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地铁工程合同变更要点提示(车站区间暗挖法盾构法)

 赤候 2016-08-09


在地铁项目的二次经营过程中,除了在建设规模、工程类型、规格型号、结构尺寸、材质等级等方面展开工作外,还需要在施工顺序、施工组织、施工方法上开动脑筋。

在此,仅就地铁项目施工中,常用的施工方法做简要介绍,希望能够对后续项目施工有所启发。

地铁地下车站建设有三种方法,明挖、盖挖和暗挖,在施工顺序、施工组织、施工方法优化上,有如下要点。

三、车站、区间暗挖法

    浅埋暗挖法,是以加固、处理软弱地层为前提,采用足够刚性的复合衬砌为基本支护结构的一种用于软土地层近地表隧道的暗挖施工方案。它以施工监测为手段,指导设计与施工,控制地表沉降,保证施工安全。

地铁车站或区间采用暗挖法施工,存在受工程地质和水文地质条件的影响较大,工作条件差、工作面少而狭窄、工作环境差、施工对地面影响较大、易导致地面沉陷、有大量废渣须妥善处理等特点。

同时,由于暗挖法集造价低、拆迁少、灵活多变、无须太多专用设备,以及不干扰地面交通等优势,在地铁施工领域中仍得到了广泛应用。

对于大多数采用浅埋暗挖法施工的地铁隧道而言,沿用了新奥法的基本原理,初期支护按承担全部基本荷载设计,二次模筑衬砌作为安全储备;初支和二衬共同承担特殊荷载。

应用浅埋暗挖法设计、施工时,超前支护、改善加固围岩、调动围岩的自身承载能力,一般会多种辅助工法同时应用。并采用不同的开挖方法及时支护、封闭成环,使其与围岩共同作用形成联合支护体系。基于浅埋暗挖法的优势及局限,目前该法多用于不适合明挖的土质及软弱无胶结的砂卵石地层,在远离建筑物密集区的区间隧道中,多采用该法。在地铁车站施工中,仅用于施工不允许干扰地面交通或因地面拆迁采用明挖法施工非常不经济时的某些地铁中间站。

洞桩法的特点十分鲜明,首先要求应用在非强透水地层中,将有水地层的施工变为无水、少水施工,避免因长期大量降水引起的地表沉降和费用增大,有利于保护地下水资源和降低施工措施费;再以桩作支护,稳妥、安全,也利于控制地层沉降,避免中洞法、CDCRD、双侧壁导坑法多次开挖引起地面沉降量过大的缺陷和对初期支护的刚度弱化。与CRD法、眼镜法等相比,拆除临时工程量相对较少;结构受力条件也好,相对经济合理,且对结构层数限制少,对保护暗挖结构附近的地下构筑物和周边建筑物的安全有利。特别是在桩、梁、拱承载体系形成后,有较大的施工空间,便于机械化作业,从而加快进度。

浅埋暗挖法在二次经营管理中的重点

1.作业面降水,浅埋暗挖法要求隧道开挖面具有一定的自立性和稳定性,且不允许带水作业,如果含水地层做不到降水疏干,开挖面的稳定性将时刻受到地下水的威胁,带水作业非常危险,甚至可能发生塌方,在实际操作中可针对性选择地面降水或作业面降水。

2.隧道预加固,当土体难以达到所需的稳定条件时,必须通过地表预加固,或开挖面超前预处理,来提高开挖面土体的稳定性和自立性。通常采用的预加固和预处理的措施有地表深层注浆、工作面前方超前小导管注浆、深孔注浆和大管棚超前支护等,视具体情况可以单独使用,也可以配合使用。

3.开挖方式选择,根据地层状况、隧道断面大小,可以选用短台阶法开挖,或带临时仰拱的长台阶法开挖。对于断面较大的隧道,考虑分部开挖、分部支护和封闭成环的需要,可以选择中隔壁法(CD法)、交叉隔壁法(CRD法)、侧壁导坑法(眼镜法)、洞桩法(PBA法)等。

4.地下管线处置,采用浅埋暗挖法不可避免要穿越各种市政管网、沟槽,鉴于大多数市政管道都不同程度地存在渗漏水的情况,其中严重的渗漏会导致周围地层状况恶化,形成饱和状态的软塑或流塑地层。隧道穿越时需要提前预知、预判,并超前处置。

5.围岩注浆加固,当隧道穿越砂或砂砾石、软塑或流塑状态土体、非原状土、有渗水土层、断层破碎带等软弱、破碎地层时,可以根据地层情况、施工工艺、设计要求等,可针对性选择地表深孔注浆、开挖面超前注浆等方法。

四、盾构法

盾构法是将钻爆法施工的破岩、装渣、运输、施工测量和通风降尘等工序,集成联合作业,工厂化、程序化完成,使隧道的修建速度、质量、安全可靠的修建能力、劳动条件、环境控制和保护都有很大的提高。

盾构法的特点体现在快速、优质、经济、安全、文明等方面。盾构实现了开挖、衬砌、出渣同步进行,流水作业,掘进速度大幅度提高。且采用机械强力切削破碎,围岩扰动小,开挖面规则光滑,成型隧道质量高,节省衬砌量;通过护盾保护加上及时衬砌支护,机械化程度高,劳动强度降低,工作条件与环境改善,使施工人员和设备更加安全;施工中没有噪音和扰动,对周围环境的影响小、地表沉降易于控制。盾构施工不受外界季节、风雨等气候条件变化影响,不影响地面交通与设施,同时不影响地下管线等设施,穿越河道时不影响航运,在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性。已成为世界城市地下空间开发利用的主流技术。但其断面尺寸多变的区段适应能力差,装备购置费昂贵,对施工区段短的工程不太经济的短板也同样鲜明。

盾构法在二次经营管理中的重点

1.地质条件,虽然盾构对地层岩石强度变化有很好适应性,但当隧道穿越软弱破碎带、挤压带、富水带等特殊岩层,盾构开挖仍可能会引发地层失稳、塌落,甚至可能会出现沉陷、卡机、空洞等灾难性事故。需要通过掌子面加压、应急支护、深层注浆加固、管片超灌回填等技术措施,相应的做出处理。

2.地下水处置,盾构施工中不可避免的要面对地下水汇集的考验,可以通过地表降水或盾构在压力平衡模式下,通过应用一系列渣土改良技术,实现密封阻水,以确保盾构不再受水的困扰。

3.超前地质预报,盾构施工过程中需要通过补勘或超前探测等技术手段,始终对穿越地层的地质状况有一个基本判定,以便对应采取措施。

4.盾构端头加固,盾构始发、到达区段,在未建立真正的压力平衡情况下,需要通过端头加固及止水处理,防止地面产生沉陷、坍塌。在施工过程中一般可考虑采用水泥土群桩法,将水泥作为固化剂,通过高压旋喷或深层搅拌,形成具有整体性、水稳性、止水性和一定强度的水泥土。必要的时候设置降水井,降低深层土体内的水压。

5.壁后填充浆液,盾构管片与开挖岩壁之间的建筑间隙,必须用壁后注浆的方式进行充填,以约束、固定管片,确保管片结构受力均匀,减小地表沉降。壁后填充浆液可根据具体情况,综合考虑操作性与经济性,选用单液可硬性浆液(水泥、粉煤灰作为胶结材料)或单液惰性浆液(石灰、粉煤灰作为胶结材料)。

6.填充层耐久性,地铁投入长期运行后,填充层或因耐久性问题而出现强度降低、碎裂、体积压缩等问题,加之列车带来的长期震动,使隧道壁后填充层长期处在破裂及富水的条件下,随之而来的隧道渗漏水易导致周边地下水位下降,甚至可能产生地层液化现象而引起地表沉降。因此,在填充层耐久性设计中需要充分考虑填充材料和施工工艺因素,并以此进行创效和降低质保成本。

7. 区间附属工程变位,联络通道、中间风井、废水泵房等的设计位置,与施工安排密切相关,需要尽可能布置在施工干扰小,地质条件较好,地下水不发育,操作简便等位置。

8.区间长度的影响,主要是指是否应用盾构法。一方面,盾构装备散体进场、现场组装调试、拆机调出、分解出场,都需要较长的作业时间,一般情况的累积时间都在2个月左右,如果区间较短,施工期甚至会比暗挖法还要长。另一方面,盾构直接发生的进出场调遣、地上地下吊装、组装调试、拆机吊出等费用开支,以及盾构附属配套项目的必要开支,从而造成成本过高,宜采用暗挖法施工。


下期预告——地铁工程变更索赔“高架区间”的要点提示。


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