工前的準備
旋噴加固前需要對需要加固的區域進行詳細的勘察,根據市政相關的圖紙結合現場的實際情況,把加固區域內的各類管線調查清楚,尤其是電纜、通訊光纜、給水、煤氣等重要管線,避免施工過程中直接將這些管線破壞造成惡性事故,另外還要確保旋噴加固的水泥將此類管線包死,給這些管線維修保養帶來難度。
3.2工藝流程
高壓噴射注漿法施工工藝流程如圖4所示。
3.3施工工藝及技術措施
①鉆機就位與鉆孔。鉆機與高壓注漿泵距離≤50mm,鉆孔與設計位置偏差≤50mm,應詳細記錄孔位、孔深、鉆孔內的各種不良情況,如涌水、地下障礙物、洞穴等。②置入注漿管。鉆機鉆孔到達設計標高后,將噴射注漿管貫入土中,噴嘴達到設計標高時開始噴射注漿。
③旋轉、提升。噴射注漿參數達到規定值后,按旋噴工藝要求提升注漿管,噴射注漿和壓入壓縮空氣由下而上實施,注漿管分段提升搭接長度≥100mm。旋噴機轉速一般為20rad/min,提升速度為20cm/min。
④拔管及沖洗。一根旋噴樁施工完成后,迅速拔出噴射注漿管,并沖洗干凈。必要時可在原孔位采用第二次注漿、冒漿回灌等措施防止漿液凝固收縮而對樁頂高程產生影響。
3.4注漿施工
①綜合考慮本工程水文地質及施工特點,選用普通硅酸鹽水泥作為注漿材料,注漿材料各項參數如表1所示,同時也可適量加入速凝、早強、懸浮等外加劑及攙和料。
②注漿參數。注漿壓力:大于20MPa;漿液擴散半徑:500mm;注漿管間距:500~800mm。
③施工機具。施工機具采用地質鉆機、GD2型旋噴機、ZJB30型高壓注漿泵和1m3圓桶攪拌機。
4相關技術經驗總結
對于地鐵結構下穿市政橋梁,首先要根據實際情況對地鐵施工對橋梁結構安全可能造成的影響進行風險評估。評估的結果決定了采取什么樣的施工方案,施工方案的選擇直接影響到地鐵土建工程造價。而我們的評估結果也不是風險越大采取的措施越強大就越好,需要綜合考慮施工工藝、施工工期、工程造價等各項因子,以實現綜合效益最大化,地鐵結構下穿橋梁施工的風險評估主要應從以下幾個方面加以實施。
4.1橋梁本身的特征
橋梁的新舊程度、橋梁的結構類型、橋樁類型和施工工藝等是決定施工風險的重要因素之一。在施工之前應該對其做詳細的調查,主要包括對橋梁竣工圖紙的研究和現場實際勘察,從而為風險評估提供重要依據。
4.2橋樁和結構的位置關系
鄰近等級劃分的依據不能僅考慮樁長或橋樁與地鐵結構的水平距離,因為“破裂面與橋梁基礎位置關系”這個指標包含了橋樁長度以及橋基與地鐵結構的空間位置關系等諸多信息。因此,鄰近等級劃分的應該以此指標為主要依據,同時也要考慮橋樁與地鐵工程的水平距離。北京地鐵工程鄰近橋梁鄰近等級劃分依據如下:
①非常鄰近。符合以下兩項條件任意之一可劃分至此等級:其一,橋樁位于地鐵工程一側,2/3以上樁長在地鐵工程開挖破裂面范圍之內;且與地鐵工程水平距離小于3m。鄰近1/3~2/3樁長位于地鐵工程開挖破裂面范圍內,且與地鐵結構水平距離大于3m。較鄰近不足1/3樁長位于地鐵工程開挖破裂面范圍內;且橋樁與地鐵工程水平距離大于3m。其二,橋樁位于地鐵工程上方甚至結構以內,如工程實例1蒲天區間下穿玉蜓橋墩。
②一般鄰近。所有橋樁位于地鐵工程開挖破裂面范圍之外,如工程實例2崇岐區間下穿崇山路立交橋,橋樁與地鐵工程水平距離遠大于3m。
4.3地鐵施工工法和地質情況
地鐵施工工法的不同對橋梁墩臺的影響程度也不相同,一般來講,盾構法相對淺埋暗挖法施工風險要低一些,暗挖施工的小斷面要比大斷面風險要低一些。開挖的層位地質情況越密實、含水量越少、級配越好的底層風險要低一些,另外土層的情況還是影響破裂面的重要因素。
5結語
文章結合北京地鐵五號線蒲天區間下穿玉蜓橋墩和沈陽地鐵二號線崇岐區間下穿崇山路立交橋為工程實例,提出了地鐵結構下穿市政橋梁時的風險評估中需要注意的問題,并將風險等級的劃分和主要的處理對策做了介紹,對類似工程的施工具有一定的借鑒意義。
參考文獻:
[1]朱統步.地鐵隧道穿越護城河橋樁基托換施工技術[J].鐵道標準設計,2007,(12).
文章標題:城市規劃論文暗挖地鐵穿越橋樁施工技術
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