暗挖法穿越既有構(gòu)筑物技術研究（PPT52）

淺埋暗挖挖法近距距離穿越越既有地地鐵構(gòu)筑筑物（（區(qū)間與與車站））關鍵技技術研究究1立項背景景近年來我我國城市市快速軌軌道交建建設得到到了迅速速發(fā)展，，逐步形形成地下下鐵道網(wǎng)網(wǎng)。在地地鐵網(wǎng)的的建設中中必然會會遇到眾眾多的節(jié)節(jié)點車站站（即換換乘車站站），僅僅北京市市線網(wǎng)規(guī)規(guī)劃中節(jié)節(jié)點車站站就達118處，因此此換乘車車站的設設計和施施工通常常是城市市地鐵建建設中的的難點和和重點工工程。換乘車站站的建設設方式：：A.同期建設設—4、10號線黃莊莊車站B.前期建設設預留如如2、4號線西直直門站C.穿越既有有線施工工,如崇文門門、東單單、宣武武門站等等顯然,在以上3種建造方方式中，，顯然是是以穿越越既有線線結(jié)構(gòu)的的方式技技術難度度和風險險最大。。序號新建線既有線穿越情況穿越類型最小間距/m152崇文門暗挖車站下穿地鐵2號線區(qū)間下穿1.98021東單暗挖車站上穿地鐵1號線區(qū)間上穿0.632雍~和暗挖區(qū)間穿環(huán)線雍和宮站下穿0.3442宣武門暗挖車站下穿2號線宣武門車站下穿1.951西單暗挖車站上穿1號線區(qū)間上穿0.5462西直門站改造（預留)

7101國雙區(qū)間下穿1號線區(qū)間下穿1.245813北芍區(qū)間下穿13號線芍藥居站下穿9.2159機場線13東直門站穿13號線東直門折返線下穿、側(cè)穿0北京地鐵鐵在建線線路近距距離穿越越既有地地鐵線工工程匯總總表通常認為為，當結(jié)結(jié)構(gòu)間距距大于5.0m以后兩者者的影響響就非常常明顯，，即5.0m以下可以以認為是是小間距距，上表表中除穿穿越芍藥藥居城鐵鐵站外，，其他間間距均小小于2.0m，因此均為為近距穿穿越。隧道穿越越既有線線的主要要形式:依據(jù)新建建隧道與與既有線線結(jié)構(gòu)的的位置關關系可分分為以下下3種穿越形形式：下穿既有有線上穿既有有線側(cè)穿既有有線宣武門下下穿既有有線結(jié)構(gòu)構(gòu)東單站上穿穿既有線結(jié)結(jié)構(gòu)崇文門聯(lián)絡絡通道側(cè)穿穿既有線結(jié)結(jié)構(gòu)在3種穿越方式式中以下穿穿既有線工工程的技術術難度最大大。而在北北京在建的的穿越既有有線工程中中，以五號號線崇文門門車站下穿穿既有線工工程條件最最為復雜，，難度和風風險最大，，同時也是是最先建設設的穿越工工程。因此本課題題重點以崇崇文門車站站作為工程程北京開展展研究工作作，并在該該工程建設設中進行本本成果的應應用。以五五號線東單單車站作為為上穿既有有線的工程程應用。北京地鐵五五號線崇文文門車站工工程概況北京地鐵五五號線崇文文門車站和和東單車站站隧道穿越越工程的規(guī)規(guī)模之大、、條件之復復雜以及控控制標準之之高是國內(nèi)內(nèi)外罕見的的，其中崇崇文門車站站以24.2m×11.42m的大斷面下下穿既有環(huán)環(huán)線地鐵結(jié)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)構(gòu)最小間距距僅為1.98m；東單車站站開挖斷面面為23.66m×9.87m，以最小間間距0.5m上穿既有地地鐵一號線線區(qū)間。在在如此復雜雜的環(huán)境下下實現(xiàn)施工工過程中的的安全運營營，其風險險性非常之之大。崇文門車站站的主要技技術難點：：崇文門車站站是重要的的換乘車站站，在整個個交通線網(wǎng)網(wǎng)中具有有不可替代代性。施工技術難難度大，國國內(nèi)外尚無無成熟的經(jīng)經(jīng)驗可資借借鑒，需要要通過技術術創(chuàng)新來完完成。周圍環(huán)境及及其復雜，，而且地處處交通要道道，一旦出出現(xiàn)工程環(huán)環(huán)境事故，，將造成非非常惡劣的的社會影響響；如果造造成既有線線結(jié)構(gòu)破壞壞迫使環(huán)線線地鐵停運運，將使整整個北京地地鐵交通癱癱瘓。在如此復雜雜的條件下下施工，要要同時保證證既有線和和新建工程程的安全，，技術要求求高。2主要研究內(nèi)內(nèi)容和總體體思路成功穿越既既有線結(jié)構(gòu)構(gòu)，要解決決好以下關關鍵問題：：A.保證既有線線的安全運運營B.保證施工過過程的安全全C.監(jiān)控量測和和信息反饋饋是工程安安全的重要要保證隧道穿越既既有線的核核心問題是是如何控制制既有線結(jié)結(jié)構(gòu)的變形形量和變形形速率(防止災難事事故發(fā)生)，因此從研研究思路上上可以采取取以下3種方法：結(jié)構(gòu)托換，即通過托托換手段對對既有結(jié)構(gòu)構(gòu)進行預支支護，如美美國波士頓頓中央交通通主動脈公公路隧道工工程穿越既既有地鐵線線時使用了了此方法。。減小開挖斷斷面，即在滿足足工程要求求的條件下下盡量減小小隧道斷面面，或?qū)⒋蟠髷嗝嫠淼赖婪纸獬尚⌒嗝?，如?號線宣武門門站擬采用用的方法。。隧道分部開開挖，即將大斷斷面隧道分分多次開挖挖完成，從從而減小對對既有結(jié)構(gòu)構(gòu)的擾動和和變形，如如5號線崇文門門車站、東東單車站以以及穿越雍雍和宮車站站所采用的的方法。安全穿越既既有線結(jié)構(gòu)構(gòu)的基本思思路穿越既有線線工程主要要包括以下下5個環(huán)節(jié)，課課題研究也也是圍繞這這5個環(huán)節(jié)的關關鍵技術問問題進行的的，并且重重視成果的的實際應用用。Ⅰ既有結(jié)構(gòu)物物的現(xiàn)狀評評估和安全全性評價。。由此可確定定出既有結(jié)結(jié)構(gòu)的沉降降和變形控控制標準，，即既有結(jié)結(jié)構(gòu)所能夠夠承受的極極限變形值值。Ⅱ施工附加影影響的分析析及施工方方法優(yōu)化。。實際上為施施工方法以以及輔助施施工方法的的優(yōu)化，并并且包括工工法的優(yōu)化化以及細部部優(yōu)化（如如到洞開挖挖以及支護護順序等細細節(jié)問題））。Ⅲ過程控制方方案制定與與實施。考慮到隧道道開挖對地地層影響的的時空效應應，依據(jù)地地層和結(jié)構(gòu)構(gòu)的變位分分配原理，，初步擬定定相應施工工方案下的的既有結(jié)構(gòu)構(gòu)變形及穩(wěn)穩(wěn)定性控制制方案并實實施。方案制定的的依據(jù)主要包括：：既往經(jīng)驗驗及資料、、數(shù)值模擬擬及理論分分析、工程程特點等。。Ⅳ施工過程監(jiān)監(jiān)測及信息息反饋?；谛畔⒒┕さ脑?，通過過監(jiān)測結(jié)果果與既定控控制方案的的對比，可可及時對施施工方案和和控制標準準進行調(diào)整整，以及在在必要時對對地層和結(jié)結(jié)構(gòu)進行加加固，以達達到預期的的目標。加固地層—其作用是減小小施工對結(jié)結(jié)構(gòu)的附加加影響；加固結(jié)構(gòu)—其作用則在于于提高結(jié)構(gòu)構(gòu)的抗變形形能力。Ⅴ工后評估及及恢復方案案制定。無論采取怎怎樣的施工工方案和技技術措施，，施工結(jié)束束后都會或或多或少地地對既有結(jié)結(jié)構(gòu)造成影影響，因此此待施工完完成后應對對既有結(jié)構(gòu)構(gòu)的損壞狀狀況進行檢檢測和評估估，并據(jù)此此制定恢復復方案和具具體措施，，包括恢復復的必要性性、恢復程程度以及工工后沉降和和變形的預預測等。依據(jù)上述原原理和方法法，在淺埋埋暗挖法穿穿越地鐵結(jié)結(jié)構(gòu)成功實實踐的基礎礎上，目前前已在北京京地鐵施工工的環(huán)境安安全風險管管理中得到到了推廣應應用，取得得了很好的的效果。由由此可對地地鐵及城市市地下工程程施工的環(huán)環(huán)境控制提提供直接的的指導，從從整體上提提高了信息息化施工的的技術水平平。3課題技術成成果及其應應用分析了穿越越工程中合合理結(jié)構(gòu)間間距的主要要影響因素素及評價方方法，并由由此確定了了一般工程程條件下的的合理結(jié)構(gòu)構(gòu)間距。綜合考慮列列車振動對對新建結(jié)構(gòu)構(gòu)的影響、、夾層土體體變形對既既有結(jié)構(gòu)沉沉降的影響響以及地下下空間的合合理利用等等，下穿越越既有線時時結(jié)構(gòu)間距距以2~3m為宜。（一）既有有結(jié)構(gòu)的現(xiàn)現(xiàn)狀評估與與安全性評評價根據(jù)現(xiàn)狀評評估結(jié)果，，結(jié)合施工工過程中可可能發(fā)生的的沉降模式式的綜合分分析，同時時考慮到列列車運營條條件（豎曲曲線、過超超高等）的的要求，最最后以既有有隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)變形縫處處的最大沉沉降量最為為控制指標標，控制標標準為不超超過40mm，考慮到一一定安全儲儲備，將既既有結(jié)構(gòu)的的最大沉降降量控制標標準擬定為為36mm。東單車站既既有線復八八線的上浮浮量控制標標準為12mm,考慮安全儲儲備后，最最大上浮量量為10mm。東南施工場場地西北施工場場地崇文門車站站周邊實景景圖平面圖橫剖面圖西1.98m（二）地鐵鐵施工的附附加影響分分析及工法法優(yōu)化針對大斷面面淺埋暗挖挖地鐵車站站常用的中中洞法、柱柱洞法和側(cè)側(cè)洞法對既既有結(jié)構(gòu)沉沉降附加影影響進行分分析，由此此實現(xiàn)對施施工方法的的優(yōu)化。施工方法的的附加影響響分析及優(yōu)優(yōu)化，包括括工法的優(yōu)優(yōu)化和施工工步驟的細細部優(yōu)化。。既有環(huán)線區(qū)間隧道新建車站?600大管棚柱洞法中洞法側(cè)洞法不同施工方方法的塑性性區(qū)分布柱洞法中洞法側(cè)洞法綜合既有結(jié)結(jié)構(gòu)沉降以以及塑性區(qū)區(qū)范圍的影影響分析，，可以得出出以下結(jié)論論：柱洞法以最小的挖挖土量，提提供了前期期襯砌的施施作空間，，其永久襯襯砌結(jié)構(gòu)施施作最早，，支撐作用用發(fā)揮得最最早，所以以對土體沉沉降和既有有結(jié)構(gòu)的變變位控制最最為有利，，應是穿越施工工的最佳方方案。導洞開挖順順序的細部部優(yōu)化1234123412341234方案Ⅰ方案Ⅳ方案Ⅱ方案Ⅲ既有結(jié)構(gòu)分分步沉降預預測結(jié)果-40-35-30-25-20-15-10-50024681012141618施工步序累計沉降量量（mm）導洞貫通中洞頂層襯襯砌側(cè)洞支撐側(cè)洞貫通中洞襯砌側(cè)洞襯砌中洞管幕施施工結(jié)束（三）環(huán)境境風險安全全控制方案案的制定和和實施依據(jù)地層及及結(jié)構(gòu)變?yōu)闉榉峙涞脑砗头椒ǚǎ瑪M定出出不同施工工階段的既既有結(jié)構(gòu)變變形控制目目標值，形形成控制方方案。φ600超前管幕◆設計參數(shù)φ600咬合管幕，，鋼管管徑徑φ600mm，壁厚16mm，長度為36m。沿車站隧隧道單層斷斷面拱部布布設一環(huán)，，鋼管之間間采用10號槽鋼和工工10相互咬合（（雙扣為槽槽鋼，單扣扣為工鋼））?！羰┕し椒ǔ唉?00管幕采用水水平液壓鉆鉆孔頂管機機施工，施施工時采用用先頂進后后出土的施施工工藝，，鉆頭落后后鋼管前端端10-15cm，該施工工工藝能夠有有效的控制制地層沉降降，其主施施工設備為為液壓系統(tǒng)統(tǒng)，施工中中振動和噪噪音較小◆施工參數(shù)管幕布置在在既有環(huán)線線區(qū)間隧道道和車站拱拱頂之間，，距離車站站初支30cm。在鋼管支支座施工完完成后，鋼鋼管內(nèi)再填填充無收縮縮水泥砂漿漿，用來提提高鋼管剛剛度。鉆孔頂管機機施工示意意圖φ600超前管幕現(xiàn)場鋼管柱柱施工（四）施工工過程中的的監(jiān)測和控控制與其他的暗暗挖地鐵車車站工程相相比，監(jiān)測測工作的主主要創(chuàng)新點點為：采用先進的的高精度靜靜力水準自自動化監(jiān)測測系統(tǒng)，實實現(xiàn)了實時時監(jiān)測和及及時的信息息反饋；采用光柵系系統(tǒng)對典型型管棚進行行了隧道施施工過程的的全過程實實時監(jiān)測；；對地鐵列車車振動在地地層中的傳傳播規(guī)律進進行了監(jiān)測測，為振動動影響分析析及減振措措施制定提提供了依據(jù)據(jù)。常規(guī)監(jiān)測項項目——地表布點圖圖測點布置原原則為：沿沿縱向每5米布設一個個斷面，每每個斷面布布設5個測點。常規(guī)監(jiān)測項項目——洞內(nèi)布點圖圖既有線監(jiān)測測布點縱剖剖面圖既有線監(jiān)測測布點縱剖剖面圖既有線監(jiān)測測方案既有線監(jiān)測測設計就是是結(jié)合既有有隧道的結(jié)結(jié)構(gòu)特點和和已制定