西雅图用新奥法修建地铁车站软土隧道

甜素纯落雪病毒专杀西雅图用新奥法修建地铁车站软土隧道
邵根大
【摘 要】@@ 0 概况rn金额2.8亿美元的C710合同,包含白孔山区间隧道和车站隧道,它是西雅图捷运交通中央轻轨线路(连接西雅图市区和西达克机场,长22km)的一部分.穿越北孔山的2条区间隧道(各长1.3km)采用日本三菱土压平衡盾构开挖,现已完成;深埋暗挖车站的竖井采用连续墙法施工;车站隧道采用新奥法(这里称为SEM,即Sequential Excavation Method)施工.
【期刊名称】《现代城市轨道交通》
【年(卷),期】2010(000)004
【总页数】4页(P77-79,81)
【作 者】邵根大
【作者单位】
【正文语种】中 文
0 概况
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金额2.8亿美元的C710合同,包含白孔山区间隧道和车站隧道,它是西雅图捷运交通中央轻轨线路(连接西雅图市区和西达克机场,长22km)的一部分。穿越北孔山的2条区间隧道(各长1.3km)采用日本三菱土压平衡盾构开挖,现已完成;深埋暗挖车站的竖井采用连续墙法施工;车站隧道采用新奥法(这里称为SEM,即Sequential Excavation Method)施工。车站隧道开挖深度达49m,是采用新奥法在北美软土地层中施工的最深的隧道。
北孔山车站由2个竖井(含主井和辅助井)、车站隧道(含供车行、人行的2个站台隧道和1个站厅隧道)以及通风隧道组成(图1)。车站的主井深55m、内径14m,内设4部高速升降的电梯、应急的带扶手的楼梯、通风井和机电设备。车站的辅助井深49m、内径8m,内设另一组应急的带扶手的楼梯和通风井。
从主井近旁开始是宽12m的站厅隧道,它是给乘客在平时、应急状态时提供通向北行、南行站台隧道的通路。每个站台隧道长116m、宽9.8m,铺设轻轨轨道,设置站台,布置艺术作品和建筑装饰。2条连接两站台隧道的联络横通道,以及在正常运营时和应急状态时保
证空气流动条件的通风隧道,它们的直径为4.9~8.0m。
1 地质条件
北孔山地质是由极其多变的冰积土和间冰积土组成。很显然,即使同一土体,相邻钻孔之间的相关性也极不可靠。在工程开始时,庞大的地下钻探计划(70多个钻孔)实施结果表明,北孔山车站大部分位于冰积土以及超固结的部分断裂的或有擦痕面的黏土和冰碛土中。还能见到时断时续的砂层和粉砂层,并有多层地下水。
为了简化大量地质土体的描述,减小地质剖面的复杂性,把土性分为6类:①从松散到致密的颗粒状沉积土;②从软到非常硬的黏土和粉砂;③冰碛土和似冰碛土沉积;④非常致密的砂和砾石;⑤非常致密的粉砂和细砂;⑥非常硬的黏土。
财会月刊
这些土体的复杂成层,特别是厚层的砂区和粉砂区,对于设计竖井和隧道来说,极具挑战性。
2 地层加固处理
基于上述理由,设计者提出一个合同签订后的勘探地下的计划,旨在完善对地质情况的阐释。计划中采用钻到站台隧道深度的钻孔探测方法,并结合采用测斜仪、伸长计和压电式测压计进行量测。
多变的地层条件,可能存在饱和的不稳定的砂棱体,导致在开挖隧道之前有必要考虑进行大规模改良和加固地层的工作,因此,提出了一系列降水深井和垂直喷射注浆的计划。
在2004年8月至2005年11月之间共完成了50个钻孔,钻取了土样。勘查中阐明,车站范围内的砂层显然承受约15m高的水压,这比原来预计的水压大得多,这意味着注浆量要比合同中的数量增加300%。增加注浆量不仅延误工程进展,而且对当地社区产生重大影响,因为大部分工作必须在施工场地以外进行,涉及街道路权和私人财产。
最后,捷运公司与承包商提出对车站隧道配置(布局)作“重大改变”的设想,包括改变主井两侧站台隧道的长度和重新确定气流调节室的位置。因“最终改变”产生的注浆量仅比投标时的数量多出10%。注浆使土壤变成非常强固的稳定体,并且基本上达到了没有水的流动。
3 初期支护和预支护
车站隧道的规模创造了美国新奥法施工的新纪录。采用三维有限元模型和ABAQUS和FLAC软件对隧道开挖和支护的稳定性进行评估。
由数值分析得出的衬砌内力可用于初期支护和永久衬砌的设计。由于在隧道的大部分地段出现土质混杂的开挖面,所以没有进行“常规方式支护”的设计,而是选择了隧道开挖和支护的基本图式(图2)。标准支护的措施是喷混凝土、焊接铁丝网和格栅刚架。
对隧道工程的重新设计和在施工前进行的旨在以钢纤维加强的湿喷混凝土代替双层钢丝网的梁的挠曲试验,目的是提高生产率,减小工人在开挖面的风险,以及提升喷混凝土的施工质量。包含在合同中的附加的新奥法“工具箱”,将与普通的开挖、支护措施结合使用。“工具箱”的内容包括:预支护措施(钢筋超前支护、注浆管超前支护、金属插板和超前注浆管棚);稳定开挖面的措施(采用开挖面的稳定楔、小面积开挖、减小每次开挖进尺、开挖面打锚杆、附加的喷混凝土层);地层改良加固措施(重力式或真空式降水、渗透注浆、劈裂注浆和喷射注浆);以及环形支护措施(附加喷混凝土层、土钉、临时仰拱)。
合同规定雇用具有一定喷混凝土工作经历的工人,但这样的工人难以到。为了适应新奥
法施工提出替代方案,容许在岗位上训练喷混凝土工人,但目标仍是具有资质的喷混凝土工人和工长。
4 竖井施工
主井、辅助井以及东、西两端站房的连续墙施工,从2004年10月开始,到2005年2月完成。主井内的开挖工作从2005年3月开始,到2005年5月挖到深度36.5m ,准备西端纵向通风道的破墙施工。2005年6月,穿过主井连续墙的破口,开始西端纵向通风道的施工。完成破口并保证端墙的安全共用了33个班次,设有观测变形的测点,配备相应的测试仪器。
5 站厅隧道施工
穿过主井连续墙上破口开始西端纵向通风道的施工后,2007年7月主井内的开挖继续进行到站厅隧道的拱顶水平以下,钻设管棚的外排钢管。
把134根钢管,分成2组各67根,打入南、北站厅隧道顶部导坑的外轮廓土层。由于在北站厅隧道顶部第一批钻孔流出的地下水中发现含有较多砂土,因此,增加了内排12个钻孔的
长度。南站厅隧道顶部钻孔相对干燥,土样属黏性土,因此,完全取消了外排钢管。2005年8月中旬完成管棚钻设、地质调查和分阶段的粉细水泥注浆,确定主井内下挖到站厅隧道起拱线的期限。中国定格动画论坛
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标签:隧道   车站   开挖   注浆   施工   混凝土
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